一种盾构机的刀具和刀盘、盾构机切割固结排水板的方法技术

本发明专利技术公开了一种盾构机的刀具，用于切割地下固结排水板及编织物，包括：刀体、刀头和刀头利刃；刀头镶嵌在所述刀体的头部，刀头利刃镶嵌在刀头上，刀头利刃的高度大于预定高度，刀头利刃的刃口夹角小于预定角度，刀头利刃呈三面设置，其侧面呈倒梯形。本发明专利技术提供的盾构机的刀具，刀头利刃优先切入土体，先行对土体中的固结排水板及编织物进行切割，刀头随后对土体进行撕裂破坏掘进，能够将固结排水板及编织物切成分段的效果，降低排水板及编织物对刀盘的缠绕，有利于固结排水板及编织物与渣土的排除，提高了盾构机掘进效率。本发明专利技术还公开了一种使用上述刀具的盾构机的刀盘。本发明专利技术还公开了一种使用上述刀盘的盾构机切割固结排水板的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构机的刀具和刀盘、盾构机切割固结排水板的方法
本专利技术涉及盾构掘进施工地下隧道工程
，特别是涉及一种盾构机的刀具，用于切割地下固结排水板及编织物。本专利技术还涉及一种具有上述刀具的刀盘。本专利技术还涉及一种使用上述刀盘的盾构机切割固结排水板的方法。
技术介绍
随着城市地铁及地下管廊工程的大量施工，地下空间的开发越来越多，为减少道路交通堵塞及环境保护的需要，越来越多的采用盾构法施工。盾构法施工具有安全、高效、环保的优势。但是在实际施工过程中，盾构机时常会遇到地下人工填埋物，例如，高速公路软土地基处理区留下的固结排水板及其他土工布等其他编织物。当盾构机遇到这些塑料排水板及土工布时，现有的盾构常规刀具不能对这些障碍物进行有效切割，导致撕裂的固结排水板长度过长，在盾构机土仓形成团状，堵塞盾构机螺旋输送机的排渣口，不利于土仓渣土及时排出。较长的排水板在螺旋输送机内缠绕，容易卡死螺旋输送机，造成盾构机停机故障，严重影响施工安全及施工进度。固结排水板及编织物也会缠绕在刀盘上，随着刀盘旋转会对隧道上、下部的排水板进行强制牵拉，造成空洞，导致地基沉降过大，影响地表道路及建筑物的安全。因此，如何解决上述技术问题，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种盾构机的刀具和刀盘，用于切割地下固结排水板及编织物。本专利技术的另一个目的是提供一种使用上述刀盘的盾构机切割固结排水板的方法。本申请提供一种盾构机的刀具，用于切割地下固结排水板及编织物，包括：刀体、刀头和刀头利刃；所述刀头镶嵌在所述刀体的头部，所述刀头利刃镶嵌在所述刀头上，所述刀头利刃的高度大于预定高度，所述刀头利刃的刃口夹角小于预定角度，所述刀头利刃呈三面设置，其侧面呈倒梯形。可选的，所述刀体的头部分布相距预定距离的凹槽，所述刀头镶嵌在所述凹槽内。可选的，所述刀体为合金钢刀体，其表面具有堆焊形成的耐磨层。可选的，还包括刀座、刀轴和挡圈；所述刀座具有通孔，所述刀体焊接在所述刀座上；所述刀轴穿过所述通孔，在所述刀座两侧的所述刀轴的两端分别安装两个所述挡圈，固定两个所述挡圈与所述刀轴的相对位置。可选的，两个挡圈与所述刀轴焊接连接。可选的，所述刀座的底部的两端分别安装两个楔形防倾紧固快。本申请还提供了一种盾构机的刀盘，用于切割地下固结排水板及编织物，包括专用刀具和普通刀具，二者具有预定的高度差，所述专用刀具为上述任一项所述的刀具；所述刀盘的面板上，所述专用刀具和所述普通刀具间隔布置，二者形成高低错落的两层刀具平面。本专利技术还提供了一种盾构机切割固结排水板的方法，所述盾构机使用上述刀盘，用于切割地下固结排水板及编织物，包括以下步骤：步骤S1：盾构机掘进时，所述刀盘上的专用刀具的刀头利刃对土层内的排水板及编织物先行切断，并在两相邻的所述专用刀具之间形成土脊；步骤S2：随着刀盘的推进，普通刀具到达所述土脊；步骤S3：所述普通刀具对所述土脊和已切断的排水板及编织物进行切削刮除，并通过螺旋输送机排出。本专利技术提供的盾构机的刀具，具有高于刀头预定高度的刀头利刃，盾构机使用该刀具切割地下固结排水板及编织物时，刀头利刃优先切入土体，先行对土体中的固结排水板及编织物进行切割，刀头随后对土体进行撕裂破坏掘进，能够将固结排水板及编织物切成分段的效果，降低排水板及编织物对刀盘的缠绕，有利于固结排水板及编织物与渣土的排除，提高了盾构机掘进效率。该刀具结构简单，成本低廉，可靠性高，使用方便，在盾构施工中遇到固结排水板或编织物时能够保障盾构机正常掘进，减少施工停机的时间，节约施工成本，提高施工效率。本专利技术还提供了一种使用上述刀具的盾构机的刀盘。本专利技术还提供了一种使用上述刀盘的盾构机切割固结排水板的方法。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。