矩形顶管机刀盘设计探讨.doc

矩形顶管机刀盘设计探讨 　　摘要：介绍了矩形顶管机现有的几种刀盘形式，包括DPLEX偏心多轴刀盘、组合刀盘形式、仿形刀盘和OHM刀盘，根据各种刀盘的运动原理及结构特点，分析各种刀盘的优缺点，总结各个刀盘的适用条件，为矩形顶管机的刀盘设计提供参考。 　　关键词：矩形顶管机；DPLEX偏心多轴；组合刀盘；仿形刀盘；ohm刀盘； 　　Abstract: Introduces several kinds of cutter head of the rectangular pipe-jacking machine, including DPLEX cutter head, cutter head combination,copy cutter head and OHM cutter head, by the principle and structure of the cutter, analysis the advantages and disadvantages of various cutter, summarizes the applicableconditions of each design, which provide the reference for the rectangular pipe jacking machine cutter head’s design. 　　Key words: rectangular pipe jacking machine; DPLEX; cutter head combination; copy cutter head; ohm cutter head； 　　 　　 　　中图分类号: TU47 文献标识码：A 文章编号： 　　 　　 　　 　　0 引言 　　随着经济的发展，城市化进程逐渐加快，路面空间越来越小，地下隧道建设已经成为当前建筑施工领域的一个新方向。以往的地下隧道多为圆形隧道，主要用于雨水、污水、电力、地铁等方面，现今随着车流量的增加，地下人行通道、下穿车行道、等矩形截面的地下隧道需求量越来越大，且该种工程多位于闹市中心或繁华地段，明挖法受到了很多条件的限制，比如地面有大量的人流、车流，还有高架线路等限制，造成空间不足，机械设备无法施工。 　　矩形顶管机是矩形隧道的施工机械，在日本发展起来的一种新式顶管机，它可用于建造地铁车站、地下人行通道及水底隧道旁通道等。矩形管道相对于圆形管道的优点在于大的过流断面和少的维修费用（见图1）。 　　矩形顶管机与以前的圆形顶管机断面相比，其有效使用面积较之增大20%以上，矩形截面的设计更符合以后地铁出入站工程的需要。 　　 　　图1圆形隧道与矩形隧道的比较 　　矩形顶管技术作为圆形顶管施工工艺的延伸，属于高水平、高技术含量的隧道掘进技术。因为矩形顶管断面利用率大、覆土浅、施工成本相对低廉等优点，加之城市交通过街人行通道要求埋深浅，此项技术将必然在城市交通人行地道、车行地道、地下管线共同沟、引水和排水管道等隧道工程得到广泛应用，其省时、高效、安全、综合造价低等明显优势也必然赢得可观的市场前景。除此之外，也在很大程度上减少了施工过程中对城市环境以及交通的影响，保证了城市的洁净舒适。 　　在顶管施工中，设备的选型起到了重要的作用，而设备的关键在于刀盘。刀盘在顶管机中主要起到切削泥土，对切削下来的泥土进行搅拌，将土仓内的土改良成具有止水性、流动性、塑性的三性土，便于螺旋输送机出渣，形成土压平衡的支撑面，为后续盾体及管片提供通道。 　　下面介绍下常用的矩形刀盘形式： 　　1 矩形顶管刀盘形式 　　DPLEX偏心多轴式刀盘 　　该种刀盘的设计采用平行双曲柄机构的运动原理，四个偏心曲轴同步驱动一个矩形仿形刀盘，刀盘上的各个刀具绕着以各自支撑圆心点与曲轴回转支撑点之间的距离为半径作平面圆周运动，与轴向推进的方向合成来完成全断面的切削掘进。 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　图2偏心多轴刀盘的结构形式 　　刀盘位于顶管机最前端，置于前端壳体外，与刀盘驱动装置的轴承支座用高强度螺栓连接，刀盘装置包括：正面刀具、周边刀具、长搅拌棒、短搅拌棒、刀盘盘体，由于采用偏心多轴驱动，使刀盘上的每把刀具以曲轴中心距为半径作圆周运动，而刀具本身无旋转运动，与轴向推进的方向合成来完成全断面的切削掘进。正面刀具作为主要切削装置位于最前方，采用十字形结构，它通过偏心曲轴与推进油缸的旋转驱动、顶进进行土体切削，周边刀具作为辅助切削装置位于刀盘的四周侧面上，它通过刀盘盘体作为偏心旋转的作用，将正面刀具切削过程中未能切削掉的土体进行补充切削，长搅拌棒、短搅拌棒作为辅助设施位于刀盘盘