《盾構(gòu)施工技術(shù)》盾構(gòu)機啃巖嚼土的“武器庫”1.揭秘盾構(gòu)機的刀盤與刀具S認識“武器庫”:刀盤的功能與結(jié)構(gòu)盤點“武器庫”:各類刀具的破巖機理部署“武器庫”:刀盤刀具的選型考量目錄CONTENT刀盤的功能與結(jié)構(gòu)開挖破碎穩(wěn)定掌子面攪拌渣土一、刀盤的功能與結(jié)構(gòu)與掘進參數(shù)協(xié)同，輔助穩(wěn)定開挖

面

。

一

、刀盤的三大功能初步攪拌渣土，為改良提供條件。直接破碎巖土。一、刀盤的功能與結(jié)構(gòu)

二、刀盤的“臉譜”:三種主要結(jié)構(gòu)開口率大，輻條后設(shè)有攪拌葉片，

土砂流動順暢，不易堵塞。但不

能安裝滾刀，且中途換刀安全性

差，需加固土體，費用高。刮刀中心刀外圍保護在中途換刀時安全可靠，但開

挖土體進入土倉時易黏結(jié)、易

堵塞，在刀盤上易形成泥餅。輻條式刀盤面板式刀盤輻條泡沫口

輻條切刀先行撕裂刀泡沫口一輻條盤型滾刀重型撕裂刀面

板

、鋼格柵中心刀一、刀盤的功能與結(jié)構(gòu)復(fù)合式刀盤

二、刀盤的“臉譜”:三種主要結(jié)構(gòu)

三、刀盤的開口率●刀盤面板開口部分的面積與刀盤面積的比值。●輻條式(開口率65%左右)、輻條面板式(開口率35%左右)、面板式(開口率20%左右)。一

、刀盤的功能與結(jié)構(gòu)刀具的種類和破巖機理滾壓破巖盾構(gòu)刀具

切削破巖輔助刀具二、刀具的種類和破巖機理

一、刀具的種類球齒滾刀楔齒滾刀盤形滾刀切刀先行刀周邊刮刀仿形刀二、刀具的種類和破巖機理

一、刀具的種類

1.滾

刀●在風(fēng)化砂巖及

泥巖等較軟巖

地層時，采用

雙刃滾刀●較硬巖采用單

刃滾刀按切削刃形狀分球

齒

滾

刀

楔

齒

滾

刀a)齒形

b)

盤形用于軟巖a)單刃滾刀

b)

雙刃滾刀c)

三刃滾刀

一、刀具的種類

2.切刀功能：利用剪切作用進行切削巖土的，主要用于切削未固結(jié)土壤和軟巖地層，并將切削渣土刮入土艙中，既可用于軟土盾構(gòu)刀盤，如面板式刀盤和輻條式刀盤，也可用于卵礫石地層及風(fēng)化巖地層盾構(gòu)刀盤。刀刃

刀體刀刃

刀體后角前角

前角_a)附著式

b)

嵌入式二、刀具的種類和破巖機理在較軟且具有高韌性的巖石地層中羊角形切刀后角●

方形●加拿大羅

威特公司

和法國NFM公

司盾構(gòu)較

常采用

一、刀具的種類

⑧3.撕裂刀功能

在松散地層中掘進，配合切刀開挖地層。

結(jié)構(gòu)形式

貝殼形、方形二、刀具的種類和破巖機理●貝殼刀●日本盾構(gòu)

和德國海

瑞克公司盾構(gòu)較常

采用二、刀具的種類和破巖機理

一、刀具的種類

4.刮刀功能：主要用于清除邊緣部分開挖渣土，防止渣土沉積，確保刀盤開挖直徑以及防止刀盤外緣間接磨損。刮刀一般采用背裝式設(shè)計，安裝于刀盤外圈，可在土艙內(nèi)進行更換。c)b)d)二、刀具的種類和破巖機理

一、刀具的種類

⑧5.仿形刀仿形刀安裝在刀盤外緣上

，盾構(gòu)機在曲線段推進、轉(zhuǎn)彎或糾偏時，可以根據(jù)超挖多少和超挖范圍的要求，從輻條兩端徑向伸出和縮回仿形刀，達到仿形切削的目的，實現(xiàn)曲線推進和

順利轉(zhuǎn)彎及糾偏。a)b)c)圖6-12

仿形刀實物圖在盾構(gòu)機推力的作用下，盤形滾刀刀尖刀尖貫入巖石，形成壓碎區(qū)和

放射狀裂紋；相鄰滾刀間巖石內(nèi)裂紋延伸并相互貫通，形成巖石碎片而崩落。二、刀具的種類和破巖機理o滾動方向β隨貫入度變化弧長

的滾壓接觸區(qū)AB

二、破巖機理

1.滾刀弱面剪切線b)

縱剖面(單刀)c)縱剖面(雙刀)圖6-15

滾刀破巖機理示意圖滾刀崩落的巖片a)

橫斷面(單刀)貫入度：破壞角粉碎區(qū)

