2023学年完整公开课版刀具的配置

盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE刀具配置刀具布置有两种方式：第一种为刀具整体连续排列方式，因其切削阻力较大，盾构机密封舱内土体流动性差，现已很少使用，仅偶尔在切削阻力小的淤泥质地层中采用；第二种为刀具牙型交错连续排列方式，因其切削阻力小、切削效率高、密封舱内土体流动性好和易搅拌而被广泛使用。目前世界上基本均采用牙型交错连续排列方式。刀具选择与布置：盾构开挖性能主要通过刀具的选择和布置来保证。根据不同地质情况选用不同类型的刀具及刀具组合，实现刀具配置的灵便性，提高刀盘的开挖效率。目前盾构机上常用的主要刀具有切刀、刮刀、齿刀、双刃滚刀、单刃滚刀、扩孔刀等。盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE软土地层刀具配置软土地层刀具配置：配置了3种软土刀具:切刀、弧形刮刀、齿刀，齿刀与盘型滚刀可以互换安装，但刀盘周边的滚刀不能更换为齿刀)

。在粘土地层刀具寿命较长，在砂性地层寿命相对较短。刀具布置具有对称性，软土地层刀盘结构相对简单。切刀齿刀刮刀盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE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)。卵石层(N>40)砂砾卵石(10<N<40)洪积土(砂质土)(10<N<25)冲击粘土(0<N<10)标准贯入锤击数盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE软土地层刀具配置由于刀盘需要正反旋转，因此切刀也布置在正反方向。同时，为了提高切刀的可靠性，在每个轨迹上布置了2把切刀。由于周边工作量相对较大，磨损后对盾构切口环尺寸影响较大，因此在刀盘周边布置了较多的切刀和刮刀。

在切刀、刮刀刃口镶嵌有合金耐磨材料以延长刀具的使用寿命，切刀的破岩能力为20MPa，可以顺利通过加固地层的开挖。切刀伸出刀盘面板的高度可保证碴土的有效流动，防止刀盘面板与土舱间产生泥饼。盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE上软下硬地层刀具配置在区间含硬岩的复合地层，刀盘除配置切刀、刮刀、齿刀这些切削型刀具外，还配置了双刃盘形滚刀，用于破碎硬岩，因而刀盘结构相对复杂。双刃盘形滚刀单个刀刃的允许承载能力为250KN，破岩能力相对于单刃滚刀而言较低，适应破碎抗压强度小于80Mpa的岩石。刀盘上配备了足够数量的滚刀(XX把)，以取得合适的滚刀间距(每把双刃中心滚刀的刀间距为XXXmm)，达到了较好的破岩效果。

对于复合地层中的硬岩，首先通过盘形滚刀进行破岩。双滚刀一般允许磨损量为25mm，边滚刀为15mm，因此滚刀的伸出高度一般比切刀要大，海瑞克盾构设计时滚刀的伸出高度为35mm，保证滚刀在磨损情况下仍能避免切刀进行破岩，保证切刀使用寿命。盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE上软下硬地层刀具配置这样盾构在复合地层中掘进时，能使刀盘前方切削下来的碴土有较大的流动空间，有利于刀盘前方碴土的流动。同时，由于滚刀高于刮刀，齿刀高于刮刀，因此，在硬岩地段掘进时刮刀受到滚刀和齿刀的保护。盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE砂卵石地层刀具配置砂层、砂卵石地层刀具配置：切刀、刮刀、先行刀、鱼尾刀、仿形刀等刀具。切刀，用于开挖面大部分断面的开挖；周边刮刀用于切削外周的土体，保证开挖断面直径；先行刀在开挖面预先疏松土体，降低切刀的冲击荷载，减少切削力矩；鱼尾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。盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE滚刀

小

松

盾

构

刀

盘

海

瑞

克

盾

构

刀

盘

刮刀

盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE刀具配置的注意事项

当岩石抗压强度较低，盘形滚刀破岩效果不理想时，则利用滚刀刀座安装齿刀进行破岩，齿刀轨迹完全与滚刀相同，齿刀刀刃是对称的，因此刀盘正反转时都可以很好地破碎软岩。

刀盘直径应考虑刀具磨损后开挖直径仍能大于盾构切口环的直径，以保证盾构姿态的调整。边滚刀的允许磨损量为15mm，因此开挖洞径的允许变化量为3Omm。当边刀不采用滚刀时，盾构开挖洞径的允许变化量为20mm。在曲线半径小的隧道掘进时，为了利于盾构的调向，需要有较大的开挖直径，因此根据地质情况的差异，可在刀盘上选择配置扩孔刀或滚刀型、齿刀型的仿形刀。盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE刀具布置的防泥饼措施

盾构机通过粘性土层时容易在刀盘中心区和土舱中心区形成泥饼。刀盘中心区的泥饼会造成刀盘能够转动，但是盾构机却不能掘进的现象。土舱中心区的泥饼，则会造成刀盘转动负荷加大，甚至停止转动，同时导致舱体内温度急剧升高，影响主轴承密封的寿命，甚至毁坏轴承密封。为了提高碴