新型改进土压平衡盾构机的制作方法

本实用新型涉及盾构机设备领域，具体是一种新型改进土压平衡盾构机。

背景技术：

伴随我国经济的持续快速发展，人们的生活水平日渐提高，同时人们对于便利交通的需求也与日俱增，我国的隧道以及地铁建设如火如荼。盾构法施工普遍应用于隧道以及地铁建设中，大大提高了施工效率，降低了施工成本，提高了施工安全水平。由于我国幅员辽阔，地质结构复杂多变，也给盾构法施工带来了诸多挑战。

由于淤泥质地层具有高粘性、低透水性、极其密实等特点，在掘进过程中易产生泥饼现象，从而造成推进困难、地表沉降难以控制等问题。在淤泥质地层下，若中心以滚刀为主要切削刀具，将会出现刀盘中心结泥饼的现象，刀盘中心区的泥饼会造成刀盘能够转动，但是滚刀却不能产生自转，导致滚刀失效偏磨，同时会造成刀盘转动负荷加大，甚至停止转动，同时导致舱体内温度急剧升高，影响主轴承密封的寿命，甚至毁坏轴承密封。除此之外，由于盾构机的皮带输送机宽度“有限”，通过螺旋机排出的渣土体积较大，极易造成渣土粘附在出渣口，致使渣土堆积在螺旋机出渣口，导致渣土滞留，大大的降低了排土效率，出现排土不畅的情况，从而导致螺旋机出现故障，生成刀盘泥饼。

技术实现要素：

本实用新型根据现有技术的不足提供一种新型改进土压平衡盾构机，该盾构机的刀盘将主切割刀全部设置成楔形撕裂刀，增加了刀盘的开口率，增加了刀具切削能力，并通过对出渣口的改进增加了渣土排除率，避免因排土不通畅而导致螺旋机出现故障，生成刀盘泥饼。

本实用新型提供的技术方案：所述一种新型改进土压平衡盾构机，包括盾构机壳、设置在盾构机壳前部的刀盘、设置在刀盘后部的土仓、用于输送切削土的螺旋输送机和均布在盾构壳体四周的推进油缸，其特征在于：在刀盘的正面开十字型主切削刀安装口处设有十字形刀梁和中心一字形刀梁上均安装有多个楔形撕裂刀，同一直线上的多个楔形撕裂刀并排等距分布，每个楔形撕裂刀的刀架通过螺栓与盾构刀盘的固定楔块连接；所述螺旋输送机设有一道闸门，且螺旋输送机的出渣口设置成拱门形。

本实用新型进一步的技术方案：在刀盘的十字形刀梁两侧对称分布有多个边缘刮刀，在十字形刀梁和一字形刀梁的边缘分别焊接有外周保护刀，且外周保护刀将多个楔形撕裂刀围挡。

本实用新型较优的技术方案：所述土压平衡盾构机还包括设置在螺旋输送机闸口处的皮带输送机，所述皮带输送机与螺旋输送机之间设有15cm的间隙，且皮带输送机的倾斜角度为17°。

本实用新型较优的技术方案：所述十字形刀梁和一字形刀梁将刀盘主体分隔成四个相同的扇形区域，在每个扇形区域内安装有切刀，并在每个扇形区域靠近边缘的位置安装有滚刀。

本实用新型较优的技术方案：所述楔形撕裂刀包括刀架、刀座、刀轴和刀体，所述刀体为单刀刀体或双刀刀体，且每个刀体的刀刃为楔形。

本实用新型较优的技术方案：所述出渣口是由上部直径为30～40cm的半圆口和下部边长为30～40cm的正方形口组成。

本实用新型较优的技术方案：在每个边缘刮刀的刀刃部位焊接有合金块。

本实用新型边缘刮刀、滚刀和切刀的结构均与现有盾构刀盘中的边缘刮刀、滚刀以及切刀的结构相同。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型将盾构刀盘正面的主切削刀全部采用楔形撕裂刀，采用楔形可更换撕裂刀，较易切入淤泥，可适当降低刀盘推力，减少刀盘扭矩；并在刀盘开口边缘设有合金刮刀，在该地层掘进时，刮刀两侧是磨损比较严重的区域，刀盘开口周边部位的刮刀，可对滚刀已疏松的岩层进行刮擦清除，还能增大刀盘的耐磨性，有效保护刀盘母体，其边缘刮刀采用合金材料制备，防止刀头磨损及碎裂现象发生，从而增强刀盘边缘刮刀的耐磨性能及抗冲击性能；

(2)在由于刀盘外周线速度较大，地层对刀盘磨损较为严重，为保护刀盘外周，防止刀盘过度磨损，在刀盘开口边缘加焊外周保护刀，以保护刀盘外周部位；

(3)本实用新型在盾构机的原先螺旋机2道闸门的基础上拆除一道闸门，增大皮带机与螺旋机间的空隙，通过提升皮带输送机高度，降低了皮带机的坡度，减小了渣土在皮带上的粘附力及摩擦力，大大的提高了出渣效率；

