CN113482645B - 一种开挖直径可调的盾构刀盘及其调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开挖直径可调的盾构刀盘及其调控方法，涉及盾构机技术领域，包括刀盘，所述刀盘的外壁设置有多组调径刀组，所述刀盘的外壁开设有与调径刀组同数量的径向槽，且多个所述径向槽沿刀盘的径向圆周均匀分布，所述调径刀组包括滑移架，所述滑移架滑动安装于径向槽的内部，所述滑移架的表面滑动安装有多个滑移座，且所述滑移座同步滑动于径向槽的内部。本发明通过控制多个液压推动器同步伸长，对多个滑移座和滑移架进行直径方向上的延伸，即可完成对刀盘开挖的直径调整，利用滑移架对滑移座进行支撑，保证刀盘的稳定性，使一套盾构刀盘可以面对不同隧道直径等级时可重复利用，极大地降低了隧道开挖的成本。

Description

一种开挖直径可调的盾构刀盘及其调控方法

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种开挖直径可调的盾构刀盘1及其调控方法。

背景技术

目前国内隧道众多，但由于国家对隧道直径没有相关规范要求，再加上业主对隧道功能的要求略有不同，往往对隧道直径提出了不同的需求。而同一类隧道，功能需求类似，直径往往相差不大，尤其是地铁隧道尤为明显。根据《地铁设计规范》(GB50157-2013)中，对车型、限界的要求，在设计时速80km/h及以下时，5.4m、5.5m是地铁盾构隧道断面内径为主流尺寸。随着行业的不断发展，逐渐出现了不同尺寸的隧道内径，以北京、广州、深圳等地区的地铁盾构隧道为代表，就有5.7m、5.8m、5.9m的直径。

由于隧道断面内径变化，而现有盾构刀盘开挖直径固定不变，不能实现直径可调，造成原有盾构设备无法满足新建隧道修建要求，导致盾构设备闲置率高达25％左右，资产折旧损失严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种开挖直径可调的盾构刀盘及其调控方法，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种开挖直径可调的盾构刀盘，包括刀盘，所述刀盘的外壁设置有多组调径刀组，所述刀盘的外壁开设有与调径刀组同数量的径向槽，且多个所述径向槽沿刀盘的径向圆周均匀分布，所述调径刀组包括滑移架，所述滑移架滑动安装于径向槽的内部，所述滑移架的表面滑动安装有多个滑移座，且所述滑移座同步滑动于径向槽的内部，所述滑移架远离刀盘中心一端的外壁以及多个滑移座的外壁均安装有调径刀头，相邻两个调径刀头之间均安装有液压推动器，且靠近刀盘中心的一个滑移座与径向槽的端部内壁之间以及远离刀盘中心的一个滑移座与滑移架之间也均安装有液压推动器。

优选的，所述刀盘的外壁还安装有多组固定刀头，且多组所述固定刀头均匀圆周分布。

优选的，所述滑移架的内部开设有沿刀盘径向分布的底部导槽，每个所述滑移座的底部均固定连接有底部导块，所述底部导块滑动安装于底部导槽的内部。

优选的，所述径向槽的两侧内壁均开设有侧边导槽，每个所述滑移座的两侧均固定连接有侧边导块，所述侧边导块滑动安装于侧边导槽的内部。

所述滑移架与径向槽之间以及滑移座与滑移架之间均可通过螺栓组件进行固定。

一种开挖直径可调的盾构刀盘的调控方法，包括以下步骤：

步骤一、可变数量级确立，根据盾构刀盘的设计需求，在决定出最小开挖直径后，对同一直径方向上的调径刀组中液压推动器进行数量分配，同一直径上，一共设置十组液压推动器，即每个滑移架的外侧设置四组滑移座；

步骤二、直径调节分布计算，当所有滑移座全部收缩至最小时，刀盘整体的开挖直径最小，当需要对刀盘开挖直径进行调整时，根据所需调整至的开挖直径与刀盘开挖最小直径的差值，十等分后落在每一个液压推动器上，对每一个液压推动器进行分别进行等量长度伸展控制，即可使刀盘的开挖直径整体扩大；

步骤三、刀头均匀分布调控，实际调整时，对多组调径刀组中的一半数量且间隔分布的液压推动器进行规定距离的调整，以完整扩张刀盘的整体开挖直径，其余组调径刀组中的液压推动器均按规定距离的一半进行调整，使间隔两组的刀头位置可以交叉互补；

