[发明专利]用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构及方法

说明书

本发明涉及一种用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构及方法，该结构包括：装设于刀盘的辐条板上的先行刀；以及装设于所述辐条板两侧部并靠近所述刀盘上的开口设置的刮刀，位于同一辐条板上的刮刀设于对应的先行刀的两侧，且所述刮刀的切削面高于所述先行刀的切削面。本发明采用将刀盘的开口处刮刀的切削面配置为高于辐条板上的先行刀的切削面，利用刮刀发挥现有刀盘中先行刀的作用，即切削土体，减少了先行刀切土的比例；刮刀靠近开口设置，使得刮刀切削下来的渣土能够直接流入到对应的开口，避免渣土滞留或淤积在刀盘上，有效缓解了刀盘面板结泥现象。先行刀设于刀盘的辐条板上，用于保护刀盘面板。

技术领域

本发明涉及盾构施工领域，特指一种用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构及方法。

背景技术

近年来，随着国内城市基础建设的迅速发展，越来越多采用大直径盾构穿江过海，隧道建设也逐步向大直径、大埋深方向发展。

为适应不同地区的地层条件及功能需求，盾构机的种类也得到进一步发展。采用常压可更换刀具设计的盾构机得到快速推广应用，其刀盘通常具有大直径、小开口率及刀臂宽度较大等特点，先行刀一般布置在面板中部半径上。当盾构在富含粘土矿物地层掘进时，因土体富含粒径小、黏性大的黏土矿物质，先行刀切削下来的渣土由于流动性差、进入开口距离长等原因，很容易黏着在刀具周围并进一步附着在刀盘面板上，结泥包裹刀具，大大降低了刀具的切削能力，也在刀盘面板上形成硬且厚的泥饼，严重影响掘进效率。

现有的刀盘配置有以下几个缺点：

刀盘面板正面渣土黏性大、流动性较差时，易覆盖包裹面板中半径方向的先行刀，影响进刀率，使其切削作用大幅降低，久之，渣土在先行刀四周和刀盘面板硬化形成饼状泥团，造成扭矩和挤压力急剧上升，严重降低掘进效率；

先行刀切削下的渣土需通过较长的平行于刀盘面板的路径进入刀盘开口，易出现排放不畅，渣土滞留、淤积在开挖舱内，进一步磨损刀具、刀桶和刀盘面板；

盾构机长时间掘进，刀盘上所粘结的泥饼与开挖面的长时间研磨，致使刀盘和盾构机前盾温度升高，造成潜在风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构及方法，解决现有的刀盘先行刀布置于面板中部半径的主辐条板上存在的渣土易包裹先行刀而降低其切削作用，从而影响进刀率，降低掘进效率；渣土进入刀盘开口路径较长易出现排放不畅，渣土滞留、淤积在开挖舱内，进一步磨损刀具、刀桶和刀盘面板；以及盾构上粘结的泥饼与开挖面的长时间研磨导致刀盘和盾构机前盾温度升高，造成潜在风险等的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构，包括：

装设于刀盘的辐条板上的先行刀；

装设于所述辐条板两侧部并靠近所述刀盘上的开口设置的刮刀，位于同一辐条板上的刮刀设于对应的先行刀的两侧，且所述刮刀的切削面高于所述先行刀的切削面。

本发明采用将刀盘的开口处刮刀的切削面配置为高于辐条板上的先行刀的切削面，利用刮刀发挥现有刀盘中先行刀的作用，即切削土体，减少了先行刀切土的比例；刮刀靠近开口设置，使得刮刀切削下来的渣土能够直接流入到对应的开口，避免渣土滞留或淤积在刀盘上，有效缓解了刀盘面板结泥现象。先行刀设于刀盘的辐条板上，用于保护刀盘面板。

本发明刀具配置结构的进一步改进在于，所述刮刀的刀桶靠近所述刮刀的端部设有第一加长段，所述第一加长段靠近所述刀桶上的密封圈设置，通过设置所述第一加长段使得所述刮刀的切削面高于所述先行刀的切削面。

本发明刀具配置结构的进一步改进在于，还包括垫设于与刀箱连接的反向框架上靠近所述刀箱端部的第一垫板，所述第一垫板的厚度与第一加长段的厚度相等。