摘 要:目前常见的刀盘结构有面板式和辐条式2种基本型式,以及介于2者之间的幅板式刀盘。通过文献分析和工程经验总结,首先阐述了几种型式刀盘的结构、基本配置及工程应用。随后从刀盘土舱构造、开挖面稳定、土压平衡控制、砂土的流动性、刀盘负荷、障碍物的处置、地层适应性等方面,对2种基本刀盘型式的特性进行了比较和分析。关键词:盾构;刀盘型式;面板式刀盘;辐条式刀盘
0 引言
国内外工程实践表明,盾构在施工中会遇到各种不同地层,从淤泥、粘土、砂层到软岩及硬岩等。作为盾构机的关键部件之一,刀盘主要起到开挖土体、稳定工作面及搅拌土砂的功能,因此在掘进过程中刀盘工作环境恶劣,受力复杂。刀盘型式及结构关系到盾构的开挖效率、使用寿命及刀具费用。刀盘配置及选型主要依赖于工程地质及水文地质条件,不同的地层应采用不同的刀盘型式,但在地质适应性设计方面缺少完整的理论依据、经验数据及可靠的试验数据,在很大程度上还依赖工程经验。
1 刀盘结构型式
盾构刀盘由钢结构件焊接而成,目前其主流型式有2种:面板式和辐条式[1]。另外,还有介于2者之间的辐板式刀盘(由辐条和幅板组成)[2]。
面板式刀盘(图1、图2)一般为焊接箱形结构,其上设置刀座、刀具、开口、添加剂注入口及与主轴承连接部件。切刀布置在面板上开口的两侧,滚刀布置面板是刀座。刀盘开口率较小,在30%左右,属闭胸式。目前,中国使用的盾构大部分为面板式刀盘结构,如上海地铁施工用的是法国FCB盾构,北京、广州、深圳及南京等地用的是海瑞克盾构。 辐板式刀盘(图5、图6)兼有面板式和辐条式刀盘的特点,由较宽的辐条和小块幅板组成,切刀和滚刀分别布置在宽辐条的两侧和内部,开口率约在35% ̄50%之间。如北京地铁4号线试验的三菱重工Ф6.14 m盾构、天津地铁1号线使用的小松6.32 m盾构及武汉长江隧道试验的法国NFMФ11.38 m复合式泥水盾构。