盾构机中直接切削混凝土中钢筋的滚刀的布置方法与流程

本发明属于盾构机领域，具体地说，涉及一种盾构机中切削混凝土中钢筋的滚刀的布置方法。

背景技术：

盾构机通过马达驱动刀盘旋转，同时使用盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上。随着国内外地下工程的发展，地铁线网越发密集，隧道数量的不断增加，盾构机的使用也越来越广泛，而在盾构机的使用过程中不得不穿越各种地下障碍物，如地下管线、基础桩、地下连续墙等。但是这些障碍物中往往有钢筋的存在，并且现有盾构机在切削过程中产生的钢筋长度较大，会造成螺旋输送机卡死，盾构机无法正常掘进。因此，如何减小切下的钢筋的长度就成为问题的关键。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种盾构机中切削混凝土中钢筋的滚刀的布置方法，利用该方法布置后的盾构机刀盘可以使切削下来钢筋长度相对较短，解决由于长钢筋卡死刀盘和螺旋输送机的问题，使盾构机能正常向前推进。

本发明中盾构机中切削混凝土中钢筋的滚刀的布置方法，所述盾构机的刀盘中固定安装有能够自由转动的多把双刃滚刀和多把单刃滚刀，所述多把双刃滚刀中的部分双刃滚刀的刀刃处于第一平面内，部分双刃滚刀的刀刃处于第二平面和/或第三平面内，所述第二平面至所述刀盘表面的距离大于所述第一平面至所述刀盘表面的距离，所述第三平面至所述刀盘表面的距离大于所述第二平面至所述刀盘表面的距离，所述多把单刃滚刀中的部分单刃滚刀的刀刃处于第一平面内，部分单刃滚刀的刀刃处于第二平面和/或第三平面内。

将所有双刃滚刀和单刃滚刀的刀刃按顺序编号且排列成一条直线时所有滚刀的刀尖呈锯齿状布置。

将所有双刃滚刀和单刃滚刀的刀刃按滚刀围绕刀盘中心公转的轨迹的剖面顺序进行编号，并排列成一条直线。

所述双刃滚刀分布在所述刀盘的中心位置，且部分位于正中心位置，其余分别位于十字交叉的四个方位上。

部分单刃滚刀分别设置在所述双刃滚刀的四个方位的沿线上，且呈轴对称分布，位于每个方位上的单刃滚刀中有一把滚刀的刀刃处于第二平面和/或第三平面内，部分单刃滚刀分布在所述刀盘的边缘。

所述双刃滚刀通过更换加高高度后的双刃滚刀刀箱的端盖使所述双刃滚刀刀刃处于第二平面和/或第三平面内。

所述单刃滚刀通过更换加高高度后的C型块、楔紧块和拉紧螺栓使所述单刃滚刀刀刃处于第二平面和/或第三平面内。

在所述C型块和拉紧螺栓的外侧焊接有耐磨钢板形成的保护块。

所述单刃滚刀和双刃滚刀加高的高度小于等于50mm。

所述部分双刃滚刀的刀刃及部分单刃滚刀的刀刃处于第二平面和/或第三平面内或高度不同的更多平面内。

本发明的积极进步效果在于：

1)盾构机中刀盘能够在切削过程中将同根钢筋在“锯齿”状滚刀的滚压下先实现局部断裂，减小切除下的钢筋的长度，避免刀盘及螺旋输送机被卡，即可以有效切短前方障碍物混凝土中的钢筋，保证盾构机的正常掘进。

2)无需进行岩土体加固后人工撤除障碍物的操作，避免通常人工气压出仓撤除障碍物带来的风险。

3)不仅对工程工期无任何不良影响，而且节约了岩土体加固带来的工程投资，将其推广后必然能带来良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明中盾构机盾构刀盘的结构示意图。

