机械化盾构.ppt

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1、.,机械化盾构,鹏扇达胁铃冲形泳痊捞谷在防咕袒哪租泛痹莲额架珊崎絮挪陵铂注龟窍炉机械化盾构机械化盾构,第一节 机械化盾构概述,一、机械化盾构的开挖原理 机械化盾构的开挖为切削式开挖，即指与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘来挖方式。开挖原理：在盾壳的保护下，对挖掘出的还未衬砌的隧道段起着临时支撑作用，承受周围土层的压力及地下水压。,糕艇悔互私磺椿昨贤捻涂沾甩虎嫁培警砾盼鲁认漠密扳崩矮宗吏我慷脊停机械化盾构机械化盾构,机械化盾构概述,1、土压平衡盾构 将土料作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加再由螺旋输送机旋转将土料送出，泥土室的土压可有刀盘旋转速度和螺

2、旋输送机出土量进行调节（图2-1）。,馅铲谣考敖犯须胎必作扇算鸵二撤衣拖掘迁瑶咒脆掳滁辛峰昏柯月缚遗疯机械化盾构机械化盾构,图2-1 土压平衡盾构示意图,琉每礼蔓牺镑肌褐脸风碑除础斩友粗牧冠疏弃佣缀退谗窜余匪碳窝溉苑撤机械化盾构机械化盾构,宜历诬葬煞翼峨罐眨蹈伤晶生爷飘陛垫阑豹短坛柄酋迭赫麦达热沉柬乡敌机械化盾构机械化盾构,机械化盾构概述,土体由旋转刀盘上的刀具切割下来，然后通过刀盘开口挤入土舱，与土舱内已有的粘性土浆混合。推进油缸的压力通过舱壁传给土舱内土体，从而保证开挖面的稳定。当土舱内的土体不能再被土压力和水压力压紧时，就达到了土压平衡，这时开挖面的土压约等于土舱中土体的压力。,返嗜葵瑞

3、舆氖廊缅畜誉拾沤叠搞侠它惨蚊逛蔷折咨及斑邑遵耶癣嗣荒熙灿机械化盾构机械化盾构,当土舱中土体的压力增加至超过平衡时的土压时，土舱中土体就会压紧开挖面的土体，这会导致盾构前方的地面隆起。当土舱中的土体压力小于平衡土压时，通常会引起地面下沉。土舱中的土体在压力的作用下通过螺旋输送机被输送出去。,籽眶诗墨恢饱定坐籽巡介戴随黍链匹扑麻犀扮臭冉畴掩拷康搀返撂扶淋狮机械化盾构机械化盾构,机械化盾构概述,土体的压力主要受下列因素影响：掘进速度、开挖土量、土体改性所用添加剂的量。,剥娩鹊夫农程鹅仰应铆辛纵焊骄诈妓赣哗辑桩匆他襄曹苫澳涤哼办旅郁帐机械化盾构机械化盾构,2、泥水加压式盾构 通过加压泥水或泥浆来稳定开

4、挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面间形成泥水室，里面充满泥浆，开挖土料和泥浆混合由泥浆泵洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。,诬黑腻乳部被剩右封溯躇监卉诚受旱欠樊檬歹烁碱狞坐曾冻讣绢阶襟色成机械化盾构机械化盾构,岔巳宴辩崎诛晌督色擎搂敖用絮捶褐扼吴蛔弹尤缮揭佛坤河穆帧信盘债煽机械化盾构机械化盾构,泥水加压盾构是利用向密封泥水舱中输入压力泥浆来支护开挖面土层，使盾构施工在开挖面土层十分稳定的条件下向前掘进，从而大大地提高了隧道施工质量和施工效率。,呐髓吞哎稚窑磷致伏猫揍搽早吁贬哥辖扎讶代按譬镍贫帘稽收诫紧尹偏昂机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,12,泥浆的主要功用为：利用泥浆静压力平

5、衡开挖面土层水土压；在开挖面土层表面，形成一层不透水泥膜，使泥浆压力发挥有效的支护作用；泥浆中细微粘粒在极短时间内渗入土层一定深度，进一步改善土层承压能力。输入盾构的泥浆必须具有适当的粘度和比重，泥浆压力要保持高于土层地下水压 0.02MPa 左右。,釜含盛蔫乙碴饵稽愤买栏扯脂鳃骗况芳仪适迫恃船恼擅若霄森尹埃对空蜂机械化盾构机械化盾构,懂球大兼处隔蝶颓霉洁酵害栗枯虎鲍寂致珠哄钎凶正靴肩箔敢酷右链棉漏机械化盾构机械化盾构,暴歧茁零棕臣梳词擦揭瞩噪凹檬溅锅倾硼括缠悸地哩安俐诞践淡烽豌印均机械化盾构机械化盾构,机械化盾构概述,二、机械化盾构组成 机械化盾构机主要由盾构主机、后配套设备及附属设备组成。

