常见盾构刀盘型式及选用
盾构换刀方案
1. 引言盾构机是一种用于隧道掘进的特殊工程机械设备。
在长时间运行过程中，盾构刀具会因为磨损和老化而需要更换，这对于盾构机的正常运行非常重要。
本文将介绍盾构换刀的一些方案，以提高工作效率和减少停机时间。
2. 盾构刀具的种类盾构刀具主要包括刀盘、刀片和刀架等组成部分。
根据工程需要，选择合适的刀具种类非常重要。
•刀盘：常见的刀盘种类有开式刀盘和封闭式刀盘。
开式刀盘通常用于非饱和软土层掘进，封闭式刀盘适用于饱和软土和固结土层掘进。
•刀片：根据地质条件和掘进需求，可选择硬质合金刀片、钢制刀片或钢丝刀片等。
•刀架：常见的刀架有单刀架和多刀架两种形式。
单刀架适用于一次性换刀，多刀架可同时装载多个刀片以减少换刀时间。
3. 换刀方案为了提高换刀效率和减少停机时间，以下是两种常见的换刀方案。
3.1 单刀架换刀方案使用单刀架的换刀方案比较简单，操作起来相对容易。
步骤如下：1.安全停机：在开始换刀前，确保盾构机已经停止运行，并采取相应的安全措施，如设置警示标识和隔离措施等。
2.卸下旧刀：使用专门的工具，将旧刀片和刀架从刀盘上卸下。
注意在操作过程中需要小心操作，以避免损坏刀盘。
3.清洁和检查：卸下旧刀后，对刀盘进行清洁和检查工作。
检查刀盘是否存在异常磨损或损坏情况，并及时修复或更换。
4.安装新刀：将新刀片和刀架安装到刀盘上，并确保安装牢固。
在安装过程中，要注意对刀片的正确安装方向和角度。
5.启动测试：完成换刀后，启动盾构机进行测试运行，确保新刀片的正常使用。
3.2 多刀架换刀方案多刀架换刀方案可以大大缩短停机时间，提高工作效率。
具体步骤如下：1.安全停机：同样，首先需要对盾构机进行安全停机并采取相应的安全措施。
2.卸下旧刀：使用专门的工具，将旧刀片逐个从刀盘上卸下，并将它们安置在刀架上。
这样可以保证刀片在换装过程中不受损坏。
3.清洁和检查：同样需要对刀盘进行清洁和检查工作，确保刀盘和刀架的状态良好。
4.安装新刀：逐个将新刀片和刀架安装到刀盘上，并确保安装稳固。
盾构刀盘支撑形式
盾构刀盘的支撑形式
盾构刀盘的支撑形式主要有两种：
1. 悬挂式：刀盘通过张紧机构、吊杆等悬挂在主轴旋转，支撑力通过吊杆传递到刀盘底板和导向装置上。
该方式具有结构简单、安装方便等优点，同时也存在刀盘振动大、难以保证刀盘垂直度等缺点。
2. 中间支撑式：刀盘主轴承采用RotheErde或SKF/RKS产品，主轴承外径Φ2600mm，主轴承的外密封采用四道注脂密封，主密封的设计寿命为5000h，主轴承的设计寿命为10000h。
能有效地保证主轴承在盾构掘进中不会损坏。
以上信息仅供参考，建议咨询专业人士获取具体信息。
盾构刀具分析(1)
常压可更换切削刀应用分析
本次盾构掘进了102米，通过了砾砂、卵石圆砾地层 进一步说明砾砂、卵石圆砾地层对刀具的磨损不大，外 周磨损在20mm以内 通过513环与462环的比较，新换的刀具没有合金崩断， 说明462环检查时大部分合金的崩断是在加固段造成的
常压可更换切削刀应用分析
580环切削刀检查
常压可更换切削刀应用分析
55号刀压板螺丝全部断裂
防止螺栓断裂装置
常压可更换切削刀应用分析
1、粘土层和沙层对刀具的磨损较小 始发加固段（有部分建筑混凝土块）强度过高对切削刀造 成崩裂损坏；在加固段施工时应加以重视 砾砂、卵石圆砾地层对外周刀的正常磨损量，根据以上统 计分析，在每掘进100米时磨损量在20mm以下； 较大的卵石地层，如果较大的卵石在刀盘前堆集在一起， 会很容易造成刀具合金的崩断和常压可更换切削刀的刀箱螺 栓断裂；因此，为安全考虑，希望对常压可更换切削刀的刀 箱结构设计和螺栓连接强度应该进一步的优化和加强。
数量80把 用于粘土、砂卵石掘进，
并起到保护滚刀作用 安装在2、4、6、8辐条上
纬三路盾构机刀盘介绍
仿形刀 最大超挖高度为130mm 数量1把 用于仿形超挖 安装在刀盘外周面上
超挖刀 最大超挖高度为100mm 数量1把 用于固定超挖 安装在刀盘外周面上
仿形刀 超挖刀
常压可更换切削刀应用分析
513环切削刀检查
序 号
刀号 （辐条）
检查情况
备注
序 号
刀号 （辐条）
检查情况
备注
1
17
2
25
3
29
4
33
5
37
6
45
7
盾构机刀盘回转中心类型-概述说明以及解释
盾构机刀盘回转中心类型-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:盾构机是一种用于地下隧道开挖的工程机械设备，其刀盘是实现地下隧道开挖的关键部件之一。
刀盘回转中心类型对于盾构机的工作效率和施工质量具有重要影响。