图1为本专利技术所提供的盾构机的刀具一种具体实施方式的示意图；图2为图1所示的盾构机的刀具的侧视图；图3为本专利技术所提供的盾构机的刀盘的轨迹展开示意图；其中，图1至图3中的附图说明和部件名称之间的对应关系如下：刀头利刃1；刀头2；刀体3；刀座4；刀轴5；挡圈6；焊接固定缝7；楔形防倾紧固块8刃口夹角α；专用刀具A；普通刀具B。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。请参考图1和图2，图1为本专利技术所提供的盾构机的刀具一种具体实施方式的示意图；图2为图1所示的盾构机的刀具的侧视图。在一种具体的实施方式中，本专利技术提供了一种盾构机的刀具，用于切割地下固结排水板及编织物，包括：刀体3、刀头2和刀头利刃1；所述刀头2镶嵌在所述刀体3的头部，所述刀头利刃1镶嵌在所述刀头2上，所述刀头利刃1的高度大于预定高度，所述刀头利刃的刃口夹角α小于预定角度，所述刀头利刃1呈三面设置，其侧面呈倒梯形。本专利技术提供的盾构机的刀具，具有高于刀头预定高度的刀头利刃1，盾构机使用该刀具切割地下固结排水板及编织物时，刀头利刃1优先切入土体，先行对土体中的固结排水板及编织物进行切割，刀头2随后对土体进行撕裂破坏掘进，能够将固结排水板及编织物切成分段的效果，降低排水板及编织物对刀盘的缠绕，有利于固结排水板及编织物与渣土的排除，提高了盾构机掘进效率。该刀具结构简单，成本低廉，可靠性高，使用方便，在盾构施工中遇到固结排水板或编织物时能够保障盾构机正常掘进，减少施工停机的时间，节约施工成本，提高施工效率。例如，刀头利刃1的刃口夹角α≤30°，高度不低于20mm，采用合金钢加工制造而成，高宽比2：1，成倒梯形钎焊镶嵌在刀头上，利刃呈三面设置，可实现正向及左右三面切割。工作原理过程中，当盾构机在工作环境中遇到固结排水板及编织物时，利用该刀的刃口夹角α，刀头利刃1先行进入土体，将土层内固结排水板切割分段，再由刀头2破土刮除，固结排水板及编织物随渣土由螺旋机排出。一种优选的实施方式中，所述刀体3的头部分布相距预定距离的凹槽，所述刀头2镶嵌在所述凹槽内。该刀头2为合金块体，在刀体3的头部分布三个间隔30mm的凹槽，三块硬质合金块体镶嵌钎焊于所述凹槽内形成刀头2，该刀头2具有一定的强度及耐磨性，利于刀具对土体的撕裂破除。另一种优选的实施方式中，所述刀体3为合金钢刀体，其表面具有堆焊形成的耐磨层，提高了刀体3的耐磨度。如图1和图2所示，上述各具体的实施方式中，该盾构机的刀具还包括刀座4、刀轴5和挡圈6；所述刀座4具有通孔，所述刀体3焊接在所述刀座4上；所述刀轴5穿过所述通孔，在所述刀座4两侧的所述刀轴5的两端分别安装两个所述挡圈6，固定两个所述挡圈6与所述刀轴5的相对位置。刀体3通过焊接的方式固定在刀座4上，刀轴5上的两个挡圈6可以防止刀座4在刀轴5上左右窜动，进而确定刀具的位置。具体的，两个挡圈6与所述刀轴5焊接连接。进一步具体的实施方式中，所述刀座4的底部的两端分别安装两个楔形防倾紧固快8。两个楔形防倾紧固快8在刀座4底部的两端通过螺栓固定，用于调节固定刀座的位置，防止刀体转动倾斜。相对于现有技术，本专利技术主要在盾构穿越软土地基时对固结排水板及地下填埋进行有效切割，该刀具可以将盾构隧道上下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构机的刀具，用于切割地下固结排水板及编织物，其特征在于，包括：刀体、刀头和刀头利刃；所述刀头镶嵌在所述刀体的头部，所述刀头利刃镶嵌在所述刀头上，所述刀头利刃的高度大于预定高度，所述刀头利刃的刃口夹角小于预定角度，所述刀头利刃呈三面设置，其侧面呈倒梯形。

【技术特征摘要】
1.一种盾构机的刀具，用于切割地下固结排水板及编织物，其特征在于，包括：刀体、刀头和刀头利刃；所述刀头镶嵌在所述刀体的头部，所述刀头利刃镶嵌在所述刀头上，所述刀头利刃的高度大于预定高度，所述刀头利刃的刃口夹角小于预定角度，所述刀头利刃呈三面设置，其侧面呈倒梯形。2.根据权利要求1所述的盾构机的刀具，其特征在于，所述刀体的头部分布相距预定距离的凹槽，所述刀头镶嵌在所述凹槽内。3.根据权利要求2所述的盾构机的刀具，其特征在于，所述刀体为合金钢刀体，其表面具有堆焊形成的耐磨层。4.根据权利要求1至3任一项所述的盾构机的刀具，其特征在于，还包括刀座、刀轴和挡圈；所述刀座具有通孔，所述刀体焊接在所述刀座上；所述刀轴穿过所述通孔，在所述刀座两侧的所述刀轴的两端分别安装两个所述挡圈，固定两个所述挡圈与所述刀轴的相对位置。5.根据权利要求4所述的盾构机的刀具，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙振川，姚燕明，许华国，李凤远，杨延栋，张兵，韩伟锋，钟育刚，杨文，彭冠锋，张合沛，高会中，黄毅，赵海雷，
申请(专利权)人：盾构及掘进技术国家重点实验室，宁波市轨道交通集团有限公司，中铁隧道局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41