常见盾构刀盘型式及选用

1. 引言盾构机是一种用于隧道掘进的特殊工程机械设备。

在长时间运行过程中，盾构刀具会因为磨损和老化而需要更换，这对于盾构机的正常运行非常重要。

本文将介绍盾构换刀的一些方案，以提高工作效率和减少停机时间。

2. 盾构刀具的种类盾构刀具主要包括刀盘、刀片和刀架等组成部分。

根据工程需要，选择合适的刀具种类非常重要。

•刀盘：常见的刀盘种类有开式刀盘和封闭式刀盘。

开式刀盘通常用于非饱和软土层掘进，封闭式刀盘适用于饱和软土和固结土层掘进。

•刀片：根据地质条件和掘进需求，可选择硬质合金刀片、钢制刀片或钢丝刀片等。

•刀架：常见的刀架有单刀架和多刀架两种形式。

单刀架适用于一次性换刀，多刀架可同时装载多个刀片以减少换刀时间。

3. 换刀方案为了提高换刀效率和减少停机时间，以下是两种常见的换刀方案。

3.1 单刀架换刀方案使用单刀架的换刀方案比较简单，操作起来相对容易。

步骤如下：1.安全停机：在开始换刀前，确保盾构机已经停止运行，并采取相应的安全措施，如设置警示标识和隔离措施等。

2.卸下旧刀：使用专门的工具，将旧刀片和刀架从刀盘上卸下。

注意在操作过程中需要小心操作，以避免损坏刀盘。

3.清洁和检查：卸下旧刀后，对刀盘进行清洁和检查工作。

检查刀盘是否存在异常磨损或损坏情况，并及时修复或更换。

4.安装新刀：将新刀片和刀架安装到刀盘上，并确保安装牢固。

在安装过程中，要注意对刀片的正确安装方向和角度。

5.启动测试：完成换刀后，启动盾构机进行测试运行，确保新刀片的正常使用。

3.2 多刀架换刀方案多刀架换刀方案可以大大缩短停机时间，提高工作效率。

具体步骤如下：1.安全停机：同样，首先需要对盾构机进行安全停机并采取相应的安全措施。

2.卸下旧刀：使用专门的工具，将旧刀片逐个从刀盘上卸下，并将它们安置在刀架上。

这样可以保证刀片在换装过程中不受损坏。

3.清洁和检查：同样需要对刀盘进行清洁和检查工作，确保刀盘和刀架的状态良好。

4.安装新刀：逐个将新刀片和刀架安装到刀盘上，并确保安装稳固。

盾构刀盘的支撑形式
盾构刀盘的支撑形式主要有两种：
1. 悬挂式：刀盘通过张紧机构、吊杆等悬挂在主轴旋转，支撑力通过吊杆传递到刀盘底板和导向装置上。

该方式具有结构简单、安装方便等优点，同时也存在刀盘振动大、难以保证刀盘垂直度等缺点。

2. 中间支撑式：刀盘主轴承采用RotheErde或SKF/RKS产品，主轴承外径Φ2600mm，主轴承的外密封采用四道注脂密封，主密封的设计寿命为5000h，主轴承的设计寿命为10000h。

能有效地保证主轴承在盾构掘进中不会损坏。

以上信息仅供参考，建议咨询专业人士获取具体信息。

盾构机刀盘回转中心类型-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:盾构机是一种用于地下隧道开挖的工程机械设备，其刀盘是实现地下隧道开挖的关键部件之一。

