《盾构施工技术》课件-项目2 盾构机核心部件认知

《盾构施工技术》盾构机啃岩嚼土的“武器库”1.揭秘盾构机的刀盘与刀具S认识“武器库”:刀盘的功能与结构盘点“武器库”:各类刀具的破岩机理部署“武器库”:刀盘刀具的选型考量目录CONTENT刀盘的功能与结构开挖破碎稳定掌子面搅拌渣土一、刀盘的功能与结构与掘进参数协同，辅助稳定开挖

面

。

一

、刀盘的三大功能初步搅拌渣土，为改良提供条件。直接破碎岩土。一、刀盘的功能与结构

二、刀盘的“脸谱”:三种主要结构开口率大，辐条后设有搅拌叶片，

土砂流动顺畅，不易堵塞。但不

能安装滚刀，且中途换刀安全性

差，需加固土体，费用高。刮刀中心刀外围保护在中途换刀时安全可靠，但开

挖土体进入土仓时易黏结、易

堵塞，在刀盘上易形成泥饼。辐条式刀盘面板式刀盘辐条泡沫口

辐条切刀先行撕裂刀泡沫口一辐条盘型滚刀重型撕裂刀面

板

、钢格栅中心刀一、刀盘的功能与结构复合式刀盘

二、刀盘的“脸谱”:三种主要结构

三、刀盘的开口率●刀盘面板开口部分的面积与刀盘面积的比值。●辐条式(开口率65%左右)、辐条面板式(开口率35%左右)、面板式(开口率20%左右)。一

、刀盘的功能与结构刀具的种类和破岩机理滚压破岩盾构刀具

切削破岩辅助刀具二、刀具的种类和破岩机理

一、刀具的种类球齿滚刀楔齿滚刀盘形滚刀切刀先行刀周边刮刀仿形刀二、刀具的种类和破岩机理

一、刀具的种类

1.滚

刀●在风化砂岩及

泥岩等较软岩

地层时，采用

双刃滚刀●较硬岩采用单

刃滚刀按切削刃形状分球

齿

滚

刀

楔

齿

滚

刀a)齿形

b)

盘形用于软岩a)单刃滚刀

b)

双刃滚刀c)

三刃滚刀

一、刀具的种类

2.切刀功能：利用剪切作用进行切削岩土的，主要用于切削未固结土壤和软岩地层，并将切削渣土刮入土舱中，既可用于软土盾构刀盘，如面板式刀盘和辐条式刀盘，也可用于卵砾石地层及风化岩地层盾构刀盘。刀刃

刀体刀刃

刀体后角前角

前角_a)附着式

b)

嵌入式二、刀具的种类和破岩机理在较软且具有高韧性的岩石地层中羊角形切刀后角●

方形●加拿大罗

威特公司

和法国NFM公

司盾构较

常采用

一、刀具的种类

⑧3.撕裂刀功能

在松散地层中掘进，配合切刀开挖地层。

结构形式

贝壳形、方形二、刀具的种类和破岩机理●贝壳刀●日本盾构

和德国海

瑞克公司盾构较常

采用二、刀具的种类和破岩机理

一、刀具的种类

4.刮刀功能：主要用于清除边缘部分开挖渣土，防止渣土沉积，确保刀盘开挖直径以及防止刀盘外缘间接磨损。刮刀一般采用背装式设计，安装于刀盘外圈，可在土舱内进行更换。c)b)d)二、刀具的种类和破岩机理

一、刀具的种类

⑧5.仿形刀仿形刀安装在刀盘外缘上

，盾构机在曲线段推进、转弯或纠偏时，可以根据超挖多少和超挖范围的要求，从辐条两端径向伸出和缩回仿形刀，达到仿形切削的目的，实现曲线推进和

顺利转弯及纠偏。a)b)c)图6-12

仿形刀实物图在盾构机推力的作用下，盘形滚刀刀尖刀尖贯入岩石，形成压碎区和

放射状裂纹；相邻滚刀间岩石内裂纹延伸并相互贯通，形成岩石碎片而崩落。二、刀具的种类和破岩机理o滚动方向β随贯入度变化弧长

的滚压接触区AB

二、破岩机理

1.滚刀弱面剪切线b)

