一种盾构施工方法以及盾构刀盘组件与流程

本发明涉及盾构机施工领域，尤其涉及一种盾构施工方法。本发明还涉及一种实现上述盾构施工方法的盾构刀盘组件。

背景技术：

1、如中国专利公告号cn 201241710y，公开了砂卵石地层盾构刀盘，其进渣口采用沿刀盘中心对称式的设计，这样土块被切割后，在对称位置上会存在形状、大小极为接近的一对土块，尤其是在中部区域，对向上的土块距离接近，容易相互挤压，当二者形状、大小相互接近时，受力也比较接近，此时力差较小，所以二者的移动的总的加速度也较小，容易停留在刀盘中部区域，尤其是刀盘中部区域的土体，受四周土体的挤压，本就不便移动，当刀盘中部区域土体流动性降低时，停留的土体越来越多，刀盘中部区域更容易内结泥饼，影响盾构推进，不易清理。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种盾构施工方法，其能够利用偏心设置的环形刀具进一步切割土块为形状、大小、位置不对称也不对等的形式，有利于土体的流动，且偏心设置的环形刀具在盾构递进的过程中，更容易形成螺旋输送形式，更有利于土体的输送，提升效率。

2、本发明的另一个目的，是提供能够实现上述盾构施工方法的盾构刀盘组件。

3、针对盾构施工方法来说，具体包括如下步骤：

4、使盾构机前端的刀盘以旋转的方式对地层进行开挖，使地层土体由刀盘上设置的进渣口进入土舱中，进渣口沿刀盘中心对称设置，地层土体也由进渣口划分为沿刀盘中心对称位置上的土块；

5、在刀盘中部区域的土体在由进渣口划分后，再经偏心于刀盘中心设置的环切刀具切割，被划分为非沿刀盘中心对称上的土块，再进入土舱中；

6、偏心的环切刀具，有利于使中部区域的土体在某一方向上的合力增大或者说力差的绝对值增大，从而提高土体移动加速度，以提高土体的流动性，减少刀盘中部区域土体的堆积。

7、针对盾构刀盘组件来所，其包括：

8、设置在盾构机前端的刀盘，其包括环向间隔均匀分布的多根刀梁，刀梁沿刀盘径向分布，刀梁一端固定于刀盘中心部，刀梁的的另一端固定于刀盘外圈，刀梁中部固定于刀盘内圈，刀盘外圈与刀盘内圈之间间隔分布有多个均匀分布的面板；面板、刀盘外圈、刀盘内圈、刀梁和刀盘中心部划分有多个沿刀盘中心对称的进渣口；

9、设置在刀盘中心部上的鱼尾刀；

10、设置在刀梁两侧的刮刀，刮刀沿刀梁轴向间隔分布多个，并成对设置；

11、设置在刀梁以及面板上的先行刀，在刀梁上，先行刀设置在成对刮刀的中间；

12、设置在刀盘外圈上的撕裂刀；

13、偏心于刀盘中心的环切刀具，其由纵梁水平穿过并固定，纵梁穿过环切刀具后固定在刀梁上，纵梁与刀梁一一对应，环切刀具具有三角形的截面，以其尖角切割土体，并用斜面引导土体进入土舱；

14、设置在刀盘中心部背后的主驱动组件，用于驱动刀盘旋转；

15、用于架设主驱动组件的前盾，前盾与刀盘之间为土舱；

16、螺旋输送机，其穿过前盾，伸入土舱中。

17、采用这样的结构，偏心设置的环切刀具可以随刀盘同步旋转，但其在偏心位置上的旋转，不仅有利于形成螺旋输送的形式，而且可以进一步切割土块，经二次切割后，刀盘中部区域的土块不再对称，受力变得更不均匀，力差更大，则更容易提升移动加速度，从而达到改善刀盘中部土体流动性的目的。