步骤四、整体改造，刀盘直径调整后，对盾壳及其他相关连接***改造，使盾构刀盘及其他配套***的重复利用，即可适应新的隧道工程施工，并进行隧道开挖。

优选的，每个液压推动器的最大伸长量均设置为10cm，进而每个调径刀组可以增加刀盘直径10cm，共计可对刀盘1开挖直径进行增加1m的十级变径调控。

在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

1、本发明通过控制多个液压推动器同步伸长，对多个滑移座和滑移架进行直径方向上的延伸，即可完成对刀盘开挖的直径调整，而通过在刀盘的外壁开多个径向槽，使滑移架滑动安装于径向槽的内部，从而利用滑移架对滑移座进行滑动支撑，在对刀盘直径进行调整时，即使部分滑移座移出径向槽，也可以通过滑移架进行有效支撑，而滑移架可以由径向槽进行稳定支撑，且未移出的滑移座可由滑移架与径向槽共同支撑，进而保证在刀盘直径可调控的同时，也可以保证刀盘的整体稳定性，使一套盾构刀盘可以面对不同隧道直径等级使可重复利用，极大地降低了隧道开挖的成本。

2、本发明通过根据所需调整至的开挖直径与刀盘开挖最小直径的差值，按照同一径向上液压推动器的数量均分后落在每一个液压推动器上，对每一个液压推动器进行分别进行等量长度伸展控制，即可使刀盘的开挖直径整体扩大；同时，对部分调径刀组中的液压推动器按规定距离的一半进行调整，使间隔两组的刀头位置可以交叉互补，从而保证盾构开挖的均匀性，极大地提高了盾构刀盘使用的适应性和实用性，大大地提升了盾构刀盘的使用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明直径扩展示意图。

图3为本发明的局部结构剖视图。

附图标记说明：

1、刀盘1；11、径向槽；111、侧边导槽；12、固定刀头；2、调径刀组；21、滑移架；211、底部导槽；22、滑移座；221、侧边导块；222、底部导块；23、调径刀头；24、液压推动器。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明做进一步的详细介绍。

本发明提供了如图1-3所示的一种开挖直径可调的盾构刀盘，包括刀盘1，所述刀盘1的外壁设置有多组调径刀组2，所述刀盘1的外壁开设有与调径刀组2同数量的径向槽11，且多个所述径向槽11沿刀盘1的径向圆周均匀分布，所述调径刀组2包括滑移架21，所述滑移架21滑动安装于径向槽11的内部，所述滑移架21的表面滑动安装有多个滑移座22，且所述滑移座22同步滑动于径向槽11的内部，所述滑移架21远离刀盘1中心一端的外壁以及多个滑移座22的外壁均安装有调径刀头23，相邻两个调径刀头23之间均安装有液压推动器24，且靠近刀盘1中心的一个滑移座22与径向槽11的端部内壁之间以及远离刀盘1中心的一个滑移座22与滑移架21之间也均安装有液压推动器24；

进一步的，在上述技术方案中，所述刀盘1的外壁还安装有多组固定刀头12，且多组所述固定刀头12均匀圆周分布，进而提高盾构刀盘1的开挖性能；

进一步的，在上述技术方案中，所述滑移架21的内部开设有沿刀盘1径向分布的底部导槽211，每个所述滑移座22的底部均固定连接有底部导块222，所述底部导块222滑动安装于底部导槽211的内部，进而保证对每个滑移座22的稳固支撑；

进一步的，在上述技术方案中，所述径向槽11的两侧内壁均开设有侧边导槽111，每个所述滑移座22的两侧均固定连接有侧边导块221，所述侧边导块221滑动安装于侧边导槽111的内部，进一步提高对部分滑移座22的支撑效果。

进一步的，在上述技术方案中，所述滑移架21与径向槽11之间以及滑移座22与滑移架21之间均可通过螺栓组件进行固定，从而在开挖前对调整好的滑移架21和滑移座22通过辅助螺栓组件进行紧固安装，保证刀盘1整体的稳定性。

一种开挖直径可调的盾构刀盘的调控方法，包括以下步骤：

步骤一、可变数量级确立，根据盾构刀盘1的设计需求，在决定出最小开挖直径后，对同一直径方向上的调径刀组2中液压推动器24进行数量分配，同一直径上，一共设置十组液压推动器24，即每个滑移架21的外侧设置四组滑移座22；

步骤二、直径调节分布计算，当所有滑移座22全部收缩至最小时，刀盘1整体的开挖直径最小，当需要对刀盘1开挖直径进行调整时，根据所需调整至的开挖直径与刀盘1开挖最小直径的差值，十等分后落在每一个液压推动器24上，对每一个液压推动器24进行分别进行等量长度伸展控制，即可使刀盘1的开挖直径整体扩大；

步骤三、刀头均匀分布调控，实际调整时，对多组调径刀组2中的一半数量且间隔分布的液压推动器24进行规定距离的调整，以完整扩张刀盘1的整体开挖直径，其余组调径刀组2中的液压推动器24均按规定距离的一半进行调整，使间隔两组的刀头位置可以交叉互补；

步骤四、整体改造，刀盘1直径调整后，对盾壳及其他相关连接***改造，使盾构刀盘1及其他配套***的重复利用，即可适应新的隧道工程施工，并进行隧道开挖；

进一步的，在上述技术方案中，每个液压推动器24的最大伸长量均设置为10cm，进而每个调径刀组2可以增加刀盘1直径10cm，共计可对刀盘1开挖直径进行增加1m的十级变径调控，直径可变范围为1m，例如5-6m、6-7m、7-8m而十级变径以每10cm为一个直径，如6m，6.1m，6.2m，...，6.8m，6.9m，7m；

