可變徑tbm刀盤的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于山嶺隧道施工技術，具體涉及一種可變徑TBM刀盤。
【背景技術】
[0002]由于我國現(xiàn)代化發(fā)展的需要，隧洞建設已經廣泛應用于交通、水利、通信、冶金等諸多領域中。很多隧洞具有長、大、深埋、地質條件復雜等特點，而硬巖掘進機(即TBM)以其開挖巖石硬度范圍廣、作業(yè)環(huán)境好、信息化程度高、施工高效等優(yōu)點，被廣泛用于隧洞建設中。
[0003]TBM在大埋深軟弱圍巖地層施工，在刀盤開挖擾動的作用下，地層原始應力分布遭到了改變，且圍巖強度低、穩(wěn)定性差，在較高圍壓的作用下，開挖的洞徑會縮小，產生圍巖收斂、變形、大變形、巖爆等地質災害。對于不同的埋深、圍巖強度及特性，隧道收斂、變形的的程度也不一樣。
[0004]當護盾式硬巖掘進機穿越較差圍巖，尤其是穿越深埋長大隧洞的斷層破碎帶時，圍巖變形大，易塌方，且當圍巖的徑向位移大于盾殼與開挖輪廓面之間的預留間隙，致使盾殼被卡死，稱之為卡盾。卡盾對工程進度造成嚴重影響，有的施工工期由于卡盾造成的停機時間占I至4月總時間的53%?？ǘ軐τ矌r掘進機施工的影響極大，目前，應對卡盾問題的主要措施為卡盾后的脫困技術，例如:側導坑法、輔助坑道法和其他人工處理法等。而這些技術和方法均沒有從根源上解決卡盾問題，均為卡盾問題出現(xiàn)后采取的應對措施。
[0005]當圍巖收斂或變形時，會將TBM的刀盤、護盾等部件卡死，緊靠TBM自身無法脫困，只能靠輔助工法穩(wěn)定刀盤及護盾頂部的圍巖，采用人工開挖清理的方式，輔助刀盤及護盾脫困。當圍巖大變形或巖爆時，不僅會卡住主機而且會損壞后配套上的設備，甚至會危及人員的生命。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是針對上述存在的問題和不足，提供一種結構設計合理，能夠改變刀盤開挖直徑，防止卡盾，實現(xiàn)長距離擴挖掘進的可變徑TBM刀盤。
[0007]為達到上述目的，所采取的技術方案是:
[0008]一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結構，其包括設置在刀盤中部的中心塊、與中心塊各側邊匹配對接固定的呈扇形的邊塊、分布設置在中心塊和邊塊上的中心刀、正滾刀和邊滾刀，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套與中心塊各個側邊匹配對接固定的呈扇形的擴挖變徑邊塊，所述的擴挖變徑邊塊上分布設置有正滾刀和邊滾刀，所述的擴挖變徑邊塊較邊塊的徑向增加的距離為刀盤所增加的擴挖量。
[0009]所述的邊塊和擴挖變徑邊塊與中心塊之間均設置有定位銷定位，通過螺栓固定連接，并最后進行焊接，所述的相鄰兩邊塊之間或相鄰兩擴挖變徑邊塊之間通過螺栓匹配固定連接，并最后進行焊接。
[0010]所述的擴挖變徑邊塊上分布的正滾刀數(shù)量較邊塊上的正滾刀數(shù)量多η個，其中刀盤擴挖量為S，相鄰兩正滾刀破巖軌跡間距為d，則n=s/d。
[0011]一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結構，其包括設置在刀盤中部的中心塊、與中心塊各側邊匹配對接固定的呈扇形的邊塊、分布設置在中心塊和邊塊上的中心刀、正滾刀和邊滾刀，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套匹配設置在邊塊與中心塊之間、和相鄰兩邊塊之間的擴挖墊塊，所述的邊塊與中心塊之間的擴挖墊塊的厚度為刀盤所增加的擴挖量。
[0012]所述的邊塊、擴挖墊塊和中心塊之間匹配設置有定位銷定位，通過螺栓固定連接，并最后進行焊接，所述的相鄰兩邊塊和兩邊塊之間的擴挖墊塊之間通過螺栓匹配固定連接，并最后進行焊接。
