常见盾构刀盘型式及选用

常见盾构刀盘型式及选用作者：宋克志，王本福，SONGKe-zhi，WANGBen-fu作者单位：宋克志,SONGKe-zhi(同济大学,地下建筑与工程系,上海,200092;鲁东大学,土木工程学院,山东,烟台,264025)，王本福,WANGBen-fu(邹城市白马河管理所,山东,邹城,273517)刊名：筑路机械与施工机械化英文刊名：ROADMACHINERY&CONSTRUCTIONMECHANIZATION年，卷(期)：2007，24(6)被引用次数：4次参考文献(2条)1.乐贵平浅谈北京地区地铁隧道施工用盾构机选型[期刊论文]-现代隧道技术2003(03)2.王梦恕.袁大军.宋克志地下隧道工程装备国产化发展研究2006相似文献(7条)1.学位论文宋克志砂卵石地层盾构刀盘与土体相互作用研究2009基于砂卵石地层盾构掘进的理论分析、现场试验及测试，对盾构刀盘与土体相互作用进行了研究，解决的主要问题及结论如下：br　　(1)砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层，地层反应灵敏，渗透性强，开挖面不稳定，容易产生坍塌；砂卵石颗粒的塑流性极差，土压平衡不易控制，而且土渣向外排出也较困难；盾构在砂卵石地层下掘进，刀盘、刀具极易严重磨损，需要对砂卵石地层进行塑流性改良。需要向开挖面注入添加剂，改良开挖面土体，以增强开挖面的稳定性。br　　(2)根据管理基准值和位移变化速率对每一测点的监测值进行分析，综合判断结构和建筑物的安全状况，将分析结果及时反馈，改进了施工方法和工程技术措施，保证了安全快速施工。br　　(3)砂卵石地层条件下，辐条式刀盘或幅板式刀盘是最适宜的刀盘型式，刀具配置应注意采用主、副切削刀，配置先行刀，控制刀具超前量，并对易磨损部位刀具进行硬化。br　　(4)刀具磨损主要与切削轨迹有关。外侧刀具磨损量比内侧刀具的大，内侧刀具的平均磨损系数大于外侧的。先行刀的磨损量和磨损系数一般比切削刀要大。砂卵石地层容易发生刀具缺损和崩刃现象，特别是切削刀发生这类现象的几率更大。br　　(5)摸索出了砂卵石地层条件下减轻刀具磨损的措施：选择合适的添加剂改良材料来改善土体的流塑性；适当调整掘进速度及转速以减小刀具与砂卵石的撞击磨损；适时交替使用刀盘正、反转，并尽可能使正、反方向切削刀的切削长度相同；在自立性好的地段可以适当减压以使土体不致过于密实。br　　(6)工程实践表明，适于砂卵石地层的添加剂主要为泥浆和泡沫。通过室内试验和现场应用试验，适宜的泥浆注入量为15％，泡沫注入量为35％。二者应配合使用，单独加泥浆和单独加泡沫效果都不理想。br　　(7)利用泡沫优良的润滑性能，改善了土体粒状构造，同时吸附在颗粒之间的气泡可以减少土体颗粒与刀盘系统的直接摩擦，能够防止切削土砂粘附在刀盘及螺旋输送机内，避免闭塞现象，减轻机械负荷，降低刀盘扭矩，大大降低了刀具的磨损，减少了换刀次数，提高了掘进速度。2.期刊论文乐贵平盾构技术在北京的应用和发展-市政技术2002(4)介绍了北京地区盾构技术应用的概况,提出在北京地区适用的盾构机型、刀盘型式和对盾构机设计的几个关键技术问题并进行了探讨,同时建议由国内大型重工业企业承担盾构机国产化的任务,施工企业与之结合,共同开发盾构技术.3.学位论文闫玉茹基于地层变异的盾构刀具磨损风险分析及其预测模型研究2009随着我国经济的快速发展，长距离大直径盾构隧道的建设项目与日俱增。