一种盾构切桩刀具及切桩方法技术

本发明专利技术公开了一种盾构切桩刀具及切桩方法，包括刀体、边部合金刀刃、中部合金刀刃、耐磨堆焊的改进，使得改进后的盾构刀具能够有效直接切削粗钢筋，减小切削力及合金崩裂率。使得盾构机可直接对大直径钢筋混凝土障碍物桩基进行截除，经济和社会效益显著。经济和社会效益显著。经济和社会效益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构切桩刀具及切桩方法


[0001]本专利技术涉及掘进机械配件领域，尤其涉及一种盾构切桩刀具及切桩方法。

技术介绍

[0002]近年来随着城市的快速发展，城市地铁建设快速发展，城市地铁建设采取的主要方式为盾构掘进施工方法，随着线路的持续修建和加密，盾构掘进过程中遭遇已有建(构)筑物桩基等地下障碍物的情况时有发生。目前已有许多盾构切桩的施工案例。但刀具对于钢筋混凝土的切割的效果差强人意。若能通过改进刀具，提高盾构刀具切削钢筋混凝土的能力，对节省工程投资、减小周边环境影响、缩短工期等方面具有重要意义，经济和社会效益显著。
[0003]目前随着盾构技术与材料的发展，采用盾构刀盘强化、刀具重新选型、增强螺旋输送机等方法，可以使得盾构机具有一定的直接切桩的能力，但已有的盾构刀具对钢筋的切削效果不太理想，切削力随着切削进行逐渐增大，使得钢筋更容易从混凝土中脱出，影响后续钢筋切割，甚至使得钢筋缠绕刀盘，影响正常掘进及施工安全。盾构刀具切削桩体最大的难点在于如何有效对其中的粗钢筋进行有效切割并破除大体量的含粗骨料的混凝土。这给刀具的耐磨性能和抗冲击性能提出了巨大挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种盾构切桩刀具。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种盾构切桩刀具，包括刀体、边部合金刀刃、中部合金刀刃；
[0007]1)中部合金刀刃刃宽采用逐渐增宽的形式，中部合金刀刃超出边部合金刃宽大小的部分采用与刀刃面成一定角度的形式向两侧延伸；合金尖端截面宽度随着逐渐接近刀具中线而增加，使得在边部合金切削完钢筋后，利用中部合金横向宽度的增加，继续对已有钢筋进行切削，并扩大切口，延长刀具切削过程，以减小后续刀具水平切削力。
[0008]2)为适应合金形状，刀体中部刃宽加宽。增加中部合金刀刃间刀体宽度，适应中部合金刀刃刃宽的增加，增加刀具抗冲击性。
[0009]优选地，所述中部合金刀刃的几何特征角a的取值范围为10
°
～45
°
，b取范围满足b≥10
°
且2b+g≤180
°
,其中g为刃角大小；
[0010]刀体中部凸起大小与中部合金刀刃尺寸相适应，刀体的宽度比各合金刀刃的宽度小2～6mm。
[0011]本专利技术还公开一种切桩方法，采用上述的刀具进行桩柱切割。
[0012]本专利技术的优点在于：本专利技术所提供的一种盾构切桩刀具和切桩方法，使得改进后的盾构刀具能够较高效的切断钢筋，减小水平切削力，增加刀体整体强度及抗冲击性、减少合金崩裂率，使得切削生热在边部合金刀刃及中部合金刀刃分布更均匀。从而使得大直径的障碍物桩基也可以采取盾构直接切桩的方法进行截除，经济和社会效益显著。
附图说明
[0013]图1是本专利技术所述的改进后盾构刀具的三维视图；
[0014]图2是本专利技术所述的改进后盾构刀具的正视图；
[0015]图3是本专利技术所述的改进后盾构刀具的侧视图；
[0016]图4是本专利技术所述的改进后盾构刀具的俯视图；
[0017]图5是本专利技术用于切削钢筋混凝土的工作示意图；
[0018]图6是刀具的横向切削的示意图；
[0019]其中，1、中部合金刀刃；2、刀体。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]如图1
‑
6所示，本专利技术提供的一种盾构刀具，包括刀体1、中部合金刀刃2、改进刀体；
[0022]中部合金刀刃1均改用图1
‑
3中所示形式，a取30
°
，b取25
°
，在边部合金切削钢筋后，中部合金继续将切口扩大，延长单次切削时间并减小后续切削力，将一部分边部合金刀刃切削磨损及切削生热转移到中部合金刀刃，延长刀具切桩使用寿命。
[0023]中部合金刀刃2采用图1
‑
3中所示形式，增强中部合金刀刃的抗冲击性；
[0024]边部刀具合金采用负前角，负前角绝对值大小取45
°
。
[0025]中部合金刀刃2的长度取200mm；刀体2的宽度取值60mm，比各合金刀刃的宽度小2mm，使刀体处于合金刀刃的保护范围内；
[0026]本专利技术还公开一种切桩方法，基于上述的刀具进行桩柱切割，包括以下步骤：
[0027]首先通过边部合金对钢筋及混凝土切割后形成近似V形切口3。再通过中部合金将近似V形的横向扩大切口4，见图5。
[0028]之后按上述步骤逐步切削钢筋混凝土。比如第二次切削如图5所示，第二次切削边部合金刀刃切削钢筋产生的切口5，第二次切削中部合金合金刀刃切削钢筋产生的切口6；
[0029]由于混凝土材料的特殊性，在刀具切削下会发生崩裂的破坏模式，形成的切口会比刀刃宽度大，为此中部合金刀刃宽度的增加不会对切削混凝土的水平切削力大小有较大的影响。因此主要分析改进前后刀具对钢筋切削产生的切削力的差别。未改进刀具切削钢筋主要通过边部合金对钢筋进行切削，第一次切削形成的切口7与第二次切削形成的切口8，如图6所示。可以看出，随着切削进行，刀具的横向切削力会随着切口的不断增大而逐步增大。对比5图可知，改进后刀具边部合金刀刃及中部合金刀刃都会对钢筋产生切削效果，在完成一次切削后，后续切削过程中，边部合金刀刃及中部合金刀刃需要形成的切口相比于未改进刀具需要形成的切口较小，从而减小切削钢筋所需切削力。
[0030]尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构切桩刀具，包括刀体、边部合金刀刃、中部合金刀刃；其特征在于，1)中部合金刀刃刃宽采用逐渐增宽的形式，中部合金刀刃超出边部合金刃宽大小的部分采用与刀刃面成一定角度的形式向两侧延伸；2)为适应合金形状，刀体中部刃宽加宽。2.根据权利要求1所述的一种盾构切桩刀具，其特征在于，所述中部合金刀刃的几何特征角a的取值范围为10
...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯超博，乔世范，张细宝，陈世君，罗凛，李吉，江欢，熊胜，
申请(专利权)人：中铁五局集团电务工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：