刀具的結(jié)構(gòu)及切削原理_第1頁
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文檔簡介

盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE刀具切削刀是盾構(gòu)機(jī)切削開挖面土體的主刀具,盾構(gòu)向前推進(jìn)的同時,刀刃和到頭部分插入到地層內(nèi)部,隨刀盤旋轉(zhuǎn)對開挖面土體進(jìn)行切削。適用于軟土及泥巖地層。一般情況下,β(前角)與α(后角)值隨切削地層特性不同變化,取值范圍在5~20度之間,粘土地層稍大,砂卵石地層稍小。切削刀一般形狀示意圖

三棱刮刀

盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE切削刀為盾構(gòu)機(jī)開挖非巖質(zhì)地層的基本刀具,其形狀、布局將對開挖效果有重要影響。切削刀切削土體的示意見下圖。對于軟土地層或經(jīng)滾刀破碎后的碴土將通過切刀和刮刀進(jìn)行開挖。碴土隨切刀、刮刀正面進(jìn)入碴槽,因此切刀、刮刀既具有切削的功能又具有裝載的功能。切削刀切削土體示意圖

盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE刀具先行刀即為先行切削土體的刀具。超前刀在設(shè)計中主要考慮與切削刀組合協(xié)同工作。刀具切削土體時,超前刀在切削刀切削土體之前先行切削土體,將土體切割分塊,為切削刀創(chuàng)造良好的切削條件。據(jù)其作用與目的,先行刀斷面一般比切削刀斷面小。采用先行刀,一般可顯著增加切削土體的流動性,大大降低切削刀的扭矩,提高刀具切削效率,減少切削刀的磨耗。在松散體地層,尤其是砂卵石地層使用效果十分明顯。先行刀先行刀與切削刀協(xié)同工作示意圖

盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE貝殼刀實質(zhì)上是先行刀,盾構(gòu)機(jī)穿越砂卵石地層,特別是大粒徑砂卵石地層時,采用盤圈貝型刀,將其布置在刀盤盤圈前端面,專用于切削砂卵石,可較好地解決盾構(gòu)機(jī)切削土體(砂卵石)的難題。貝殼刀實物照片貝殼刀示意圖盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE

采用大刀盤全斷面切削土體,布置在刀盤不同位置的切削刀,從刀盤外周至中心,運動圓周逐漸減小,中心點理論上可以視為零,相應(yīng)土體流動狀態(tài)也是越來越差。而且中心支撐部位(直徑約1.5m)不能布置切削刀,為改善中心部位土體的切削和攪拌效果,可考慮在中心部位設(shè)計一把尺寸較大的魚尾刀。魚尾刀示意圖

盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE魚尾刀:其一讓盾構(gòu)機(jī)分兩步切削土體,利用魚尾刀先切削中心部位小圓斷面(直徑約1.5m)土體,而后擴(kuò)大到全斷面切削土體,即將魚尾刀設(shè)計與其他切削刀不在一個平面上,一般魚尾刀超前600mm左右,保證魚尾刀最先切削土體;其二是將魚尾刀根部設(shè)計成錐形,使刀盤旋轉(zhuǎn)時隨魚尾刀切削下來的土體,在切向、徑向運動的基礎(chǔ)上,又增加一項翻轉(zhuǎn)運動(如同犁地一般)。這樣既可解決中心部分土體的切削問題和改善切削土體的流動性,又大大提高盾構(gòu)機(jī)整體掘進(jìn)水平。魚尾刀切削土體示意圖

盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE仿形刀布置在輻條的兩端。盾構(gòu)機(jī)在曲線段推進(jìn)、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(dá)到仿形切削的目的,實現(xiàn)曲線推進(jìn)和順利轉(zhuǎn)彎及糾偏。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE盾構(gòu)區(qū)間不僅需穿越常見的軟弱地層,同時還需在部分硬巖地段中通過。因此在刀具選擇上既要考慮在軟巖中開挖的需要,也要考慮在硬巖中的要求。一般認(rèn)為刮刀適用于土層及部分軟巖,盤形滾刀適用于硬巖,其中單刃滾刀能用在強度很高的巖石中,國外曾有在抗壓強度超過200MPa巖石中應(yīng)用的工程記錄。盤形滾刀圈盤形滾刀盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE盤形滾刀適用于硬巖,根據(jù)巖體性質(zhì)和安裝位置不同,可選擇單刃、雙刃、三刃及四刃滾刀。三刃及四刃滾刀只用于刀盤中心,以適應(yīng)刀盤中心小半徑旋轉(zhuǎn);雙刃滾刀通常用于泥巖、頁巖等軟巖。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE盤形滾刀在千斤頂?shù)淖饔孟戮o壓在巖面上,隨著刀盤的旋轉(zhuǎn),一邊繞刀盤中心軸公轉(zhuǎn),一邊繞自身軸線自轉(zhuǎn),在掌子面上切出一系列的同心圓溝槽。在盾構(gòu)機(jī)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;當(dāng)滾刀間距S滿足一定條件時,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,盤形滾刀完成一次破巖過程。擠壓、起裂階段

破碎階段

盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE齒刀上裝有2個切削刃,刀盤正反轉(zhuǎn)時都能進(jìn)行破巖。另外,在軟巖中掘進(jìn)時,由于盤形滾刀與巖石掌子面之間不能產(chǎn)生一定

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