土压平衡式盾构机 ——刀盘 土压平衡盾构是以20世纪70年代刀盘切削机械为基础发展起来的一种新型盾构方法,其施工方法是为保持开挖面的稳定,在切削刀盘后的密封腔内充填开挖下来的土砂,并保持一定压力,并由螺旋输送机出土
土压平衡盾构机就是依据该原理生产的,其原理是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质,刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室,刀盘旋转开挖使泥土料增加,再由螺旋输料器旋转将土料运出,泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节
土压平衡式盾构机主要有盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备九大部分组成
以下我们主要介绍土压平衡式盾构机的刀盘 系统: 土压平衡式盾构机刀盘 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
不同的地质情况和不同的制造厂家,刀盘的结构也不相同,其常见的结构有: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
要满足这些条件,就要从刀具的配置和生产工艺上都下功夫
刀具的配置: 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)刀具种类:单刃滚刀、双刃滚刀、三刃滚刀(双刃以上的一般都是中心 滚刀)、齿刀、切刀、刮刀和方形刀(超挖刀)
为适应不同的地层,滚刀和齿刀可以互换,所以它们的刀座