图2是现有盾构机中单刃滚刀在刀盘中的安装剖视示意图。

图3是现有盾构机中双刃滚刀在刀盘中的安装剖视示意图。

图4是本发明中单刃滚刀在刀盘中的安装剖视示意图。

图5是本发明中双刃滚刀在刀盘中的安装剖视示意图。

图6是本明中滚刀刀尖高度呈“锯齿”状布置后的示意图一。

图7是本明中滚刀刀尖高度呈“锯齿”状布置后的示意图二。

图8是本明中滚刀刀尖高度呈“锯齿”状布置后的示意图三。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明中的具体实施例作进一步详述说明。

如图1所示，用于切削混凝土等硬岩材料时的主要切削工具是盾构机刀盘中的滚刀，本发明以在刀盘100中安装有6把中心双刃滚刀101，34把单刃滚刀102为例，对于刀盘100中滚刀的数量及安装方式并不以此为限，可以根据盾构机的工作需要进行调整。在刀盘100中还安装有16把边刮刀103，25把焊接撕裂刀104、2把仿形刀(图中未示出)，由于边刮刀103、焊接撕裂刀104、仿形刀等主要用于切削软土层，因此本发明对刀盘上的边刮刀103、焊接撕裂刀104、仿形刀的安装固定不作任何改变，仅对刀盘100中的双刃滚刀101和单刃滚刀102进行调整，具体调整过程如下：

本发明刀盘100中的双刃滚刀101和单刃滚刀102的刀圈尺寸均为18寸，总共有46刃刀刃，在现有刀盘100中安装时均处于同一平面内，即第一平面内，本发明则先给每一个刀刃按顺序从#1-#46进行编号，编号的规则可以按：将所有双刃滚刀和单刃滚刀的刀刃按滚刀围绕刀盘中心公转的轨迹的剖面顺序进行编号，编号后可以排列成一条直线。也可以按其他方式进行编号。

位于中间位置的6把中心双刃滚刀的刀刃编号分别为#1-#12，且6把双刃滚刀中有2把平行固定在刀盘100正中心位置，另4把按十字形分布在中间2把双刃滚刀周边的四个方位上。

每把双刃滚刀101均是先安装在一刀箱内，再将刀箱固定安装在刀盘100上，双刃滚刀101与刀箱108的端盖106之间由转动轴承107连接，如图2和图4所示，即双刃滚刀101通过三个端盖及转动轴承设在刀箱内，刀盘在推进油缸提供的推力作用直往前推进，在刀盘驱动系统驱动下进行转动的同时刀具围绕刀盘中心公转，当滚刀刀刃压在切削面上时刀具发生自转，即是在切削面上滚动，也就是相对于转动轴承107自转，从而在转动的同时对与双刃滚刀101刀刃接触的混凝土或钢筋进行切割。关于刀箱108在刀盘100上的安装技术为成熟技术，不再详细描述。

34把单刃滚刀102的刀刃也分别进行编号，分别是#13-#46，其中编号为#13-#30的18把单刃滚刀102则轴对称的分布在呈十字形分布的4把双刃滚刀的沿长线上，且同轴线分布，剩余的16把单刃滚刀102分布在刀盘100的周缘，分别编号为#31-#46。每一把单刃滚刀102均通过刀箱固定在刀盘100上，对于该单刃滚刀的刀箱108安装也为成熟技术，不再详细描述。单刃滚刀102则通过C型块109、楔紧块110及拉紧螺栓111固定在刀箱108内，如图3所示。

将所有刀刃进行编号处理后，对部分或小部分的双刃滚刀及单刃滚刀在原始安装状态下进行刀刃距离刀盘表面的高度调整，具体的调整方案有以下多种实施例。

实施例一

如图2、图4和图6所示，将编号为#5和#7的双刃滚刀的刀箱端盖106作加高处理，将端盖106中用于安装双刃滚刀的轴承107的中心孔的中心线提高20mm，即重新制作中心孔提高20mm后的端盖106，再将端盖106连同双刃滚刀101一起安装在编号为#5和#7的刀箱108内，使加高处理后的编号为#5和#7的双刃滚刀的刀刃处于第二平面内。

