硬巖地層盾構(gòu)刀盤滾刀布置方法
【專利摘要】一種硬巖地層盾構(gòu)刀盤滾刀布置方法，對(duì)在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)刀盤扭矩最大處和掌子面巖面對(duì)盾構(gòu)刀盤面板的反作用力進(jìn)行受力分析，以獲得刀盤受力變形最大部位為刀盤最外緣部位，并將此部位的滾刀采用兩把18寸滾刀，刀盤其余部位滾刀仍使用17寸滾刀；所述兩把18寸滾刀的刀座上安裝有可以調(diào)整滾刀刀刃貫入度的墊塊。本發(fā)明可保護(hù)扭矩最大的刀盤邊緣部位、延長(zhǎng)換刀時(shí)間、對(duì)其余刀具起到保護(hù)作用，不僅提高了盾構(gòu)施工的效率，同時(shí)保護(hù)了刀盤和盾構(gòu)施工的安全，技術(shù)安全可靠。
【專利說(shuō)明】
硬巖地層盾構(gòu)刀盤滾刀布置方法
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明屬于建筑施工方法，特別涉及一種硬巖地層盾構(gòu)刀盤滾刀布置方法。【背景技術(shù)】:
[0002]盾構(gòu)機(jī)是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，現(xiàn)代盾構(gòu)機(jī)集光、機(jī)、電、液、傳感和信息技術(shù)于一體，具有開(kāi)挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道、襯砌和測(cè)量導(dǎo)向糾偏等功能，涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制和測(cè)量等多門學(xué)科技術(shù)。并且，按照不同的地質(zhì)進(jìn)行 “量體裁衣”式的設(shè)計(jì)制造，可靠性要求極高。盾構(gòu)機(jī)已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。
[0003]盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理就是一個(gè)圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推進(jìn)邊對(duì)土壤進(jìn)行挖掘。該圓柱體組件的殼體即護(hù)盾，它對(duì)挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時(shí)支撐的作用，承受周圍土層的壓力，有時(shí)還承受地下水壓以及將地下水擋在外面。挖掘、排土、襯砌等作業(yè)在護(hù)盾的掩護(hù)下進(jìn)行。
[0004]刀盤是盾構(gòu)機(jī)的核心部件，刀盤上通常包括刀盤體、刀具和泡沫管路等，從一定程度上說(shuō)，選擇合理的盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)是盾構(gòu)隧道施工成敗的關(guān)鍵，而其中最關(guān)鍵的是刀盤刀具的設(shè)計(jì)。刀盤體由鋼結(jié)構(gòu)焊接而成，刀具有滾刀、切刀和刮刀等?，F(xiàn)有的刀盤仍然存在一些問(wèn)題:
[0005]1、由于刀盤、刀具與巖層擠壓、摩擦作用力較大，受力不均，導(dǎo)致刀具磨損嚴(yán)重，個(gè)別刀具偏磨嚴(yán)重；
[0006]2、在盾構(gòu)的推進(jìn)過(guò)程中，由于對(duì)刀盤的驅(qū)動(dòng)是中心驅(qū)動(dòng)，所以對(duì)扭矩最大的刀盤邊緣部分的滾刀保護(hù)設(shè)計(jì)不周全，導(dǎo)致頻繁更換磨損刀具;更換刀具因?yàn)樾枰_(kāi)倉(cāng)，安全風(fēng)險(xiǎn)極大。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，而提供一種硬巖地層盾構(gòu)刀盤滾刀布置方法，該布置方法不僅提高了盾構(gòu)施工的效率，同時(shí)保護(hù)了刀盤和盾構(gòu)施工的安全，技術(shù)安全可靠。
[0008]如上構(gòu)思，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種硬巖地層盾構(gòu)刀盤滾刀布置方法，其特征在于:對(duì)在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)刀盤扭矩最大處和掌子面巖面對(duì)盾構(gòu)刀盤面板的反作用力進(jìn)行受力分析，以獲得刀盤受力變形最大部位為刀盤最外緣部位，并將此部位的滾刀采用兩把18寸滾刀，刀盤其余部位滾刀仍使用17寸滾刀；所述兩把18寸滾刀的刀座上安裝有可以調(diào)整滾刀刀刃貫入度的墊塊。
[0009]上述兩把18寸滾刀的中心距離刀盤中心的長(zhǎng)度相同，也即兩把刀具的運(yùn)行軌跡線重合。
