盾构机的刀盘的设计资料(2)

滚动刀具是指不仅随刀盘转动，还同时作自转运动 的破岩刀。根据刀刃的形状滚刀可分为：齿形滚刀(钢齿 和球齿)、盘形滚刀。

根据安装位置滚刀可分为：正滚刀、中心滚刀、边滚 刀、扩孔滚刀(图5)。 万方数据

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圈5

目前盾构掘进机滚刀主要是盘形滚刀，盘形滚刀又 有单刃、双刃和多刃。

3刀具工作原理

3．1 刮削类刀具的工作原理

在刀盘推力的作用下，刮刀嵌如岩渣或岩层中，刀 盘带动刀具转动时刮削岩层，在掌子面形成一环环犁 沟，特点是效率高，刀盘转动阻力大。在软土地层或滚 刀破碎后的渣土通过刮刀进行开挖，渣土随刮刀正面进 入渣槽，因此刮刀既具有切削的功能也具有装载的功能

3．2盘形滚刀工作原理

刀盘在纵向油缸施加的推力作用下，使其上的盘形 滚刀压人岩石；刀盘在旋转装置的驱动下带动滚刀绕刀 盘中心轴公转，同时各滚刀还绕各自的刀轴自转，使滚刀 在岩面上连续滚压。刀盘施加给刀圈推力和滚动力(转 矩)，推力使刀圈压人岩体，滚动力使刀圈滚压岩体。通 过滚刀对岩体的挤压和剪切使岩体发生破碎，在岩面上 切出一系列的同心圆。 4各种刀具的破岩机理(表2)

刀具类型刮刀楔齿滚刀球齿滚刀盘形滚刀 刮削☆ 主要 剪切☆ ☆

破岩

龟裂☆ 机理 挤压☆ ☆ 研磨☆

运动形式滑动滚动+微滑滚动+滑动滚动+滑动 刀齿形状刨刀状楔状球面状楔状

5几种刀具的推荐使用范围(表3)

抗压强度

分类典型岩石刀具型式

MPa

软土，软岩<45 页岩粘土泥岩刮刀齿刀楔齿滚刀 石灰岩砂岩大理石火盘形滚刀禊齿滚刀 中软岩45—85 山岩凝灰岩

白云石片麻岩花岗岩片盘形滚刀球齿滚刀 中硬岩85～180 岩长石

闪绿岩硅岩角闪岩硬质盘形滚刀球齿盘形 硬岩>180

粘土岩玄武岩燧石砾岩滚刃

刀具的形状必须适应施工地质的特点，并且刀具在 切削断面不同的位置其作用及要求均不同，因此设计刀 具应考虑以下因素：

(1)刀具在砂、砂卵石地层中的切削效率，即如何 减少切削阻力，保证切削土体的流动性。 (2)通过刀具形状的改变，减少刀具掘进磨损，提

高刀具的耐久陛。

(3)适应城市繁华地区施工的需要，尽可能减少刀 盘旋转刀具切削土体过程对周边土体及环境的干扰，如 振动、噪音等。

(4)如何从材料和设计方面，对解决盾构机在砂 卵石地层掘进时刀具的磨损(包括撞击掉块等)提出切实 可行的措施，保证盾构机刀具长距离掘进的可靠性。 刀具配置关系到盾构能否顺利掘进，必须根据地质 状况认真研究分析。在盾构施工中合理的选取掘进参数 (如总推力，刀具贯人度、刀盘转速、扭矩等)，最大程 度的延长刀具的使用寿命，减少换刀频率，降低施工中 频繁换刀的风险，做好对刀具监控、分析、比较、摸索， 总结刀具的使用经验，将结果反馈，指导施工。

收稿日期：2010．01-28

通讯地址：陕西省西安市沪灞生态区 广安踞2899号(710032) 鬣*，≮蕊

2010．05建设机械技术与管理1 03

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