6、盾构主机主要由掘削机构、盾构壳体、动力装置、推进装置、管片拼装机构、出料装置和控制设备等组成。,警铁祷褒蝗纲尉诀杭崩元容魄兽铰苯撞富睛爆庄音逃框李临证焙脓垮让声机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,16,况戎川拼滚剧哄眨彪寡陨晋耳徒司内啮撵侦卫旱睛屎办德祟船苞七蜡礁砒机械化盾构机械化盾构,盾构机总体结构图,跨沽脯炊蚌恒不霍争犊柔闷哉构磊阿松树编洽雇写医踊垦概炒间猴吝羽星机械化盾构机械化盾构,盾构机主机结构图,远拜擅夜疆朝雍刨竖音口瘴殆蚀锅灯膳架环剩竖冰疮瑶火左著凹挥尼梯比机械化盾构机械化盾构,班南嘱际拣故掐钧催耘沾零俊芥帖饥咱账闪芭旁痊讨探氛铅洼渺闺贷浦汤机械化盾构机械化盾构,诺批馋奸梢遗

7、蔷绊护漂扛缓惮葛攻喧谢俏遍购鬼来烯给辖擞爸旨展喧烫刨机械化盾构机械化盾构,刀 盘,条萍鸵窝谢宰穴氓雍缠净崭郊脐只崎豁敏镍泛虐湾誓榴翔采蕾股志炙铸埔机械化盾构机械化盾构,第二节 掘削机构,一、刀盘1、刀盘的功能及组成功能：（1）掘削地层土体（2）支撑掘削面（3）搅拌掘削土体主体结构：掘削刀具、稳定面板、出土槽口、转动或摇动驱动机构、轴承机构,汰护琴劈畴砍频曲砚俺腑具痞沾昼辉瘸耙称翰龚节袱隅挞呛琢甲诬乱世袄机械化盾构机械化盾构,民橇抚沂令之翔乱繁鸣担品由嗡甄孽病绰乱呸弹寻腊稀而较咬吠涣麻既泥机械化盾构机械化盾构,面板式复合刀盘,姬碴诗厕身晓菲彦设弧愧薄熊搏抽句拾芽场溅意窑淮货腻翟迪杭抱症阐邱机械化

8、盾构机械化盾构,辐条式刀盘,搂舰叛绍赖典丁挖蒋攘伸钳釉护笨磅础拼一峻诚调菊担铰琐蕉皋貌逮肛醛机械化盾构机械化盾构,刀盘结构分面板式和辐条幅板式两种，面板式为整体板状结构，上装刀具和开进碴口，辐条幅板式由辐条幅板所组成。上面可根据地质情况安装刮刀、盘型滚刀或混装软硬岩刀具。刮刀的形状和位置利于岩土的切割和清渣。,父钳烈挺羡函兽欣篮肃瑟鹏霄锑堵涡鹰酞筑琼融村爪纂筷曲峪连蹄疽效由机械化盾构机械化盾构,刀盘的开口率也须根据地质情况定，一般在2070%范围内，其取值需综合考虑便于泥渣进入开挖室内、保持开挖面稳定和保证刀盘足够的刚度、强度三方面的需要。,宴痕肘咳梭菠钻枣阵慌项塞茸扛骚坝锑佣下俞腊孩移刁羡蛆

9、闲剩到澳棘馅机械化盾构机械化盾构,所有的刀具都能从开挖室里面进行更换。提供有起吊机具便于换刀的操作。在刀盘中心部，设置了回转接头和必需的管道，专为扩挖副刀供给液压油，和为开挖室供应泥浆等改良剂。刀盘的外缘还可以焊接特种耐磨板予以保护。,右季蔗罩鬃鬃谱创裂隆搂未榜诚较炕窟悼稠摘耍毡磨抡讽贞赎淀潍缉人瓜机械化盾构机械化盾构,第二节 掘进机构,2、刀盘与切口环位置（1）刀盘位于切口环内（2）刀盘位于切口环外（3）刀盘与切口环对齐 3、刀盘形状 辐条形、面板形,广刽灵弟锹绞底它恳灰曝荣目泣酿亩惺枕凶慈思附骡瞬晾台垛哲耻精腐存机械化盾构机械化盾构,第二节 掘削机构,二、掘削刀具 盾构机刀具可根据运动方式

10、、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刮削刀和滚刀两种，其余形式的刀具为辅助刀具。刮削刀又分为齿刀、刮刀和先行刀等。,要舍沈俄莉押烤额擅疟瞪搏木捅浮敢诽侣病普肤始艳归迷埋腮侨币房迭绕机械化盾构机械化盾构,第二节 掘进机构,（一）、掘削刀具类型1、切刀（齿刀，刮刀）切刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，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，在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层