本文将针对盾构机刀盘回转中心的类型进行深入探讨，主要包括固定式回转中心、可调式回转中心和动态式回转中心。
通过对这些类型的详细介绍和比较，可以为盾构机的选择和设计提供一定的参考依据，从而提高盾构机在地下隧道施工中的效率和安全性。
1.2 文章结构文章结构:本文将围绕盾构机刀盘回转中心的类型展开讨论。
首先在引言部分对盾构机刀盘回转中心做简要概述，介绍本文的结构和研究目的。
然后在正文部分，将详细介绍盾构机刀盘回转中心的三种类型：固定式回转中心、可调式回转中心和动态式回转中心，分析它们的特点和应用领域。
最后在结论部分对本文进行总结，探讨这些不同类型的盾构机刀盘回转中心在工程中的应用前景和发展方向。
整个文章结构清晰，逻辑性强，旨在为读者提供全面的了解和参考。
1.3 目的目的部分的内容主要是阐明本文的研究目的和意义。
在本文中，我们将探讨盾构机刀盘回转中心的不同类型，包括固定式回转中心、可调式回转中心和动态式回转中心。
通过研究这些不同类型的回转中心，我们可以更好地了解盾构机刀盘的结构特点，提高其工作效率和安全性。
同时，本文的研究成果还可以为相关领域的技术人员和工程师提供参考，促进盾构机刀盘技术的发展和应用。
通过本文的研究，我们希望能够为盾构机刀盘的设计和使用提供一定的指导，并为相关领域的研究工作提供参考依据。
2.正文2.1 盾构机刀盘回转中心的类型盾构机刀盘的回转中心类型对机器的工作性能和施工效果具有重要影响。
根据其设计和结构特点，盾构机刀盘的回转中心主要分为固定式回转中心、可调式回转中心和动态式回转中心三种类型。
2.1.1 固定式回转中心固定式回转中心是指刀盘的回转中心与刀盘的中心重合，不具备调整的功能。
盾构机参数表
螺旋输送机闸门系统
皮带机
管片拼装机
管片吊机
一次葫芦
二次葫芦
同步注浆
二次注浆
空压机
冷干机
泡沫系统
加泥加水系统
通风系统
齿轮油循环泵
滤油器
液压油循环泵
油脂供脂泵
密封冷却水泵
刀盘电机冷却水泵
液压油冷却水泵
齿轮油冷却水泵
照明其它设备
备用电源
总功率
30KW 以上电机
先行刀(转角 B)
初 装 滚 刀
刀 盘 (45
刃)
中心滚刀(8 连单刃)
单(双)刃滚刀
边缘保护刀
边缘刮刀 A
边缘刮刀 B
边缘刮刀
保护刀
切削刀
导向刀
切削刀（焊接型）
注入口保护刀
磨损检测刀(液压式)
刀盘磨损检测(液压式)
仿形刀
中心注水口
仿形刀
仿形刀型式（滚刀/切刀）
仿形刀数量
行程
最大超挖量
最大顶出力
液压工作压力
前盾
前盾直径
前盾长度
前盾块数
前盾壁厚
前盾材质
前盾重量
前盾土仓门数量及直径
土仓压传感器数量
超前钻预留孔数量
人舱
主舱工作压力
主舱容积
主舱容纳人数
辅舱工作压力
辅舱容积
辅舱容纳人数
驱动系统
主轴承型式
主轴承寿命
密封型式
密封抗压强度
主轴承密封寿命
刀盘驱动型式
驱动马达数量
单个马达功率
马达冷却方式
刀盘驱动功率
额定扭矩（100%）
盾构机参数表
设备系统和
土压平衡盾构机刀盘刀具设计的探讨
土压平衡盾构机刀盘刀具设计的探讨0 引言在城市地铁施工建设中，土压平衡盾构是应用最广泛的一种形式。
在盾构机的刀盘布局设计中，刀具类型、布置方法直接影响到刀盘的掘进效果及使用寿命。
从施工方面来讲，合理的刀盘布局设计与整个盾构施工的安全性、经济性和效率密切相关，盾构刀盘刀具的布局研究对盾构施工具有重要的指导意义。
1、盾构刀盘及刀具类型刀盘按结构形式可分为a.辐条式、b.面板式、c.复合式，辐条式适用于软土，面板式适用于硬岩，复合式是介于辐条式和面板式的一种形式，通用性高，复合地质条件适用性强[1]。
本文针对广州地铁4号线南延段盾构施工研究，属复合地层。
复合式刀盘主要由直刮刀、边缘刮刀、单刃滚刀、双刃刮刀组，根据功能需要配合以先行刀、超挖刀、磨损检测刀、保护刀等[2]。
2、盾构刀具磨损计算分析随着盾构法施工在地铁建设中的广泛应用，刀具磨损已经成为一个影响工程质量和进度的关键问题。
刀具的磨损在盾构掘进过程中不可避免，合理的布局设计需要考虑因磨损引起的使用寿命一致。
参照经验公式，盾构机刀盘外圈刀具的磨损公式①[3]：。
式中：—磨损量，mm；—磨耗系数um/km；D—盾构刀盘外径，m；L—盾构掘进距离，m；—刀盘的转动速度，r/min；—盾构掘进速度，cm/min。
将D=2R代入①式，即得公式②：为保证刀盘能切削整个掘进圆面积范围，盾构机刀盘上刀具的安装，自内向外依次排列，不同半径刀具的行程会有较大差异。
有效做到各刀具的更换周期一致，就需要合理控制刀具的磨损量。
刀具的磨损系数可以参照经验公式[4]③：。
式中：—1条轨迹配置n把刀具的磨损系数；—1条轨迹配置1把刀具的磨损系数。
