适用于地层由硬岩改软土的盾构刀盘改造方法与流程

本发明涉及盾构刀盘改造技术领域，尤其涉及一种适用于地层由硬岩改软土的盾构刀盘改造方法。

背景技术：

现有市场上盾构机刀盘原设计时仅适用于硬岩地层的掘进施工，配置以滚刀为主，主要目的在于破岩，若不经改造运用于软土地区时，将发挥不出作用，刀盘中心结泥饼概率极大。

技术实现要素：

针对上述存在问题，本发明旨在提供一种适用于地层由硬岩改软土的盾构刀盘改造方法，对盾构刀盘进行改造，改变盾构刀盘刀具配置情况，提高刀盘中心开口率，满足新盾构区间地层的施工要求。

本发明采用的技术方案为：一种适用于地层由硬岩改软土的盾构刀盘改造方法，所述盾构刀盘改造方法包括以下步骤：

提供适用于硬岩地层的原刀盘，所述原刀盘的面板上设有刀梁、刀盘大圆环、正面复合耐磨板、刀梁外圆筋板和刀具；所述刀具包括中心滚刀、正面滚刀和边缘滚刀，所述中心滚刀安装于所述刀梁中心，所述正面滚刀安装于所述刀梁正面，所述边缘滚刀安装于所述刀盘大圆环上，所述正面复合耐磨板设于所述面板和所述刀梁外圆筋板的正面；

拆除所述中心滚刀、所述正面滚刀和所述边缘滚刀；

刨除除所述刀梁中心以外其他部位所述正面复合耐磨板；

刨除所述刀梁外圆筋板；

制作并焊接新的刀梁外圆筋板，且所述新的刀梁外圆筋板的正面面积小于被刨除的所述刀梁外圆筋板的正面面积；

于所述面板和所述新的刀梁外圆筋板地正面重新焊接正面复合耐磨板；

于所述刀梁中心的正面复合耐磨钢板上安装鱼尾刀，代替被拆除的所述中心滚刀；

于所述刀盘大圆环上安装边缘齿刀，代替被拆除的所述边缘滚刀；

于重新焊接的所述正面复合耐磨钢板上安装正面齿刀，代替被拆除的所述正面滚刀。

本发明应用于初始用于硬岩掘进的盾构机施工完成后再用于软土地质条件下施工，对盾构机刀盘进行改造，改变盾构机刀盘刀具配置情况，提高刀盘中心开口率，满足新盾构区间地层的施工要求。

本发明盾构刀盘改造方法的示例性改进在于，原刀盘的所述刀梁外圆筋板包括角部筋板和环形筋板，所述角部筋板焊接于所述刀梁与所述刀盘大圆环的连接处，所述环形筋板焊接于所述角部筋板与临近的面板之间，所述新的刀梁外圆筋板仅包括连接于所述刀梁与面板之间的新的环形筋板。

本发明盾构刀盘改造方法的示例性改进在于，原刀盘的所述面板包括位于刀梁中心的中心刀盘及连接于所述中心刀盘与所述刀盘大圆环之间的辐条式面板，相邻所述刀梁之间均设有所述辐条式面板。

本发明盾构刀盘改造方法的示例性改进在于，所述新的环形筋板连接于相邻的所述刀梁和所述辐条式面板之间。

本发明盾构刀盘改造方法的示例性改进在于，在完成对所述刀梁外圆筋板的刨除处理之后，先对所述刀盘大圆环进行修补，待修补完成后再进行焊接所述新的刀梁外圆筋板。

本发明盾构刀盘改造方法的示例性改进在于，原刀盘上的所述刀具还包括宽切刀，在拆除所述中心滚刀的同时拆除所述宽切刀，并且，在安装所述正面齿刀的同时于原位置重新安装所述宽切刀。