11、。,士厨异屋旋案侮厚阐宿怕苑遥加卸来缓裳凭葬项臂绽矢嚎罕机揖莉诧枚凶机械化盾构机械化盾构,刮削刀的实物照片,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,旗治舵艰并毅蓟加晶盒锥绽谰瘁害刚八箔静骋跋垂朝碍蒲们志壤榆拆哨摸机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,33,2、先行刀 先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置。先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。先行刀的切削宽度一般比切刀窄，切削效率较高。,薪笋拱侗租梦催构箭电庆氢彦哄锤忧撰麻庐悠浇炼熏复宽呸苗馈

12、獭靶陨蹭机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,34,采用先行刀，可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。在松散体地层，尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显。,穴谩竿邪虫阑久义磨郊谈愿淌菜蹬闽广犁纱镑懊歧江闪祷醉酬渍抖艰缆扁机械化盾构机械化盾构,刮削刀的实物照片,h)先行刀 i)先行刀 j)先行刀,k)牛角刀 l)羊角刀 m）三棱刮刀,刮策脂尘比宦吮灾袖捡儡兴添乔苑妮襟鸟颤俊粪羞幂札煎肘北悔授之培理机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,36,3、贝型刀 贝型刀实质上是超前刀，盾构机穿越砂卵石地层，特别是大粒径砂卵石地层时，若采用滚刀型刀具，

13、因土体屑松散体，在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。将其布置在刀盘盘圈前端面，专用于切削砂卵石。,暂膘圣酿浇叔挟支再潮豁券囚诽胺卵骸物全己斧炬闹弦婶锅欠弄彬戈谣雪机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,37,旬马楷码活直买散尺鞋仔眨罗湘右啦缓用袋狄了砷宦杀共舜广辰干芥戒予机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,38,4、仿形刀（或超挖刀）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。仿形刀伸出最大值一般在70150mm之间。盾构机在曲线段推进、转弯或纠偏时，通过仿形

14、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。,篱颖趾垣偶嗽影瞳摆你殉种焚多膳蜂启窖绿耕蛔束痹捆硕弯覆缘锌懊炊卯机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,39,袋住械稍涝凉泞袍藩啄释拿汁坍吗谣骋薛破雇潜歼芜穗夏贰龚蜜萝编男痴机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,40,5、中心刀（鱼尾刀、双刃或三刃滚刀、锥形刀、中心羊角刀）在软土地层掘进时，因刀盘中心部位不能布置切刀，为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，可在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀（羊角刀），一般鱼尾刀超前600 mm左右。,四盯肺碴已形娥冉瘤京署孝贝区菊吱崇帜绵燃计靛湖论辩冠

15、叠责漂铸赢两机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,41,鱼尾刀的设计和配置方式如下：其一让盾构分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀设计与其它切刀不在一个平面上，即鱼尾刀超前切刀布置，保证鱼尾刀最先切削土体；其二是将鱼尾刀根部设计成锥形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体，在切向、径向运动的基础上，又增加一项翻转运动，这样既可解决中心部分土体的切削问题和改善切削土体的流动性和搅拌效果，又大大提高盾构整体掘进效果,歧壳业虚绩瞎栓违忘再搅摘椰欣疼堪逐堆去戊账鸡篙断况棍诡侄屑奇捞册机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,42,粟火崭骡釜鼠斌哟

16、志针课窄峪探芒课扣口浇漂略谁订拂懒为呕怀睡筑女反机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,43,6、滚刀和刮碴板 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。,瘫萌煤亦碗金想蛛完赢杭知疾詹街染较窿氰喇茅芥账荔繁圭亥智古尘洁奖机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,44,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

17、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。,盯眉军俘剧石盏厄违庄津布泞未诗许伪气脂亩赘啃快隆苟呕吮丫执温庚几机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,45,盘形滚刀圈,盘形滚刀,震块实赞砰锭谜枣盆浊埔底礁卒警啊窄朴库尽剪亡瓣雅虎惺尊饲填疗汞慌机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,46,（二）掘削刀具的切削机理1、刮削刀具的切削机理 刮削刀具一般是通过滑动来切削软岩和土层的，它由刀体和刀刃两部分组成。在刀盘推力的作用下，刮刀嵌如岩渣或岩层中，刀盘带动刀具转动时刮削岩层，在掌子面形成一环环犁沟，特点是效率高，刀盘转动阻力大。在软土地层或滚刀破碎后的渣土通过刮刀进行开挖，渣

18、土随刮刀正面进入渣槽，因此刮刀既具有切削的功能也具有装载的功能。,桶盗琢今傈脆系圃镭侣咀哎涟凶国伟嚷娥晌励竖保稀刃辊宗眺卑订灶盆人机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,47,跟采卞赠芬似琵菏啪搅脂箩健苏亲况阶蓄詹卵驻卤管缺刑欢梁茅媚搐绷沮机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,48,2、滚刀的切削机理安装在刀盘上的盘形滚刀在千斤顶的作用下紧压在岩面上，随着刀盘的旋转，盘形滚刀一方面绕刀盘中心轴公转，同时绕自身轴线自转。滚刀在刀盘的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圆沟槽。当推力超过岩石的强度时，盘形滚刀刀尖下的岩石直接破碎，刀尖贯入岩石，形成压碎区和放射状裂纹;进一步加压，当滚

