盾構(gòu)構(gòu)造與操作維護(hù)——

盾構(gòu)刀盤(pán)刀具、回轉(zhuǎn)中心結(jié)構(gòu)刀盤(pán)后配套系統(tǒng)前盾盾體中盾后盾盾構(gòu)整機(jī)構(gòu)造的組成？

回顧請(qǐng)識(shí)別下圖中的各部件1.土體2.刀盤(pán)3.泥土倉(cāng)4.壓力墻5.千斤頂6.螺旋輸送機(jī)7.管片拼裝機(jī)8.襯砌

回顧盾構(gòu)刀盤(pán)系統(tǒng)盾構(gòu)的刀具中心回轉(zhuǎn)裝置一、二、三、

本節(jié)內(nèi)容

目錄一

盾構(gòu)的刀盤(pán)系統(tǒng)1.刀盤(pán)系統(tǒng)的構(gòu)成2.刀盤(pán)系統(tǒng)的功能3.刀盤(pán)的分類4.刀盤(pán)的支承形式5.刀盤(pán)的設(shè)計(jì)依據(jù)

刀盤(pán)是盾構(gòu)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，包括了刀盤(pán)主體結(jié)構(gòu)、刀具、回轉(zhuǎn)中心等。其中，刀盤(pán)主體正面設(shè)置有刀具安裝座、磨損監(jiān)測(cè)器、進(jìn)渣口等；刀盤(pán)外緣、刀體、進(jìn)渣口及邊緣過(guò)渡區(qū)設(shè)置耐磨保護(hù)措施；刀盤(pán)背面設(shè)有主動(dòng)攪拌棒、及回轉(zhuǎn)中心連接的接口。1.刀盤(pán)系統(tǒng)的構(gòu)成刀盤(pán)正面磨損監(jiān)測(cè)器泡沫口滾刀切刀進(jìn)渣口耐磨條格柵刀盤(pán)外緣及背面

由于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)與泥水盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)的工作環(huán)境不同，在土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)面板及背部設(shè)置有泡沫注入接口和疏通管路，用于改良渣土性能，提高渣土和易性與流塑性；泥水盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)背部設(shè)置有泥漿注入口，可向開(kāi)挖艙及刀盤(pán)中心部位注入泥漿。1.刀盤(pán)系統(tǒng)的構(gòu)成

土壓盾構(gòu)機(jī)的泡沫口

泥水盾構(gòu)機(jī)的泥漿注入口刀盤(pán)系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)了如下四大主要功能：

1.開(kāi)挖掌子面巖土體：刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，刀具切削隧道掌子面土體，使開(kāi)挖后渣土通過(guò)刀盤(pán)開(kāi)口進(jìn)入土倉(cāng)；2.穩(wěn)定掌子面：對(duì)掌子面起到支撐的作用；

3.攪拌土體：①對(duì)于土壓平衡盾構(gòu)而言，刀盤(pán)對(duì)土倉(cāng)內(nèi)渣土進(jìn)行攪拌，使之具有一定塑性，然后通過(guò)螺旋輸送機(jī)將其排出。②對(duì)于泥水盾構(gòu)而言，利用刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)攪拌作用，將切削下來(lái)的渣土與膨潤(rùn)土泥漿充分混合，優(yōu)化泥水壓力控制和改善泥漿均勻性，并通過(guò)排泥管道將開(kāi)挖渣土以流體形式泵送到設(shè)在地面上的泥水分離站。

4.控制出渣粒徑。2.刀盤(pán)系統(tǒng)的功能3.刀盤(pán)的形狀分類

刀盤(pán)形狀分類按刀盤(pán)開(kāi)口率大小分類按縱斷面分類3.刀盤(pán)的形狀分類（1）按縱斷面分類

垂直平面形突芯平面形

以平面狀態(tài)掘進(jìn)突芯刀具利于穩(wěn)定掌子面

方向控制

穹頂形

傾斜形

收縮形

應(yīng)用于巨礫層

傾斜角接近土層內(nèi)摩用于擠壓或巖層擦角，利于掘削穩(wěn)定式盾構(gòu)3.刀盤(pán)的形狀分類

刀盤(pán)的開(kāi)口率：刀盤(pán)面板開(kāi)口部分的面積與刀盤(pán)面積的比值。

（2）按刀盤(pán)開(kāi)口率大小分類

?

面板式面板支撐，利于掌子面穩(wěn)定；開(kāi)口率較小，粘土地層易結(jié)“泥餅”

?輻板式開(kāi)口率居中，兼具面板式和輻條式的優(yōu)點(diǎn)

?