刀盘回转中心类型对于盾构机的工作效率和施工质量具有重要影响。

本文将针对盾构机刀盘回转中心的类型进行深入探讨，主要包括固定式回转中心、可调式回转中心和动态式回转中心。

通过对这些类型的详细介绍和比较，可以为盾构机的选择和设计提供一定的参考依据，从而提高盾构机在地下隧道施工中的效率和安全性。

1.2 文章结构文章结构:本文将围绕盾构机刀盘回转中心的类型展开讨论。

首先在引言部分对盾构机刀盘回转中心做简要概述，介绍本文的结构和研究目的。

然后在正文部分，将详细介绍盾构机刀盘回转中心的三种类型：固定式回转中心、可调式回转中心和动态式回转中心，分析它们的特点和应用领域。

最后在结论部分对本文进行总结，探讨这些不同类型的盾构机刀盘回转中心在工程中的应用前景和发展方向。

整个文章结构清晰，逻辑性强，旨在为读者提供全面的了解和参考。

1.3 目的目的部分的内容主要是阐明本文的研究目的和意义。

在本文中，我们将探讨盾构机刀盘回转中心的不同类型，包括固定式回转中心、可调式回转中心和动态式回转中心。

通过研究这些不同类型的回转中心，我们可以更好地了解盾构机刀盘的结构特点，提高其工作效率和安全性。

同时，本文的研究成果还可以为相关领域的技术人员和工程师提供参考，促进盾构机刀盘技术的发展和应用。

通过本文的研究，我们希望能够为盾构机刀盘的设计和使用提供一定的指导，并为相关领域的研究工作提供参考依据。

2.正文2.1 盾构机刀盘回转中心的类型盾构机刀盘的回转中心类型对机器的工作性能和施工效果具有重要影响。

根据其设计和结构特点，盾构机刀盘的回转中心主要分为固定式回转中心、可调式回转中心和动态式回转中心三种类型。

2.1.1 固定式回转中心固定式回转中心是指刀盘的回转中心与刀盘的中心重合，不具备调整的功能。

土压平衡盾构机刀盘刀具设计的探讨0 引言在城市地铁施工建设中，土压平衡盾构是应用最广泛的一种形式。

在盾构机的刀盘布局设计中，刀具类型、布置方法直接影响到刀盘的掘进效果及使用寿命。

从施工方面来讲，合理的刀盘布局设计与整个盾构施工的安全性、经济性和效率密切相关，盾构刀盘刀具的布局研究对盾构施工具有重要的指导意义。

1、盾构刀盘及刀具类型刀盘按结构形式可分为a.辐条式、b.面板式、c.复合式，辐条式适用于软土，面板式适用于硬岩，复合式是介于辐条式和面板式的一种形式，通用性高，复合地质条件适用性强[1]。

本文针对广州地铁4号线南延段盾构施工研究，属复合地层。

复合式刀盘主要由直刮刀、边缘刮刀、单刃滚刀、双刃刮刀组，根据功能需要配合以先行刀、超挖刀、磨损检测刀、保护刀等[2]。

2、盾构刀具磨损计算分析随着盾构法施工在地铁建设中的广泛应用，刀具磨损已经成为一个影响工程质量和进度的关键问题。

刀具的磨损在盾构掘进过程中不可避免，合理的布局设计需要考虑因磨损引起的使用寿命一致。

参照经验公式，盾构机刀盘外圈刀具的磨损公式①[3]：。

式中：—磨损量，mm；—磨耗系数um/km；D—盾构刀盘外径，m；L—盾构掘进距离，m；—刀盘的转动速度，r/min；—盾构掘进速度，cm/min。

将D=2R代入①式，即得公式②：为保证刀盘能切削整个掘进圆面积范围，盾构机刀盘上刀具的安装，自内向外依次排列，不同半径刀具的行程会有较大差异。

有效做到各刀具的更换周期一致，就需要合理控制刀具的磨损量。

刀具的磨损系数可以参照经验公式[4]③：。

式中：—1条轨迹配置n把刀具的磨损系数；—1条轨迹配置1把刀具的磨损系数。

磨耗系数定义为[5]：刀具每掘进1Km时的磨损量，单位mm。

将③式代入②式，得公式④：。

并且，为了计算刀具的掘进距离，转化为L的函数公式，得到公式⑤：。

在刀具的使用中，当磨损量达到一定值时，即进行更换，这里使用代替，得到许用距离的表达式⑥⑦：、。

简析盾构机刀盘与刀具的选型配置1工程概况湛江湾跨海盾构隧道工程是湛江市鉴江供水枢纽工程的一部分，工程位于湛江湾最窄处，不但水深流急，又是进出湛江港的咽喉，航道非常繁忙。

湛江湾盾构隧道穿越南三岛与东海岛之间海底，横穿湛江湾海峡，长2750m。

盾构隧道内径5.1m、外径6.0m。

2工程地质根据勘探资料，场区为深厚第四系地层，从上向下有：①、中全新统海风混积层，②、中全新统海相沉积层，③、中更新统北海组层，④、下更新统湛江组层。

各岩土层主要特征分述如下：①、中全新统海风混积层：黄色中细砂、细砂，局部含泥质，砂质均匀，以石英为主，主要分布在地势较高的陆地。

②、中全新统海相沉积层：主要呈灰色、深灰色，成分不均匀，主要为中细砂，次为中粗砂，含泥质，底部为粗砂，含少量砾，局部为泥粉质细砂、淤泥质细砂，含少量贝壳碎片、腐殖质，见少量薄层粘土夹层，砂以石英为主。