(4)本实用新型将螺旋机出渣口改造成“拱形结构”并减小出渣口大小，可以提前对渣土进行“塑型”，降低了渣土在出土口堆积几率，可以提高皮带机排土效率。

本实用新型结构简单，通过对刀盘上刀具的加强改进，增加了其耐磨性，更利于盾构掘进中刀具的充分利用，增加了刀具切削能力，有效增加长距离掘进下盾构机的适应性，通过对螺旋机出渣口的改进，增加了排土效率，避免了因为排土不畅而导致螺旋机出现故障，提升了渣土的流动性，有效防止了刀盘泥饼的产生。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的刀盘结构示意图；

图3是本实用新型的出渣口结构示意图；

图4是本实用新型的单刀式楔形撕裂刀的正面示意图；

图5是本实用新型的单刀式楔形撕裂刀的侧面示意图；

图6是本实用新型的双刀式楔形撕裂刀的正面示意图；

图7是本实用新型的双刀式楔形撕裂刀的侧面示意图；

图8是本实用新型的边缘刮刀结构示意图；

图9是图8的AA剖面图；

图10是本实用新型的切刀结构示意图。

图中：1—刀盘，2—一字形刀梁，3—切刀，4—滚刀，5—楔形撕裂刀， 5-1—刀架，5-2—刀座，5-3—刀轴，5-4—刀体，5-5—刀刃，6—边缘刮刀， 7—外周保护刀，8—十字形刀梁，9—固定楔块，10—土仓，11—螺旋输送机，12—闸门，13—出渣口，14—皮带输送机，15—推进油缸。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1所示的一种新型改进土压平衡盾构机，包括盾构机壳、设置在盾构机壳前部的刀盘1、设置在刀盘后部的土仓10、用于输送切削土的螺旋输送机11和均布在盾构壳体四周的推进油缸15。如图2所示，所述刀盘1通过十字形刀梁8和一字形刀梁2 分隔成四个相同的扇形区域，在每个扇形区域内安装有切刀3，所述切刀5 的结构如图10所示，并在每个扇形区域靠近边缘的位置安装有滚刀4，滚刀 4的结构与现有的盾构刀盘滚刀结构相同。其特征在于：在刀盘1的正面开十字型主切削刀安装口处设有十字形刀梁8和中心一字形刀梁2上均安装有多个楔形撕裂刀5，同一直线上的多个楔形撕裂刀5并排等距分布，每个楔形撕裂刀5的刀架通过螺栓与盾构刀盘的固定楔块9连接。在刀盘1的十字形刀梁8两侧对称分布有多个边缘刮刀6，所述边缘刮刀的结构示意图如图 8和图9所示，并在每个边缘刮刀6的刀刃部位焊接有合金块6-1。在十字形刀梁8和一字形刀梁2的边缘分别焊接有外周保护刀7，且外周保护刀将多个楔形撕裂刀5围挡，所述外周保护刀7可以直接采用直条状钢板。

如图4至图7所示，所述楔形撕裂刀5包括刀架5-1、刀座5-2、刀轴 5-9和刀体5-4，所述刀体5-4为单刀刀体或双刀刀体，且每个刀体的刀刃 5-5为楔形。当刀体5-4为单刀刀体时，如图4和图5所示，其刀座5-2上面开设有一个槽口，刀体5-4嵌入槽口内，并通过螺栓紧固，刀座5-2焊接在刀架5-1上；当刀体5-4为双刀刀体时，如图6和图7所示，所述刀座5-2 上部设有两个安装刀体的槽口，并在每个槽口内安装一个刀体，每个刀体的刀刃均为楔形。

本实用新型还针对了螺旋机的闸门口进行了改进，其具体改进如图1所示，将螺旋输送机11原来的两道闸门改成一道闸门12，并将出渣口与皮带输送机14之间设有15cm的间隙，将皮带输送机14的坡度由原来的20度降低为17度，减小了渣土在皮带上的粘附力及摩擦力，大大的提高了出渣效率。螺旋输送机的出渣口13设置成拱门形，如图3所示，所述出渣口13是由上部直径为30～40cm的半圆口和下部边长为30～40cm的正方形口组成，减小了出渣口13的大小，可以提前对渣土进行“塑型”，降低了渣土在出土口堆积几率，可以提高皮带机排土效率。

本实用新型应用于某轨道交通建设中，土压平衡盾构在穿越淤泥质地层地质情况下时，采用了本实用新型的改进土压平衡盾构机，该盾构机的刀盘主切削刀全部采用采用楔形结构设计的撕裂刀，较易切入泥岩，可适当降低刀盘推力、扭矩，并通过对面板刀具的加强改进，增加了其耐磨性，更利于盾构掘进中刀具的充分利用，增加了刀具切削能力，有效增加长距离掘进下盾构机的适应性。避免了刀盘结泥饼、地表沉降等风险，节约了大量的施工时间；减小结泥饼风险，减少开仓和更换刀具费用；由于螺旋输送机11仅设置一道闸门，并与皮带输送机之间设置有间隙，降低了皮带机的坡度，减小了渣土在皮带上的粘附力及摩擦力，大大的提高了出渣效率，再加上螺旋输送机11的出渣口13为拱形结构，且出渣口面积减小，提前对渣土进行“塑型”，降低了渣土在出土口堆积几率，可以提高皮带机排土效率。