輻條式開(kāi)口率大，排土容易，扭矩較小；對(duì)不穩(wěn)定地層，易噴水噴泥1）面板式刀盤(pán)優(yōu)缺點(diǎn)

①面板支撐，利于掌子面穩(wěn)定；

②盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，土倉(cāng)內(nèi)土壓力與開(kāi)挖面土壓力之間產(chǎn)生壓力降，且壓力降大小受面板開(kāi)口影響不易確定，從而使得開(kāi)挖面土壓力不易控制；

③由于受面板開(kāi)口率影響，渣土進(jìn)入土倉(cāng)不順暢、易粘結(jié)和易堵塞，且刀具負(fù)荷大，使用壽命短。特別是在粘土層施工時(shí)，雖然刀盤(pán)中心區(qū)域以外部分的土體流動(dòng)順暢，但中心區(qū)域內(nèi)的土體流動(dòng)較差，易長(zhǎng)期積聚形成“泥餅”；防止措施是外加添加材料等。3.刀盤(pán)的形狀分類2）輻條式刀盤(pán)優(yōu)缺點(diǎn)

①僅有幾根輻條，具有65%-75%的大開(kāi)口率，且在輻條后設(shè)有攪拌葉片，使得土、砂進(jìn)出流動(dòng)順暢，有利于防止粘土附著，不易粘結(jié)和堵塞；

②由于沒(méi)有面板阻擋，渣土從開(kāi)挖面直接進(jìn)入土倉(cāng)，不存在土壓力衰減，即開(kāi)挖面土壓等于測(cè)量土壓，故能對(duì)土壓進(jìn)行有效管理，可有效地控制地面沉降；③刀具負(fù)荷小，壽命長(zhǎng)；④對(duì)不穩(wěn)定地層，易噴水噴泥，但可通過(guò)渣土改良避免。3.刀盤(pán)的形狀分類

具體應(yīng)用哪種形式刀盤(pán)應(yīng)根據(jù)施工條件及地質(zhì)情況等因素決定，一般而言，土壓平衡盾構(gòu)根據(jù)地質(zhì)條件可選用輻條式、面板式和輻板式，泥水平衡盾構(gòu)一般采用面板式或輻板式。

思考：在施工時(shí)，刀盤(pán)類型一般如何選??？3.刀盤(pán)的形狀分類4.刀盤(pán)的支承形式刀盤(pán)的支承機(jī)構(gòu)：用于支承刀盤(pán)、承受切削的反作用力和頂進(jìn)時(shí)的反力。一般刀盤(pán)的支承機(jī)構(gòu)有以下三種：中心支承式中間支承式周邊支承式4.刀盤(pán)的支承形式現(xiàn)在常用的支承機(jī)構(gòu)有：4.刀盤(pán)的支承形式中間支承機(jī)構(gòu)4.刀盤(pán)的支承形式中心支承機(jī)構(gòu)中間、中心支承對(duì)比表中間支承中心支承外觀與牛腿連接處為中空?qǐng)A環(huán)與牛腿連接處為實(shí)心圓板土艙中心可設(shè)置被動(dòng)攪拌棒，有利于渣土的流動(dòng)性，在此處不易結(jié)泥餅無(wú)被動(dòng)攪拌棒，在此處易結(jié)泥餅主驅(qū)動(dòng)的密封性內(nèi)、外密封均與渣土接觸，密封可靠性較低外密封與渣土接觸，密封可靠性較好適用性大直徑盾構(gòu)、易結(jié)泥餅的地層中、小型盾構(gòu)4.刀盤(pán)的支承形式5.刀盤(pán)的設(shè)計(jì)依據(jù)分析此刀盤(pán)的分塊方式5.刀盤(pán)的設(shè)計(jì)依據(jù)5.刀盤(pán)的設(shè)計(jì)依據(jù)刀盤(pán)為什么要進(jìn)行分塊設(shè)計(jì)？5.刀盤(pán)的設(shè)計(jì)依據(jù)刀盤(pán)分塊設(shè)計(jì)考慮的要素5.刀盤(pán)的設(shè)計(jì)依據(jù)

刀盤(pán)分塊的形式二

盾構(gòu)的刀具1.刀具的失效形式2.刀具的構(gòu)造及正確使用方法3.刀具的安裝結(jié)構(gòu)4.刀具更換的基本原則回顧識(shí)別下圖中的刀具類型回顧

