[发明专利]一种旋转-冲击作用下实现硬岩类矩形高效盾构的刀盘

说明书

本发明公开了一种旋转‑冲击作用下实现硬岩类矩形高效盾构的刀盘，包括安装有两个花瓣形刀架的前盾体，花瓣形刀架上安装有滚刀、刮刀，用以实现断面大面积旋转截割，冲击装置冲击破碎花瓣形刀架旋转截割的切削盲区，形成滚刀、刮刀、冲击等多种破岩刀具及破岩机理同时作用于硬岩上，实现硬岩巷道类矩形断面完全截割、同步高效成型，节省了巷道空间，提高了地下空间利用率，提高了硬岩巷道掘进成型的效。

技术领域

本发明涉及旋转-冲击作用下实现硬岩类矩形高效盾构的刀盘领域，具体涉及一种旋转-冲击作用下实现硬岩类矩形高效盾构的刀盘。

背景技术

盾构机是一种集挖掘、支护衬砌、推进等多种作业于一体的大型暗挖隧道施工机械，广泛应用于现代交通运输、地下工程、水利工程及市政建设等。常用的盾构机断面为圆形，其衬砌结构受力均匀、内力较小，但在建筑物密集的城市核心区，圆形盾构占用空间较大，空间利用率低。现有双圆形盾构虽能提高空间利用率，但双圆形盾构时顶部背土严重、沉降控制能力差；现有矩形盾构虽能满足空间最小化要求，但矩形盾构断面受力易变形且管片拼装困难。类矩形盾构是一种较新的隧道挖掘盾构，既克服了圆形盾构断面空间利用率低的缺点，又避免了双圆盾构机顶部背土严重，还解决了矩形盾构面临的隧道结构受力变形、矩形管片拼装等难点。

现有最常见的类矩形盾构刀盘为多小刀盘组合来实现类矩形盾构或者两X形大刀盘+上下各一个偏心刀盘来实现。多小刀盘组合类矩形盾构刀盘存在刀盘数量多，控制难度大，多刀盘同步运行困难，每个刀盘太小无法切割硬岩，无法实现完全类矩形盾构，总有部分区域截割不到等问题；两X形大刀盘+上下各一个偏心刀盘实现类矩形盾构存在结构复杂，全断面不能同时成型，由X形大刀盘在第一个工作面对开挖面主要部分进行挖掘，然后再利用偏心刀盘对两X形大刀盘所切削断面的间隙进行第二个工作面切削，两个工作面不是同步而是先后进行截割，效率低。

因此急需一种能解决上述问题，控制方便、结构简单、能完全实现断面类矩形截割，且全断面同步成型的类矩形盾构的刀盘。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种旋转-冲击作用下实现硬岩类矩形高效盾构的刀盘，其原理简单，结构可靠，能实现类矩形断面完全截割，且全断面是同步高效成型的，无需将全断面分成第一工作面和第二个工作面分步先后切削，提高了工作效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种旋转-冲击作用下实现硬岩类矩形高效盾构的刀盘，包括作为刀盘框架的前盾体，所述前盾体前端面的中部设有两个横向布置的花瓣形刀架和用于控制花瓣形刀架转动的动力机构；

所述花瓣形刀架前端面的中部设有液压滑环，所述液压滑环的轴心与花瓣形刀架旋转的轴心相重合，使其能够在360度旋转的同时传输多路液体、电、信号介质；

所述液压滑环的外围还设有若干呈环形阵列均布的滚刀，所述滚刀固定在花瓣形刀架前端面并且相邻两个滚刀之间相互垂直布置；

所述花瓣形刀架包括若干个固结在一起的“θ”型花瓣，所述“θ”型花瓣两侧的上边缘处设有若干刮刀，相邻两个所述刮刀之间的距离不小于刮刀的宽度；

所述“θ”型花瓣的中部设有连接横梁；所述花瓣形刀架上其中一个“θ”型花瓣的外端设有开口并且在开口位置的底部设置有短横梁；

所述花瓣形刀架的短横梁上设有冲击装置；所述冲击装置用于对花瓣形刀架旋转切削不到的剩余部分冲击破岩，且旋转切削和冲击破岩在同一个工作面完成；

所述前盾体上还设有前后贯穿的切削运出口，所述切削运出口设在花瓣形刀架的下方。

优选地，所述花瓣形刀架前端面设置滚刀的区域高出其环向边缘180mm，所述“θ”型花瓣从中间以弧线型向边缘展开，中间处最厚，往边缘成弧线型慢慢变薄，使整个花瓣形刀架成“穹顶形”。