盾构技术不仅在比较均匀、单一的土层中得到了广泛应用，在各种软硬交替的复合地层中也得到应用。在盾构施工中，经常出现盾构刀具严重磨损的问题，目前针对与地层变异有关的盾构刀具磨损的理论分析与预测模型研究较少。本文通过分析刀具的磨损原因及机理，研究了隧道开挖面地层的变异性，建立了考虑地层变异特性的盾构刀具磨损预测模型。论文主要研究内容及成果如下：br　　(1)复合式盾构刀盘与刀具失效的风险分析。系统地总结和分析复合式盾构刀具磨损情况，对滚刀和切削刀具的磨损进行分类；在收集国内外盾构刀盘、刀具失效案例的基础上，采用事故树方法，对复合式盾构刀盘刀具的失效风险进行研究，得到盾构刀盘刀具失效的关键性风险影响因素。br　　(2)盾构刀盘与刀具工作原理及组合设计的理论分析。通过对国内外隧道工程使用的盾构刀盘型式统计分析，对盾构刀盘面板和辐条的布置类型进行了归类；根据刀具的工作原理，对不同地层的刀盘刀具组合配置及刀具布置规律开展了研究，推导了不同工程实例中盾构刀具螺旋线布置的计算公式；分析了盾构刀具组合配置的地层适应性风险，并总结了国内典型区域隧道施工选用的盾构型式及刀具配置。br　　(3)地层变异规律及其预测风险分级研究。采用地质统计学方法，研究隧道开挖面地层的空间变异性，得到地层变异函数理论模型；利用周边地质钻孔信息进行Kriging估值，获得隧道断面地层的分布信息；对Kriging预测结果进行误差分析与风险分级，并采用工程实例应用与验证。br　　(4)特殊地层变异规律及勘探网最优布置研究。采用地质统计学方法，针对特殊的隧道断面地层(如含有夹层、不连续地层及复合地层)的空间变异性进行预测研究；通过对工程初详勘钻孔资料的地层变异性分析，提出了根据估计方差来合理确定最优的勘探网度和补充地质钻孔的孔位布置方法。br　　(5)复合地层盾构掘进施工刀具磨损预测模型研究。通过对国内外学者研究成果的综合分析，提出岩土体耐磨性是影响盾构刀具磨损失效的关键性指标，并利用数值计算方法对刀具的磨损机理及状态进行了微观模拟与分析；结合隧道横断面地层分布形式的变异分区，提出了考虑隧道纵横向地层变异的盾构刀具磨损预测模型，并加以工程应用。br　　最后，对论文研究中存在的不足和进一步工作的方向进行了简要的讨论。br4.期刊论文叶康慨.YEKang-kai沈阳地铁过河隧道盾构施工技术-隧道建设2007,27(6)沈阳市地铁二号线北起北陵北部,终点在浑南新区的21世纪大厦前的世纪广场,线路正线全长19.245km.五里河-奥体中心站区间下穿500m宽的浑河河道,根据隧道穿越地层的地质条件和水文条件,介绍了过河区间隧道盾构的选型、刀盘型式、刀具布置、刀盘开口形式、岩石破碎机、盾构的工作模式等主要设计特点与性能,同时论述了在施工过程中拟采取的开挖面稳定措施、泥水处理系统布置思路、换刀措施、联络通道施工思路、盾构施工接口、端头地层加固设计等.5.学位论文姬广彬盾构刀盘的设计研究2009随着城市地铁建设的发展，国内已开始着手设计和研发国产盾构机。盾构刀盘是盾构机设计和制造的关键部件。与地质参数相关的刀盘选型以及刀盘的设计准则是刀盘设计的基本问题。刀盘所受载荷是刀盘结构设计及其性能分析的基本依据。因此，为了更好的研究盾构刀盘的设计准则及进行性能分析，本文开展了盾构刀盘选型、载荷分析和设计准则方面的研究。