磨耗系数定义为[5]：刀具每掘进1Km时的磨损量，单位mm。
将③式代入②式，得公式④：。
并且，为了计算刀具的掘进距离，转化为L的函数公式，得到公式⑤：。
在刀具的使用中，当磨损量达到一定值时，即进行更换，这里使用代替，得到许用距离的表达式⑥⑦：、。
简析盾构机刀盘与刀具的选型配置
简析盾构机刀盘与刀具的选型配置1工程概况湛江湾跨海盾构隧道工程是湛江市鉴江供水枢纽工程的一部分，工程位于湛江湾最窄处，不但水深流急，又是进出湛江港的咽喉，航道非常繁忙。
湛江湾盾构隧道穿越南三岛与东海岛之间海底，横穿湛江湾海峡，长2750m。
盾构隧道内径5.1m、外径6.0m。
2工程地质根据勘探资料，场区为深厚第四系地层，从上向下有：①、中全新统海风混积层，②、中全新统海相沉积层，③、中更新统北海组层，④、下更新统湛江组层。
各岩土层主要特征分述如下：①、中全新统海风混积层：黄色中细砂、细砂，局部含泥质，砂质均匀，以石英为主，主要分布在地势较高的陆地。
②、中全新统海相沉积层：主要呈灰色、深灰色，成分不均匀，主要为中细砂，次为中粗砂，含泥质，底部为粗砂，含少量砾，局部为泥粉质细砂、淤泥质细砂，含少量贝壳碎片、腐殖质，见少量薄层粘土夹层，砂以石英为主。
③、中更新统北海组层：主要呈土黄、棕黄、浅黄色，以中细砂为主，含泥质，局部夹粗砂，含少量砾和粘土，含铁质及发育铁质层为其特征，底部以波状起伏的铁质层与湛江组上部杂色粘土接触，铁质层呈暗红色，主要为贴胶结的粉细砂，致密坚硬。
④、下更新统湛江组层：主要为灰色、青灰色粘土、砂质粘土，含淤泥，见少量黑色碳化腐殖质木，土层不均匀，夹有砂层或与薄层砂互层。
砂为中粗砂夹细砂，含泥质、少量砾石，砂以石英为主。
3、刀盘与刀具的型式及布置本工程隧道穿越中全新统海相沉积层砂层和下更新统湛江组层砂质粘土层为主，存在中等～强透水砂层，围岩与海水直接连通，拱顶覆土厚度为20～40m，隧道水下埋深27～61m，最大外水压力约0.3MPa～0.6MPa，外水压力较大。
同时海中无条件设置途中工作井，不能分段掘进，因此本隧道掘进距离长达2750m，对盾构刀盘与刀具的可靠性及耐久性要求高。
同时小直径盾构在高水压条件下刀具更换存在较大的安全风险，换刀过程十分困难且提高了工程成本，耗资巨大，同时对工程进度造成严重影响。
盾构机刀盘参数
盾构机刀盘参数一、刀盘类型盾构机刀盘是盾构机的核心部件之一，根据不同的工程需求和地质条件，刀盘可以分为多种类型。
常见的刀盘类型有开式刀盘、封闭式刀盘和混合式刀盘。
1. 开式刀盘开式刀盘适用于地质条件较好的工程，刀盘中心开放，便于土层进入刀盘，减小土层阻力。
开式刀盘通常由刀头、刀臂和刀盘壳体组成，刀头采用硬质合金制成，具有良好的耐磨性和抗冲击性。
2. 封闭式刀盘封闭式刀盘适用于地质条件较差的工程，刀盘中心封闭，避免土层进入刀盘，减小刀盘磨损和故障率。
封闭式刀盘通常由刀头、刀臂、刀盘壳体和密封装置组成，密封装置能有效防止泥水进入刀盘，延长刀盘使用寿命。
3. 混合式刀盘混合式刀盘结合了开式刀盘和封闭式刀盘的优点，在不同的地质条件下灵活应用。
混合式刀盘通常具有可调节的开合机构，可以根据实际情况选择开放或封闭的状态，以适应不同地层的掘进需求。
二、刀盘直径刀盘直径是刀盘的重要参数，直径的选择与盾构机的工程要求密切相关。
刀盘直径的大小直接影响盾构机的推力和刀盘的承载能力。
1. 小直径刀盘小直径刀盘适用于直径较小的隧道掘进工程，如市政管网、地铁站台等。
小直径刀盘具有结构紧凑、操作灵活的特点，适合在有限空间内进行作业。
2. 中直径刀盘中直径刀盘适用于中等规模的隧道工程，如城市地铁、铁路隧道等。
中直径刀盘具有推力和承载能力较大的特点，能够应对一定规模的地质变化和水压力。
3. 大直径刀盘大直径刀盘适用于大型隧道工程，如跨海隧道、山岭隧道等。
大直径刀盘具有强大的推力和承载能力，能够应对复杂的地质条件和高水压力，但也对盾构机的功率和控制要求提出了更高的要求。
三、刀盘转速刀盘转速是刀盘的另一个重要参数，合理的转速选择可以提高盾构机的掘进效率和刀盘的使用寿命。
1. 低速刀盘低速刀盘适用于较硬的岩石地层，转速较低能够提供更大的切削力，效果更好。
低速刀盘适合用于大直径刀盘，能够更好地控制刀盘的承载能力和切削效果。
2. 中速刀盘中速刀盘适用于一般的地质条件，转速适中，能够平衡刀盘的切削效果和刀盘的磨损。
盾构机刀盘设计与优化
盾构机刀盘设计与优化盾构机刀盘是盾构机的重要组成部分，其性能直接影响到盾构机在地下工程中的施工效率和质量。
本文将从盾构机刀盘的设计和优化两个方面进行探讨。
一、盾构机刀盘设计1. 刀盘类型选择：盾构机刀盘根据工程需求和地质条件的不同，可以选择机械刀盘、压平刀盘和混合刀盘。
