[实用新型]一种在岩土复合地层使用的特殊盾构刀具组合

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在岩土复合地层使用的特殊盾构刀盘刀具组合。

背景技术

随着我国城市建设步伐的加快，地铁施工正在上海、广州、深圳、南京、北京等城市如火如荼的进行，而且全国其他多个城市都在计划或准备修建地铁。地铁施工的全面开展必然带来一系列技术问题，特别是地质条件对工程施工的影响尤为突出。

在南京地铁工程建设中，由于当地地质条件复杂：存在软土层、砂土层、硬塑土层、岩层等各种不同性状的岩土层，对于盾构施工带来了很大的难度。这其中，盾构在岩土复合地层中掘进也是难点之一。

所谓“复合地层”，就是在地下工程开挖断面范围内和开挖延伸方向上，由两种或两种以上不同地层组成，且这些地层的岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差悬殊的组合地层。

不同于上海、北京等地铁等施工中的开挖全断面为粘土层、砂层等均一地层。复合地层可能是在开挖断面垂直方向上不同地层的组合：如“上软下硬”地层，即隧道上部为强度较低的软土地层，下部是坚硬的岩石层；也可能是在开挖断面水平方向上的不同地层组合：在一个施工段中，分布不同时代、不同层序、不同物理性质的地层，表现出水平方向上工程地质的差异。

在复合地层进行盾构掘进，需要盾构机特别是盾构刀盘对地层有较强的适应性。在一般均一软土地层，盾构刀盘采用平面直角型，只安装刮刀(如上海地铁)；在均一硬岩地层，盾构刀盘采用全滚刀配置来切削岩层。

由于切削机理不同，刮刀以剪切作用破碎岩土层，滚刀以挤压作用破碎岩土层。如采用单一刮刀破碎岩层，刮刀破碎效率极低，并造成快速磨损；如采用单一滚刀在软土层掘进，挤压作用无法切削软土，并且由于滚刀无法顺利滚动，会造成滚刀偏磨效应，破坏滚刀功能。因此，在岩土复合地层采用单一刮刀或单一滚刀的盾构刀盘配置都无法适应特殊地质条件的要求，大大影响盾构掘进效率。

针对地质条件的特殊性，在盾构施工中使用的盾构机应是“度身定做”的，这个“身”就是复合地层。因此，在特殊条件下，亟待发明一种能够同时适应软土地层和岩石地层的盾构刀盘，保证在岩土复合地层盾构能够顺利掘进。

发明内容

本实用新型的目的是解决传统单一配置的盾构刀盘，在岩土复合地层这一特殊地质中难以适应，从而造成盾构掘进效率低下的情况。本实用新型设计一种在岩土复合地层使用的特殊盾构刀具组合，其特征在于：采用半弧度式刀盘，开口率39％，在刀盘同时配置了滚刀、先行刀、刮刀、超挖刀四种切削刀具。其特征为：刀盘为辐条面板型，由六根辐条加封板组成，在各辐条及面板上设置了切削刀具。其特征为：刀盘配置了的滚刀为中心滚刀和正面滚刀，刀盘配置的滚刀为四把中心滚刀和十六把正面滚刀，中心滚刀位于刀盘中部，正面滚刀密布于刀盘的各圆环线上，中心滚刀和正面滚刀均为双刃滚刀。其特征为：刀盘上的刮刀两列一组设置，沿半径分布，刀盘上有一百二十六把刮刀，先行刀成列设置，沿半径分布，位于两组刮刀之间，刀盘上有四十七把先行刀，超挖刀位于刀盘两边侧上。其特征为：刮刀高于刀盘面80mm，先行刀高于刀盘面105mm，滚刀高于刀盘面140mm，超挖刀沿径向外伸40mm。本实用新型的优点是能够同时适应软土地层和岩石地层的盾构刀盘，保证在岩土复合地层盾构能够顺利掘进。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，图2为滚刀结构示意图，图3为中心滚刀结构示意图，图4为先行刀结构示意图，图5为刮刀结构示意图，图6为超挖刀结构示意图。图中1为刀盘，2为中心滚刀，3为滚刀，4为先行刀，5为刮刀，6为超挖刀。

具体实施方式

采用半弧度式刀盘，开口率39％，刀盘直径ф6450，在刀盘同时配置了滚刀、先行刀、刮刀、超挖刀四种切削刀具。其特征为：刀盘为辐条面板型，由六根辐条加封板组成，在各辐条及面板上设置了切削刀具。其特征为：刀盘配置了的滚刀为中心滚刀和正面滚刀，刀盘配置的滚刀为四把中心滚刀和十六把正面滚刀，中心滚刀位于刀盘中部，正面滚刀密布于刀盘的各圆环线上，中心滚刀和正面滚刀均为双刃滚刀。其特征为：刀盘上的刮刀两列一组设置，沿半径分布，刀盘上有一百二十六把刮刀，先行刀成列设置，沿半径分布，位于两组刮刀之间，刀盘上有四十七把先行刀，超挖刀位于刀盘两边侧上。其特征为：刮刀高于刀盘面80mm，先行刀高于刀盘面105mm，滚刀高于刀盘面140mm，超挖刀沿径向外伸40mm。