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盾构机刀具及其选用实例分析

盾构机刀具及其选用实例
摘  要:本文通过分析总结盾构各种刀具及其切削原理,阐明了在几种主要地质条件下如何选用刀具,并分析几个典型盾构刀盘刀具的配置实例,提出合理化意见。
关键字:盾构  刀具  选用  实例
1 引言
盾构刀盘的刀具是盾构机或掘进机施工的关键部件,针对不同的地质条件及施工情况,出厂后的刀盘常常在实际施工中需要改进,合理选用最为合适的刀具,直接影响盾构机刀盘的使用效果。
2刀具种类和工作原理
目前,按照盾构刀具的用途和工作原理一般可以将刀具分为以下几类:
2.1先行刀(又称撕裂刀、超前刀)
沿着刀盘面板看,先行刀高出齿刀一定距离,因此这样可以先行切割土体,“先行”也是由于这个原因而得名。先行刀的有效宽度一般较齿刀窄,能够更容易的插入土体,因此采用先行刀,可提高齿刀切割效率和减少其磨耗,另外先行刀也能增加切割土体的流动性。
     2.2贝壳刀
      贝壳刀实质上也是超前刀,但因其外形类似贝壳而得名。盾构机穿越砂卵石地层尤其粒径较大时,因为此种土体松散,滚刀会在掘进挤压下产生较大变形,因此切削效果不好。这种情况下可以使用贝壳刀,专用于切削砂卵石地层。
         2.3齿刀(又称切刀或刮刀)
齿刀分为普通齿刀和边缘齿刀(又称刮刀),其工作原理是随着盾构机向前推进,齿刀随刀盘旋转,进而对开挖面土体产生两个方向的力,分别是沿隧道前进方向的剪切力和沿刀盘旋转切线方向的切削力,在刀盘的转动下,刀头和刀刃插入到地层内部,从而不断将掌子面前方土体切削下来。齿刀是种软土刀具,一般适用于松散地层,如粘土地层或粒径较小的砂卵石地层等。
     2.4 仿形刀(超挖刀)
超挖刀一般安装在盾构机刀盘的边缘部位,施工时可沿刀盘边缘径向伸出或缩回。超挖刀一般最大伸出量在70到150mm之间。盾构施工有时姿态会产生偏差、或者盾构在转弯或曲线推进时,通过使用超挖刀切削土体,可以开挖出所需空间顺利实现推进,使用超挖刀施工有超挖少、对周边土体干扰小的优点。http://ukthesiss.com/dissertation_writing
              2.5 中心刀(鱼尾刀、锥形刀、中心羊角刀等)   
     中心刀顾名思义是在刀盘中心部位的刀,在软土地层掘进时,中心部位安装尺寸较大的鱼尾刀(羊角刀或纯硬岩地层为滚刀)可以提高盾构整体掘进速率,改善其周边土体的切削和搅拌效果,一般情况下鱼尾刀中心高度超过其他刀具。


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