[發明專利]一種可變刀間距的盾構機刀盤

有效

• 申請號: 201910859088.5
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110454181B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 張家年;于金達;黃士廣;張世偉;喻中孝;宋春曉;任涪偉
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨

本發明公開了一種可變刀間距的盾構機刀盤，解決了現有盾構機刀盤上的滾刀間距不可變的技術問題。本發明包括刀盤主梁，所述刀盤主梁內可調設置有滾刀裝配體，刀盤主梁上間隔設置有固定滾刀裝配體的壓緊螺栓組。本發明通過改變滾刀裝配體的固定方式，實現了可根據施工地質變化情況相應調整滾刀的刀間距的功能，達到刀間距布置與施工地質高效匹配，可以保證在不同地質中的滾刀的破巖效率，降低施工難度，加快施工進度，延長刀具壽命，減少檢查、更換刀具的次數；同時也降低了施工成本，提高了盾構機刀盤的適應性，保證盾構機能夠長距離、高效、可靠地掘進。

技術領域

本發明涉及盾構機技術領域，特別是指一種可變刀間距的盾構機刀盤。

背景技術

隨著國家水利水電工程、地鐵隧道工程、地下空間開發工程的積極推進，以及盾構機研發制造能力和施工技術的逐漸成熟，盾構施工憑借其安全、高效、經濟等優越性得到了廣泛應用，其中盤形滾刀作為盾構機在掘進過程中破巖的主要工具，其破巖效果會直接影響地下工程施工的效率和成本。

現有的隧道掘進的盾構機主要是依靠盤形滾刀擠壓巖石達到破碎巖體的目的，其主要克服的是巖石的抗壓強度。盤形滾刀的破巖過程大概可以分為微裂紋產生、密實核形成、縱向與橫向裂紋擴展等階段，當由相鄰滾刀所引起的巖石內部損傷裂紋擴展到相互貫通時，就會引起巖體破碎崩落。相關研究表明，盤形滾刀的破巖效果與刀盤推力、刀間距、刃口形狀、巖層特性等密切相關，在其余因素保持不變的前提下，若刀間距布置過大，則相鄰兩滾刀軌跡間的巖石就會形成巖脊，需要多次滾壓才能破巖；若刀間距布置過小，則會引起過度破碎。因此，根據施工地層選擇合理的刀間距布置將有助于改善破巖效果、延長刀具壽命。

但是，現有盾構機上普遍采用焊接方法將盤形滾刀的刀箱直接固定在刀盤上，其刀間距是固定不可變的，若施工過程中出現地質情況變化，導致刀間距與施工地質不匹配時，將會造成不可預估的施工難度，因此亟待設計一種刀間距可調、地質適應性高的盾構機刀盤。

發明內容

針對上述背景技術中的不足，本發明提出一種可變刀間距的盾構機刀盤，解決了現有盾構機刀盤上的滾刀間距不可變的技術問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種可變刀間距的盾構機刀盤，包括刀盤主梁，所述刀盤主梁內可調設置有滾刀裝配體，刀盤主梁上間隔設置有固定滾刀裝配體的壓緊螺栓組，通過調節壓緊螺栓組能夠調節滾刀裝配體之間的間距，即能夠調整相鄰滾刀之間的間距。若施工過程中出現地質情況變化，通過調整滾刀的刀間距使之與施工地質相匹配，保證滾刀的刀間距不會過大，避免形成巖脊，也保證滾刀的刀間距不會過小，避免引起過度破碎。本技術方案能夠根據施工地層選擇合理的刀間距布置，既有助于改善破巖效果、延長刀具壽命，又能夠避免傳統施工過程中地質變化與滾刀的原刀間距不匹配的問題，可有效降低施工難度、加快施工進程。

進一步地，所述壓緊螺栓組包括壓接在滾刀裝配體正面的刀箱正面第一壓緊螺栓和/或壓接在滾刀裝配體側面的刀箱側面壓緊螺栓。正面第一壓緊螺栓能夠限制滾刀裝配體沿盾構機刀盤軸向運動的自由度，側面壓緊螺栓的端面能夠擋止滾刀裝配體圍繞沿盾構機刀盤軸線轉動的自由度；側面壓緊螺栓的端面與滾刀裝配體的側面之間的摩擦力，能夠限制滾刀裝配體沿盾構機刀盤徑向運動的自由度。

進一步地，所述刀盤主梁包括兩個對稱設置的固定梁，兩個固定梁相對的內側設置有沿盾構機刀盤徑向方向設置的臺肩，所述滾刀裝配體固定設置在兩個臺肩內，既便于滾刀裝配體與刀盤主梁的裝配，又便于滾刀裝配體在刀盤主梁上調整位置，為相鄰滾刀的間距調整提供便捷。

進一步地，所述刀箱正面第一壓緊螺栓螺紋連接在固定梁的正面，刀箱正面第一壓緊螺栓連接有壓接滾刀裝配體正面的刀箱壓緊塊，使用刀箱壓緊塊來壓接滾刀裝配體，接觸面積大，能夠壓接的更加穩定牢固。

進一步地，所述壓緊塊沿刀盤主梁徑向方向設置且為長條狀，保證刀箱裝配體無論怎么調整位置，都被壓接在刀箱壓緊塊下方，既簡化了結構，又便于調整滾刀裝配體的位置后進行重新固定。