18、作为盾构刀盘组件进一步的改进，所述环切刀具内切于刀盘内圈，且环切刀具要越过刀盘中心部，则使刀梁的个数以及纵梁的个数皆为偶数，则每两根纵梁与刀盘中心的距离相等，则在前盾中隔板的前面设置多个与刀盘同心的环轨，环轨中滑动适配有环形滑块，每一个环形滑块与两根纵梁对应；纵梁向中隔板延伸，固定在环形滑块上，则使得支撑刀梁的纵梁，具有多条移动路径。

19、采用这样的结构，分布在刀盘上各个刀梁上的纵梁提升了支撑范围，且各个刀梁围绕起来也是一个偏心环，形成的支撑点位错落布置，有利于刀盘稳定转动，有利于防止刀盘倾斜或偏移，又或者使用其他的轴承组件代替环轨，以使环形滑块能够随刀盘转动。

20、当每2个纵梁共用一个移动路径，则存在多条移动路径使用，相互之间的移动干扰较小，而且一个环形滑块固接的纵梁也少，则单个环形滑块承担或传递的荷载也较小，有利于保障整体结构刚度和强度，提高使用寿命，降低损坏率，也更有利于维修和更换。

21、作为盾构刀盘组件进一步的改进，所述主驱动组件包括架设在中隔板中心区域的主轴承，主轴承的外圈固定在前盾上，其内圈固定主驱动轴上，主驱动轴处于前盾前方的一端固定在刀盘中心部背面，主驱动轴处于前盾后方的一端固定从动齿轮，以从动齿轮为圆心间隔分布多个主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮相啮合，主动齿轮由架设在中隔板背面的多个主减速电机驱动。

22、采用这样的结构，中隔板将土体与大部分主驱动组件隔开，防止渣土影响主驱动组件运行。然后通过多个主动齿轮驱动一个从动齿轮转动，以保障足够的转矩；

23、采用这样的结构，不使用一个大型的主减速电机单独驱动，而由多个主减速电机驱动，驱动源更多，保险系数更高，不用一个坏了就无法使用，此外，也方便维修和更换。

24、作为盾构刀盘组件进一步的改进，所述主减速电机设置在环向的安装槽道中，安装槽道中设置有多个用于安置主减速电机的安装槽，所述安装槽道设置在中隔板背面。

25、安装槽道便于承接和安置主减速电机，有利于保护主减速电机。

26、作为盾构刀盘组件进一步的改进，所述刀梁一侧设有泡沫-膨润土喷口组件，其包括固定在刀梁一侧的安装板，以及穿过安装板并固定的外套管，与外套管可拆卸地连接的内喷头，其由外套管后端插入，外套管上设有护帽；护帽内置离心驱动减速电机，离心驱动减速电机输出轴固定一个三通管，三通管连通外套管中的内喷头，护帽表面上设有侧向开口能连通其内的三通管，三通管外侧与护帽内侧适配，以能在护帽中转动，产生离心力。

27、采用这样的结构，护帽防止土体沿轴向压入外套管中，防止产生堵塞，影响内喷头喷洒泡沫或膨润土，离心驱动减速电机使三通管旋转，产生离心力，使进入三通管的渣土能被甩出，以进一步防止堵塞，如果发生堵塞，内喷头能从刀盘背面拆除，便于更换。

28、作为盾构刀盘组件进一步的改进，所述中隔板上架设有搅拌组件，所述搅拌组件包括设置在中隔板前面的搅拌棒以及设置在中隔板后面的搅拌减速电机驱动，搅拌减速电机的驱动轴可转动地穿过中隔板固接搅拌棒。

29、采用这样的结构，搅拌棒可以搅拌土舱内的渣土，增加渣土的流动性，防止土舱内结泥饼。

30、本发明能够利用偏心设置的环形刀具进一步切割土块为形状、大小、位置不对称也不对等的形式，有利于土体的流动，且偏心设置的环形刀具在盾构递进的过程中，更容易形成螺旋输送形式，更有利于土体的输送，提升效率。

技术特征：

1.一种盾构施工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.一种实现权利要求1所述盾构施工方法的盾构刀盘组件，其特征在于包括：

