盾構(gòu)機(jī)刀具的工作原理講解

《地下鐵道施工》主講人：路顏盾構(gòu)機(jī)刀具的工作原理地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫Undergroundandtunnelengineeringtechnology目錄DIRECTORY刀盤適應(yīng)地層的選擇01刀具的工作原理0203刀具的布置方式地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫Undergroundandtunnelengineeringtechnology地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫Undergroundandtunnelengineeringtechnology1.刀具適應(yīng)地層的選擇刀具的結(jié)構(gòu)及工作原理

對(duì)于不同地層的開挖，盾構(gòu)的刀具通常采用不同型式：開挖地層為硬巖時(shí)，采用盤形滾刀；地層為較軟巖石時(shí)，采用齒刀；地層為軟土或破碎軟巖時(shí)，可采用切刀(或刮刀)。卵石層(N>40)砂礫卵石(10<N<40)洪積土(砂質(zhì)土)(10<N<25)沖擊粘土(0<N<10)N為標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫Undergroundandtunnelengineeringtechnology2.刀具的工作原理刀具的結(jié)構(gòu)及工作原理

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(duì)開挖效果

有重要影響。切削刀切削土體示意圖

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先行刀即為先行切削土體的刀具。超前刀在設(shè)計(jì)中主要考慮與切削刀組合協(xié)同工作。先行刀先行刀與切削刀協(xié)同工作示意圖地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫Undergroundandtunnelengineeringtechnology2.刀具的工作原理刀具的結(jié)構(gòu)及工作原理

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貝殼刀實(shí)質(zhì)上是先行刀，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(shí)物照片貝殼刀示意圖地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫Undergroundandtunnelengineeringtechnology2.刀具的工作原理刀具的結(jié)構(gòu)及工作原理

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(jì)一把尺寸較大的魚尾刀。魚尾刀示意圖

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魚尾刀：其一讓盾構(gòu)機(jī)分兩步切削土體，先切削中心部位小圓斷面土體，而后擴(kuò)大到全斷面切削土體，其二是將魚尾刀根部設(shè)計(jì)成錐形，在切向、徑向運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，又增加一項(xiàng)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(如同犁地一般)。

魚尾刀切削土體示意圖

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仿形刀布置在輻條的兩端，實(shí)現(xiàn)曲線推進(jìn)和順利轉(zhuǎn)彎及糾偏。地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫Undergroundandtunnelengineeringtechnology2.刀具的工作原理刀具的結(jié)構(gòu)及工作原理

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(qiáng)度很高的巖石中。盤形滾刀圈

盤形滾刀地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫Undergroundandtunnelengineeringtechnology2.刀具的工作原理刀具的結(jié)構(gòu)及工作原理

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。

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盤形滾刀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。

擠壓、起裂階段

破碎階段

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齒刀上裝有2個(gè)切削刃，刀盤正反轉(zhuǎn)時(shí)都能進(jìn)行破巖。齒刀示意圖

齒刀破巖機(jī)理圖地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫Undergroundandtunnelengineeringtechnology2.刀具的工作原理刀具的結(jié)構(gòu)及工作原理

刮刀安裝在刀盤的外圈，用于清除邊緣部分的開挖渣土，確保刀盤的開挖直徑以及防止刀盤外緣的間接磨損。

周邊刮刀地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫Undergroundandtunnelengineeringtechnology3.刀具的布置方式刀具的結(jié)構(gòu)及工作原理

刀具布置有兩種方式：第一種為刀具整體連續(xù)排列方式（很少采用）；第二種為刀具牙型交錯(cuò)