刀具的分類貝殼刀齒刀重型撕裂刀中心魚(yú)尾刀

先行刀

切刀刀具分類切削類滾壓類輔助刀具齒形滾刀盤(pán)形滾刀楔齒滾刀球齒滾刀鋼刀圈滾刀（安裝位置、刀刃數(shù)量、刀徑大?。┣螨X鋼刀圈滾刀周邊刮刀

仿形刀1.刀具的失效形式（1）滾刀的失效形式

依據(jù)磨損形態(tài)和磨損程度，可將滾刀的失效形式分為正常磨損和異常損壞。滾刀正常磨損：滾刀的正常磨損也稱滾刀均勻磨損，是指滾刀刀圈周邊各部位的徑向磨損程度基本相同，即刀圈徑向磨損量基本一致；滾刀正常磨損主要發(fā)生在地質(zhì)條件比較單一的正滾刀區(qū)域。1.刀具的失效形式（1）滾刀的失效形式

滾刀異常損壞包括刀圈偏磨、刀圈崩裂、刀圈卷刃、刀圈滑動(dòng)、擋圈斷裂、密封漏油、刀體磨損、軸承損壞等1.刀具的失效形式（2）切刀的失效形式

刀具是易耗品，在工程中經(jīng)常出現(xiàn)刀具的損壞或失效，假如你們是刀具管理員，應(yīng)該掌握哪些技能處理這些問(wèn)題？

思考

刀具是易耗品，在工程中經(jīng)常出現(xiàn)刀具的損壞或失效，假如你們是刀具管理員，應(yīng)該掌握哪些技能處理這些問(wèn)題？

思考刀具的構(gòu)造及刀具的安裝結(jié)構(gòu)

2.刀具的構(gòu)造及正確使用方法刀圈心軸刀體刀圈卡環(huán)

密封浮封環(huán)軸承（1）滾刀的構(gòu)造2.刀具的構(gòu)造及正確使用方法識(shí)別圖中的滾刀結(jié)構(gòu)2.刀具的構(gòu)造及正確使用方法

練習(xí)：識(shí)別圖紙中的滾刀結(jié)構(gòu)2.刀具的構(gòu)造及正確使用方法正確使用刀具，減少消耗：

首先除嚴(yán)格控制裝機(jī)刀具質(zhì)量，保證進(jìn)洞的上機(jī)刀具都符合刀具相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外，做到正確使用刀具也是減少刀具消耗的重要因素之一，應(yīng)從以下幾方面考慮：

合理使用刀圈；

加強(qiáng)規(guī)范操作，減少事故性刀具損壞

合理使用刀體和刀蓋；

合理使用密封；

合理使用軸承；2.刀具的構(gòu)造及正確使用方法1）合理使用刀圈

在掘進(jìn)施工中，刀圈的使用量大，且價(jià)格比較貴，據(jù)統(tǒng)計(jì)隧道掘進(jìn)硬巖施工中刀圈費(fèi)用占刀具費(fèi)用的30%左右，因此，使刀圈得到充分利用，盡可能使每個(gè)刀圈的實(shí)際磨損量大于允許磨損量的90%以上，是減少刀圈消耗的重要條件，這就要求在掘進(jìn)時(shí)充分保證每把滾刀的負(fù)荷平衡，不偏載，不偏磨，刀盤(pán)推力適宜才能保證刀圈的充分利用。2.刀具的構(gòu)造及正確使用方法2)合理使用軸承

在TBM硬巖掘進(jìn)施工中，據(jù)統(tǒng)計(jì)刀具軸承費(fèi)用占刀具消耗費(fèi)用的15%左右，按國(guó)外滾刀有關(guān)技術(shù)規(guī)程，刀具軸承的使用壽命為564小時(shí)，適當(dāng)減小軸承負(fù)荷，可以大大提高軸承壽命，因此要適當(dāng)控制軸承負(fù)荷，使其與其它相關(guān)刀具零件處于相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)壽命，能夠減少軸承的消耗。。

2.刀具的構(gòu)造及正確使用方法3)合理使用密封

滾刀內(nèi)部的金屬浮動(dòng)密封，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是成對(duì)使用，工作過(guò)程中自動(dòng)形成滑動(dòng)密封副，具有不可重復(fù)拆裝使用的特性，據(jù)統(tǒng)計(jì)在硬巖掘進(jìn)施工中，刀具密封費(fèi)用占到了刀具費(fèi)用的10%左右。因此合理使用浮動(dòng)密封，保證浮動(dòng)密封的潤(rùn)滑效果，提高刀具裝配維修質(zhì)量，使刀蓋給浮動(dòng)密封施加的壓力適當(dāng)，這都有利于充分發(fā)揮密封的使用壽命，也是較低刀具費(fèi)用的重要途徑之一。2.刀具的構(gòu)造及正確使用方法4）合理使用刀體、刀蓋

