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第二节盾构机结构简介
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盾构是一个具备多种功能于一体的综合性隧洞开挖设备,它集和
了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能,目前
盾构机已成为地下交通工程及隧道建设施工的首选设备被广泛使用
优点
①不受地面交通、河道、航运、季节、气候等条件的影响
②能够经济合理地保证隧道安全施工。
③盾构的掘进、出土、衬砌、拼装等可实行自动化、智能化和施工运输控
制信息化
④掘进速度较快,效率较高,施工劳动强度较低。
⑤地面环境不受盾构施工的干扰
缺点
①盾构机械造价较高
在饱和含水的松软地层中施工地表沉陷风险大
③隧道曲线半径过小或埋深较浅时难度较大。
④设备的转移、运输、安装及场地布置等较复杂
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为适应各种不同类型土质及盾构机工作方式的不同,
盾构机可分为三种类型、四种模式:
三种类型:
四种模式:图2-1盾构机总图①开胸式
①软土盾构机;
②半开胸式(半闭胸式、欠土压平衡式);
②硬岩盾构机;
③闭胸式(土压平衡式);
③混合型盾构机。④气压式。
图2-1盾构机总图
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图2-2盾构机主机结构图
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(一)刀盘
刀盘是盾构机的核心部件,其结构形式、强度和整体刚度都直接影响
到施工掘进的速度和成本,并且出了故障维修处理困难。
常见的结构有:平面圆角刀盘、平面斜角刀盘、平面直角刀盘
盾构机刀盘应满足以下要求
①刀盘应有足够的强度和刚度。
②刀盘应有较大的开口率。
③针对地层的变化,能够方便地更换硬岩滚刀和软岩齿刀。
④刀盘结构应有足够的耐磨强度。
⑤刀盘上应配置足够的渣土搅拌装置
⑥刀盘上应配置足够的注入口,各口并装有单向阀。以满足
刀具的冷却、润滑和渣土改良
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硬岩盘口部分
图2-3刀盘
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(1)下面是海瑞克公司的刀盘结构和参数:结构形状:平面圆角
形刀盘。铸造和焊接混合型。
外形尺寸:①6280mm①6130mm(刀圈外经)X1410mm总厚(刀盘厚580mm
刀盘质量:57000kg开口率:28%超挖刀行程:50mm刀盘转06.1r/min最
大扭矩:I-4500KN.mmII-1970KN.mm脱困扭:5300KN.mm
结构:刀盘前端面有8条辐板(开有8个对称的长条孔),其上配有滚刀
(齿刀〕座、刮刀座和2根搅拌棒,刀盘与驱动装置是用法兰连接,法兰与刀
盘之间是靠四根粗大的辐条相连。为保证刀盘的抗扭强度和整体刚度,刀盘
中心部分、辐条和法兰是采用整体铸造,周边部分和中心部分采用先拴接后
焊结的方式连接。(以前该件需从国外进口,现在已国产化)。为保证刀盘
在硬岩掘进时的耐磨性,刀盘的周边焊有耐磨条,面板上焊有栅格状的
Hardox耐磨材料。刀盘上装有4路泡沫管并分8个出口,各口都装有单向阀。
装有塔形滚刀超挖刀一套,配油管2根,其行程为:50mm。刀盘上可装双刃滚
刀4把,单刃滚刀31把,正面齿刀64把。边缘齿刀16把
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(2)刀具的配置
刀具的结构、材料及其在刀盘上的数量和位置关系直接影响到
掘进速度和使用寿命。不同的地层条件对刀具的结构和配置是不相同的
①刀具种类
图2-4单刃滚刀结构图
图2-5双刃滚刀结构图
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单刃滚刀
中心齿刀
双刃中心刀
切刀
弧形刮刀
窄齿刀
仿形刀
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②刀具的破岩机理:
分软岩切削机理和硬岩破岩机理。软岩切削机理是刀具对土层的挤压
所产生的剪切力来破坏土层而达到切削效果。
图2-6
软土刀具切削机理示意图
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