机械刀盘适用于较硬地层，压平刀盘适用于软土地层，混合刀盘则具备两种刀盘的特点。
2. 刀盘结构设计：刀盘的结构设计要考虑到刀盘的强度和刚度，以及刀片的布置和固定方式。
刀盘应具有良好的刚性和稳定性，刀片的布置要合理，以保证工作时的稳定和高效。
3. 刀片选择：刀片的选择要根据地层的性质和刀盘的工作条件来确定。
常见的刀片材料有硬质合金、高速钢等，刀片的形状和尺寸应根据地层状况和刀盘速度来选择。
4. 刀盘动力系统设计：刀盘的动力系统包括电机、减速器等，要保证刀盘具有足够的动力和可靠性。
电机的功率和转速应根据刀盘的工作条件来确定，减速器的传动比要满足刀盘的工作要求。
二、盾构机刀盘优化1. 刀片布置优化：通过对刀片的布置进行优化，可以减小切削力的影响，提高刀盘的稳定性和切削效率。
合理的刀片布置可以避免刀片之间的相互干扰和碰撞，延长刀片的使用寿命。
2. 刀片材料和形状优化：选择合适的刀片材料和形状可以提高刀片的硬度和耐磨性，延长刀片的使用寿命。
同时，优化刀片的形状和尺寸可以降低切削力的消耗，提高切削效率。
3. 刀盘动力系统优化：优化刀盘的动力系统可以提高刀盘的工作效率和可靠性。
通过选择合适的电机功率和转速，减小传动系统的能量损耗，提高动力输出效率。
4. 刀盘结构优化：优化刀盘的结构可以提高其刚性和稳定性，降低刀盘的振动和噪音。
通过采用新型的材料和加强结构的设计，使刀盘在工作过程中能够更好地适应地层变化和工作条件的变化。
综上所述，盾构机刀盘的设计与优化对于盾构机的工作效率和质量具有重要影响。
通过合理的刀盘设计和优化，可以提高刀盘的稳定性、切削效率和使用寿命，进而提高盾构机在地下工程中的施工效率和质量。
盾构工程中刀盘形式、刀具布局的特点及对区间地层的适应性6
盾构工程中刀盘形式、刀具布局的特点及对区间地层的适应性1.1.1.1刀具、刀盘整体布置型式本工程所采用的刀盘及刀具设计形式充分考虑了本标段的地质特点。
本标段地层属整体软地层，局部有地震液化层，主要穿越黏土、粉土、粉土粉砂，所以刀盘的刀具配备采用8把中心齿刀，27把先行刀，8把边刮刀，60把切刀。
遇到桩基础用滚刀替换先行刀，用中心滚刀替换中心齿刀，滚刀、先行刀的轨迹间隔不大于100mm，使装基础块容易被挤压破碎而落进土仓。
刮刀和切刀刀刃到刀盘面板的距离分别为145mm和140mm，（先行刀到刀盘面板的距离为180mm）此种刀具的布置优点如下：先行刀与刮刀和切刀刃高差的存在保证了在本段地层掘进时通过先行刀进行拨落而保护刮刀与切刀不受损害；先行刀在刀盘正面的十字形布置方式能拨松刀盘前面土体镶嵌的小颗粒砾石，从而有利于土体的开挖。
刀具与刀盘面板间高差的存在有利于碴土的流动和排出，防止刀盘泥饼的形成，并减少碴土对刀盘面板的磨损。
1.1.1.2刀盘结构特点刀盘为焊接结构，在刀盘上焊接了安装各种刀具的刀座。
刀盘和主驱动通过一个有4个幅臂钢结构与主驱动法兰盘相连，以传递足够的扭矩和推力。
刀盘可以双向旋转，刀盘开挖直径6480mm。
为了保证刀盘的整体结构强度和刚度，刀盘的周边和中心部件在制造时采用先栓接后焊接的方式连接。
根据对刀盘设计模型在硬岩模式下对每个滚刀加载25t的荷载的有限元分析结果显示，刀盘的强度和刚度均满足要求。
刀盘的开口形式：刀盘开口设计如图所示，其开口形式为对称的八个长条孔，开口尽量靠近刀盘的中心位置，以利于中心部位碴土的流动。
刀盘的开口率约为37%。
图 0-1 刀盘及刀具布置碴土改良注入口设计：刀盘面板上设有膨润土浆喷口。
其中在刀盘的中心设置有4个泡沫通道。
泡沫注入口也可以用来加注膨润土。
在刀盘面板上设有8个泡沫喷口。
这些喷口已经过了优化设计，如图 0-2所示。
单向阀泡沫管路清洗口图 0-2刀盘泡沫喷头示意图刀盘上的泡沫浆管路为三通结构，喷头处设有单向阀，刀盘背面设有清洗口。
盾构机的刀盘的设计资料
盾构机的刀盘的设计资料盾构机的刀盘和刀具The Cutter Head and Tools of the Shield Machine 豳中铁七局集团第三工程有限公司何小娥／HE Xiaoe 刀盘是盾构的主要工作部件，不同地质地层应采用不同的刀盘结构形式及刀具布置，刀盘及刀具的好坏关系到盾构施工的成败，影响盾构掘进的速度和效益，甚至关系到盾构施工的成败1 刀盘刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体。
“刀盘”的工作原理可简单比作是一把剃须刀，在前进过程中逐渐将泥土砂石变成碎块，再排放到“刀盘”后的“储藏室”内，即，土仓。
1．1刀盘的特点的切削效果和掘进速度，甚至关系到盾构施工的成败。
