專利名稱：：雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及盾構(gòu)機(jī)，尤其涉及雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)。
背景技術(shù)：
：目前，世界上使用的盾構(gòu)機(jī)，一般都采用單一刀盤進(jìn)行土體切削。在實(shí)際使用中，單一刀盤的盾構(gòu)存在如下問題1.盾構(gòu)機(jī)身滾動(dòng)問題(1)盾構(gòu)機(jī)身滾動(dòng)是由于刀盤在切削開挖面土體時(shí)，產(chǎn)生的扭矩大于盾構(gòu)機(jī)殼體與隧道洞壁之間的摩擦力矩，而使盾構(gòu)本體產(chǎn)生滾動(dòng)的現(xiàn)象。在某些特殊的地層中，比如在兩種構(gòu)造與強(qiáng)度差異較大的地層中，上面是軟土層，下面是硬巖層。盾構(gòu)在兩地層分界面掘進(jìn)時(shí)，由于巖性差別太大，且?guī)r層穩(wěn)定性較好，此時(shí)刀盤切削扭矩很大，而盾構(gòu)機(jī)殼體與洞壁之間只有部分產(chǎn)生摩擦力，當(dāng)摩擦力矩?zé)o法平衡刀盤切削土體產(chǎn)生的扭矩時(shí)，將引起盾構(gòu)機(jī)身的滾動(dòng)。大直徑盾構(gòu)在隧道掘進(jìn)過程中，由于隧道地層的地質(zhì)生成年代不同，上部土體與下部土體的差異性是很大的，致使盾構(gòu)本體旋轉(zhuǎn)的情況時(shí)有發(fā)生。(2)盾構(gòu)機(jī)本體的滾動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生以下不良后果a)影響管片的拼裝，甚至損壞管片；b)引起隧道軸線的偏斜；c)有時(shí)，為了對優(yōu)化碴土流動(dòng)有利，刀盤必須向一個(gè)指定方向旋轉(zhuǎn)，但由于刀盤僅能單向旋轉(zhuǎn)(糾正盾構(gòu)滾動(dòng))，因此不能用改變刀盤旋轉(zhuǎn)方向的方法對盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行糾正；d)在采用刀盤單向旋轉(zhuǎn)的施工時(shí)，為了抵消推進(jìn)油缸偏斜所造成的力矩，必須在一定程度上把力矩傳遞給隧道襯砌。這對隧道襯砌提出了額外的要求。一般情況下，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)身滾動(dòng)偏差超過0.5。時(shí)，就必須改變刀盤旋轉(zhuǎn)方向，并且放慢推進(jìn)速度。盾構(gòu)機(jī)身滾動(dòng)的問題，在大小盾構(gòu)上都有發(fā)生。但是，在大盾構(gòu)(直徑ll米以上)發(fā)生滾動(dòng)，所造成的危害與后果是十分嚴(yán)重的，糾正起來也很困難。32.泥餅問題大直徑盾構(gòu)的刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度很低，每分鐘小于1轉(zhuǎn)。盾構(gòu)機(jī)穿越粘性土層時(shí)，由于刀盤正面需維持較高的壓力，而且溫度一般也很高，這樣粘性土在高溫、高壓作用下易壓實(shí)固結(jié)。特別是在刀盤的中心部位，由于刀盤轉(zhuǎn)速很低，大直徑刀盤的中心部位相對于周邊土體幾乎不動(dòng)，很慢的轉(zhuǎn)速使刀盤刀具無法有效地?cái)_動(dòng)土體使之流動(dòng)，刀盤中心的土體幾乎是被刀盤壓迫著前行，且越壓越實(shí)，在高壓與高溫雙作用下，粘性土體結(jié)成泥餅。泥餅粘附在刀盤正面表面，隨刀盤一齊轉(zhuǎn)動(dòng)，并且越結(jié)越大。當(dāng)產(chǎn)生泥餅時(shí)，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的推力大大超過平時(shí)正常所需要的推力，掘進(jìn)速度急劇下降，刀盤扭矩也會(huì)上升，大大降低了盾構(gòu)機(jī)工作效率。當(dāng)泥餅的直徑達(dá)到刀盤直徑的三分之二時(shí)，盾構(gòu)甚至無法掘進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)合理、推進(jìn)速度快、對土體擾動(dòng)效果優(yōu)良的雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)。