实施方式具体为：通过在刀盘1的外壁开多个径向槽11，使滑移架21滑动安装于径向槽11的内部，从而利用滑移架21对滑移座22进行滑动支撑，在对刀盘1直径进行调整时，即使部分滑移座22移出径向槽11，也可以通过滑移架21进行有效支撑，而滑移架21可以由径向槽11进行稳定支撑，且未移出的滑移座22可由滑移架21与径向槽11共同支撑，在同一直径方向上设置十组液压推动器24，根据所需调整至的开挖直径与刀盘1开挖最小直径的差值，十等分后落在每一个液压推动器24上，对每一个液压推动器24进行分别进行等量长度伸展控制，即可使刀盘1的开挖直径整体扩大；同时，对部分调径刀组2中的液压推动器24按规定距离的一半进行调整，使间隔两组的刀头位置可以交叉互补，从而保证盾构开挖的均匀性，极大的提高了盾构刀盘1使用的适应性和实用性，大大地提升了盾构刀盘1的使用效率，使一套盾构刀盘1可以面对不同隧道直径等级使可重复利用，极大地降低了隧道开挖的成本。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (6)

1.一种开挖直径可调的盾构刀盘，包括刀盘（1），其特征在于：所述刀盘（1）的外壁设置有多组调径刀组（2），所述刀盘（1）的外壁开设有与调径刀组（2）同数量的径向槽（11），且多个所述径向槽（11）沿刀盘（1）的径向圆周均匀分布，所述调径刀组（2）包括滑移架（21），所述滑移架（21）滑动安装于径向槽（11）的内部，所述滑移架（21）的表面滑动安装有多个滑移座（22），且所述滑移座（22）同步滑动于径向槽（11）的内部，所述滑移架（21）远离刀盘（1）中心一端的外壁以及多个滑移座（22）的外壁均安装有调径刀头（23），相邻两个调径刀头（23）之间均安装有液压推动器（24），且靠近刀盘（1）中心的一个滑移座（22）与径向槽（11）的端部内壁之间以及远离刀盘（1）中心的一个滑移座（22）与滑移架（21）之间也均安装有液压推动器（24），调控时，根据盾构刀盘（1）的设计需求，在决定出最小开挖直径后，对同一直径方向上的调径刀组（2）中液压推动器（24）进行数量分配，同一直径上，一共设置十组液压推动器（24），即每个滑移架（21）的外侧设置四组滑移座（22）；当所有滑移座（22）全部收缩至最小时，刀盘（1）整体的开挖直径最小，当需要对刀盘（1）开挖直径进行调整时，根据所需调整至的开挖直径与刀盘（1）开挖最小直径的差值，十等分后落在每一个液压推动器（24）上，对每一个液压推动器（24）分别进行等量长度伸展控制，即可使刀盘（1）的开挖直径整体扩大；实际调整时，对多组调径刀组（2）中的一半数量且间隔分布的液压推动器（24）进行规定距离的调整，以完整扩张刀盘（1）的整体开挖直径，其余组调径刀组（2）中的液压推动器（24）均按规定距离的一半进行调整，使间隔两组的刀头位置可以交叉互补；刀盘（1）直径调整后，对盾壳及其他相关连接***改造，使盾构刀盘（1）及其他配套***的重复利用，即可适应新的隧道工程施工，并进行隧道开挖。

2.根据权利要求1所述的一种开挖直径可调的盾构刀盘，其特征在于：所述刀盘（1）的外壁还安装有多组固定刀头（12），且多组所述固定刀头（12）均匀圆周分布。

3.根据权利要求1所述的一种开挖直径可调的盾构刀盘，其特征在于：所述滑移架（21）的内部开设有沿刀盘（1）径向分布的底部导槽（211），每个所述滑移座（22）的底部均固定连接有底部导块（222），所述底部导块（222）滑动安装于底部导槽（211）的内部。

4.根据权利要求1所述的一种开挖直径可调的盾构刀盘，其特征在于：所述径向槽（11）的两侧内壁均开设有侧边导槽（111），每个所述滑移座（22）的两侧均固定连接有侧边导块（221），所述侧边导块（221）滑动安装于侧边导槽（111）的内部。

5.根据权利要求1所述的一种开挖直径可调的盾构刀盘，其特征在于：所述滑移架（21）与径向槽（11）之间以及滑移座（22）与滑移架（21）之间均可通过螺栓组件进行固定。

6.根据权利要求1所述的一种开挖直径可调的盾构刀盘，其特征在于：每个液压推动器（24）的最大伸长量均设置为10cm，进而每个调径刀组（2）可以增加刀盘（1）直径10cm，共计可对刀盘（1）开挖直径进行增加1m的十级变径调控。