纵剖面(单刀)c)纵剖面(双刀)图6-15

滚刀破岩机理示意图滚刀崩落的岩片a)

横断面(单刀)贯入度：破坏角粉碎区

二、破岩机理

2.切刀随着盾构刀盘的旋转以及沿隧洞方向的推进，切刀对开挖面土体产生沿隧洞方向的剪切力和沿刀盘旋转切线方向的切削

力

，使得刀刃和刀头部分插入到地层内部，

像犁犁地一样，不断地将开挖面的土体剥

离下来。切削刀土体盾构前进方向土体切削刀切削土体示意图二、刀具的种类和破岩机理利用撕裂刀随刀盘高速旋转产生的冲击惯性能量，对卵石、砾石和漂石等进行“锤击”破碎二、刀具的种类和破岩机理

二、破岩机理

3.撕裂刀破碎坑断裂破碎区无损区二、刀具的种类和破岩机理切刀

三、刀具的失效b)刀圈偏磨

c)轴承损坏

d)刀圈剥落a)

刀刃磨损刀盘刀具的选型三、刀盘刀具的选型复合地层软土地层硬岩地层起点：工程主要地质条件?判断1:是否是坚硬岩石?是->面板式+滚刀为主判断2:是否是稳定性差的软土?是->辐条式+刮刀为主判断3:是否是软硬不均复合地层?是->辐板式+滚刀/刮刀组合刀盘选型简易决策流程流程图三、刀盘刀具的选型选型依据核心地质条件小结SUMM

ARY辐板式

通用辐条式

软土切削刀

刮削

切土盾构机刀盘与刀具滚

刀

：碾压破岩面板式

硬岩刀盘结构刀具类型1.简述滚刀与刮刀在破岩(土)机理上的根本区别是什么?2.某工程需穿越上部为软土、下部为中风化岩石的复合地层，请问应主要选择哪种刀盘结构?刀具应如何配置?

简述理由。3.你认为未来的“智能刀盘”可能会具备哪些现有刀盘所

没有的功能?(例如：磨损自动检测、刀具损坏报警等)思考T

HINKI

NG《盾构施工技术》力贯千钧，身柔似柳2.揭秘盾构机的“脊梁”推进与铰接系统目录CONTENT

S01

系统总览：盾构机的“肌肉”

与“关节”02

“肌肉”发力：推进系统原理03

“关节”扭转：铰接系统原理04

协同作战：前行与转弯的奥秘盾构机的“肌肉”与“关节”左侧是盾构机简图，高亮标出推进油缸(“肌肉”)和铰接部位(“关节”)。一

、盾构机的“肌肉”与“关节”右侧是类比的人体肌肉和关节动画图示

系统总览：肌肉(推进)与关节(铰接)前体后体被动(浮动)铰接盾构税推进系统二

、推进系统

一、力量的源泉推进油缸视频展示的内容是：推进油缸全部伸出，顶推管片，将整个盾构机向前推

进一步。然后油缸缩回，为下一环管片

拼装留出空间，准备下一次顶推。二

、推进系统

二、“蹬地前行”:推进的基本循环12330%8910三、不仅推得动，还要走得直：分区控制纠偏70%13122230%90%1118171615142120194567铰接系统为何需要“关节”?——避免“磕碰”三、铰接系统三、铰接系统“关节”如何动?—

—铰接油缸控制3D

动画展示铰接部位。重点展示铰接

油缸如何通过不同的

伸缩组合，拉动前盾

相对于后盾发生偏转

和俯仰。12945周m摇摆刀量选择下行程拼装机操作模式信行刀世速模式选料协同作战：前行与转弯的奥秘四

、协同作战：前行与转弯的奥秘“肌肉”与“关节”的协同BULLD

BULLDBULD场景一：直线掘进场景二：曲线掘进系统比喻功能核心部件控制关键推进系统肌肉提供前进动力；纠偏主推进油缸分区压力控制铰接系统关节实现机身转弯；适应

曲线铰接油缸油缸伸缩组合协同关系肌肉牵引关节，关节引导方向小结SUMMA

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