如图3、图5和图6所示，将编号为#13、#18、#23、#28、#32的单刃滚刀的刀箱108保持不变，将用于固定单刃滚刀102和刀箱108的C型块109、楔紧块110及拉紧螺栓111作加高处理，加高的高度是使单刃滚刀102的中心线提高了20mm，加高处理后再在C型块109、楔紧块110的外侧焊接一耐磨钢板，形成对C型块109、楔紧块110的保护块105，确保单刃滚刀102的固定安装，如图3和图5所示。加高处理后的编号为#13、#18、#23、#28、#32的单刃滚刀的刀刃处于第二平面内，与加高处理后的双刃滚刀的刀刃处于同一平面内。使所有双刃滚刀和单刃滚刀的刀刃在同一直线排列且刀尖的高度呈“锯齿”状布置，如图6所示。另，本实施例中各滚刀提高的中心线高度还可以是30mm或40mm，只要在50mm以内都可以。

实施例二

本实施例是在上述实施例一中对编号为#5、#7的双刃滚刀和编号#13、#18、#23、#28、#32的单刃滚刀作加高处理的基础上，进一步为编号为#6、#8的双刃滚刀作加高处理，并且加高的高度是将双刃滚刀的中心线提高40mm，使加高处理后的编号为#6和#8的双刃滚刀的刀刃处于第三平面内。进一步将编号为#9、#11的双刃滚刀也作加高处理，加高的高度与编号为#5、#7的双刃滚刀相同，使编号为#5、#7、#9、#11的双刃滚刀的刀刃处于第二平面内。

编号为#13、#18、#23的单刃滚刀的加高方式及高度与上述实施例一中相同，其刀刃处于第二平面内，在此基础上，再将编号为#15、#20、#25、#17、#29、#31、#33的单刃滚刀调高到编号为#13、#18、#23的单刃滚刀相同的高度。进一步将编号为#14、#19、#24、#28、#32的单刃滚刀调整到高度与编号为#6和#8的双刃滚刀相同的高度，使编号为#14、#19、#24、#28、#32的单刃滚刀的刀刃的高度处于第三平面内。将所有双刃滚刀和单刃滚刀的刀刃在同一直线排列后刀尖的高度呈“锯齿”状布置，如图7所示。

实施例三

本实施例与上述实施例中对滚刀的加高方式相同，其不同之处在于作加高处理的滚刀的编号不同，具体是将编号为#5、#7的双刃滚刀的刀刃处于第一平面内，将编号为#4、#6的双刃滚刀的刀刃处于第三平面内。将编号为#21、#23、#29、#31的单刃滚刀调整到刀刃的高度处于第二平面内，将编号为#14、#22、#30的单刃滚刀调整到刀刃的高度处于第三平面内。将所有双刃滚刀和单刃滚刀的刀刃在同一直线排列后刀尖的高度仍呈“锯齿”状布置，如图8所示。

从上面实施例可以看出，对于滚刀的高度调整，需要使所有滚刀按编号顺序排列后刀尖的高度呈“锯齿”状布置，即滚刀的刀尖可以处理第一平面、第二平面、第三平面外，还可以处于更多的平面内，使得刀盘在工作过程中部分滚刀先接触混凝土，即由这部分滚刀先切开部分的混凝土，此时仍有大量的混凝土对钢筋仍具有固定力，不至于使钢筋直接脱落，再由后续滚刀削混凝土时，先行的滚刀可以对钢筋进行切断，具体地说是盾构机掘进过程中，遇到障碍物混凝土中的钢筋时，第三平面内的滚刀首先滚压混凝土中的钢筋，第二平面内的滚刀再滚压同根钢筋，其他台阶的滚刀(若有)又一次滚压同根钢筋，使同一根钢筋在滚刀的多次滚压下实现局部断裂，防止切除下的钢筋长度过长，减小刀盘及螺旋输送机被卡的风险。可以有效改变原始所有滚刀在同一平面时所有滚刀均直接切削混凝土，如此容易使混凝土完全散落，对混凝土中的钢筋失去固定力，钢筋整根掉落，导致钢筋长度过长的问题。