[0013]所述的擴挖墊塊與邊塊之間設置有與原刀盤滾刀破巖軌跡相匹配的增設正滾刀，其中增設正滾刀的數(shù)量為n，刀盤擴挖量為S，相鄰兩正滾刀破巖軌跡間距為d，則n=s/d。
[0014]采用上述技術方案，所取得的有益效果是:
[0015]①本實用新型針對不同埋深、不同地質所引起的變形量，采取不同的配套的超挖方式來進行施工，其通過對邊塊進行替換、或對邊塊與中心塊之間進行增設擴挖墊板，從而使得刀盤直徑增大，達到長距離擴挖掘進的目的；
[0016]②本實用新型整體結構設計合理，對于變徑后的刀盤上滾刀進行新的設計，使得其能夠確保滾刀破巖軌跡的完整性和一致性，確保破巖性能的穩(wěn)定性，保持原有的施工速度和施工質量；
[0017]③本實用新型的可變徑TBM刀盤，其大大提高了隧道掘進的施工質量，能夠通過擴挖釋放應力，避免出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，大大提高了在整個隧道施工過程中的安全性能，同時期從根本上保證了整個隧道施工進度的流暢性，使得在整個隧道掘進過程中無需進行其他防卡死或卡死后清理等施工作業(yè)，對于多變地質結構的地區(qū)，尤其是對于長大深埋軟巖隧道，能夠大大提高施工工期，保證施工質量。
【附圖說明】
[0018]圖1為帶有原邊塊的刀盤結構示意圖。
[0019]圖2為更換為擴挖變徑邊塊后的刀盤結構示意圖。
[0020]圖3為圖2所示刀盤的滾刀破巖軌跡結構示意圖。
[0021]圖4為增加擴挖墊板后的刀盤結構示意圖。
[0022]圖5為圖4所示刀盤破巖軌跡結構示意圖。
[0023]圖中序號為中心塊、2為邊塊、3為中心刀、4為正滾刀、5為邊滾刀、6為擴挖變徑邊塊、7為定位銷、8為螺栓、9為擴挖墊塊、10為增設正滾刀。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細說明。
[0025]實施例一:參見圖1-圖3，一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結構，其包括設置在刀盤中部的中心塊1、與中心塊I各側邊匹配對接固定的四塊呈扇形的邊塊2、分布設置在中心塊I和邊塊2上的中心刀3、正滾刀4和邊滾刀5，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套與中心塊I各個側邊匹配對接固定的呈扇形的擴挖變徑邊塊6，一套擴挖變徑邊塊6為四塊，四塊擴挖變徑邊塊6上分布設置有正滾刀和邊滾刀，所述的擴挖變徑邊塊較邊塊的徑向增加的距離為刀盤所增加的擴挖量，由于擴挖半徑的增大，為確保滾刀破巖軌跡，在所述的四塊擴挖變徑邊塊6上較原邊塊合理分布更多的正滾刀4，所述的擴挖變徑邊塊6上分布的正滾刀數(shù)量較邊塊2上的正滾刀數(shù)量多η個，其中刀盤擴挖量為S，相鄰兩正滾刀破巖軌跡間距為d，則n=s/d。
[0026]所述的邊塊2和擴挖變徑邊塊6與中心塊I之間均設置有定位銷7定位，通過螺栓8固定連接，并最后進行焊接，所述的相鄰兩邊塊2之間或相鄰兩擴挖變徑邊塊6之間通過螺栓8匹配固定連接，并最后進行焊接。
[0027]實施例二:參見圖1、圖4、圖5，一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結構，其包括設置在刀盤中部的中心，1、與中心塊I各側邊匹配對接固定的四塊呈扇形的邊塊2、分布設置在中心塊I和邊塊2上的中心刀3、正滾刀4和邊滾刀5，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套匹配設置在邊塊2與中心塊I之間、和相鄰兩邊塊2之間的擴挖墊塊9，所述的邊塊2與中心塊I之間的擴挖墊塊9的厚度為刀盤所增加的擴挖量，由于擴挖半徑的增大，其實質是邊塊外移，導致邊塊與中心塊之間的破巖軌跡存有缺失，因此在所述的擴挖墊塊9與邊塊2之間設置有與原刀盤滾刀破巖軌跡相匹配的增設正滾刀10，其中增設正滾刀的數(shù)量為n，刀盤擴挖量為S，相鄰兩正滾刀破巖軌跡間距為d，則n=s/d，η個增設的正滾刀的破巖軌跡彌補邊塊外移后存在的破巖軌跡的缺失。