5）加強(qiáng)規(guī)范操作，減少事故性刀具損壞

在不均勻地質(zhì)段推進(jìn)過(guò)快，或是地層不穩(wěn)，應(yīng)采取防范措施，加強(qiáng)規(guī)范操作和施工管理，也能減少事故性刀具的損壞。2.刀具的構(gòu)造及正確使用方法（2）切削類刀具的構(gòu)造：切刀為例

切刀主要由礦用硬質(zhì)合金刀刃和刀體組成；其中，刀刃焊接在刀體上。根據(jù)刀刃焊接方式的不同分為：嵌入式和附著式。2.刀具的構(gòu)造及正確使用方法（2）切削類刀具的構(gòu)造

附著式（也稱為板式）切刀的刀刃平焊于刀體上，切削時(shí)刀刃的切削面全部暴露在土砂中，多適用于黏土、粉土、粉砂等地層。采用特殊形狀刀刃制造的強(qiáng)化型板式切刀，其耐沖擊性能顯著提高，越來(lái)越多地應(yīng)用于砂卵石地層。2.刀具的構(gòu)造及正確使用方法（2）切削類刀具的構(gòu)造

嵌入式切刀是在刀體上開(kāi)槽，刀刃嵌入槽內(nèi)并與刀體焊接，只有參與切削的一部分刀刃暴露在槽外。嵌入式切刀的刀刃不易脫落，具有較強(qiáng)的耐沖擊能力，適用于砂卵石地層。思考：切削類、滾壓類刀具是如何安裝在刀盤(pán)上的？3.刀具的安裝結(jié)構(gòu)因?yàn)榈毒甙惭b的好壞直接影響刀具的使用和壽命；另外在施工時(shí)時(shí)常會(huì)更換刀具，所以需掌握刀具的安裝方式（1）切刀安裝3.刀具的安裝結(jié)構(gòu)栓接焊接（1）切刀安裝3.刀具的安裝結(jié)構(gòu)

栓接式，即用螺栓將切刀安裝在刀盤(pán)上，其特點(diǎn)是容易更換，但必須采取措施防止螺栓松動(dòng)和磨損，適用于掘進(jìn)中途需要更換切刀的場(chǎng)合。

銷接式，即用圓柱銷將切刀安裝在刀盤(pán)上，其特點(diǎn)是切刀能圍繞圓柱銷適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)?shù)侗P(pán)回轉(zhuǎn)切削時(shí)，用于相反方向回轉(zhuǎn)切削的切刀脫離開(kāi)挖面，以避免磨損，且便于更換，但必須采取措施防止緊固圓柱銷的螺釘松動(dòng)和磨損，適用于掘進(jìn)中途需要更換切刀的場(chǎng)合。

焊接式，即切刀直接焊接在刀盤(pán)上，其特點(diǎn)是安裝牢固不易脫落，但不方便更換切刀，適用于在黏土、粉土、粉砂等地層掘進(jìn)且不需要中途更換切刀的地層工況。。（1）切刀安裝3.刀具的安裝結(jié)構(gòu)判斷下圖中刀具的固定方式

銷接固定方式3.刀具的安裝結(jié)構(gòu)（2）滾刀安裝3.刀具的安裝結(jié)構(gòu)3.刀具的安裝結(jié)構(gòu)3.刀具的安裝結(jié)構(gòu)4.刀具更換的基本原則

1)中心刀的最大磨損極限為25mm，雙刃正滾刀的最大磨損極限為20mm，單刃正滾刀的最大磨損極限為20mm，單刃邊滾刀的最大磨損極限為10mm更換標(biāo)準(zhǔn)為:邊滾刀磨損量為8mm(換下的邊滾刀可用在正滾刀位置)，正滾刀15mm，中心刀20mm。2)當(dāng)?shù)毒叱霈F(xiàn)下列任一損壞情況時(shí)，必須更換。刀圈斷裂、平刀圈、刀體漏油、刀圈脫落、擋圈斷裂或脫落、刀具軸或刀座損傷。3)相鄰刀具的磨損量高差不大于15mm；4)更換刀具后，將固定刀具軸的螺栓緊固至規(guī)定的扭矩，待掘進(jìn)一環(huán)后，再開(kāi)倉(cāng)復(fù)緊刀具螺栓。三