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盾构机刀具配置

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1 盾构机刀具配置 北京固本科技有限公司 胡建平 盾构机刀具配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容。 本文介绍了刀具的种类和切削原理,同时针对不同的地层情况,提出刀具的具体配置方式。针对盾构机在复合地层隧道掘进,解释了刀具配置的差异性、刀具配置的“矛盾”现象。结合工程实例,在砂卵石地层中(尤其是含大直径漂石)长距离隧道掘进的工况下,提出了盾构机生产厂家关于刀具配置新的设计理念和思路。最后提出了刀具配置设计中应考虑的因素。 盾构机刀具的配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容,其配置是否适合应用工程的地质条件,直接影响盾构机的刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。 1 、盾构机刀具种类配置和切削原理 1.1、切刀(齿刀,刮刀) 切刀是软土刀具,布置在刀盘开口槽的两侧,其切削原理是盾构机向前推进的同时,切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向(沿隧道前进方向)剪切力和径向(刀盘旋转切线方向)切削力,在刀盘的转动下,刀刃和刀头部分插入到地层内部,不断将开挖面前方土体切削下来。切削刀一般适用于粒径小于400mm 的砂、卵石、粘土等松散体地层。 1.2、先行刀( 超前刀) 2 先行刀是先行切削土体的刀具,超前切刀布置。先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体,将土体切割分块,为切刀创造良好的切削条件。先行刀的切削宽度一般比切刀窄,切削效率较高。采用先行刀,可显著增加切削土体的流动性,大大降低切刀的扭矩,提高切刀的切削效率,减少切刀的磨耗。在松散体地层,尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显。 1.3、贝型刀 贝型刀实质上是超前刀,盾构机穿越砂卵石地层,特别是大粒径砂卵石地层时,若采用滚刀型刀具,因土体屑松散体,在滚刀掘进挤压下会产生较大变形,大大降低滚刀的切削效果,有时甚至丧失切削破碎能力。将其布置在刀盘盘圈前端面,专用于切削砂卵石。 3 1.4 、中心刀(鱼尾刀 、双刃或三刃滚刀 、锥形刀 、中心羊角刀) 在软土地层掘进时,因刀盘中心部位不能布置切刀,为改善中心部位土体的切削和搅拌效果,可在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀(羊角刀),一般鱼尾刀超前600 mm 左右。鱼尾刀的设计和配置方式如下:其一让盾构分两步切削土体,利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面土体,而后扩大到全断面切削土体,即将鱼尾刀设计与其它切刀不在一个平面上,即鱼尾刀超前切刀布置...

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