[發明專利]一種用于軟硬不均地層的超大直徑盾構刀盤系統

在審

• 申請號: 201710336394.1
• 申請日: 2017-05-13
• 公開（公告）號: CN106907158A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 陳饋;李閣強;張迅;孫振川;張兵;牛彥杰
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道集團有限公司;盾構及掘進技術國家重點實驗室
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司41102
• 代理人: 趙繼福

技術領域

本發明涉及隧道專用工程設備技術領域，具體為一種用于軟硬不均地層的超大直徑盾構機刀盤系統。

背景技術

盾構掘進機是應用于隧道開挖的大型施工設備，具有開挖速度快、質優環保、經濟省力、安全可靠等優點，已廣泛用于地鐵公路、市政水電隧道工程。其中刀盤是盾構開挖施工的重要部件，主要功能是切削土層土體，對掘削面起到一定的支撐作用；因此刀盤結構的設計合理性直接影響隧道施工質量和盾構機使用壽命。

隨著大直徑城際鐵路、過江隧道等項目規模的加大，超大直徑盾構的市場需求開始增長。由于施工土質地層的復雜性，特別施工地段基巖隆起、孤石等軟硬不均性，導致大直徑隧道的施工難度變大，這就對超大直徑盾構刀盤的結構設計和性能提出了非常高的要求。而現有的超大直徑盾構刀盤大多存在以下問題：施工遇到土質軟硬不均地層時，特別是局部出現孤石或基巖隆起地段，使得大直徑盾構刀盤受力不均而出現“偏載”的現象，導致盾構整機在推進過程產生震動，嚴重影響盾構開挖精度；且對于大直徑主軸承，加工制造難度大、運輸成本高，安裝維修不便；同時刀盤主軸系統承受負載大，導致相關零部件壽命降低。

因此，提供一種能夠解決超大直徑盾構在軟硬不均地層中存在的刀盤受力不均而導致“偏載”的現象、盾構整機工作穩定性差以及大直徑主軸承加工制造難度大的問題的盾構機系統，已經是一個值得研究的問題。

發明內容

為了克服上述現有技術中超大直徑盾構在軟硬不均地層中存在的刀盤受力不均而導致“偏載”的現象、盾構整機工作穩定性差以及大直徑主軸承加工制造難度大的問題，本發明提出了一種采用多層刀盤空間交錯分布，各刀盤可以實現單獨控制，進而提高超大直徑盾構在軟硬不均地層施工中的開挖效率、精度和穩定性。避免使用大直徑主軸軸承，降低制造難度和運輸成本；采用多層刀盤，降低各部分載荷，延長刀盤相關部件的使用壽命的用于軟硬不均地層的超大直徑盾構刀盤系統。

本發明的目的是這樣實現的：

一種用于軟硬不均地層超大直徑的盾構刀盤系統，包括大型刀盤、中型刀盤、小型刀盤，輻條、面板、滾刀、切刀、先行刀、中心刀、攪拌棒、減速器、液壓馬達、動力傳送裝置、護盾和螺旋出土裝置；所述的盾構的前端刀盤為9個刀盤呈空間交錯結構分布形成，包括大刀盤、中型刀盤、小型刀盤，共計分為四階刀盤；所述的包括四階刀盤包括第一階刀盤、第二階刀盤、第三階刀盤和第四階刀盤；9個刀盤為不同型號的刀盤，且均具有獨立的驅動系統，可實現單獨控制。

所述的第一階刀盤是中型刀盤，包括中型刀盤1個，位于盾構刀盤結構中心位置；第二階刀盤是小型刀盤，所述的小型刀盤4個，沿刀盤結構圓周方向均勻分布；第三階刀盤是大型刀盤，所述大型刀盤2個，位于開挖軸線上下對稱安裝；第四階刀盤是大型刀盤，所述大型刀盤2個，位于開挖軸線左右對稱安裝。

所述的第一階刀盤采用6根輻條，且在所述輻條上安裝有一階先行刀和一階切刀，所述一階刀盤的中心位置裝有一階魚尾刀，所述一階刀盤的端面背部安裝一階液壓馬達作為驅動刀盤轉動的動力裝置，所述一階液壓馬達的主軸通過聯接件與一階減速器連接，所述一階減速器的輸出軸連接一階動力傳送裝置，所述一階動力傳送裝置與刀盤固定連接；所述一階刀盤的背部端面設置有平行于刀盤軸線的一階攪拌棒，刀盤腔內設有渣土輸送裝置，所述渣土輸送裝置為一階螺旋輸送機。

所述的第二階刀盤有兩種，包括位于整個刀盤系統上部的第一輻條式刀盤和下部的第二面板式刀盤。

所述第一輻條式刀盤采用6根輻條，且在所述輻條上安裝有二階先行刀和二階切刀，所述二階先行刀通過焊接的方式與輻條固定接連。

所述第一面板式刀盤采用4個刀梁，且在所述刀梁上安裝有二階滾刀和二階切刀；所述二階刀盤中心位置裝有二階魚尾刀，所述二階刀盤的背部端面安裝二階液壓馬達作為驅動刀盤轉動的動力裝置，此二階液壓馬達的主軸通過聯接件與二階減速器連接，所述二階減速器的輸出軸連接二階動力傳送裝置，所述二階動力傳送裝置與刀盤固定連接；所述二階刀盤的背部端面設置有平行于刀盤軸線的二階攪拌棒，刀盤腔內設有渣土輸送裝置，所述渣土輸送裝置為二階螺旋輸送機。

所述的第三階刀盤有兩種，包括位于整個刀盤系統上部的第二輻條式刀盤和位于下部的第二面板式刀盤。

所述第二輻條式刀盤采用6個輻條，且在所述輻條上安裝有三階先行刀和二階切刀，所述三階先行刀通過焊接的方式與輻條固定接連。