[发明专利]富水砂、卵地层多平衡综合顶管机刀盘刀具的配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下工程顶管类施工工艺领域，特别涉及了富水砂、卵地层多平衡综合顶管机刀盘刀具的配置方法。

背景技术

地下管线的需求量在逐年增加，加之人们对环境保护意识的增强顶管技术将在地下管线的施工中起到越来越重要的地位和作用。顶管技术的发展必将向规模化、规范化、国际化的方向发展。

刀盘、刀具是顶管机的主要工作部件，不同的地质地层应选用不同的刀盘、刀具配置，刀盘、刀具配置的好坏影响顶管的掘进速度及效益，甚至直接影响顶管施工的成败。

发明内容

本发明的目的是为了解决砂、卵石地层顶管施工克服难点，特提供了富水砂、卵地层多平衡综合顶管机刀盘刀具的配置方法。

本发明提供了富水砂、卵地层多平衡综合顶管机刀盘刀具的配置方法，其特征在于：所述的富水砂、卵地层多平衡综合顶管机刀盘刀具的配置方法，刀盘体及主幅板、次幅板采用60mm，Q345钢材，刀盘与地层接触面采用网状硬质合金堆焊对付砂卵土层顶进时的磨耗。采用辐条式刀盘减小顶进过程中刀盘扭矩，开口率设定为36％，弥补采用辐条式面板对开挖面稳定不利；

由中心切削刀改善中心部位土体的切削和搅拌效果，中心切削刀超前250mm，1件；

中心切削刀的设计和配置方式如下：

其一、让顶管机分两步切削土体，利用中心切削刀先切削中心部位小圆断面土体，而后扩大到全断面切削土体；

其二、是将中心切削刀根部设计成锥形，使刀盘旋转时随中心刀切削下来的土体，在切向、径向运动的基础上，又增加一项翻转运动，这样既可解决中心部分土体的切削问题和改善切削土体的流动性和搅拌效果，又大大提高顶管机整体掘进效果。

由可更换羊角保径刀、可更换贝壳保径刀保证隧道开挖直径，可更换羊角保径刀、可更换贝壳保径刀保径刀呈45°均匀布置在刀盘圆周开口的外壁，共布置8件，二者各4件；保径刀具有配合周边刮刀，保护隧道直径的作用。4件羊角式保径刀高出幅板110mm，4件贝壳式保径刀高出幅板80mm布置。

由边缘刮刀、可更换中间边缘刮刀、正面刮刀布置在刀盘开口槽的两侧，共布置64件；其中，边缘刮刀为8件、可更换中间边缘刮刀为16件、正面刮刀为40件；其切削原理是顶管机向前推进的同时，刮刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向剪切力和径向切削力；轴向为沿隧道前进方向，径向为刀盘旋转切线方向；

在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来；8件边缘刮刀、40件正面刮刀高出幅板50mm，16把可更换中间边缘刮刀高出幅板80mm。

可更换羊角先行刀、可更换贝壳先行刀、羊角式固定先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置。先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。先行刀在刮刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为刮刀创造良好的切削条件。先行刀的切削宽度一般比刮刀窄，切削效率较高。采用先行刀，可显著增加切削土体的流动性，大大降低刮刀的扭矩，提高刮刀的切削效率，减少刮刀的磨耗。在松散体地层，尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显。先行刀布置在刀盘幅板上，共布置48件(羊角固定式先行刀12件、羊角可更换先行刀16件、贝壳可更换式先行刀20件)，羊角式先行刀高出面板110mm，贝壳式先行刀高出面板80mm。

二次破碎装置选用独特圆形剪切破碎装置作为二次破碎，不仅能极有效进行破碎，且因砾石是被机头本体的破碎仓破碎，故破碎过程中顶管机不宜引起机身旋转，破碎时振动小，对控制顶管姿态非常有利。

根据以往施工经验，直径大于30cm卵石含量达10％，土体受到不同程度扰动，顶管机必须采用二次破碎装置，紧靠一次破碎达到能输送的粒径，大大缩短刀具使用寿命，不利于节约工期。拟采用顶管机选用先进的刮刀、先行刀、保径刀，可实现前方砂土的切削脱落，即一次破碎功能，通过一次破碎将砾石破碎成二破能接受的程度，然后由二次破碎将砾石破碎成能被输送的粒径。

本发明的优点：