③、中更新统北海组层：主要呈土黄、棕黄、浅黄色，以中细砂为主，含泥质，局部夹粗砂，含少量砾和粘土，含铁质及发育铁质层为其特征，底部以波状起伏的铁质层与湛江组上部杂色粘土接触，铁质层呈暗红色，主要为贴胶结的粉细砂，致密坚硬。

④、下更新统湛江组层：主要为灰色、青灰色粘土、砂质粘土，含淤泥，见少量黑色碳化腐殖质木，土层不均匀，夹有砂层或与薄层砂互层。

砂为中粗砂夹细砂，含泥质、少量砾石，砂以石英为主。

3、刀盘与刀具的型式及布置本工程隧道穿越中全新统海相沉积层砂层和下更新统湛江组层砂质粘土层为主，存在中等～强透水砂层，围岩与海水直接连通，拱顶覆土厚度为20～40m，隧道水下埋深27～61m，最大外水压力约0.3MPa～0.6MPa，外水压力较大。

同时海中无条件设置途中工作井，不能分段掘进，因此本隧道掘进距离长达2750m，对盾构刀盘与刀具的可靠性及耐久性要求高。

同时小直径盾构在高水压条件下刀具更换存在较大的安全风险，换刀过程十分困难且提高了工程成本，耗资巨大，同时对工程进度造成严重影响。

盾构机刀盘参数一、刀盘类型盾构机刀盘是盾构机的核心部件之一，根据不同的工程需求和地质条件，刀盘可以分为多种类型。

常见的刀盘类型有开式刀盘、封闭式刀盘和混合式刀盘。

1. 开式刀盘开式刀盘适用于地质条件较好的工程，刀盘中心开放，便于土层进入刀盘，减小土层阻力。

开式刀盘通常由刀头、刀臂和刀盘壳体组成，刀头采用硬质合金制成，具有良好的耐磨性和抗冲击性。

2. 封闭式刀盘封闭式刀盘适用于地质条件较差的工程，刀盘中心封闭，避免土层进入刀盘，减小刀盘磨损和故障率。

封闭式刀盘通常由刀头、刀臂、刀盘壳体和密封装置组成，密封装置能有效防止泥水进入刀盘，延长刀盘使用寿命。

3. 混合式刀盘混合式刀盘结合了开式刀盘和封闭式刀盘的优点，在不同的地质条件下灵活应用。

混合式刀盘通常具有可调节的开合机构，可以根据实际情况选择开放或封闭的状态，以适应不同地层的掘进需求。

二、刀盘直径刀盘直径是刀盘的重要参数，直径的选择与盾构机的工程要求密切相关。

刀盘直径的大小直接影响盾构机的推力和刀盘的承载能力。

1. 小直径刀盘小直径刀盘适用于直径较小的隧道掘进工程，如市政管网、地铁站台等。

小直径刀盘具有结构紧凑、操作灵活的特点，适合在有限空间内进行作业。

2. 中直径刀盘中直径刀盘适用于中等规模的隧道工程，如城市地铁、铁路隧道等。

中直径刀盘具有推力和承载能力较大的特点，能够应对一定规模的地质变化和水压力。

3. 大直径刀盘大直径刀盘适用于大型隧道工程，如跨海隧道、山岭隧道等。

大直径刀盘具有强大的推力和承载能力，能够应对复杂的地质条件和高水压力，但也对盾构机的功率和控制要求提出了更高的要求。

三、刀盘转速刀盘转速是刀盘的另一个重要参数，合理的转速选择可以提高盾构机的掘进效率和刀盘的使用寿命。

1. 低速刀盘低速刀盘适用于较硬的岩石地层，转速较低能够提供更大的切削力，效果更好。

低速刀盘适合用于大直径刀盘，能够更好地控制刀盘的承载能力和切削效果。

2. 中速刀盘中速刀盘适用于一般的地质条件，转速适中，能够平衡刀盘的切削效果和刀盘的磨损。

盾构机刀盘设计与优化盾构机刀盘是盾构机的重要组成部分，其性能直接影响到盾构机在地下工程中的施工效率和质量。

本文将从盾构机刀盘的设计和优化两个方面进行探讨。

一、盾构机刀盘设计1. 刀盘类型选择：盾构机刀盘根据工程需求和地质条件的不同，可以选择机械刀盘、压平刀盘和混合刀盘。

机械刀盘适用于较硬地层，压平刀盘适用于软土地层，混合刀盘则具备两种刀盘的特点。

2. 刀盘结构设计：刀盘的结构设计要考虑到刀盘的强度和刚度，以及刀片的布置和固定方式。