个性化：盾构在施工过程中会遇到各种不同地层，从淤泥、粘土、砂层到软岩及硬岩等。
刀盘刀具不可能是千篇一律的，必须根据工程地质情况进行个性化设计。
多样化：随着城市建设的加快，土地资源越来越珍贵，为了节省空间，越来越多的异形盾构出现，刀盘也随之变得各式各样。
1．2刀盘的功能开挖功能：对掌子面的地层进行开挖，开挖后的渣土顺利通过渣槽，进入土舱。
稳定功能：支撑掌子面，具有稳定掌子面的功能；重要性：刀盘的选择是否合适直接影响盾构掘进机搅拌功能：对土舱内的渣土进行搅拌，使渣土具有一力值趋于减小。
在低速情况下沥青混凝土路面呈粘弹性状态，刀具前角对切屑的挤压以及后角对已加工路面的摩擦使得刀尖附近的应力值增大；随着切削速度的增大，沥青混凝土在切削过程中脆性越来越明显，产生的切屑对前刀面的挤压程度降低，从而使得刀尖附近的应力值趋于减小；当速度达到一定程度的时候，这个值趋于平稳。
另外还可以看出在切削过程中刀尖前端的沥青混凝土路面主要受到刀尖对其的挤压，从而oo。
和 o，，呈现为负值；o。
、a，，和o，，低速慢慢随着速度的增大而不断增大，这是因为沥青混凝土的粘塑性随着切削速度变化而引起的。
表3为切削深度为60 mm的不同切削速度下的刀具切削力计算结果。
盾构刀盘形式.doc
盾构刀盘形式盾构刀盘形式多种多样，只有熟悉每种形式的差异才能在施工的时候选择正确的，了解细节非常关键。
下面就盾构刀盘形式和大家介绍一下。
1、引言盾构是一种专门用于开挖地下隧道的大型成套施工设备，它具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度的优点，在城市隧道的开挖中得到越来越广泛的应用。
刀盘是盾构机的关键部件之一，是盾构主要工作部件。
盾构在地下开挖中会遇到各种不同地层，从淤泥、粘土、砂层到软岩及硬岩等。
在开挖中刀盘受力复杂，工作环境恶劣，是需要重点检查和维修的部位。
刀盘结构关系到盾构的开挖效率、使用寿命及刀具费用。
盾构的刀盘结构形式与工程地质情况有着密切的关系，不同的地层应采用不同的刀盘结构形式，盾构刀盘设计是盾构关键技术，采用合适的刀盘类型是盾构顺利施工的关键因素。
2、盾构刀盘的主要功能开挖功能：对掌子面的地层进行开挖，开挖后的渣土顺利通过渣槽，进入土舱；稳定功能：支撑掌子面，具有稳定掌子面的功能；搅拌功能：对土舱内的渣土进行搅拌，使渣土具有一定的塑性，能通过螺旋输送机来调整控制土舱内的压力。
3、刀具工作原理对于不同地层的开挖，盾构的刀具采用不同型式：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。
不同类型刀具的工作原理如下：3.1滚刀工作原理安装在刀盘上的盘形滚刀在盾构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。
盘形滚刀在刀盘的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圆。
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，掌子面上岩石被盘形滚刀挤压碎裂而形成多道同心圆沟槽。
随着沟槽深度的增加，岩体表面裂纹加深扩大，当刀具压力超过岩石的剪切和拉伸强度时，相邻同心圆沟槽间的岩石成片崩落，完成盘形滚刀的破岩过程。
3.2齿刀工作原理在岩石较软的情况下掘进时，如果盘形滚刀与岩石掌子面之间不能产生一定的附着力，使滚刀产生滚动，滚刀将会产生弦磨。
盾构选型及参数计算方法
盾构选型及参数计算⽅法盾构选型及参数计算⽅法1.1、序⾔盾构是⼀种专门⽤于隧道⼯程的⼤型⾼科技综合施⼯设备，它具有⼀个可以移动的钢结构外壳（盾壳），盾构内装有开挖、排⼟、拼装和推进等机械装置，进⾏⼟层开挖、碴⼟排运、衬砌拼装和盾构推进等系列操作，使隧道结构施⼯⼀次完成。
它具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度的优点，从松散软⼟、淤泥到硬岩都可应⽤，在相同条件下，其掘进速度为常规钻爆法的4～10倍。
较长地下⼯程的⼯期对经济效益和⽣态环境等⽅⾯有着重⼤影响，⽽且隧道⼯程掘进⼯作⾯⼜常常受到很多限制，⾯对进度、安全、环保、效益等这些问题，使⽤盾构机⽆疑是最好的选择。
些外，对修建穿越江、湖、海底和沼泽地域隧道，采⽤盾构法施⼯，也具有⼗分明显的技术和经济优势。
采⽤盾构法施⼯，盾构的选型及配置是隧道施⼯中关键环节之⼀，盾构选型应根据⼯程地质⽔⽂情况、⼯期、经济性、环境保护、安全等综合考虑。
盾构的选型及配置是⼀种综合性技术，涉及地质、⼯程、机械、电⽓及控制等⽅⾯。
