一种模块化可变径扩挖的TBM刀盘的制作方法

本发明涉及隧道施工机械领域，尤其涉及一种模块化可变径扩挖的tbm刀盘。

背景技术：

隧道施工过程中经常会遇到高地应力、围岩大变形、深埋隧道tbm卡机机理等tbm隧道开挖问题。在高地应力软岩隧道设计与施工中，通常采用预留变形量、支护手段、开挖工法等技术措施，能够有效的控制大变形的发生，保证工程安全。隧道预留变形量为充分发挥围岩自承作用，容许初期支护和围岩有一定的变形，而将设计开挖线作适当扩大的预留量，称之为隧道预留变形量。目前对于隧道施工中预留变形量的技术措施还没有相应的tbm工程机械。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的问题，本发明所提供了一种模块化可变径扩挖的tbm刀盘，使得能够在遇到高地应力软岩隧道时，能够通过本发明提供的一种模块化可变径扩挖的tbm刀盘实现扩径开挖，使得开挖线作适当扩大从而预留变形量。

本发明的技术方案如下：

一种模块化可变径扩挖的tbm刀盘包括安装有中心回转体的中心刀盘模块，以及环绕中心刀盘模块进行布置的周边刀盘模块，所述周边刀盘模块环绕中心刀盘模块布置成一个圆形刀盘，所述中心刀盘模块通过顶推油缸与周边刀盘模块相连接，从而可通过顶推油缸顶推周边刀盘模块使得整个圆形刀盘的直径变大。

优选的，所述中心刀盘模块的开挖面为四边形结构，对应的周边刀盘模块共有四个，周边刀盘模块的开挖面为扇形结构，分别位于中心刀盘模块的四个边上，组合成一个整圆的刀盘。

所述中心刀盘模块与周边刀盘模块之间均通过两个顶推油缸连接，顶推油缸的底座固定安装在中心刀盘模块上，顶推油缸的活塞杆头固定安装在周边刀盘模块上，且顶推油缸位于整圆刀盘靠近土仓的一面。

进一步的，所述整圆刀盘上的滚刀采用一轨多刀的方式进行布置，即在同一运行轨迹上布置多个滚刀，使得在变径后还有滚刀按照未变径时的轨迹运行。

本发明的有益效果：本发明通过刀盘模块化，并设置中心刀盘模块，周边刀盘模块环绕中心刀盘模块进行安装，从而拼装成一个整圆的刀盘，并且中心刀盘模块与周边刀盘模块之间通过顶推油缸连接，从而可通过顶推油缸推动周边刀盘模块从而实现变径开挖，使得开挖线作适当扩大从而预留变形量，有效的解决了在隧道施工中，高地应力软岩大变形的扩挖问题。

附图说明

图1为本发明变径前的刀盘示意图；

图2为本发明变径后的刀盘示意图；

图3为本发明变径前和变径后的滚刀运行轨迹对比示意图；

附图标记说明：1.中心刀盘模块；2.周边刀盘模块；3.顶推油缸；4.滚刀。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的说明。

参见附图1到附图3对发明的最优实施例做详细说明，一种模块化可变径扩挖的tbm刀盘包括安装有中心回转体的四边形结构中心刀盘模块1，以及环绕中心刀盘模块1四边进行布置的扇形结构的周边刀盘模块2，所述周边刀盘模块2共四个分别位于中心刀盘模块1的四个边上，从而布置成一个圆形刀盘，所述中心刀盘模块1与周边刀盘模块2之间均通过两个顶推油缸3连接，顶推油缸3的底座固定安装在中心刀盘模块1上，顶推油缸3的活塞杆头固定安装在周边刀盘模块2上，且顶推油缸3位于整圆刀盘靠近土仓的一面。所述整圆刀盘上的滚刀4采用一轨多刀的方式进行布置，即在同一运行轨迹上布置多个滚刀4，使得在变径后还有滚刀4按照未变径时的轨迹运行。

在盾构掘进的过程中，当遇到高地应力软岩变形的底端时，需要对隧道进行扩挖时，此时顶推油缸3持续工作，分别顶出周边刀盘模块2，直至最大开挖直径达到设计值为止。从而解决了高地应力软岩大变形的扩挖问题。并且在整圆刀盘上的滚刀4采用一轨多刀的方式进行布置，即在同一运行轨迹上布置多个滚刀4，使得在变径后还有滚刀4按照未变径时的轨迹运行。

参见附图3对本发明的一轨多刀进行详细的说明，如图3未变径的刀盘所示，在刀盘上画有一圆形虚线，该需要表示滚刀4的运行路径，查看该路径可清晰的得出该路径上安装有两把滚刀4，在参见图3变径后的刀盘，该刀盘上画有两个圆形虚线分别代表滚刀4的运行路径，未变径的刀盘上位于同一路径的两个滚刀4，分别位于变径后的两个路径上，且变径后的一条路径与未变径时的滚刀4路径相同，故本发明采用一轨多刀的方式，使得变径后的刀盘还有滚刀4位于变径前的运行路径上，保证刀具的破岩能力。

以上所述的在同一路径上设置两个滚刀4并非是对本发明的限制，只是通过两个滚刀4对本发明的一轨多刀做详细的说明，因此发明的一轨多刀在满足滚刀4的合理布局的基础上可以在同一路径上布置3个或4各或更多的滚刀4。

技术特征：

技术总结
本发明涉及隧道施工机械领域，尤其涉及一种模块化可变径扩挖的TBM刀盘，一种模块化可变径扩挖的TBM刀盘包括安装有中心回转体的四边形结构中心刀盘模块，以及环绕中心刀盘模块四边进行布置的扇形结构的周边刀盘模块，周边刀盘模块共四个分别位于中心刀盘模块的四个边上，从而布置成一个圆形刀盘，中心刀盘模块与周边刀盘模块之间均通过两个顶推油缸连接，顶推油缸的底座固定安装在中心刀盘模块上，顶推油缸的活塞杆头固定安装在周边刀盘模块上，且顶推油缸位于整圆刀盘靠近土仓的一面，从而可通过顶推油缸推动周边刀盘模块从而实现变径开挖，使得开挖线作适当扩大从而预留变形量，有效的解决了在隧道施工中，高地应力软岩大变形的扩挖问题。

技术研发人员：梅元元;刘光鑫;白江涛;章龙管;李恒;高旭东;郑军;周鸿雏;邓洋;陈洪财;陈文菊
受保护的技术使用者：中铁工程服务有限公司
技术研发日：2019.06.21
技术公布日：2019.08.23