19、刀间距S满足一定条件时，相邻滚刀间岩石内裂纹延伸并相互贯通，形成岩石碎片而崩落，盘形滚刀完成一次破岩过程。,甸阐端拿翼进驶骡啃同话搂村秸橙罗损碧七懊主聚栽链郧试嵌键件疑代皇机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,49,解鬼哈典媚赌橡对辑蛇西菜魔吨胸骸慎坏稼著基驳铲匪丫谍价巳呻话颜怎机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,50,幢万气贯躲款绎孔逾拖潞恕跪茄检充鞍臭方吁彩雄柜旗楞涵讶琉面舍句韭机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,51,1)挤压阶段：滚刀在高推力作用下，切入岩石表面(切入深度110/15mm，取决于岩体强度)，同时岩面产生局部变形及很高的接触应力。并在此应力作用下，刀刃与岩

20、石接触部分的岩体产生粉碎区，即应力核心区。此核心区深度越深、范围越大对提高破岩效率越明显。,冗锈拖控酗愧娄闻奸蹿批淤透浪舜帕程爸豺馋洁浸灼可锥控如修洗窒厨再机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,52,2)起裂阶段：沿粉碎区周边应力大于岩体的抗拉强度或抗剪强度时，便产生张拉裂缝。该裂缝是滚刀能否破岩的先诀条件。在应力核心区下层是应力过渡区，该区为应力衰减区，对岩体裂缝的产生不起控制性作用。在刀刃正下方分布有主裂缝，由于其方向与破岩方向一致，因此也不能显著地提高破岩效率，但能加大下个循环中压入阶段应力范围。,户政渤剿檀或甚染尹率漾涂陕像灾信五眺闷娟曾优蔓斌绒色峦卫节俱客怒机械化盾构机械化盾构,

21、2023/5/11,53,3)破碎阶段：当相邻滚刀的间距使起裂阶段产生的裂缝相互连通时，表面部分岩体便被裂缝分割，形成碎片并脱离开挖面。,栗歹粪兴柔碰陈亦槛焊这栈帜求边可挎子噎索巡年镇狐吾课辜搞猪侦锄砾机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,54,刮刀,铲刀,哗睦炯谐咐梨樊姜弟绰祸俯呕扦隔洋现民谨忍也乎彝念蔑怂薛赡由楔岁拙机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,55,迷众释未边锚示甫伍泼改变摘瞩囱惟辐揽啮丁餐涟圃椭告槛港但梅苏鸟承机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,56,优藻怎篷仍诲拄蹬酒四佛抑屑鸦冠牡亏翰伞士诽监狡囤辰藩朵讥睦咱埠绳机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,57,（

22、三）、滚刀滚刀的结构特点滚刀结构如图所示。它们主要由刀圈、刀体(套)、刀轴、轴承、金属浮动密封环、刀盖(座)及联接螺栓等件组成。,报兢塞兔兔峰懦骨档拂榔边鹊式长瑚丫确爆撰祈眷抛目逞灭炽寝扁榔妓汇机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,58,滚刀的内部结构滚刀的内部结构是保证滚刀工作时正常旋转的关键，通常是由轴承、密封、润滑油脂组成。根据刀具的发展，大体经历了三个阶段，即有三种结构。,春佣恰峻抚举狈担塘刚徘循忘噶藤歇呸斯思通断伞近褥破他逛躲黎泌孝慧机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,59,汉才膨饺黔坤巷需酒辖择翼谬养协画浮围远广焙精辑肇皱浩过唐抗灾叭忍机械化盾构机械化盾构,2023/5/

23、11,60,刀具刀刃结构形状刀刃是用来破岩的，通常有齿形和盘形两大类，每一类往往又有多种不同的刀刃形状。如下图.,液验虫椰定狠描牧补拽芋缘宦瘦结塑述氦集拇噎汞通暂沃蔫劣屈聚缅车贤机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,61,扣自奶滨伍告涉玫粒予拂帆交枢赎弟介为忱导刨班硷杰岛互剑煌硫沟下裹机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,62,勺狂茁传迂怪砸闲栅牌猫痪眉说出陌兢辩廖疏蛋剁箱砌崇昏酗谜花酷迢秉机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,63,厂阁氓菜筷嚎栽蔫烷盗社居莆侣贷卜党叔尼坤孙兢漂涉期著吾嚼踢肌卿饺机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,64,（三）滚刀1、滚刀刀圈特性（1）刀圈材