1.2盾构机选型主要原则1.2.1盾构的选型依据盾构选型主要应考虑以下⼏个因素：1）⼯程地质、⽔⽂条件及施⼯场地⼤⼩。
2）业主招标⽂件中的要求。
3）管⽚设计尺⼨与分块⾓度。
4）盾构的先进性、适应性与经济性。
5）盾构机⼚家的信誉与业绩。
6）盾构机能否按期到达现场。
1.2.2 盾构的型式1）敞开式型盾构敞开式型盾构是指盾构内施⼯⼈员可以直接和开挖⾯⼟层接触，对开挖⾯⼯况进⾏观察，直接排除开挖⾯发⽣的故障。
这种盾构适⽤于能⾃⽴和较稳定的⼟层施⼯，对不稳定的⼟层⼀般要辅以⽓压或降⽔，使⼟层保持稳定，以防⽌开挖⾯坍塌。
有⼈⼯开挖盾构、半机械开挖盾构、机械开挖盾构。
2）部分敞开式型盾构部分敞开式型盾构是在盾构切⼝环在正⾯安装挤压胸板或⽹格切削装置，⽀护开挖⾯⼟层，即形成挤压盾构或⽹格盾构，施⼯⼈员可以直接观察开挖⾯⼟层⼯况，开挖⼟体通过⽹格孔或挤压胸板闸门进⼊盾构。
盾构机械刀盘设计与参数优化
盾构机械刀盘设计与参数优化盾构机是一种在地下施工使用的大型机械设备，其主要用途是开挖隧道。
而盾构机的刀盘是盾构机的核心部件之一，它承担着切削岩土、泥浆搅拌和顶进推进等重要任务。
在盾构机的设计和参数优化过程中，刀盘的设计和参数优化是至关重要的环节。
1. 刀盘类型设计在盾构机械刀盘设计中，需要根据具体的隧道工程要求选择合适的刀盘类型。
常见的刀盘类型包括盾壳式刀盘、齿轮式刀盘和两轴式刀盘等，每种刀盘都有其适用的工况和特点。
- 盾壳式刀盘：适用于软土、黏土和粉砂层等地层的隧道开挖，具有切削面积大、切削能力强的优点，但对于硬岩层较为不适用。
- 齿轮式刀盘：适用于岩层稳定、硬度较高的隧道开挖，具有切削能力强、刀具更换方便的优点，但切削面积相对较小。
- 两轴式刀盘：适用于各种地层的隧道开挖，具有切削能力强、刀具更换方便以及切削面积大的优点，但结构相对较为复杂。
根据具体工程的地层情况和隧道设计要求，选择合适的刀盘类型是确保盾构机施工效率和质量的关键。
2. 刀盘参数优化在盾构机械刀盘设计中，参数的优化是提高刀盘性能和施工效率的重要手段。
下面是一些常见的刀盘参数优化的方向：- 刀具材料选择：选择合适的刀具材料可以提高刀具的硬度和耐磨性，延长刀具的使用寿命。
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等，根据具体工程的地层情况选择合适的刀具材料。
- 刀盘直径和刀具布局：刀盘直径的选择应根据隧道工程的要求和地质条件进行优化，一般情况下，刀盘直径越大，切削面积越大，切削能力越强。
同时，合理布局刀具的位置和角度，可以减少切削阻力和提高切削效果。
- 刀具类型和数量：根据地层条件和隧道设计要求，选择合适的刀具类型和数量。
刀具的类型包括刀片、齿轮和斗齿等，不同类型的刀具适用于不同的地层和切削任务。
- 刀盘结构设计：刀盘的结构设计包括刀盘的刚度、刀具固定方式和刀具更换等方面。
合理设计刀盘的结构可以提高刀盘的稳定性和切削效果，同时方便刀具的更换和维修。
浅谈北京地区盾构刀盘选型
浅谈北京地区盾构⼑盘选型浅谈北京地区盾构⼑盘选型浅谈北京地区盾构⼑盘选型摘要：本⽂结合盾构施⼯中的实践经验，对北京地区盾构⼑盘选型过程中常见问题进⾏论述，为此类盾构⼑盘选型提供参考。
关键词：盾构施⼯⼑盘选型⼑盘形式⼑具中图分类号：TU74 ⽂献标识码：A ⽂章编号：在科技飞速发展的今天，盾构在城市隧道的开挖中得到越来越⼴泛的应⽤。
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，⼑盘的结构关系到盾构⼯程的成败、开挖效率、使⽤寿命及⼑具费⽤。
即盾构的⼑盘结构形式与⼯程地质情况有着密切的关系，不同的地层应采⽤不同的⼑盘结构形式，因⽽⼑盘选型和⼑具的选择成为了盾构的关键技术。
采⽤什么样的⼑盘结构和⼑具配置才能够满⾜盾构机在北京地区隧道掘进过程中达到最⼩的⼑具磨损、最少的换⼑次数，甚⾄中途不换⼑的⽬的，使盾构机的性价⽐达到较⾼⽔平。
⼀特点1 盾构机⼑盘选⽤⾯板和辐条相结合的⼑盘型式，满⾜⼯程掘进距离较长,且要穿过砂卵地层,很可能需中途换⼑需要。
2 采⽤⽛型交错连续排列⽅式⼑具，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。
3 采⽤设计为楔形结构的⼑盘开⼝槽，使⼑盘中部开⼝逐渐变⼤，利于渣⼟向⼟仓内流动，防⽌结泥饼，提⾼开⼝效率。
⼆使⽤范围粉细砂、中粗砂、圆砾卵⽯、粘⼟、粉质粘⼟地层及由以上相互组成的复合地层。
三⼑盘选型现以北京地铁6号线⼀期⼟建施⼯01合同段为例，具体说明盾构选型过程中的相关观点及看法。