[0028]所述的邊塊2、擴挖墊塊9和中心塊I之間匹配設置長度適中的定位銷7定位，通過螺栓8固定連接，并最后進行焊接，所述的相鄰兩邊塊和兩邊塊之間的擴挖墊塊之間通過螺栓8匹配固定連接，并最后進行焊接。
【主權項】
1.一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結構，其包括設置在刀盤中部的中心塊、與中心塊各側邊匹配對接固定的呈扇形的邊塊、分布設置在中心塊和邊塊上的中心刀、正滾刀和邊滾刀，其特征在于，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套與中心塊各個側邊匹配對接固定的呈扇形的擴挖變徑邊塊，所述的擴挖變徑邊塊上分布設置有正滾刀和邊滾刀，所述的擴挖變徑邊塊較邊塊的徑向增加的距離為刀盤所增加的擴挖量。2.根據權利要求1所述的可變徑TBM刀盤，其特征在于，所述邊塊和擴挖變徑邊塊與中心塊之間均設置有定位銷定位，通過螺栓固定連接，并最后進行焊接；所述的相鄰兩邊塊之間或相鄰兩擴挖變徑邊塊之間通過螺栓固定連接，并最后進行焊接。3.根據權利要求1所述的可變徑TBM刀盤，其特征在于，所述的擴挖變徑邊塊上分布的正滾刀數(shù)量較邊塊上的正滾刀數(shù)量多η個，其中刀盤擴挖量為S，相鄰兩正滾刀破巖軌跡間距為d，則n=s/d。4.一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結構，其包括設置在刀盤中部的中心塊、與中心塊各側邊匹配對接固定的呈扇形的邊塊、分布設置在中心塊和邊塊上的中心刀、正滾刀和邊滾刀，其特征在于，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套匹配設置在邊塊與中心塊之間、和相鄰兩邊塊之間的擴挖墊塊，所述的邊塊與中心塊之間的擴挖墊塊的厚度為刀盤所增加的擴挖量。5.根據權利要求4所述的可變徑TBM刀盤，其特征在于，所述的邊塊、擴挖墊塊和中心塊之間匹配設置有定位銷定位，通過螺栓固定連接，并最后進行焊接；所述的相鄰兩邊塊和兩邊塊之間的擴挖墊塊之間通過螺栓匹配固定連接，并最后進行焊接。6.根據權利要求4所述的可變徑TBM刀盤，其特征在于，所述的擴挖墊塊與邊塊之間設置有與原刀盤滾刀破巖軌跡相匹配的增設正滾刀，其中增設正滾刀的數(shù)量為n，刀盤擴挖量為S，相鄰兩正滾刀破巖軌跡間距為d，則n=s/d。
【專利摘要】本實用新型屬于山嶺隧道施工技術。一種可變徑TBM刀盤，所述的刀盤呈中方五分式結構，其包括設置在刀盤中部的中心塊、與中心塊各側邊匹配對接固定的呈扇形的邊塊、分布設置在中心塊和邊塊上的中心刀、正滾刀和邊滾刀，所述的可變徑TBM刀盤還包括有至少一套與中心塊各個側邊匹配對接固定的呈扇形的擴挖變徑邊塊，所述的擴挖變徑邊塊上分布設置有正滾刀和邊滾刀，所述的擴挖變徑邊塊較邊塊的徑向增加的距離為刀盤所增加的擴挖量。本實用新型針對不同埋深、不同地質所引起的變形量，采取不同的配套的超挖方式來進行施工，其通過對邊塊進行替換、或對邊塊與中心塊之間進行增設擴挖墊板，從而使得刀盤直徑增大，達到長距離擴挖掘進的目的。
【IPC分類】E21D9/08
【公開號】CN204691777
【申請?zhí)枴緾N201520387274
【發(fā)明人】張世展, 賀飛, 李建斌, 趙振威, 高翔
【申請人】中鐵工程裝備集團有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月8日