3.根据权利要求2所述盾构刀盘组件，其特征在于所述环切刀具(111)内切于刀盘内圈(114)，且环切刀具(111)要越过刀盘中心部(112)，则使刀梁(101)的个数以及纵梁(115)的个数皆为偶数，则每两根纵梁(115)与刀盘(100)中心的距离相等，则在前盾(300)中隔板(301)的前面设置多个与刀盘(100)同心的环轨(302)，环轨(302)中滑动适配有环形滑块(303)，每一个环形滑块(303)与两根纵梁(115)对应；纵梁(115)向中隔板(301)延伸，固定在环形滑块(303)上，则使得支撑刀梁(101)的纵梁(115)，具有多条移动路径。

4.根据权利要求3所述盾构刀盘组件，其特征在于所述主驱动组件(200)包括架设在中隔板(301)中心区域的主轴承(201)，主轴承(201)的外圈固定在前盾(300)上，其内圈固定主驱动轴(202)上，主驱动轴(202)处于前盾(300)前方的一端固定在刀盘中心部(112)背面，主驱动轴(202)处于前盾(300)后方的一端固定从动齿轮(203)，以从动齿轮(203)为圆心间隔分布多个主动齿轮(204)，主动齿轮(204)与从动齿轮(203)相啮合，主动齿轮(204)由架设在中隔板(301)背面的多个主减速电机(205)驱动。

5.根据权利要求4所述盾构刀盘组件，其特征在于所述主减速电机(205)设置在环向的安装槽道(600)中，安装槽道(600)中设置有多个用于安置主减速电机(205)的安装槽，所述安装槽道(600)设置在中隔板(301)背面。

6.根据权利要求2所述盾构刀盘组件，其特征在于所述刀梁(101)一侧设有泡沫-膨润土喷口组件(500)，其包括固定在刀梁(101)一侧的安装板(501)，以及穿过安装板(501)并固定的外套管(502)，与外套管(502)可拆卸地连接的内喷头(503)，其由外套管(502)后端插入，外套管(502)上设有护帽(504)；护帽(504)内置离心驱动减速电机，离心驱动减速电机输出轴固定一个三通管(505)，三通管(505)连通外套管(502)中的内喷头(503)，护帽(504)表面上设有侧向开口(506)能连通其内的三通管(505)，三通管(505)外侧与护帽(504)内侧适配，以能在护帽(504)中转动，产生离心力。

7.根据权利要求3所述盾构刀盘组件，其特征在于，所述中隔板(301)上架设有搅拌组件，所述搅拌组件包括设置在中隔板(301)前面的搅拌棒(109)以及设置在中隔板(302)后面的搅拌减速电机(110)驱动，搅拌减速电机(110)的驱动轴可转动地穿过中隔板(302)固接搅拌棒(109)。

技术总结
本发明涉及一种盾构施工方法以及盾构刀盘组件，针对盾构施工方法来说，使盾构机前端的刀盘以旋转的方式对地层进行开挖，使地层土体由刀盘上设置的进渣口进入土舱中，地层土体也由进渣口划分为沿刀盘中心对称位置上的土块；再经偏心于刀盘中心设置的环切刀具切割，被划分为非沿刀盘中心对称上的土块；针对盾构刀盘组件来所，其包括：刀盘、刀梁、刀盘中心部、刀盘外圈、刀盘内圈、面板、鱼尾刀、刮刀、先行刀、刮刀、撕裂刀、环切刀具、纵梁、主驱动组件，前盾，螺旋输送机。本发明能够利用偏心设置的环形刀具进一步切割土块为形状、大小、位置不对称也不对等的形式，有利于土体的流动。

技术研发人员：詹涛,吴招锋,周飞,尹水金,姚元,谢丽辉,郭子琦,万友生,何瑜钦,张晗秋,周标,李林,单生彪,刘云龙,汤宇,鲁新,凌涛,童昌
受保护的技术使用者：南昌轨道交通集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14