本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，包括刀盤、刀盤驅(qū)動(dòng)部、推進(jìn)油缸、拼裝機(jī)、螺旋輸送機(jī)、車架，其特征在于，所述的刀盤為雙刀盤，該雙刀盤包括外周大刀盤與獨(dú)立中心刀盤，所述的刀盤驅(qū)動(dòng)部包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與外周大刀盤與獨(dú)立中心刀盤連接。與外周大刀盤連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有大軸承，該大軸承通過大傳力環(huán)與外周大刀盤連接，與獨(dú)立中心刀盤連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有小軸承，該小軸承通過小傳力環(huán)與獨(dú)立中心刀盤連接；大軸承以外嚙合的方式與驅(qū)動(dòng)小齒輪連接，小軸承以內(nèi)嚙合齒的方式與驅(qū)動(dòng)小齒輪連接。所述的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)為變頻器控制的變頻電機(jī)。所述的外周大刀盤包括八組輻條面板刀臂，刀盤的直徑為①14850mm，開口率為18%。所述的獨(dú)立中心刀盤包括六組輻條面板刀臂，刀盤的直徑為<D6700mm，開口率為27.5%。所述的外周大刀盤與獨(dú)立中心刀盤的最外圈與正面表面設(shè)有耐磨層，該耐磨層為貼附的耐磨材料層。所述的外周大刀盤與獨(dú)立中心刀盤的正面切割邊緣的圓周表面設(shè)有耐磨層，該耐磨層為焊接的硬質(zhì)合金層。所述的螺旋輸送機(jī)包括三臺(tái)。采用本實(shí)用新型雙刀盤設(shè)計(jì)，可以根據(jù)盾構(gòu)推進(jìn)的需要，將大刀盤外周上的線速度與中心刀盤外周上的線速度根據(jù)需要優(yōu)化設(shè)定，這樣，外周邊刀的磨損速度將大大下降，改變了盾構(gòu)刀具損壞不均的情況，提高盾構(gòu)刀具的使用期限，減少了盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中換刀的機(jī)率，提高了盾構(gòu)機(jī)使用的效率。而在一般的盾構(gòu)機(jī)上，大刀盤上的外周邊刀具，往往是損壞最快的，因?yàn)榈侗P外周上刀具的切削線速度是最大的，外周刀具的切削速度大，行程大，受到的撞擊也大，磨損也最快。本實(shí)用新型盾構(gòu)機(jī)上獨(dú)立的中心刀盤可以根據(jù)要求設(shè)制轉(zhuǎn)速，中心刀盤最大切削速度由原來的0.8轉(zhuǎn)/分(單刀盤)提高到了1.6轉(zhuǎn)/分，加快了刀盤對中心土體的擾動(dòng)，提高了中心土體的流動(dòng)性，減少了中心土體結(jié)泥餅的幾率，并減少了盾構(gòu)的推進(jìn)力，加快了盾構(gòu)的推進(jìn)速度與工作效率。本實(shí)用新型根據(jù)軟土層地層的特點(diǎn)，在大刀盤與中心刀盤上設(shè)計(jì)采用不同的開口率。中心刀盤的開口率27.5%，大刀盤的開口率18%。中心刀盤開口率較大，有利于中心土體的流向螺旋輸送機(jī)，防止產(chǎn)生泥餅；而周邊大刀盤開口率較小，能使刀盤對正面上部分的土體有效地支護(hù)，保持正面上部土體的穩(wěn)定，防止土體塌陷，減少盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)對周圍環(huán)境的影響。本實(shí)用新型雙刀盤通過內(nèi)刀盤和外刀盤旋轉(zhuǎn)方向的控制，實(shí)現(xiàn)了部分轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)效應(yīng)。雙刀盤盾構(gòu)在切削力極大的地層下，維持大直徑刀盤開挖工作狀態(tài)的穩(wěn)定控制，防止刀盤切削土體產(chǎn)生的巨大的扭矩影響盾構(gòu)的姿態(tài)，避免了盾構(gòu)產(chǎn)生滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的諸多不良后果。本實(shí)用新型采用三臺(tái)螺旋輸送機(jī)，輸送排出刀盤切削下來的土體。使用三臺(tái)螺旋機(jī)，除了大直徑盾構(gòu)出土量大的需要外，還有控制盾構(gòu)正面土體壓力，調(diào)節(jié)盾體推進(jìn)姿態(tài)的作用。在盾構(gòu)推進(jìn)過程中，由于地下情況復(fù)雜，常常會(huì)發(fā)生一側(cè)面土壓力升高，盾構(gòu)姿態(tài)發(fā)生變化，隧道軸線偏移的情況；通過控制不同側(cè)螺旋機(jī)的出土量，可以有效地控制盾構(gòu)姿態(tài)，防止隧道軸線偏移。