本段线路位于北京城区东部，沿线地形基本平坦，起伏不明显，全线地势西⾼东低。
钻孔孔⼝⾃然地⾯标⾼为32.00～36.33m，与周边场地基本相平。
⼟体从上⽽下依次为：粉⼟填⼟、杂填⼟、粉⼟、粉质粘⼟、粘⼟、粉细砂、粉质粘⼟、粉⼟、粉细砂、中粗砂、圆砾卵⽯、中粗砂、粉细砂、粉质粘⼟、粉质粘⼟。
盾构区间部分区域需要穿越中粗砂和砂卵⽯地层。
1 盾构机的⼑盘形式⼑盘的功能是开挖、稳定掌⼦⾯和搅拌碴⼟。
软土地层条件下盾构机刀盘及刀具选型
软土地层条件下盾构机刀盘及刀具选型摘要：刀盘刀具是复合式盾构机的关键部件，国内外主要采用相似模型试验、数值仿真和现场测试等手段，研究特定刀具的破岩能力、岩土性质及温度等因素对刀具的影响、随机载荷作用下刀具的疲劳寿命及掘进效率的影响、刀盘系统整体强度、刚度及稳定性等问题。
而针对实际工程实例的复合式盾构机刀盘刀。
关键词：软土地层；盾构机；刀盘及刀具；选型引言盾构施工技术已越来越广泛地应用于城市地铁隧道施工中。
我国幅员广阔，地质条件多样，针对各类不同的地质条件，能否设计满足盾构工程施工需要的盾构刀盘及刀具是工程能否成功的关键因素。
本文针对软土地层地质条件下盾构刀盘及刀具设计展开研究。
一、软土地层条件下盾构机刀盘选型1、刀盘开口率刀盘开口率是指刀盘留空面积占整个刀盘面积的百分比。
这部分留空面积，是切削渣土的运动通道。
渣土脱离土体后，在重力及刀具刮削作用下，沿刀盘开口流动到土仓。
搅拌后，从土仓底部螺旋输送机排出。
开口率的大小对应的是渣土排放的效率。
若取值过小，破碎（切削）的渣土不能及时进入土仓，滞留在刀盘前方，跟随刀盘做摩擦运动，随着温度升高，会固结在刀具、辐条等部位形成泥饼。
因此，在结构强度允许的情况下，开口率尽可能地取较大的值较好。
开口率的取值对应刀盘的常态转速。
开口率的计算公式：K=1/（r+1）其中：K——开口率（%）r——刀盘转速（rpm）刀盘转速是一个从0到Rmax的范围值。
通常是连续可调的。
但刀盘的开口率是固定的，一经设计、制造成型就不可更改。
因此，确定刀盘开口率需要预先评估针对隧道地质条件下刀盘的经常工作状态，根据刀盘的常态转速来确定刀盘的开口率。
岩土硬度高、结理发育差的地层，刀盘转速应较大。
相应的，对刀盘开口率要求就小。
这与高硬度岩土开挖效率低，出渣量小的施工形态是对应的。
反之，岩土硬度低、结理发育丰富地层（如全、强风化地层），刀盘转速应较小。
对刀盘开口率要求就大。
2、刃间距刀盘旋转时，每一个滚刀运动轨迹都是一个以刀盘回转中心为圆心的轨迹圆。
盾构刀盘刀具应用
下
的驱动回转力矩使刀具滚动径向受力，从而克服来
建
自掌子面的摩擦力矩。
者
无
疆
17 中交二公局
5、盾构刀具的受力机理
2）软岩刀具破岩原理
交
软岩的切削主要是刀具直接对土层进行剪Hale Waihona Puke 破坏融来进行切削的。
天
下
建
者
无
疆
软土刀具切削机理示意图
18 中交二公局
交
融
天
二、盾构刀盘刀具及地质适应性
下
建
者
无
疆
19 中交二公局
西安老黄土、砂
砾石地层的应用
交 融 天 下
老黄土密实，缺 水；砂砾石粒径 在0.1～30mm
建 间，缺水，缺粘
者 性颗粒；
无
疆
21 中交二公局
交 融 天 下 建 者 无 疆
中交二公局
中国中铁6、16号与西安的黄土及砂层地质
某盾构机
盾构直径
6280mm
驱动类型
驱动功率 总推力
最高日进度
Frequency Converter
建
者
无
疆
37 中交二公局
刀盘维修后掘进再次遇到孤石，因不具备开仓和从地 面进行加固处理的条件，强行推进出洞。
交 融 天 下 建 者 无 疆
38 中交二公局
案例二：某TBM工程施工，边刀与刮板均接近磨损的
极限需要更换时，未引起重视，不是选择仔细的跟踪检
交 融 天
测或立即更换刀具，而是决定继续掘进待后处理，结果 导致刀盘边缘结构遭到磨损，刮板座及边刀座因过度磨 损无法继续使用而停机处理。
弓型刀盘用于硬岩掘进机,适合砾石层和微风化岩
盾构刀具简介
盾构刀具简介吕志峰，刘玉海，刘学红山东天工岩土工程设备有限公司，山东聊城252000)摘 要：盾构刀具是盾构机切削岩土的工 具。
本文介绍了盾构机用刀具的分类，扼要叙述了盾构机 的切削 刀具和滚压刀具的功能、形状、用材及制造工 艺，对盾构机用刀具的使用者与管理者有借鉴作用。