二、破巖機理

2.切刀隨著盾構(gòu)刀盤的旋轉(zhuǎn)以及沿隧洞方向的推進，切刀對開挖面土體產(chǎn)生沿隧洞方向的剪切力和沿刀盤旋轉(zhuǎn)切線方向的切削

力

，使得刀刃和刀頭部分插入到地層內(nèi)部，

像犁犁地一樣，不斷地將開挖面的土體剝

離下來。切削刀土體盾構(gòu)前進方向土體切削刀切削土體示意圖二、刀具的種類和破巖機理利用撕裂刀隨刀盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的沖擊慣性能量，對卵石、礫石和漂石等進行“錘擊”破碎二、刀具的種類和破巖機理

二、破巖機理

3.撕裂刀破碎坑斷裂破碎區(qū)無損區(qū)二、刀具的種類和破巖機理切刀

三、刀具的失效b)刀圈偏磨

c)軸承損壞

d)刀圈剝落a)

刀刃磨損刀盤刀具的選型三、刀盤刀具的選型復(fù)合地層軟土地層硬巖地層起點：工程主要地質(zhì)條件?判斷1:是否是堅硬巖石?是->面板式+滾刀為主判斷2:是否是穩(wěn)定性差的軟土?是->輻條式+刮刀為主判斷3:是否是軟硬不均復(fù)合地層?是->輻板式+滾刀/刮刀組合刀盤選型簡易決策流程流程圖三、刀盤刀具的選型選型依據(jù)核心地質(zhì)條件小結(jié)SUMM

ARY輻板式

通用輻條式

軟土切削刀

刮削

切土盾構(gòu)機刀盤與刀具滾

刀

：碾壓破巖面板式

硬巖刀盤結(jié)構(gòu)刀具類型1.簡述滾刀與刮刀在破巖(土)機理上的根本區(qū)別是什么?2.某工程需穿越上部為軟土、下部為中風(fēng)化巖石的復(fù)合地層，請問應(yīng)主要選擇哪種刀盤結(jié)構(gòu)?刀具應(yīng)如何配置?

簡述理由。3.你認為未來的“智能刀盤”可能會具備哪些現(xiàn)有刀盤所

沒有的功能?(例如：磨損自動檢測、刀具損壞報警等)思考T

HINKI

NG《盾構(gòu)施工技術(shù)》力貫千鈞，身柔似柳2.揭秘盾構(gòu)機的“脊梁”推進與鉸接系統(tǒng)目錄CONTENT

S01

系統(tǒng)總覽：盾構(gòu)機的“肌肉”

與“關(guān)節(jié)”02

“肌肉”發(fā)力：推進系統(tǒng)原理03

“關(guān)節(jié)”扭轉(zhuǎn)：鉸接系統(tǒng)原理04

協(xié)同作戰(zhàn)：前行與轉(zhuǎn)彎的奧秘盾構(gòu)機的“肌肉”與“關(guān)節(jié)”左側(cè)是盾構(gòu)機簡圖，高亮標(biāo)出推進油缸(“肌肉”)和鉸接部位(“關(guān)節(jié)”)。一

、盾構(gòu)機的“肌肉”與“關(guān)節(jié)”右側(cè)是類比的人體肌肉和關(guān)節(jié)動畫圖示

系統(tǒng)總覽：肌肉(推進)與關(guān)節(jié)(鉸接)前體后體被動(浮動)鉸接盾構(gòu)稅推進系統(tǒng)二

、推進系統(tǒng)

一、力量的源泉推進油缸視頻展示的內(nèi)容是：推進油缸全部伸出，頂推管片，將整個盾構(gòu)機向前推

進一步。然后油缸縮回，為下一環(huán)管片

拼裝留出空間，準(zhǔn)備下一次頂推。二

、推進系統(tǒng)

二、“蹬地前行”:推進的基本循環(huán)12330%8910三、不僅推得動，還要走得直：分區(qū)控制糾偏70%13122230%90%1118171615142120194567鉸接系統(tǒng)為何需要“關(guān)節(jié)”?——避免“磕碰”三、鉸接系統(tǒng)三、鉸接系統(tǒng)“關(guān)節(jié)”如何動?—

—鉸接油缸控制3D

動畫展示鉸接部位。重點展示鉸接

油缸如何通過不同的

伸縮組合，拉動前盾

相對于后盾發(fā)生偏轉(zhuǎn)

和俯仰。12945周m搖擺刀量選擇下行程拼裝機操作模式信行刀世速模式選料協(xié)同作戰(zhàn)：前行與轉(zhuǎn)彎的奧秘四

、協(xié)同作戰(zhàn)：前行與轉(zhuǎn)彎的奧秘“肌肉”與“關(guān)節(jié)”的協(xié)同BULLD

BULLDBULD場景一：直線掘進場景二：曲線掘進系統(tǒng)比喻功能核心部件控制關(guān)鍵推進系統(tǒng)肌肉提供前進動力；糾偏主推進油缸分區(qū)壓力控制鉸接系統(tǒng)關(guān)節(jié)實現(xiàn)機身轉(zhuǎn)彎；適應(yīng)

曲線鉸接油缸油缸伸縮組合協(xié)同關(guān)系肌肉牽引關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)引導(dǎo)方向小結(jié)SUMMA

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