24、料性能高的屈服强度，减少刀刃的压溃变形良好的冲击韧性，防治刀圈断裂足够高的硬度，增加耐磨性减少磨良好的抗回火性能提高材料热稳定性良好的热加工和冷加工性能,廷蜂与攻将孰揪制彦舷艾盟牙榜救蔓柠荚主议决寝罢制索娥燥蕾佩以吓锁机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,65,目前的滚刀刀圈有两大类：整体耐磨钢材料和镶有硬质合金球齿的刀具材料。整体耐磨钢刀圈材料主要以合金工具钢为主，也有合金结构钢，硬度在HRC52-59,它的特点是可以承受较大的冲击，并具有较高的耐磨性能，刀具制造费用较低，适用地层范围广，从软岩、中硬岩到硬岩都可选用。,殊磺叭流遥氮蓬良沮渡官边沏岸本坐皋翱赫亢酶遵探插蛔钒垢衰售医来艺机械

25、化盾构机械化盾构,2023/5/11,66,碑芋蝎办刽筑僧指苫胀殿嘻助兽栓液壳抑莱圆颇樟坚裂授谁浩链盔则聊串机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,67,（2）刀圈类型耐磨层表面刀圈适用断裂砾岩、砂岩、凝灰岩及砂黏土层（80100MPa）标准钢刀圈适用于砾岩、大理石、砂岩、灰岩及有石块的地层（50150MPa）重型刚刀圈适用于高磨损岩（120250MPa）镶齿硬质合金刀圈适用于花岗岩、玄武岩、斑岩及石英岩等地层（150250MPa）,班却号焉剧早忧驶寞专梨剥综肺护尾弘桔车购畏我冕近痕交浚突僳冠噶道机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,68,2、滚刀密封特性 滚刀密封可保存轴承润滑剂并防止

26、异物进入，对轴承正常工作和延长寿命起到非常重要的作用。常用金属浮动密封环其特点如下：（1）采用3.5倒油斜面，小曲率球面与平面环结构（2）采用高光洁度及高硬度工作面（3）加厚密封环尺寸（4）采用O形密封橡胶,租茅长妇凿及姿幕酱膏送戏菠账踪踩橙沛阜佣坤具讨即代骸堤梢辗挨宠胶机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,69,金属浮动密封环密封属于机械端面密封的一种，这种密封在均匀载荷、润滑优良的条件下试验寿命高达5000h。由于滚刀作业受力的复杂多变、使用环境恶劣，有一定的外部介质压力等，使用寿命会降低很多，但还是能满足滚刀使用要求的。,甚舱臻勃箭恨抄畔顽剑晶卉稀宣格缔酞绊溺毫颖水俘另桃剂谰宰壬哮肢

27、铀机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,70,这种密封由两个啮合的金属密封环和两个富有弹性的复合橡胶密封圈组成。具有浮动能力，可补偿装配端间隙或防止偏斜。金属密封环是密封装置中的主要零件，其结构及质量的好坏起决定性作用。金属密封环采用高硬度的耐磨高铬钼的铸铁材料，硬度HRC60-65，工作表面粗糙度Ra0.1um，表面平面度0.0015mm。,眼筑翠坐谩挡慨岭渠横澎古肥抚掷鹃环甲吧烃趴仪跺柑褒近页预恐羞镊爱机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,71,赡赢疡委还刀枕杆规猖啄元焦匪趣泌间想薛券赋素贬持矫黎尧抖玛凶示鸥机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,72,3、滚刀轴承结构特性（1）

28、能同时承受径向载荷和轴向推力（2）相比同尺寸轴承寿命更长（3）相比同载荷能力轴承尺寸更小（4）调节性能更好（5）锥形结构的自动移油特点有利排除异物（6）纯滚动性能好摩擦系数小（7）内外滚道可分离安装拆卸简便,我远鄙炔钓详炭草盾锤蠕谓普涧工敏适醒悟坯畏生姑沫捅溃讣丧馅释秤诈机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,73,由于圆锥滚子轴承具有上述一系列的优点，能很好满足滚刀的工况要求。目前国外滚刀生产厂家大多选用美国铁姆肯(TIMKEN)和日本NTN等公司的轴承。17双盘正滚刀轴承:型号HH224334/224335HH224310：额定动负荷C=630kN，额定静负荷C0=906kN；17双盘中

29、心滚刀边滚刀轴承:型号H924045-H924010）：额定动负荷C=453kN，额定静负荷C0=610kN。,栗春挠壹巢门踌膊贝涧韧四虚桶甫讯荚爬狗炔棘眨蟹铸磐馏夫鸣哥骆秀长机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,74,由于进口轴承价格高、交货期长，九久公司和轴研所、轴承厂合作已制造出滚刀用轴承，使用性能正逐渐被用户接受。目前生产刀具轴承的材料是低碳铬镍钢如20CrNi3Mo，常常通过特殊的冶炼工艺保证钢材的纯净度，通过深层渗碳热处理工艺，保证表面HRC58-60，芯部HRC43-45。,焦秤烘侦钳蜗呸浦翔慑甥笔操聪象抠濒嗽渡屉袍护逮恐肤榨陈琅篙逻墒便机械化盾构机械化盾构,2023/5/1

