用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构及方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

Configuration structure and method of cutter head for shield tunneling in clay-rich mineral strata

The invention relates to a shield cutter head tool configuration structure and method for rich clay mineral stratum. The structure includes: a front cutter mounted on the spoke plate of the cutter head; and a scraper mounted on both sides of the spoke plate and close to the opening of the cutter head. The scraper on the same spoke plate is located on both sides of the corresponding front cutter, and the cutting surface of the scraper is high. On the cutting surface of the advance cutter. The cutting surface of the scraper at the opening of the cutter head is arranged as a cutting surface higher than that of the prior cutter on the spoke board, and the scraper is used to play the role of the prior cutter in the existing cutter head, i.e. cutting soil, reducing the proportion of the prior cutter cutting soil; the scraper is set close to the opening, so that the slag cut by the scraper can flow directly into the corresponding opening, avoiding the retention of slag or silting in the cutter. On the disc, it effectively alleviates the phenomenon of mud deposit on the knife plate. The advance cutter is arranged on the spoke plate of the cutter head to protect the cutter head panel.

【技术实现步骤摘要】
用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构及方法
本专利技术涉及盾构施工领域，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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：本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术刀具配置结构的进一步改进在于，所述刀桶上远离所述刮刀的端部设有第二加长段；所述刀箱上对应所述第二加长段处设有与所述第二加长段相适配的第二垫板，所述第二垫板与所述第一垫板相贴合并固定连接。本专利技术刀具配置结构的进一步改进在于，所述刮刀的切削面距所述先行刀的切削面的距离在5mm至15mm之间。本专利技术还提供了一种用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置方法，包括如下步骤：提供先行刀，将所述先行刀安装在刀盘的辐条板上；提供刮刀，将所述刮刀安装于所述辐条板的两侧部并靠近刀盘上的开口设置，并将位于同一辐条板上的刮刀设于对应的先行刀的两侧，且令所述刮刀的切削面高于所述先行刀的切削面。本专利技术刀具配置方法的进一步改进在于，令所述刮刀的切削面高于所述先行刀的切削面，包括：于所述刮刀的刀桶上靠近所述刮刀的端部设置一第一加长段，将所述第一加长段靠近所述刀桶上的密封圈设置，通过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。本专利技术刀具配置方法的进一步改进在于，还包括：提供第一垫板，所述第一垫板的厚度与所述第一加长段的厚度相等，将所述第一垫板垫设于与所述刀箱连接的反向框架上靠近所述刀箱的端部处。本专利技术刀具配置方法的进一步改进在于，还包括：于所述刀桶上远离所述刮刀的端部设置一第二加长段；于所述刀箱上对应所述第二加长段处设有与所述第二加长段相适配的第二垫板，将所述第二垫板与所述第一垫板相贴合并固定连接。本专利技术刀具配置方法的进一步改进在于，还包括：将所述刮刀的切削面距所述先行刀的切削面的距离控制在5mm至15mm之间。附图说明图1为本专利技术用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构中刀盘的结构示意图。图2为图1中所示刀盘的一辐条板处的环向剖视图。图3为本专利技术用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构中刮刀与刀箱和反向框架安装的结构示意图。图4为本专利技术用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构中刮刀刀桶的结构示意图。图5为本专利技术用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构中刀桶从刀箱中抽出的结构示意图。图6为本专利技术用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置方法的流程图。图7为现有技术中刀盘上的先行刀和刮刀装配结构的剖视图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。参阅图2，本专利技术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及方法，用于解决现有刀盘结构存在的渣土易包裹面板上的先行刀而影响先行刀的进刀率，进而严重降低掘进效率的问题，还用于解决渣土需通过较长的路径进入到刀盘的开口容易出现排放不畅、渣土滞留而进一步磨损刀具、刀桶和刀盘面板的问题，还用于解决刀盘上滞留的渣土形成泥饼而与开挖面研磨致使盾构机的前盾温度升高，造成潜在风险的问题。本专利技术提出了一种新的刀具布置结构及方法，将刮刀的切削面设置成高于先行刀的切削面，从而利用刮刀来进行切土，由于刮刀设于刀盘的开口处，使得切削下来的土渣可直接进入开口，不会在刀盘上通过较长的路径，能够有效缓解刀盘面板结泥现象的发生，从而解决了影响掘进效率的问题，解决了进一步磨损刀具、刀桶和刀盘面板的问题，还解决了造成潜在风险的问题。下面结合附图对本专利技术用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构及方法进行说明。先针对现有刀盘存在的缺陷进行说明，如图7所示，显示了现有技术中刀盘的结构，在现有的刀盘中刮刀22a的切削面低于先行刀21a的切削面，且刮刀22a的切削面低于先行刀21a的切削面的距离为D1，这样使得现有的刀盘上的先行刀21a用于切削土体，这样切削的土体需经过刀盘面板上较长的路径才能进入到刀盘的开口，由于富含粘土矿物地层的土体内含有大量的粒径小、黏性大的矿物质，使得渣土易包裹先行刀而降低先行刀的切削作用，降低掘进效率，渣土还极易出现排放不畅，滞留并淤积在开挖舱内，进一步磨损刀具、刀桶和刀盘面板，进而还会导致盾构机前盾温度升高，造成潜在风险。本专利技术为解决上述问题，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。参阅图1，显示了本专利技术用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构中刀盘的结构示意图。参阅图2，显示了图1中所示刀盘的一辐条板处的环向剖视图。下面结合图1和图2，对本专利技术用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置结构，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的刀具配置结构，其特征在于，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。3.如权利要求2所述的刀具配置结构，其特征在于，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所述第一加长段的厚度相等。4.如权利要求3所述的刀具配置结构，其特征在于，所述刀桶上远离所述刮刀的端部设有第二加长段；所述刀箱上对应所述第二加长段处设有与所述第二加长段相适配的第二垫板，所述第二垫板与所述第一垫板相贴合并固定连接。5.如权利要求1所述的刀具配置结构，其特征在于，所述刮刀的切削面距所述先行刀的切削面的距离在5mm至15mm之间。6.一种用于富含粘土矿物地层的盾构刀盘刀具配置方法，其特征在于，包括如下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿，董明钢，裘华，邵金洪，徐辰春，何国军，袁风波，黄德中，范杰，孙晗，郑宜枫，胡群辉，杨建平，钱凯，赵阳，孙振东，何昀，王志华，罗赛楠，左志学，杨燚，傅晓瑞，倪博炜，韩嘉臻，
申请(专利权)人：上海隧道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31