盾构刀具大解析课件
108页1、1,盾构刀具应用大解析,北京铁城建设监理,北京铁城建设监理有限责任公司,2,目 录,一、盾构刀具 二、盾构开挖面的变形与破坏分析,北京铁城建设监理有限责任公司,3,一、盾构刀具,对于盾构机来说,掘削系统即是掘削刀盘及其驱动系统。掘削系统对于盾构机的施工效果有着决定性的影响,而且选择的差异对盾构机造价也有着很大的影响,刀盘选型可以影响到总造价的48,尤其掘削设备的装备扭矩是盾构机最基本的参数之一。 盾构机掘削刀盘即作转动或摇动的盘状掘削器,由掘削地层的刀具,稳定掘削面的面板,出土槽口,转动或摇动的驱动机构,轴承机构等构成。,1 综述,某刀盘实物照片,北京铁城建设监理有限责任公司,4,北京铁城建设监理有限责任公司,某 刀 盘 主 驱 动,主 轴 承,刀 盘 驱 动 系 统 示 意 图,刀 盘 搅 拌 结 构,5,关于盾构机的刀盘、驱动机构等将在后边介绍,因此这里主要介绍盾构机掘削地层的刀具。 刀具布置和刀具形状在盾构机设计中是非常重要的内容。刀具布置方式及刀具形状是否适合应用工程的地质条件,直接影响到盾构机的切削效果、出土状况和掘进速度。,北京铁城建设监理有限责任公司,6,盾构机刀具可根据
2、运动方式、布置位置和方式及形状等进行分类。按切削原理划分,盾构机的刀具一般分为切削刀和滚刀两种,其余形式的刀具为辅助刀具。切削刀又分为齿刀、刮刀和先行刀等。,北京铁城建设监理有限责任公司,2 盾构刀具的分类,按运动方式分类,按安装方式分类,7,北京铁城建设监理有限责任公司,按安装位置分类,1-8号中心齿刀,8,北京铁城建设监理有限责任公司,刀具按掘削目的、设置位置和用途的分类,9,北京铁城建设监理有限责任公司,滚刀的示意图和实物照片,b) 盘形滚刀圈 c) 盘形滚刀,a) 盘形 滚刀 示意 图,10,北京铁城建设监理有限责任公司,切削刀的实物照片,a) 周边刮刀 b) 周边刮刀(背面) c) 周边刀安装位置,d) 齿刀 方柄齿刀 f) 齿刀 g) 中心齿刀,11,北京铁城建设监理有限责任公司,切削刀的实物照片,k) 牛角刀 l) 羊角刀 m)三棱刮刀,12,北京铁城建设监理有限责任公司,注:等级A、B、C、D,从左至右,质量依次提高;脱氧方法F表示沸腾钢,Z表示镇静钢,b表示半镇静钢, TZ表示特殊镇静钢;Q235-A,Q235-B沸腾钢含锰量上限为0.60%。,3 刀具的材料,海瑞克
3、周边刀的刀体是德国产钢号为St52-3的钢材,其性能相当于国产的低碳钢Q235,Q235钢的化学成分和力学性能见下表。由表可知,该材料的韧性较好但硬度较低。,Q235钢的化学成分和力学性能,13,北京铁城建设监理有限责任公司,海瑞克周边刀的刃口主要承受高应力的磨粒磨损,周边刀迎土面钎焊有球齿,球齿材料为硬质合金,主要用于承受砂砾、卵石的磨粒磨损与冲击。,超 硬 钢 的 种 类 及 特 性,14,北京铁城建设监理有限责任公司,海瑞克齿刀由刀体、端部硬质合金刀片和背部球齿构成。,15,北京铁城建设监理有限责任公司,海瑞克刮刀是用硬质合金钢做为刀头,高耐磨合金钢作为刀体。,16,其它进口盾构刀具在材料方面由两至三种构成,即基体材料、硬质合金材料、刀具刃口堆焊材料等复合制成。下表为一种用于盾构机刀具刃口的铁基堆焊材料的化学成分和性能。,北京铁城建设监理有限责任公司,一种铁基刀具刃口堆焊材料的化学成分和性能,镶铸,堆焊,17,对于不同地层的开挖,盾构的刀具通常采用不同型式:开挖地层为硬岩时,采用盘形滚刀;地层为较软岩石时,采用齿刀;地层为软土或破碎软岩时,可采用切刀(或刮刀)。,北京铁城建设监理
4、有限责任公司,4 刀具的选择,卵石层(N40),砂砾卵石 (10N40),洪积土 (砂质土) (10N25),冲击粘土 (0N10),标准贯入锤击数,18,5 刀具的作用及切削机理,(1) 切削刀 切削刀是盾构机切削开挖面土体的主刀具,切削刀一般形状如左下图所示。一般情况下,(前角)与(后角)值随切削地层特性不同变化,取值范围在520度之间,粘土地层稍大,砂卵石地层稍小。,北京铁城建设监理有限责任公司,切削刀一般形状示意图,三棱刮刀,19,切削刀为盾构机开挖非岩质地层的基本刀具,其形状、布局将对开挖效果有重要影响。切削刀切削土体的示意见下图。对于软土地层或经滚刀破碎后的碴土将通过切刀和刮刀进行开挖。碴土随切刀、刮刀正面进入碴槽,因此切刀、刮刀既具有切削的功能又具有装载的功能。,北京铁城建设监理有限责任公司,切削刀切削土体示意图,20,顾名思义,超前刀即为先行切削土体的刀具。超前刀在设计中主要考虑与切削刀组合协同工作。刀具切削土体时,超前刀在切削刀切削土体之前先行切削土体,将土体切割分块,为切削刀创造良好的切削条件。据其作用与目的,超前刀断面一般比切削刀断面小。采用超前刀,一般可显著增加
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