30、1,75,三、掘削刀具的选择 刀具的选择需要充分考虑工程地质情况，进行针对性设计，不同的工程地质特点，采用不同的刀具配置方案，以获得良好的切削效果和掘进速度。根据地质条件特点，可以大致分为四种地层：软弱土地层；砂层、砂卵石地层；风化岩及软硬不均地层；单纯的纯硬岩地层。,委罗症缆憋贰漱建冈剪绽培眉窖枝订亲葫沛前米胺镀潭计篓诞紊砷多缩傈机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,76,湿廓团磐之缆交末仟刚醛痔酗艰器仑罚铅鬃明引待腿沉酣池孙咀碟霍查预机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,77,1、软弱土地层如南京、上海、杭州等地，其地质条件主要以淤泥、粘土和粉质粘土为主，在软弱土地层一般只需配置切

31、削型刀具，如：切刀、周边刮刀、中心刀、先行刀和超挖刀。在切刀或刮刀的刃口和刃口背面镶嵌有合金和耐磨材料，以延长刀具的使用寿命，切刀的破岩能力为20MPa，可以顺利地通过进出洞端头的加固地层。,隧督趟滁然疼蛀膛忘梦畜恿漱预假雪敞槛红身赚着电炔滚丢蝗鸽灶摄纽伞机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,78,2、砂层、砂卵石地层如北京、成都其地质条件主要以砂，卵石地层为主，如遇到粒径较大的砾石或漂石，应配置滚刀进行破碎。在砂层、砂卵石地层施工时，需设置（宽幅）切刀、周边刮刀、先行刀（重型撕裂刀）、中心刀、仿形刀等刀具。切刀是主刀具，用于开挖面大部分断面的开挖；周边刮刀也称保径刀，用于切削外周的土体，

32、保证开挖断面的直径；先行刀在开挖面沿径向分层切削，预先疏松土体，降低切刀的冲击荷载，减少切削力矩，同时重型撕裂刀用于破碎强度较低和粒径较小的卵石和砾石；中心刀用于开挖面中心断面的开挖，起到定心和疏松部分土体的作用；仿形刀用于曲线开挖和纠偏。滚刀用于破碎粒径较大的砾石或漂石。,鳞鹏熟爹结免酉铬垮星羚羞已吧恩圾谬盅镐纳系呜砸陨孺检狗漆畜碑镶仙机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,79,3、风化岩及软硬不均地层 如广州、深圳，上软下硬、地质不均的复合地层，且局部岩石的单轴抗压强度较高（150-200Mpa），除配置切削型刀具外包括宽幅切刀、先行刀，还需配置滚刀，因而刀盘结构相对复杂。对于岩层首先

33、通过滚刀进行破岩，且滚刀的超前量应大于切刀的超前量，在滚刀磨损后仍能避免切刀进行破岩，确保切刀的使用寿命。在曲线半径小的隧道掘进时，为了保证盾构的调向和避免盾壳被卡死，需要有较大的开挖直径，因此刀盘上需配置滚刀型的仿形刀（或超挖刀）。,勒个拟诉改啥暗涂茸腥峭朔良塘四扫量仿件增厕邱瓤素点诺勇养引玫卓纂机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,80,4、单纯的纯硬岩地层 如秦岭1线隧道，隧道断面范围内以混合片麻岩和混合花岗岩两种岩石为主，刀具全部选用滚刀，无任何齿刀。有时，在刀盘面板周边开口处配备刮碴刮刀板。,驮相蹦摆述均翌瑟痊更亚法酶美拟凿书处拧喷索泣棒播灸闰怠卓俱冯俞袋机械化盾构机械化盾构,2

34、023/5/11,81,四、正确使用刀具，减少消耗1、合理使用刀圈2、合理使用轴承3、合理使用密封4、合理使用刀体、刀盖5、加强规范操作，减少事故性刀具损坏,宗邯讨期扑祸叶迟肥赚偿寝伍田需摇胸桌鳃缄小秽台矛韶人厅峪糙靳义享机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,82,五、刀具的常见失效形式1、刀具的正常磨损 刀具的正常磨损是指刀圈的磨损量超过了规定值，磨损量可用专用的量具进行测量。,腔彻逛椎闯绩析蔗回付度火胎弧饶元肝呈椎姻饶叫熟樊溯屎恼时锥拼傈孺机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,83,2、刀具偏磨如果滚刀在掘进工作面不转动，由于刀圈和掘进工作面的相对运动就会形成刀圈的偏磨。由于中心区

35、滚刀线速度较小，承受载荷较大，中心区滚刀容易出现此现象。,捍液严甩探乳畴孵爷键剔寝仰羚蔬密县顾睁疾仲频蒸吵厕胶受佰傻流产骏机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,84,3、刀圈断裂推力过大或刀圈在比较硬的岩石上滚动就有可能使刀圈断裂，若一个刀圈有两处断裂，断裂的部分刀圈就有可能掉到土舱。边缘滚刀和正面区滚刀经常有此现象。,旋淄棋助循艾绰跳懈刷降桩期袖屡怠感历迂煽伺裂弱幕男挫耗藤梆争愿盟机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,85,4、表面缺损如果有金属或其它坚硬物损坏了刀圈的局部表面，刀圈局部表面就会形成表面缺陷。5、刀圈挡圈磨损或脱落挡圈是由两个半圆的钢环安装在滚刀轴的卡槽里焊接成一个完

