盾构刀盘刀具使用与管理

（一）刀具类型与结构形式
单刃滚刀的安装结构
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
双刃滚刀的安装结构
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
（2）切刀
切刀（也称刮刀），用于切削未固结土壤和软岩地层
，并将切削渣土刮入土仓中，既可用于软土盾构刀盘
，如面板式刀盘和辐条式刀盘，也可用于卵砾石地层 及风化岩地层盾构刀盘。 切刀主要由矿山用硬质合金刀刃和刀体组成。其中， 刀刃焊接在刀体上。根据刀刃焊接方式不同可分为附 着式和嵌入式。
滚刀两种，常用于软岩；无齿盘形滚刀应用较广。
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
齿形滚刀
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
（一）滚刀
按同一个刀毂上配置刀圈数量划分，滚刀又分为单刃
滚刀、双刃滚刀、多刃滚刀等三种形式。其中，在风
化砂岩及泥岩等较软岩地层时，一般采用双刃滚刀； 较硬岩采用单刃滚刀。
、销接式和焊接式。
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
栓接式，即用螺栓将切刀安装在刀盘上，其特点是容易
更换，但必须采取措施防止螺栓松动和磨损，适用于掘 进中途需要更换切刀的场合。 销接式，即用圆柱销将切刀安装在刀盘上，其特点是切
刀能围绕圆柱销适当转动，当刀盘回转切削时，用于相 反方向回转切削的切刀脱离开挖面，以避免磨损，且便 于更换，但必须采取措施防止紧固圆柱销的螺钉松动和 磨损，适用于掘进中途需要更换切刀的场合。 焊接式，即切刀直接焊接在刀盘上，其特点是安装牢固 ，不易脱落，但不方便更换切刀，适用于在黏土、粉土 、粉砂等地层掘进且不需要中途更换切刀的地层工况。
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
球齿滚刀 滚压破岩 楔齿滚刀 盘形滚刀 切刀 切削破岩 先行刀 周边 刮刀 仿形刀
盾构及掘进技术国家重点实验室
盾构刀具
辅助刀具
（一）刀具类型与结构形式
（1）滚刀
按切削刃形状划分，滚刀分为有齿盘形滚刀和无齿盘
形滚刀。其中，有齿盘形滚刀主要有球齿滚刀和楔齿
一 刀盘刀具类型与结构形式
二 刀具的破岩机理及载荷计算
三 盾构刀盘刀具的失效与管理 四 工程案例
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
盾构刀具按照破岩（土）原理不同，可分为滚压型刀
具和切削型刀具，滚压型刀具主要用于岩石破坏，主 要为盘形滚刀；切削型刀具主要用于软土破坏，包括 正面切刀、周边刮刀、先行刀，也叫撕裂刀等。
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
（2）切刀
附着式（也称为板式）切刀的刀刃平焊于刀体上，切
削时刀刃的切削面全部暴露在土砂中，多适用于黏土 、粉土、粉砂等地层。采用特殊形状刀刃制造的强化 型板式切刀，其耐冲击性能显著提高，越来越多地应 用于砂卵石地层。
盾构及掘进技术国家重点实验室
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
（2）切刀
耐磨性结构设计：为了提高
切刀整体抗磨损能力，一般 采用双层碳钨合金刀齿的耐 磨设计，即利用具有切削高 度差的主副切刀分别参与切 削，其工作原理为：当主切 刀的高度磨损大于20mm后， 副切刀开始工作，因此延长 了切刀磨损时间。此外，可 在刀具背部设置双排碳钨合 金柱齿。
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
（3）先行刀
在砂卵石等松散地层下掘进时，由于地层对卵石缺少
约束力，不能为滚刀提供足够的转动力矩和滚刀破岩 支撑力，故导致滚刀无法破岩，此时宜采用切刀配合 先行刀开挖地层。 先行刀（又称为撕裂刀）一般采用背装式安装于辐条 中间的刀箱中，且超前于切刀布置。由于先行刀切削 宽度较窄，故用于在切刀接触地层（特别是较硬地层 ）之前松动致密地层，从而使先行刀在砾石地层等较 硬的地层中有更高的切削效率。此外，利用撕裂刀随 刀盘高速旋转产生的冲击惯性能量，对卵石、砾石和 漂石等进行“锤击”破碎，以延长切刀寿命的作用。
（一）刀具类型与结构形式
（2）切刀
嵌入式切刀是在刀体上开槽，刀刃嵌入槽内并与刀体
焊接，只有参与切削的一部分刀刃暴露在槽外。嵌入
式切刀的刀刃不易脱落，具有较强的耐冲击能力，适 用于砂卵石地层。
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
（2）切刀
根据切刀与刀盘安装连接形式不同，又可分为栓接式
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
滚刀结构
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
滚刀结构
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
单刃滚刀的安装结构
百度文库
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
单刃滚刀的安装结构
盾构及掘进技术国家重点实验室
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
（1）滚刀
盘形滚刀刀圈截面形状从最初的尖楔形（刀刃角为
60°、75°、90°和120°）和钝楔形，再至近似常
截面刀圈（包括窄形平刃、窄形弧刃和宽形弧刃等） 、镶齿刀圈和敷焊刀圈等多种型式。与楔形刀圈相比 ，常截面（CCS）滚刀很好地协调了换刀频率、刀具 成本和贯入深度三个指标，使得刀圈刃部既不太宽也 不太窄，保证磨损发生后仍能进行有效地切割。
盾构刀盘刀具使用与管理
盾构及掘进技术国家重点实验室
盾构及掘进技术国家重点实验室
2017年3月24日
第六期全国盾构从业人员施工技术培训班 课程大纲
一 刀盘刀具类型与结构形式
二 刀具的破岩机理及载荷计算
三 盾构刀盘刀具的失效与管理 四 工程案例
盾构及掘进技术国家重点实验室
第六期全国盾构从业人员施工技术培训班 课程大纲
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
中心滚刀
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
双刃滚刀
盾构及掘进技术国家重点实验室
（一）刀具类型与结构形式
盘形滚刀按刀圈材质主要分为耐磨层表面刀圈、标准 钢刀圈、重型钢刀圈、镶齿硬质合金刀圈滚刀等，并分 别适应于如下不同地层： ① 耐磨层表面刀圈：适用于掘进强度40MPa的紧密地层， 强度80～100MPa的断裂砾岩、砂岩、砂粘土等地层。 ② 标准钢刀圈：适用于掘进强度50～150MPa的砾岩、 大理石、砂岩、灰岩地层。 ③ 重型钢刀圈：适用于掘进强度120～250MPa的硬岩， 强度80～150MPa的高磨损岩层，如花岗岩、闪长岩、斑 岩、蛇纹石及玄武岩等地层。 ④ 镶齿硬质合金刀圈：适用于掘进强度高达150～ 250MPa的花岗岩、玄武岩、斑岩及石英岩等地层。