[实用新型]一种前挺鹰嘴式盾构刀

说明书

本实用新型涉及地下隧道开挖施工技术领域，尤其涉及一种前挺鹰嘴式盾构刀，包括鹰嘴式盾构刀单元，所述鹰嘴式盾构刀单元包括鹰嘴刀、固定块、前挺杆以及挡土板，所述鹰嘴刀的刀刃为曲线，脊线的水平投影线呈圆弧形，所述刀刃与脊线的一端相较于刀尖；所述挡土板的端部设有第二凸榫；所述固定块设有分别与鹰嘴刀和挡土块相连的第一转轴和第二转轴；所述前挺杆的一端与所述固定块的顶部相连，另一端与盾构刀盘连接。本实用新型在施工时土体非常容易被切割下来，因此改变了现行盾构刀的“刮”土模式，刀盘扭矩大大减少，掘进速度可以大幅提高，避免产生泥饼现象，有利于提高掌子面的稳定性。

技术领域

本实用新型涉及地下隧道开挖施工技术领域，尤其涉及一种前挺鹰嘴式盾构刀。

背景技术

随着城市地面交通日趋繁忙、拥挤，修建地下轨道交通的城市日益增加。盾构工法在轨道交通工程中被广泛采用，盾构施工中因地质条件和工程要求的不同，对选用的刀盘刀具的要求也不一样。目前隧道盾构掘进开挖采用的盾构刀种类很多，但主要有两类，一类是滚刀，适用于岩石类，另一类是刮削刀，适用于土体。刮削刀具是在盾构刀盘推进旋转作用下，利用刀刃前部对土体施加压力，在土体中产生剪切力，会使土体达到极限破坏，并以土屑的形式沿刀具前面挤压崩出，实现隧道开挖。但在盾构推进过程中，刀盘推进压力作用在掌子面上无意中增加了土的抗剪强度，由此增加了刀盘的扭矩力要求、设备动力要求。而被挤压崩出来的土体被刀盘覆盖，不能及时进入土仓，从而在刀盘面上极易结泥饼，给盾构掘进施工带来诸多不利，如增大盘扭矩和推力、甚至卡死刀盘，被迫停工，也会增加刀具磨损程度、加快刀具更换频率等，进一步影响施工进度。

而一种前挺鹰嘴式盾构刀，巧妙通过前挺杆将切削刀脱离盾构刀盘面，在刀具和刀盘面之间形成一定的空间，避免被切削土体面上产生压力，使得土体的抗剪强度大大减小，也克服了产生泥饼的问题。通过鹰嘴刀刀尖刺入土体和刀刃切割土体的方式，刀具可以顺利滑移进入切削土面，切割阻力大大减小。使得需要的推进力和扭矩也大大减少。由于鹰嘴式盾构刀底面始终在掘进过程中与土体接触，并可通过调节挡土板面积大小，形成足够大的挡土支护作用，可使得掌子面稳定性大大增强。因此，在盾构施工领域具有重大突破，可形成第三类刀型，形成完全不同于现行盾构刀的刮削土体掘进模式，在一般黏性土、砂性土地层中使用将可大大提高掘进进度，提高工效数倍~十几倍，具有广阔的应用市场和开发价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种前挺鹰嘴式盾构刀及其施工方法，能够提高盾构掘进施工效率。

为了实现本实用新型的目的,本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型公开了一种前挺鹰嘴式盾构刀，包括鹰嘴式盾构刀单元，所述鹰嘴式盾构刀单元包括鹰嘴刀、固定块、前挺杆以及挡土板，所述鹰嘴刀包括两侧的刀刃、顶部的脊线、刀尖、底面、刀尾以及设置在刀尾上的凸榫，所述刀刃为曲线，所述脊线的水平投影线呈圆弧形，所述刀刃与脊线的一端相较于刀尖；所述挡土板的端部设有第二凸榫；所述固定块的两侧分别设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一、第二凹槽的两侧内壁之间设有第一转轴和第二转轴，所述凸榫的侧壁上设有用于所述第一转轴穿过的轴孔，所述第二凸榫的侧壁上设有用于所述第二转轴穿过的第二轴孔；所述前挺杆的一端与所述固定块的顶部相连，另一端与盾构刀盘连接。

所述鹰嘴刀的脊线水平投影线为以所述盾构刀盘的轴心为中心的圆弧线。

所述挡土板和固定块的两侧面为以所述盾构刀盘的轴心为中心的圆弧面。

所述鹰嘴刀的底面为平面，当所述鹰嘴刀的刀尾与所述固定块的端面顶紧时，所述底面与所述前挺杆轴线相垂直的平面之间的夹角θ为0~45°。

所述挡土板的挡土板底面、鹰嘴刀的底面与前挺杆轴线垂直的平面的初始夹角α为45^o~80^o。

所述脊线的长度与所述刀尾的宽度的比为1：1~0.5。