br　　本文的主要研究内容如下：br　　(1)通过对刀盘的功能与失效形式、刀盘的型式以及刀盘结构的分析，提出了刀盘的设计基本准则，给出了刀盘的强度、刚度和效率的计算公式，为刀盘的性能评价奠定了基础。br　　(2)分析了地质参数在盾构施工中的重要作用，建立了颗粒级配、抗压强度、渗透系数、地层水压、N值等地质参数与盾构工法选择、刀盘型式选择和刀盘结构选择方面的对应关系，并把地质参数对刀盘的影响进行了量化分析。br　　(3)通过对刀盘推力和扭矩构成要素的系统分析，建立了刀盘扭矩计算模型。提出了刀盘扭矩的新增要素，即刀盘背面渣土的摩擦阻力矩和刀盘的搅拌力矩，并对各扭矩分量计算公式进行了推导。br　　(4)针对不同的地质情况建立了不同的载荷计算模型，即软弱地质、复合地质和岩石地质的载荷分析模型。该计算模型为盾构机刀盘的参数选择和正确选型提供了一定的理论依据。br　　(5)基于盾构工程实际和现场测量数据，建立了适用于该地质的刀盘结构以及对应的刀盘载荷计算模型并进行了实例计算。运用建立的刀盘的设计基本准则对刀盘的强度、刚度、效率等性能进行了评价，分析了面板式刀盘和辐条式刀盘在该地质状况的适应性，为盾构刀盘的设计和刀盘之间的性能对比提供了参考。6.会议论文王健中.郭玉海.袁大军.胡显鹏.孙立.张明富砂卵石地层土压平衡长距离掘进研究2007本文以北京地铁4号线14标段双榆树站-学院南路站区间段砂卵石地层盾构施工为基本研究背景,研究盾构掘进在不同程度的砂卵石地层掘进刀具磨损系数及磨损规律。研究结果表明,盾构在砂卵石地层掘进,刀具磨损有相应的区域,磨损程度不同,磨损系数也由于刀具配置、刀盘型式的不同而不同。加泥浆及泡沫添加剂有明显的减摩作用。7.学位论文宋云盾构机刀盘选型及设计理论研究2009盾构机是一种专门用于开挖地下隧道的大型成套施工设备，在城市隧道的开挖中得到越来越广泛的应用。刀盘作为盾构机上最重要的部件，国内对它的设计研究尚处起步阶段。本论文对盾构机刀盘选型以及设计进行了研究，具体内容如下：研究了影响盾构机刀盘选型的因素，包括：刀盘型式、刀盘开口率、驱动形式、支承形式、最大转速和扭矩、刀盘开挖直径以及刀盘上刀具的配置。并且通过几个实例，分析得出了对盾构机刀盘选型有参考价值的结论。详细地阐述了刀盘的设计参数和刀具的力学计算公式，并且总结了国内外几种计算盘形滚刀载荷的方法。介绍了盘形滚刀的工作原理，并通过数值模拟方法研究了滚刀的破岩机理；研究了切削刀的切削形式、运动特性和计算模型。分析了盾构机刀盘与工作面相互作用的关系，总结出盾构与工作面相互作用系统由机械系统、围岩系统、掘进操作特性和参数匹配性四个部分组成。利用蒙特卡罗有限元法对盾构机刀盘与工作面的关系进行了分析，得到了一些有用的结论与研究方法。本文最后以成都地铁一号线为例，对其地质条件，进行盾构机刀盘选型及其设计，并且对刀盘三种基本工况作了有限元分析，验证了刀盘选型和设计理论的适用性。引证文献(3条)1.王洪新土压平衡盾构刀盘开口率选型及其对地层适应性研究[期刊论文]-土木工程学报2010(3)2.刘守法新型盾构机刀盘设计与有限元分析[期刊论文]-机械设计与制造2010(3)3.杨见雨.栾永军.张春宝自制刷毛机在水泥混凝土桥面铺装施工中的应用[期刊论文]-筑路机械与施工机械化2008(1)本文链接：授权使用：西安交通大学(xajtdx)，授权号：20645884-9e30-4e4a-b0f9-9e9600e2772e下载时间：2011年2月26日