[0010]本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0011]1、本發(fā)明在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)對(duì)扭矩最大部位和掌子面巖面對(duì)盾構(gòu)刀盤面板的反作用力比較大的刀盤外緣部位采用同一軌跡線，使用兩把18寸滾刀，刀盤其余部位滾刀仍使用 17寸滾刀，因此可保護(hù)扭矩最大的刀盤邊緣部位、延長(zhǎng)換刀時(shí)間、減少換刀頻率，且可對(duì)其余刀具起到保護(hù)作用。
[0012]2、本發(fā)明在兩把18寸滾刀的刀座上安裝有可以調(diào)整滾刀刀刃貫入度的墊塊，可以針對(duì)不同的線型和地質(zhì)，選擇合理的滾刀刀刃貫入度，保護(hù)其他刀具，對(duì)施工過(guò)程中入巖貫入度進(jìn)行控制，增大破碎巖層的能力，提高施工的進(jìn)度。【附圖說(shuō)明】:
[0013]圖1是刀盤三維模型圖；
[0014]圖2是刀盤總變形圖；
[0015]圖3是刀盤軸向變形圖(圖中數(shù)據(jù)取絕對(duì)值)；
[0016]圖4是本發(fā)明刀盤刀具布置示意圖；[〇〇17]圖5是本發(fā)明18寸滾刀刀座示意圖。【具體實(shí)施方式】:
[0018]—種硬巖地層盾構(gòu)刀盤滾刀布置方法，包括如下步驟:
[0019]1、對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)對(duì)扭矩最大部位和掌子面巖面對(duì)盾構(gòu)刀盤面板的反作用力受力分析:采用的分析軟件為Abaqus 6.9-1。見(jiàn)圖1、2、3。
[0020]從上面分析結(jié)果得出刀盤最大應(yīng)力變形處為刀盤邊緣處，這是由于刀盤旋轉(zhuǎn)為中心驅(qū)動(dòng)，故距離刀盤中心越遠(yuǎn)其扭矩越大，這是由于力臂的增長(zhǎng)而造成的，所以此處磨損和損壞也較嚴(yán)重。采取新的設(shè)計(jì)方案，加強(qiáng)扭矩最大處的耐磨和破巖強(qiáng)度盾構(gòu)刀盤設(shè)計(jì)得重心。
[0021]2、本發(fā)明通過(guò)對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)對(duì)扭矩最大部位和掌子面巖面對(duì)盾構(gòu)刀盤面板的反作用力受力分析，采用提高受力部分刀盤刀具抗磨設(shè)計(jì)，延長(zhǎng)換刀時(shí)間間隔，減少換刀頻次，對(duì)施工過(guò)程中刀具磨損保護(hù)和推進(jìn)速度進(jìn)行控制的思路。
[0022]①將處于刀盤最外邊緣扭矩最大處的滾刀采用兩把18寸滾刀1與2,其余部位仍使用17寸滾刀。且兩把18寸滾刀的中心距離刀盤中心的長(zhǎng)度相同，也即兩把刀具的運(yùn)行軌跡線重合，因此可加強(qiáng)對(duì)同一點(diǎn)巖層的破巖強(qiáng)度。如圖4所示。
[0023]②在兩把18寸滾刀的刀座部位安裝可以調(diào)整滾刀刀刃貫入度的墊塊3,針對(duì)不同的線型和地質(zhì)，選擇合理的滾刀刀刃貫入度，保護(hù)其他刀具，對(duì)施工過(guò)程中入巖貫入度進(jìn)行控制，增大破碎巖層的能力，提高施工的進(jìn)度。
[0024]本發(fā)明可保護(hù)扭矩最大的刀盤邊緣部位、延長(zhǎng)換刀時(shí)間、對(duì)其余刀具起到保護(hù)作用，不僅提高了盾構(gòu)施工的效率，同時(shí)保護(hù)了刀盤和盾構(gòu)施工的安全，技術(shù)安全可靠。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硬巖地層盾構(gòu)刀盤滾刀布置方法，其特征在于:對(duì)在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)刀盤扭矩最大 處和掌子面巖面對(duì)盾構(gòu)刀盤面板的反作用力進(jìn)行受力分析，以獲得刀盤受力變形最大部位 為刀盤最外緣部位，并將此部位的滾刀采用兩把18寸滾刀，刀盤其余部位滾刀仍使用17寸 滾刀;所述兩把18寸滾刀的刀座上安裝有可以調(diào)整滾刀刀刃貫入度的墊塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬巖地層盾構(gòu)刀盤滾刀布置方法，其特征在于:上述兩把18寸 滾刀的中心距離刀盤中心的長(zhǎng)度相同，也即兩把刀具的運(yùn)行軌跡線重合。
【文檔編號(hào)】E21D9/08GK105971613SQ201610291841
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】李金鎖, 陳家森, 吳玉鐵, 張成龍, 周長(zhǎng)全, 任濤
【申請(qǐng)人】中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司, 中鐵十八局集團(tuán)有限公司