[發明專利]一種軟硬不均互侵復合巖層盾構刀盤選型與刀具配置技術

在審

• 申請號: 201410310080.0
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104100276A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 周劉剛;楊凱;王良;郭全國;惲軍;朱偉;武福美
• 申請（專利權）人: 北京城建設計發展集團股份有限公司;北京城建集團有限責任公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及盾構刀盤設計選型與刀具配置技術領域，特別是涉及一種軟硬不均互侵復合巖層盾構刀盤選型與刀具配置技術。

背景技術

輝綠巖強度高，石英與金屬礦物含量大，中風化輝綠巖飽和單軸抗壓強度高達140MPa，按《工程巖體分級標準》(GB50218-94)，當巖石單軸飽和抗壓強度＞60MPa時，屬于堅硬巖；按《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規范》(GB50307-1999)及《鐵路隧道設計規范》(TB10003-2005)輝綠巖屬于極硬巖，風化程度較弱的輝綠巖，按實際單軸抗壓強度，其普氏硬度系數f＞16，屬于普堅石XIII類，屬于極難鉆掘地層。不同風化程度輝綠巖及輝綠巖與板巖不同地層之間呈現不規律、不均勻、不穩定的交互侵入分布，形成軟硬不均互侵復合巖層。

中、強、全風化板巖，飽和單軸抗壓強度小于30MPa，屬于軟巖。

不同風化程度的輝綠巖，輝綠巖與板巖，不同風化程度的板巖地層之間呈現不規律、不均勻、不穩定的交互侵入分布，形成軟硬不均互侵復合巖層。不同地層或不同風化程度巖層之間錯綜交雜，交互侵入，掌子面地層性狀變化快，巖性特征差異大，地層及風化分界轉換頻繁，復合地層性狀極其明顯，且夾雜薄層狀風化夾層，富含石英及金屬礦物，地層破碎，整體性差，巖石裂隙發育，易成塊狀節理，刀盤切削后掌子面極不平整，盾構掘進困難，開倉查刀、換刀頻繁，安全風險大，刀具異常磨損嚴重，刀具投入大，施工效率低，施工成本和安全風險增大。

在軟硬不均互侵復合巖層不平整的掘進巖面，盾構機刀盤的滾刀本身切削規律發生變化，滾刀不能緊壓巖面擠入并轉動，而是不斷地忽高忽低地運動，故持續存在滾刀缺少著力界面而不轉偏磨，受巖石突然沖擊而使刀圈、刀軸斷裂的問題。巖石強度高，其中更含有大量同樣高強的石英巖及金屬礦物對刀具受力性能要求極高，刀具磨損量明顯加大，壽命急速縮減，對刀座刀箱也造成了較大沖擊而致變形。

在軟硬不均互侵復合巖層，因掌子面地層分布不均，破碎，切削后巖石呈塊狀碎裂，掌子面極不平整，盾構機刀盤的齒刀及鏟刀提前參與破巖受力，在盾構機刀盤轉動下，受到掌子面突出巖塊、尖巖的沖擊，齒刀及鏟刀固定螺栓因受彎拉和受剪力過大而崩斷，致刀具崩落，刀座螺栓孔變形，螺紋損壞。崩落的齒刀、鏟刀刀具及斷裂的滾刀刀圈、刀體等殘體在刀盤前方及土倉內反復攪動，不能及時排出，對滾刀造成了很大的撞擊、擠壓、摩擦作用，使滾刀大面積頻繁出現：被擠入刀箱，造成滾刀發生偏磨；刀圈被擠脫，失去作用；刀圈被撞擊致斷裂或出現缺口；刀軸受力異常而斷裂；與刀體發生擠壓等，造成刀體變形，端蓋擠出，刀轂被嚴重擠壓變形，刀箱變形，最后無法拆出，只能破壞性氣割拆除，使刀具報廢。滾刀被卡死，刀具圈嚴重偏磨，更有甚者，刀圈斷裂后刀體被偏磨嚴重；滾刀固定楔塊、螺栓因間接受力而變形、折斷。軟硬不均互侵復合巖層對滾刀的密封損害較大，長期高壓作用下，密封受損失效，水及巖屑、粉末顆粒等進入，進而使軸承生銹、磨損。刀盤正面邊緣(鏟刀刀座后方)耐磨及本體因鏟刀崩落失去保護，掉落刀具及刀座落入刀盤底部隨刀盤攪動而致磨損。

因此希望有一種軟硬不均互侵復合巖層盾構刀盤選型與刀具配置技術來克服或至少減輕上述的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種軟硬不均互侵復合巖層盾構刀盤選型與刀具配置技術來克服現有技術中存在的上述問題。

為實現上述目的，本發明提供一種軟硬不均互侵復合巖層盾構刀盤選型與刀具配置技術，包括：

重型刀盤，所述重型刀盤為輻板式中間支撐結構；

重型刀箱，所述重型刀箱設置在重型刀盤上方

中心雙刃滾刀，所述中心雙刃滾刀安裝在所述重型刀箱內，且所述中心雙刃滾刀互相垂直設置在盾構機刀盤的中心位置；

正面滾刀，所述正面滾刀安裝在所述重型刀箱內，且所述正面滾刀根據盾構刀盤的切削軌跡設置在所述盾構機刀盤的四條主輻臂上方；

周邊滾刀，所述周邊滾刀安裝在所述重型刀箱內，且所述周邊滾刀設置在所述四條主輻臂的端部；

輔助刀，所述輔助刀設置在所述盾構機刀盤上方；

其中所述正面滾刀的刀刃之間的距離范圍值為60mm至100mm。

在盾構機刀盤上設置四條互相垂直交叉的主輻臂，所述四條主輻臂的交叉點設置在刀盤的中心位置，四條主輻臂的上表面形成主輻臂盤面；在刀盤的中心位置設置四條輻條，所述四條輻條分別與四條主輻臂呈45°間隔布置。