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型盾構(gòu)采用雙刀盤設(shè)計(jì)，大大優(yōu)化刀盤對土體的切削速度，進(jìn)而提高盾構(gòu)的推進(jìn)速度，同時(shí)優(yōu)化刀盤對土體的擾動(dòng)效果，防止盾構(gòu)機(jī)機(jī)身的滾動(dòng)；在刀盤上設(shè)計(jì)不同的開口率，適用于隧道推進(jìn)時(shí)中心部位與周邊部位的不同情況，防止中心土體產(chǎn)生泥餅并保持正面上部土體的穩(wěn)定；三臺(tái)螺旋輸送機(jī)排土，有效地控制盾構(gòu)姿態(tài)，防止隧道軸線偏移。圖1為本實(shí)用新型盾構(gòu)機(jī)的軸向結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的刀盤驅(qū)動(dòng)部的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的刀盤驅(qū)動(dòng)部的后視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的刀盤的主視圖。具體實(shí)施方式下面對照附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1如圖1圖4所示，一種以上海地質(zhì)條件為設(shè)計(jì)依據(jù)的大直徑(llm以上)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，主要包括刀盤、刀盤驅(qū)動(dòng)部、推進(jìn)油缸l、拼裝機(jī)2、螺旋輸送機(jī)、車架。所述的刀盤為雙刀盤，該雙刀盤包括整體式外周大刀盤3與獨(dú)立中心刀盤4，外周大刀盤3包括八組輻條面板刀臂31，獨(dú)立中心刀盤4與中心刀盤中心回轉(zhuǎn)5連接，獨(dú)立中心刀盤4包括六組輻條面板刀臂41，二者的技術(shù)參數(shù)如表1所示表1外周大刀盤和獨(dú)立中心刀盤的技術(shù)參數(shù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>所述的刀盤驅(qū)動(dòng)部包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與外周大刀盤3與獨(dú)立中心刀盤4連接，外周大刀盤3與獨(dú)立中心刀盤4各自獨(dú)立雙向旋轉(zhuǎn)。所述的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直徑不同的大小兩個(gè)軸承與外周大刀盤3連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有大軸承6，大軸承6通過大傳力環(huán)7與外周大刀盤3連接，與獨(dú)立中心刀盤4連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有小軸承8，小軸承8通過小傳力環(huán)9與獨(dú)立中心刀盤4連接；大軸承6以外嚙合的方式與大軸承驅(qū)動(dòng)小齒輪12連接，進(jìn)行齒面嚙合，在轉(zhuǎn)速要求相對不高的外周大刀盤3上實(shí)現(xiàn)扭矩最大化，小軸承8以內(nèi)嚙合齒的方式與小軸承驅(qū)動(dòng)小齒輪13連接，進(jìn)行齒面嚙合。外周大刀盤3通過大刀盤電機(jī)10驅(qū)動(dòng)，中心獨(dú)立刀盤4通過中心刀盤電機(jī)11驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)均為變頻器控制的變頻電機(jī)，并各自同步正反雙向旋轉(zhuǎn)。與外周大刀盤3連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還設(shè)有油脂組合密封系統(tǒng)14、機(jī)械迷宮密封15，與獨(dú)立中心刀盤4連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還設(shè)有油脂組合密封系統(tǒng)16、機(jī)械迷宮密封17。本實(shí)施例設(shè)有左螺旋輸送機(jī)23、中螺旋輸送機(jī)24和右螺旋輸送機(jī)25三臺(tái)螺旋輸送機(jī)。三臺(tái)螺旋輸送機(jī)滿足大直徑盾構(gòu)出土量大的需要，并能控制盾構(gòu)正面土體壓力，調(diào)節(jié)盾體推進(jìn)姿態(tài)。