关键词：盾构刀具；切削刀分类；滚刀结构；刀具焊接 中图 分类号：TD421.2+5 文献标志码：BIn troductio nto Shield Machi neCutterLU Zhi-feng, LIU Yu-hai, LIU Xue-hong(Shandong Techgongeotechnica Engineering Equipment Co., Ltd, Liaocheng 252000 Shandong ProvincChina)Abstract: The shield machine cutter is a type of tool employed by a shield machine to cut n&cSoil. The paper describes the category of shieldmachinecutters and focuses on the function, shape, material, and manufacturing process of cutters and rolling cutters used on the shieldachine. It can function as a referencfor the usersand keepers of shield machinecutters.Key words: shield machine cutterthe category of shield machine cutters; the structure of rollingutters;the cutter welding经历了从依赖进口到平分国内市场 ，到部分产品 出口的过程。
常见盾构刀盘型式及选用
常见盾构刀盘型式及选用
宋克志;王本福
【期刊名称】《筑路机械与施工机械化》
【年(卷),期】2007(024)006
【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.
【总页数】3页(P44-46)
【作者】宋克志;王本福
【作者单位】同济大学,地下建筑与工程系,上海,200092;鲁东大学,土木工程学院,山东,烟台,264025;邹城市白马河管理所,山东,邹城,273517
【正文语种】中文
【中图分类】U455.3
【相关文献】
1.复合式土压平衡盾构机刀盘常见故障(损坏)原因分析及解决措施 [J], 蒙先君
2.EPB盾构机刀盘开口模式与刀盘盘体结构耦合设计 [J], 虞诗强;霍军周;吴承原;孙伟
3.盾构机液压系统故障处理探析r——以海瑞克盾构刀盘驱动液压系统为例 [J], 邹瑾
4.土压平衡盾构刀盘开口率与刀盘前后压差的关系 [J], 刘建琴;郭伟;黄丙庆;杨亚楠;王志勇
5.南昌地铁盾构刀盘选用及刀具配置分析 [J], 詹涛
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常见盾构刀盘型式及选用
作者:admin
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。
辐条式刀盘（图3、图4）主要由轮缘、辐条及布设在辐条上的刀具组成。
刀具布置在辐条的两侧，一般较难布置滚刀。
刀盘开口率很大，约在60%～95%之间，属开敞式。
以往，辐条式刀盘应用较少。
最近，在日本地铁工程中辐条式刀盘应用开始增多。
中国盾构工法也开始应用辐条式刀盘，如北京地铁4号线使用的石川岛播磨Ф6.14m盾构（开口率95%）、小松Ф6.3m盾构（开口率62%）、上海地铁M6、M8使用的石川岛播磨Ф6.52m双圆盾构（开
口率85%）。
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Ф6.14m盾构、天津地铁1号线使用的小松6.32m盾构及武汉长江隧道试验的法国NFMФ11.38m复合式泥水盾构。
具体应用时采用哪种刀盘型式，应根据施工条件和土质条件等因素决定。
泥水平衡盾构刀盘一般采用面板式或幅板式，而土压平衡盾构刀盘根据土质条件可采用面板式、辐条式及幅板式。
不同的刀盘型式在土舱构造、开挖面稳定、土压保持、砂土的流进性、刀盘负荷和扭矩及检查换刀等方面存在较大的差异。
典型的面板式和辐条式刀盘的特性比较见表1。
2 结语
基于文献调查和工程经验总结，对盾构刀盘结构、基本配置及工程应用进行了举例说明，论述了刀盘型式及选用。
刀盘结构型式有面板式、辐条式及介于2者之间的幅板式，它们在土舱构造、开挖面稳定、土压保持、砂土的流进性、刀盘负荷和扭矩及检查换刀等方面存在较大的差异，应综合考虑地层条件、开挖面的稳定性、刀盘适应性以及障碍物的处置等因素来选用刀盘型式。
参考文献：
［1］乐贵平.浅谈北京地区地铁隧道施工用盾构机选型［J］.现代隧道技术，2003，40（3）：14～17.
［2］王梦恕，袁大军，宋克志，等.地下隧道工程装备国产化发展研究［R］.北京：中国工程院.。