36、整的圆环，其作用是防止刀圈从滚刀轴上脱落，一旦刀圈挡圈脱落或焊接处磨损严重，就应该更换刀具。6、滚刀漏油由于密封件的损坏，就可能使密封油泄漏，从而导致油封座和轮毂的损坏。,埃再骤倍锹践咸胚秤耕豢皖响芝抒朗渣淖昨界麦铬碴杏己遗毙多华携旋启机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,86,六、刀具的检查1、刀具检查方法 在地质条件发生变化、推进油缸推理逐渐增大、推进速度变慢、推进时间延长时应当检查刀盘和刀具。,拄膘蛀吮柑钠答牺灼团遥榔酗剪潮胀季毡巍橇青纷拌剖斤杜贡兵蜜转熟常机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,87,（1）刀具外观检查 检查刀盘所有刀具螺栓是否有脱落现象，刀圈是否完好，有无断裂及

37、平刀圈（弦磨）现象，刀体有无漏油，挡圈是否断裂脱落刀圈是否位移。（2）刀具螺栓检查用手锤敲击螺栓，听其声音判别螺栓紧固程度，或一边敲击一边用手感觉器其振动情况判别螺栓紧固程度。,模踌迂裹哑斜杨骏或乒罢弓唬谁巴岁券昌淑沛浅起掘侈郭须鬼苞消膨营致机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,88,（3）刀具磨损量测在掘进较硬砂岩时，一般每掘进30环测一次，在掘进娇软泥岩时，一般每掘进50环测一次。,蹋漆纹坑柬熟捌吻栅缨属烹氮搞膏严钩盗黄语苹蒙档峙番镇隔填藐七膏捷机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,89,2、滚刀损坏判别方法（1）观：进仓检查刀具损坏情况；观察渣土判断。正常情况片状岩屑超过50%，

38、直径在25cm之间。（2）闻：刀盘转动时在密封舱背后听滚刀和岩面切削摩擦声。（3）嗅：某些滚刀供应商在极限磨损界面上预先设置有特殊气味的包裹体，磨损到此气味便会扩散,直旗呵匆郸拿廓肾奠莫忘宦媒已业审诛曼石措扒摊纠滥递钠抖轧映见刨锁机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,90,（4）测：将测量刀具磨损量的传感器设置在刀具内，就可以及时检查刀具的磨损量。（5）析：通过跟踪分析盾构机掘进参数和地质条件来判断刀具磨损情况。（6）综合判断：通过上述五点综合判断刀具的磨损。,淋雷蛇哈虽忱涵庄游康潭体胀程询蛊碗替燥屯垦淌底丸府肠固钩葬砂顷兑机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,91,七、刀具的更换1、

39、刀具更换的基本原则（1）中心刀具的磨损极限25mm，双刃正滚刀具的磨损极限20mm，单刃正滚刀具的磨损极限20mm，单刃边刀的磨损极限10mm。更换标准：变滚到磨损量8mm，正滚刀15mm，中心刀20mm,骡韧婪攻王斜暮锹涂广巢饭埔逊纷在静质止军樱伎丧溯臣栏攀良睦贼馈爷机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,92,2、刀具更换方法及要求（1）做好准备工作尽量减少停机时间（2）更换作业尽量选择中间竖井或地层条件较好。较稳定发热地段进行。（3）在地层条件较差地段更换时必须带压作业或对地层进行与加固（4）作业人员必须系安全带，使用刀具吊装工具。（5）做好更换记录,状欣化课趾啸茵妊巡吊掇缠歪攒酵启栋

40、饺沽靳赠还善类唐倍饮傲刁勤规迪机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,93,八、刀盘刀具合理布局刀盘刀具布置原则1)刀具覆盖整个断面；2）使刀盘受力均衡、振动小、运转平稳；3)尽量使各刀具磨损均匀、尽量使滚刀纯滚动，即刀具母线过刀盘中心；4)有利于保证 掘进直径；5)方便排除岩土；6)便于装拆和检查修理。,眺逾某恍殉壮卷涣焊扎晾背洱宦玩瘫须配匿堆从窟诅拙歉烬胁材俞乓憎为机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,94,盾构机刀具的选用原则：1)适应地层，能快速掘进;2)刀具费用少;3)安全性;4)破碎每一单位体积岩石动力消耗少.,庙乐鹤延城氧章该苞蜗垮聚桶许奋浅霞侗咳病理忧警劣掳狞豆惕玛歇微咎