本发明盾构刀盘改造方法的示例性改进在于，原刀盘上的所述刀具还包括正面导流刀和贝壳刀，在刨除所述正面复合耐磨板的同时刨除所述正面导流刀和所述贝壳刀，并且，在重新焊接所述刀梁外圆筋板后于刀盘外周及正面分别安装所述贝壳刀。

本发明盾构刀盘改造方法的示例性改进在于，重新安装的贝壳刀的数量大于原刀盘上贝壳刀的数量。

本发明盾构刀盘改造方法的示例性改进在于，原刀盘上还设有泡沫喷嘴和磨损检测装置，在刨除所述正面复合耐磨板时拆除所述泡沫喷嘴和磨损检测装置，并且，在安装完成所述边缘齿刀和所述正面齿刀后重新布置并安装所述泡沫喷嘴和磨损检测装置。

本发明盾构刀盘改造方法的示例性改进在于，所述边缘齿刀的数量小于原刀盘上所述边缘滚刀的数量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了适用于硬岩地层的原盾构刀盘的示例性正面结构示意图。

图2示出了图1实施例中原盾构刀盘的示例性剖面结构示意图。

图3～6示出了根据本发明实施例的盾构刀盘改造方法改造原盾构刀盘的各个步骤的示例性刀盘结构示意图。

图7示出了根据本发明实施例的盾构刀盘改造方法改造完成后的盾构刀盘的示例性剖面结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细地说明。

首先请参见图1和图2，图1示出了适用于硬岩地层的原盾构刀盘的示例性正面结构示意图，图2示出了图1实施例中原盾构刀盘的示例性剖面结构示意图，如图所示，原刀盘2适用于硬岩地层，配置有：十字型刀梁11、刀盘大圆环12、正面复合耐磨板15、刀梁外圆筋板20和刀具，其中，刀具包括：中心双联滚刀21：4把；正面轴式滚刀22：20把；边缘轴式滚刀23：12把；宽切刀24：36把；边缘刮刀25：4对；贝壳刀26：12把；导流刀27：6把；泡沫喷嘴28：6个；磨损检测装置29：2个。中心双联滚刀21安装于十字型刀梁11的交叉中心，正面轴式滚刀22均匀分布在十字型刀梁11正面的四梁臂上，边缘轴式滚刀23均匀分布在刀盘大圆环12上，刀盘面板的正面焊接有正面复合耐磨板。

该原刀盘2的面板包括位于十字型刀梁11的中心处的中心刀盘13以及连接于中心刀盘13与刀盘大圆环12之间的辐条式面板14，中心刀盘13与刀盘大圆环12中圆心设置，即外位于刀盘的中心位置。辐条式面板14的数量为四，与十字型刀梁11的四梁臂的数量相当且交替布置，正面复合耐磨板表面焊接于面板正面。

刀梁外圆筋板20包括角部筋板201和环形筋板202两部分，其中，角部筋板201焊接于十字型刀梁11与刀盘大圆环12的连接节点处，具体地，在十字型刀梁11的每一梁臂的末端的两侧均设置有呈三角形形状的角部筋板201，角部筋板201也可呈矩形、圆形或其他形状，对梁臂末端与刀盘大圆环12的连接节点起加固作用，十字型刀梁11的四个梁臂设有八块该角部筋板201，该角部筋板的数量可根据刀梁的具体结构作调整，不对数量做限定，数量越多刀盘强度越大，但开口率会降低。环形筋板202位于十字型刀梁11的靠近刀盘大圆环12的外侧，对应于十字型刀梁11的四个梁臂设置有八段该环形筋板202，该八段环形筋板202位于同一圆周上，每一段环形筋板202为一段等宽的钢板，其两端分别焊接于临近的一角部筋板201和一辐条式面板14。角部筋板201的正面亦焊接有正面复合耐磨板15，正面复合耐磨板15采用高硬度、高耐磨性的高合金耐磨板。该原刀盘的整体刀盘开口率约为35％。

