盾构的掘进刀具一般可分为滚刀、切刀、周边刮刀。 滚刀分为齿形滚刀和盘形滚刀。齿形滚刀常用于软岩,有球齿和楔齿两种;盾构上应用较广的是盘形滚刀,盘形滚刀按刀圈材质主要分为表面刀圈、标准钢刀圈、重型钢刀圈、镶齿硬质合金刀圈滚刀等,河南微型盾构刀具生产线,它们分别适用于各自的地层: 层表面刀圈:适用于掘进硬度40MPa的紧密地层以及80-100MPa的断裂砾岩,河南微型盾构刀具生产线、砂岩、砂黏土等地层; 标准钢刀圈:适用于掘进硬度50-159MPa的砾岩、大理石、砂岩、灰岩地层; 重型钢刀圈:适用于掘进硬度120-250MPa的硬岩,河南微型盾构刀具生产线,硬度80-150MPa的高磨损岩层,如花岗岩、闪长岩等地层; 镶齿硬质合金刀圈:适用于掘进硬度高达150-250的花岗岩、玄武岩等地层。盾构刀具在具体施工中必须确保密封性。河南微型盾构刀具生产线
切刀是盾构机切削开挖面上体的主刀具。切刀用于开挖非岩质或软土地层;粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。切刀在切削和剥离土体时,其切削原理是:盾构机向前推进的同时,切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向(沿隧道前进方向)剪切力和径向(刀盘旋转切线方向)切削力,使得切刀的刀刃和刀头插入到地层内部,从而不断将土体切削下来。先行刀是先行切削土地的刀具。先行刀在主要是协同其他刀具进行开挖。先行刀顾名思义是先行,所以它先于切刀切削土体,将土体切割分块,避免切刀先行切削到地层,起到保护作用。先行刀一般位于面板上,切削宽度一般比切刀窄,能够增加土体的流动性,从而降低切削刀的扭矩,提高切削效率。先行刀分为贝壳刀和撕裂刀。河南微型盾构刀具生产线盾构刀具在具体应用过程中,齿刀主要应用在土质结构强度在20MPa以下的土层开挖施工中。
刀具是盾构机重要的部件,其直接影响着盾构施工进度。所以必须根据工程地段岩石的不同强度和地质特点以及刀具在不同岩石中表现出的破岩机理来对刀具进行设计和选择。为了适应从软土到硬岩不同地层的开挖,目前设计出多种刀具与之适应。盾构机刀具类型分为两大类:滚刀和切削刀。而切削刀的种类繁多,包括:切刀、齿刀、边刮刀、先行刀、仿形刀、鱼尾刀。其中,滚刀和齿刀的刀座形式相同,根据不同的地质类型,两种刀具可以互换。滚刀用于掘进纯岩地层;伴有大粒径的砾石(粒径大于400mm)并且含量达到一定比例的松散地层;岩石(强度不是太高)与一般土体(松土或砂土)交错频繁出现的复杂地层。采用滚刀破岩时,其破岩原理是:刀盘旋转带动刀具扫过开挖面,此时滚刀挤压周边的岩石,使其表面形成裂纹继而与开挖面脱落,使得岩石成功破碎。滚刀按刀具形状的不同分为:盘形滚刀和齿形滚刀;而根据安装位置不同分为:正滚刀、中心滚刀、边滚刀、扩孔滚刀;按照刀圈的数量分为单刃滚刀、双刃滚刀和三刃滚刀。在风化的砂岩和泥岩等软岩地层时,一般采用双刃滚刀;在较硬岩中采用单刃滚刀。
盾构刀具失效的方式主要分为以下几个方面:刮刀(齿刀)的失效:正常磨损刮刀刀刃崩裂:在硬岩掘进中,滚刀磨损太大, 刮刀直接切割未经滚刀破碎的硬岩;在硬岩中掘 进时,转速太快,突遇硬岩,冲击造成刀刃崩 裂;在硬岩掘进中,进刀太深等原因造成刀刃崩 裂。 刮刀刀体断裂:刀体本身的强度和韧性不够;进 刀太深。 刮刀掉齿:合金刀齿的焊接工艺不过关;刮刀突 遇硬岩。 滚刀的失效形式主要是刀圈磨损,也有轴承、 密封早期失效、刀圈断裂现象。 刀圈的正常磨损 非均匀磨损(偏磨和弦磨) 滚刀刀圈周边各部位的磨损程度不一致,有单边 偏磨和多边偏磨。单边偏磨一般是滚刀不转造成 的,多边偏磨则是滚刀时转时不转造成的,造成 滚刀不能连续转动的原因除刀具制造方面外,主 要和地层及刀具配置、盾构操作有关。 刀圈崩块、断裂 滚刀刀圈在掘进过程中刃口位置崩块、开裂甚至 从刀体脱落。这和刀圈制造技术、地层条件和应 用都有关系,要区分分析。 轴承或密封损坏: 轴承是刀具上的一种重要组件,对刀具掘进运转 的可靠性和刀具的消耗具有特别重要的影响。 正常使用状态下,大部分刀具轴承的寿命可达到 900小时左右。盾构刀具在机械加工完成后,出厂时每件都进行耐压测试,较大限度的保证出厂产品的合金焊接性能。
盾构刀具可根据运动方式、布置位置和几何形状等进行分类。按切削原理划分,一般分为切削刀、滚刀及辅助刀具等。切削刀又分为齿刀、切刀(或刮刀)和先行刀等。 盾构开挖性能主要通过刀具的选择和布置来保证。实际作业时,应根据不同地质情况选用不同类型的刀具及刀具组合,以提高开挖效率。开挖地层为硬岩时,宜采用盘形滚刀;地层为较软岩石时,可采用齿刀;地层为软土或破碎软岩时,则采用切刀(或刮刀)。 切削刀是盾构切削开挖面土体的主刀具。对于软土地层或经滚刀破碎后的渣土将通过切削刀进行开挖,渣土随切削刀正面进入渣槽。因此切削刀既具有切削的功能又具有装载的功能。盾构刀具内表面轴承外圈的配合面,如拉毛时,经打磨可使用。盾构刀具内表面轴承外圈的配合面,如拉毛时,经打磨可使用。河南微型盾构刀具生产线
盾构刀具零部件可快速拆卸和再装配,零件可更换性。河南微型盾构刀具生产线
盾构机一般设计两把仿形刀(一把备用),布置在刀盘的边缘上。施工时可以根据超挖多少和超挖范围的要求,从边缘径向伸出和缩回仿形刀。仿形刀伸出值一般在70~150mm之间。盾构机在曲线段推进、转弯或纠偏时,通过仿形超挖切削土体创造所需空间,保证盾构机在超挖少、对周边土体干扰小的条件下,实现曲线推进和顺利转弯及纠偏。在纯硬岩地层掘进时,采用滚刀破岩。滚刀破岩的原理是依靠刀具滚动产生冲击压碎和剪切碾碎的作用达到破碎岩石的目的。滚刀的类型、数量、布置方式、位置、超前量根据岩层的强度和整体性、掘进距离、含砂量等特点确定。穿越松散地层但有大粒径的砾石(粒径大于400mm)、并且含量达到一定比例时,也可采用滚刀型刀具。在隧道地质条件复杂多变、岩石(强度不算太高)与一般土体(或粘土或砂土)交错频繁出现的情况,也有可能采用滚刀型刀具,即在复合式盾构机中采用。河南微型盾构刀具生产线
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