[發明專利]一種漂石地層土壓平衡盾構楔擊刀安裝結構及設計方法

有效

• 申請號: 202210413698.4
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114517684B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 張晉勛;孫正陽;江玉生;武福美;江華;周劉剛;殷明倫;張雷;劉雙全;李博;蒙世宇;宋祥林
• 申請（專利權）人: 北京城建集團有限責任公司;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 北京中知星原知識產權代理事務所(普通合伙) 11868
• 代理人: 艾變開

1.一種漂石地層土壓平衡盾構楔擊刀安裝結構，該楔擊刀安裝結構包括楔擊刀，其安裝在盾構刀盤的刀箱內，其特征在于：

所述楔擊刀整體呈上大下小，包括上部擴大的刀頭和下部柱狀的刀身，刀頭和刀身布置有合金塊；

所述楔擊刀采用銷接安裝在刀盤的刀箱內，并且刀具底部與刀箱底部之間設置有緩沖復位機構，緩沖復位機構包括：緩沖回彈裝置和楔擊刀底部外形構造，并且

所述緩沖回彈裝置為：刀具下方設置一限位板，刀具底部與該限位板接觸，限位板下方與刀箱底部之間設置彈性件；

所述楔擊刀底部外形構造允許刀具轉動時驅動限位板下移壓縮所述彈性件；所述楔擊刀底部外形構造為：刀具的底面采用中間平面+兩角圓弧面的外形。

2.根據權利要求1所述的楔擊刀安裝結構，其特征在于：

所述楔擊刀的刀頭和/或刀身截面形狀為長圓形或跑道型。

3.根據權利要求1或2所述的楔擊刀安裝結構，其特征在于：

所述楔擊刀的刀頭頂部四周進行圓弧形倒角。

4.根據權利要求1所述的楔擊刀安裝結構，其特征在于：

所述合金塊布置具體為：刀頭兩側及中間采用整體貫通大合金塊。

5.根據權利要求1或4所述的楔擊刀安裝結構，其特征在于：

所述刀身布置包圍式、非貫通硬質合金片。

6.根據權利要求1所述的楔擊刀安裝結構，其特征在于：

所述彈性件為高強度彈簧。

7.根據權利要求1所述的楔擊刀安裝結構，其特征在于：

所述彈性件下部與刀箱底部之間增設一封底板，限位板下部與彈性件上端連接，彈性件下端與封底板連接，封底板通過螺栓固定在刀箱底部上。

8.根據權利要求1所述的楔擊刀安裝結構，其特征在于：

該楔擊刀安裝結構還包括刀箱密封機構，刀箱密封機構包括環形固定板和環形滑動板，環形固定板固定在刀箱頂面，環形滑動板設置在環形固定板與刀箱頂面之間，環形滑動板緊密圍合楔擊刀的刀身四周，環形滑動板能夠跟隨刀具的左右擺動而水平移動。

9.根據權利要求8所述的楔擊刀安裝結構，其特征在于：

所述刀箱密封機構還包括橡膠密封圈，該橡膠密封圈設置在環形滑動板的內圈與楔擊刀的刀身四周之間。

10.一種根據權利要求1~9任一項所述漂石地層土壓平衡盾構楔擊刀安裝結構的設計方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）分析大粒徑漂石性質特征；

（2）根據大粒徑漂石性質特征，分析楔擊刀的楔擊碎石原理，整個楔擊碎石過程分為：鑿入變形——形成壓實核——擴展裂紋——漂石破碎四個階段；

（3）根據楔擊刀的楔擊碎石原理，確定楔擊刀設計原則，楔擊刀的設計首先具備楔擊破碎大粒徑漂石的能力，其次在破碎漂石的同時能夠降低自身被反作用力破壞的可能性；

（4）根據楔擊刀設計原則，進行楔擊刀設計，包括：

第一步，刀具自身結構設計：楔擊刀整體呈上大下小，包括上部擴大的刀頭和柱狀下部的刀身；

第二步，合金塊布置設計：刀頭兩側及中間采用整體貫通大合金塊，刀身布置包圍式、非貫通硬質合金片；

第三步，刀具安裝形式設計：楔擊刀的安裝方式采用銷接，在楔擊刀沖擊漂石時，允許楔擊刀發生可恢復的有限轉動；

設計完成，得到能夠在富含大粒徑漂石地層中應用的土壓平衡盾構楔擊刀安裝結構。