刀盘应具有良好的刚性和稳定性，刀片的布置要合理，以保证工作时的稳定和高效。

3. 刀片选择：刀片的选择要根据地层的性质和刀盘的工作条件来确定。

常见的刀片材料有硬质合金、高速钢等，刀片的形状和尺寸应根据地层状况和刀盘速度来选择。

4. 刀盘动力系统设计：刀盘的动力系统包括电机、减速器等，要保证刀盘具有足够的动力和可靠性。

电机的功率和转速应根据刀盘的工作条件来确定，减速器的传动比要满足刀盘的工作要求。

二、盾构机刀盘优化1. 刀片布置优化：通过对刀片的布置进行优化，可以减小切削力的影响，提高刀盘的稳定性和切削效率。

合理的刀片布置可以避免刀片之间的相互干扰和碰撞，延长刀片的使用寿命。

2. 刀片材料和形状优化：选择合适的刀片材料和形状可以提高刀片的硬度和耐磨性，延长刀片的使用寿命。

同时，优化刀片的形状和尺寸可以降低切削力的消耗，提高切削效率。

3. 刀盘动力系统优化：优化刀盘的动力系统可以提高刀盘的工作效率和可靠性。

通过选择合适的电机功率和转速，减小传动系统的能量损耗，提高动力输出效率。

4. 刀盘结构优化：优化刀盘的结构可以提高其刚性和稳定性，降低刀盘的振动和噪音。

通过采用新型的材料和加强结构的设计，使刀盘在工作过程中能够更好地适应地层变化和工作条件的变化。

综上所述，盾构机刀盘的设计与优化对于盾构机的工作效率和质量具有重要影响。

通过合理的刀盘设计和优化，可以提高刀盘的稳定性、切削效率和使用寿命，进而提高盾构机在地下工程中的施工效率和质量。

盾构工程中刀盘形式、刀具布局的特点及对区间地层的适应性1.1.1.1刀具、刀盘整体布置型式本工程所采用的刀盘及刀具设计形式充分考虑了本标段的地质特点。

本标段地层属整体软地层，局部有地震液化层，主要穿越黏土、粉土、粉土粉砂，所以刀盘的刀具配备采用8把中心齿刀，27把先行刀，8把边刮刀，60把切刀。

遇到桩基础用滚刀替换先行刀，用中心滚刀替换中心齿刀，滚刀、先行刀的轨迹间隔不大于100mm，使装基础块容易被挤压破碎而落进土仓。

刮刀和切刀刀刃到刀盘面板的距离分别为145mm和140mm，（先行刀到刀盘面板的距离为180mm）此种刀具的布置优点如下：先行刀与刮刀和切刀刃高差的存在保证了在本段地层掘进时通过先行刀进行拨落而保护刮刀与切刀不受损害；先行刀在刀盘正面的十字形布置方式能拨松刀盘前面土体镶嵌的小颗粒砾石，从而有利于土体的开挖。

刀具与刀盘面板间高差的存在有利于碴土的流动和排出，防止刀盘泥饼的形成，并减少碴土对刀盘面板的磨损。

1.1.1.2刀盘结构特点刀盘为焊接结构，在刀盘上焊接了安装各种刀具的刀座。

刀盘和主驱动通过一个有4个幅臂钢结构与主驱动法兰盘相连，以传递足够的扭矩和推力。

刀盘可以双向旋转，刀盘开挖直径6480mm。

为了保证刀盘的整体结构强度和刚度，刀盘的周边和中心部件在制造时采用先栓接后焊接的方式连接。

根据对刀盘设计模型在硬岩模式下对每个滚刀加载25t的荷载的有限元分析结果显示，刀盘的强度和刚度均满足要求。

刀盘的开口形式：刀盘开口设计如图所示，其开口形式为对称的八个长条孔，开口尽量靠近刀盘的中心位置，以利于中心部位碴土的流动。

刀盘的开口率约为37%。

图 0-1 刀盘及刀具布置碴土改良注入口设计：刀盘面板上设有膨润土浆喷口。

其中在刀盘的中心设置有4个泡沫通道。

泡沫注入口也可以用来加注膨润土。

在刀盘面板上设有8个泡沫喷口。

这些喷口已经过了优化设计，如图 0-2所示。

单向阀泡沫管路清洗口图 0-2刀盘泡沫喷头示意图刀盘上的泡沫浆管路为三通结构，喷头处设有单向阀，刀盘背面设有清洗口。