结合图3～7，图3～6示出了根据本发明实施例的盾构刀盘改造方法改造原盾构刀盘的各个步骤的示例性刀盘结构示意图，图7示出了根据本发明实施例的盾构刀盘改造方法改造完成后的盾构刀盘的示例性剖面结构示意图。本发明实施例的盾构刀盘改造方法主要包括如下步骤：

步骤(一)，配合图1和图3所示，拆除原刀盘上的4把中心双联滚刀21、20把正面轴式滚刀22、12把边缘轴式滚刀23；

同时，拆除36把宽切刀，以及在上述刀具拆除完成后，对原刀盘进行清理、清洗。

步骤(二)，配合图1和图4所示，刨除除刀梁中心以外其他部位正面复合耐磨板15，即刨除除中心刀盘13以外的其他部位，如辐条式面板14表面的正面复合耐磨板15和角部筋板201表面的正面复合耐磨板15；

刨除4把正面导流刀27(导流刀27位于刀盘大圆环处，如图2所示)；

刨除12把贝壳刀26(贝壳刀26位于刀盘大圆环处且靠近于导流刀27，如图1所示)；

刨除刀梁外圆筋板20，包括角部筋板201和环形筋板202两部分；

步骤(四)，配合图1和图5所示，重新布置磨损检测装置、泡沫喷嘴及焊接保护件的位置，主要为：将原刀盘上的设置在角部筋板201上的磨损检测装置和泡沫喷嘴布局到新的环形筋板和辐条式面板14上。

具体地，如图5所示，新的刀梁外圆筋板仅包括连接于刀梁梁臂与辐条式面板14之间的新的环形筋板16(新的环形筋板16的弧度和宽度均等于原环形筋板202，但长度略大于原环形筋板202)，剔除了原角部筋板的部分，新的刀梁外圆筋板的总面积小于原刀梁外圆筋板，提高刀盘开口率。

较佳地，先修补最外圈的刀盘大圆环12的缺陷处；再重新上述新的焊接刀梁外圆筋板；按新轨迹焊接12把外周贝壳刀161(外周贝壳刀161分布于刀梁梁臂末端与刀盘大圆环的连接处)；按照新轨迹焊接8把正面贝壳刀162(正面贝壳刀162分布于辐条式面板14上，每一辐条式面板上设置2把正面贝壳刀)。

同时，重新焊接正面复合耐磨板，重新焊接辐条式面板表面的正面复合耐磨板，且上述正面贝壳刀162及外周贝壳刀161均于正面复合耐磨板焊接完成后进行安装；

步骤(五)，配合图1、图5、图6和图7所示，于十字型刀梁11中心的正面复合耐磨钢板上焊接一把齿形的鱼尾刀17，角度约28°，代替被拆除的原刀盘的中心双联滚刀21。

于重新焊接的正面复合耐磨钢板上安装正面齿刀18，代替被拆除的原刀盘上的正面轴式滚刀22。在本实施例中，该正面齿刀18采用正面轴式齿刀，其数量采用20把，20把正面轴式齿刀两两为一组，对称设置在十字型刀梁11的梁臂两侧以及辐条式面板14的两侧；

于刀盘大圆环12上安装边缘齿刀19，代替被拆除的原刀盘上的边缘轴式滚刀23。在本实施例中，该边缘齿刀19采用边缘轴式齿刀，其数量采用4把，均匀分布在刀盘大圆环12的边缘处，且每一边缘齿刀19位于一辐条式面板14的中心线上。

最后，重新安装刀盘上的其余刀具，包括32把宽切刀24；4对边缘刮刀25；6个泡沫喷嘴；2个磨损检测装置(具体的刀盘配置情况可根据实际要求进行调整配置)；重新进行装配、涂装，改造后刀盘开口率约为47％。

本发明的盾构刀盘改造方法应用于初始用于硬岩掘进的盾构机施工完成后再用于软土地质条件下施工，对盾构机刀盘进行改造，改变盾构机刀盘刀具配置情况，提高刀盘中心开口率，满足新盾构区间地层的施工要求。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。