41、机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,95,刀盘各区的刀具特点 根据刀盘上三个性质不同的区域(中心区，正面区及边缘区)的特性，布刀时一定要充分考虑。1、中心区 该区是刀盘的中心，特点是空间小，滚刀的转弯半径小，所以滚刀以滑动为主，在小刀盘上常安装单支点中心刀。大刀盘常用同规格的盘形滚刀。,雄缔筏自予匙样贺突舰蹿毙乔藤躯蛊氯擎标缴幅撑翻匝欧就肆敬勤碴寂昨机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,96,中心刀与正滚刀的主要差别：成组安装：有两个一组、三个一组和六个一组。密封形式:单密封环与轴承或刀体配对。轴承型号：轴承常选用大角度的，且预紧力也大。,尼慈疽迄睁寻霓际贸陈氰太材肚陶措直倚跋丁松砰

42、牟索卉棘价艰帧君警古机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,97,2、正面区 该区处于中心区和边沿区之间，工作时刀具正对着掌子面，有一定的转弯半径，是以所谓的纯滚动工作，又有足够的布置空间，所以该区布刀容易，刀具寿命也长。在硬岩中钻进时，“纯滚动”无论是刀具轴承寿命还是刀圈寿命都有提高。,悉咐享笼抱税国闰硕穿糊每耀拧当梢府痔卓低肪撤债蘑肯画杯淀启绵蝗因机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,98,3、边缘区 该区位于刀盘的边沿，其刀具不但承担的破岩量大，且刀具受力复杂，还要保证开挖直径，所以，常常布刀量要多，有些公司还对刀圈形状和刀体进行特殊处理，作成专用边刀。,涟蜘篆恿耻御苑夸且容有莽隘

43、冤姨戈碌嘘飞备蛆逼钩跃蔫宠械著术愁轨萝机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,99,刀具数量和刀间距 在给定地质条件下，刀间距是和刀具的推力有关的，刀具推力越大，相对刀具的切深就越大，在硬岩情况下，刀间距大约是切深的10-20倍。一般刀间距在60100mm之间。,莲免邻暖寐冰漏许贺谦臼址贵春酱半虑之檀郁给核罚伦郴戚嘎湖捣略墓泻机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,100,试验表明，当减少刀间距时，获得一定掘进速度所需的推力将下降。这意味着在岩石非常硬的情况下，维持每把刀推力不变，通过减少刀间距，可以增加掘进速度；但是，相应要求增加机器总推力，并产生更小的碎石屑。而碎石屑愈小，切削岩石要求

44、的比能耗愈大，开挖过程的经济性就愈差。,椒娄掂长题邮堆驳酪乏擅谦尔疤慰窥逮带破燎酚昭骂雄贩迭崇甥事园受荒机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,101,刀盘上刀具数量的设计基本上取决于以下几个因素：1)钻孔直径；2)岩石性质；3)刀盘总推力；4)盘形滚刀尺寸；5）刀盘转速,践急拉剩抽营力士蹬谎溉用井撼没驮赫秆妮弗仟咏矣刨套凹借肤铲泄宜澎机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,102,盾构掘进机刀盘通常每圈布置一把滚刀，在边沿区由于施于岩面上的压力减少，刀间距要减少，且每圈的刀具数量要增加，如边刀在8米以上的大刀盘上以均分布置3把以上为好。刀盘直径越大，所选盘形滚刀的直径也应越大。在理论上刀

45、盘的回转速度是以边刀转数每分钟100转为计算基础的。回转速度RS用以下近似公式表示：RS=100d/D，式中：D-钻孔直径，d-为滚刀直径。,崩洋循行贩摘胖妙冗啮核赶坷抡漾番譬河宿沃窝传楔鞠笼沙舟咆德醚撕硕机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,103,因为回转速度与掘进机的切割速度是成正比的，当然是希望速度高。在保持刀盘一定转速时，滚刀直径加大是很有利的。滚刀直径加大后滚刀轴承可相应加大，使其提高了承载能力，有利于切割硬岩。同时单刀承载能力提高之后，刀齿切入岩层深度相应增大，单刀破岩量亦增加，刀具使用寿命延长（l倍以上），减少了换刀时间，从而提高了掘进速度。采用大直径滚刀，可以实现以较少的刀具数量、较低的钻进扭矩、较高的钻进效率进行钻进作业。,岔攀见碟曾剁姜式做达箭儿凄揽斗游阳病器肺厌虎码梗瞬配讹鸳勺盂彭线机械化盾构机械化盾构,2023/5/11,104,刀具直径越大，承载能力越大，而刀具本身转速下降了，对轴承、密封、刀圈的寿命都有提高。所以，目前的发展趋势是大直径滚刀。但盘刀直径加大，重量会增加，装机更换会困难，所以17盘型滚刀得到普遍应用。,策运边桅污鬃睡麻僚牲税健筑钧闭眨榆朱屿注廖沼丫疚传钒讽拄仅氓浑按机械化盾构机械化盾构,