[发明专利]一种用于软硬不均地层的超大直径盾构刀盘系统

说明书

技术领域

本发明涉及隧道专用工程设备技术领域，具体为一种用于软硬不均地层的超大直径盾构机刀盘系统。

背景技术

盾构掘进机是应用于隧道开挖的大型施工设备，具有开挖速度快、质优环保、经济省力、安全可靠等优点，已广泛用于地铁公路、市政水电隧道工程。其中刀盘是盾构开挖施工的重要部件，主要功能是切削土层土体，对掘削面起到一定的支撑作用；因此刀盘结构的设计合理性直接影响隧道施工质量和盾构机使用寿命。

随着大直径城际铁路、过江隧道等项目规模的加大，超大直径盾构的市场需求开始增长。由于施工土质地层的复杂性，特别施工地段基岩隆起、孤石等软硬不均性，导致大直径隧道的施工难度变大，这就对超大直径盾构刀盘的结构设计和性能提出了非常高的要求。而现有的超大直径盾构刀盘大多存在以下问题：施工遇到土质软硬不均地层时，特别是局部出现孤石或基岩隆起地段，使得大直径盾构刀盘受力不均而出现“偏载”的现象，导致盾构整机在推进过程产生震动，严重影响盾构开挖精度；且对于大直径主轴承，加工制造难度大、运输成本高，安装维修不便；同时刀盘主轴系统承受负载大，导致相关零部件寿命降低。

因此，提供一种能够解决超大直径盾构在软硬不均地层中存在的刀盘受力不均而导致“偏载”的现象、盾构整机工作稳定性差以及大直径主轴承加工制造难度大的问题的盾构机系统，已经是一个值得研究的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中超大直径盾构在软硬不均地层中存在的刀盘受力不均而导致“偏载”的现象、盾构整机工作稳定性差以及大直径主轴承加工制造难度大的问题，本发明提出了一种采用多层刀盘空间交错分布，各刀盘可以实现单独控制，进而提高超大直径盾构在软硬不均地层施工中的开挖效率、精度和稳定性。避免使用大直径主轴轴承，降低制造难度和运输成本；采用多层刀盘，降低各部分载荷，延长刀盘相关部件的使用寿命的用于软硬不均地层的超大直径盾构刀盘系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于软硬不均地层超大直径的盾构刀盘系统，包括大型刀盘、中型刀盘、小型刀盘，辐条、面板、滚刀、切刀、先行刀、中心刀、搅拌棒、减速器、液压马达、动力传送装置、护盾和螺旋出土装置；所述的盾构的前端刀盘为9个刀盘呈空间交错结构分布形成，包括大刀盘、中型刀盘、小型刀盘，共计分为四阶刀盘；所述的包括四阶刀盘包括第一阶刀盘、第二阶刀盘、第三阶刀盘和第四阶刀盘；9个刀盘为不同型号的刀盘，且均具有独立的驱动系统，可实现单独控制。

所述的第一阶刀盘是中型刀盘，包括中型刀盘1个，位于盾构刀盘结构中心位置；第二阶刀盘是小型刀盘，所述的小型刀盘4个，沿刀盘结构圆周方向均匀分布；第三阶刀盘是大型刀盘，所述大型刀盘2个，位于开挖轴线上下对称安装；第四阶刀盘是大型刀盘，所述大型刀盘2个，位于开挖轴线左右对称安装。

所述的第一阶刀盘采用6根辐条，且在所述辐条上安装有一阶先行刀和一阶切刀，所述一阶刀盘的中心位置装有一阶鱼尾刀，所述一阶刀盘的端面背部安装一阶液压马达作为驱动刀盘转动的动力装置，所述一阶液压马达的主轴通过联接件与一阶减速器连接，所述一阶减速器的输出轴连接一阶动力传送装置，所述一阶动力传送装置与刀盘固定连接；所述一阶刀盘的背部端面设置有平行于刀盘轴线的一阶搅拌棒，刀盘腔内设有渣土输送装置，所述渣土输送装置为一阶螺旋输送机。

所述的第二阶刀盘有两种，包括位于整个刀盘系统上部的第一辐条式刀盘和下部的第二面板式刀盘。

所述第一辐条式刀盘采用6根辐条，且在所述辐条上安装有二阶先行刀和二阶切刀，所述二阶先行刀通过焊接的方式与辐条固定接连。

所述第一面板式刀盘采用4个刀梁，且在所述刀梁上安装有二阶滚刀和二阶切刀；所述二阶刀盘中心位置装有二阶鱼尾刀，所述二阶刀盘的背部端面安装二阶液压马达作为驱动刀盘转动的动力装置，此二阶液压马达的主轴通过联接件与二阶减速器连接，所述二阶减速器的输出轴连接二阶动力传送装置，所述二阶动力传送装置与刀盘固定连接；所述二阶刀盘的背部端面设置有平行于刀盘轴线的二阶搅拌棒，刀盘腔内设有渣土输送装置，所述渣土输送装置为二阶螺旋输送机。

所述的第三阶刀盘有两种，包括位于整个刀盘系统上部的第二辐条式刀盘和位于下部的第二面板式刀盘。

所述第二辐条式刀盘采用6个辐条，且在所述辐条上安装有三阶先行刀和二阶切刀，所述三阶先行刀通过焊接的方式与辐条固定接连。