外周大刀盤3與獨(dú)立中心刀盤4的盤體材料采用低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接制作，自動(dòng)焊接成型，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，剛性好。外周大刀盤3與獨(dú)立中心刀盤4的最外圈與正面表面設(shè)有耐磨性材料貼附的耐磨層；正面切割邊緣的圓周表面，設(shè)有厚度為5mm硬質(zhì)合金耐磨層，硬度約為55-58HRC，以增強(qiáng)耐磨性。所述的盾構(gòu)機(jī)還包括土倉攪拌機(jī)構(gòu)18、中心人行閘19、左人行閘20、右人行閘21、人孔22。權(quán)利要求1.雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，包括刀盤、刀盤驅(qū)動(dòng)部、推進(jìn)油缸、拼裝機(jī)、螺旋輸送機(jī)、車架，其特征在于，所述的刀盤為雙刀盤，該雙刀盤包括外周大刀盤與獨(dú)立中心刀盤，所述的刀盤驅(qū)動(dòng)部包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與外周大刀盤與獨(dú)立中心刀盤連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，與外周大刀盤連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有大軸承，該大軸承通過大傳力環(huán)與外周大刀盤連接，與獨(dú)立中心刀盤連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有小軸承，該小軸承通過小傳力環(huán)與獨(dú)立中心刀盤連接；大軸承以外嚙合的方式與驅(qū)動(dòng)小齒輪連接，小軸承以內(nèi)嚙合齒的方式與驅(qū)動(dòng)小齒輪連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)為變頻器控制的變頻電機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述的外周大刀盤包括八組輻條面板刀臂，刀盤的直徑為O14850mm，開口率為18%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述的獨(dú)立中心刀盤包括六組輻條面板刀臂，刀盤的直徑為①6700mm，開口率為27.5%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述的外周大刀盤與獨(dú)立中心刀盤的最外圈與正面表面設(shè)有耐磨層，該耐磨層為貼附的耐磨材料層。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述的外周大刀盤與獨(dú)立中心刀盤的正面切割邊緣的圓周表面設(shè)有耐磨層，該耐磨層為焊接的硬質(zhì)合金層。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其特征在于，所述的螺旋輸送機(jī)包括三臺(tái)。專利摘要本實(shí)用新型涉及雙刀盤大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，包括刀盤、刀盤驅(qū)動(dòng)部、推進(jìn)油缸、拼裝機(jī)、螺旋輸送機(jī)、車架，所述的刀盤為雙刀盤，該雙刀盤包括外周大刀盤與獨(dú)立中心刀盤，所述的刀盤驅(qū)動(dòng)部包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與外周大刀盤與獨(dú)立中心刀盤連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型盾構(gòu)采用雙刀盤設(shè)計(jì)，大大優(yōu)化刀盤對土體的切削速度，進(jìn)而提高盾構(gòu)的推進(jìn)速度，同時(shí)優(yōu)化刀盤對土體的擾動(dòng)效果，防止盾構(gòu)機(jī)機(jī)身的滾動(dòng)；在刀盤上設(shè)計(jì)不同的開口率，適用于隧道推進(jìn)時(shí)中心部位與周邊部位的不同情況；三臺(tái)螺旋輸送機(jī)排土，有效地控制盾構(gòu)姿態(tài)，防止隧道軸線偏移。文檔編號E21D9/00GK201351496SQ20092006757公開日2009年11月25日申請日期2009年2月9日優(yōu)先權(quán)日2009年2月9日發(fā)明者陳維明申請人:上海力行工程技術(shù)發(fā)展有限公司