浅谈北京地区盾构刀盘选型

《浅谈北京地区盾构刀盘选型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、浅谈北京地区盾构刀盘选型摘要：本文结合盾构施工屮的实践经验，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屮图分类号：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冇着密切的关系，不同的地层应采用不同的刀盘结构形式，因而刀盘选型和

2、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o3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

3、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屮粗砂和砂卵石地层

4、。1盾构机的丿J盘形式刀盘的功能是开挖、稳定掌子面和搅拌砂土。刀盘的结构形式有面板式和辐条式两种，具体应用时应根据施工条件和土质条件等因素决定。泥水盾构采用面板式刀盘；土压平衡盾构根据土质条件可采用面板式或辐条式。对于土压平衡盾构，采用面板式刀盘时，由于泥土流经刀盘面板的开口进人土仓，盾构掘进时土仓内的土压力与开挖面的土压力之间产生压力降，且压力降的大小受面板刀开口的影响不易确定，从而使得开挖面的土压力不易控制。辐条式刀盘仅有几根辐条，切削下來的土休直接进人土仓，没有压力损失，同时在辐条后设有搅拌

5、叶片，土、砂流动顺畅，土压平衡容易控制。因此幅条式刀盘对砂、土等单一软土地层的适应性比面板式刀盘较强。（比较结果详见表）针对北京的地质条件以及本工程地铁隧道埋深不超过25m的情况，采用什么形式的刀盘将直接影响盾构机的掘进效果，而且造价相差约为盾构机造价的4%〜8%。在对两种型式的刀盘特性进行了比较。辐条式及面板式刀盘特征比较根据上述的地质条件，我项目部与盾构机生产厂家共同研究如何进行刀盘选型。既能够适应木工程地质条件，同时乂能适应螺旋输送机正常出土允许最大尺寸的石確；刀盘的开口率能适应不同地质条件

6、快速掘进的要求；在容易塌方的地段施工，工作人员需在刀盘作业面施工时，由于面板的抵挡土体作用较强，在这种情况下，适于选用面板式刀盘形式。考虑到安全因素，本次工程掘进距离较长，且要穿过砂卵地层，很可能需屮途换丿J,因此采购的盾构机刀盘选用面板和辐条相结合的刀盘型式，刀盘上分别留有六个外加剂注入口以满足土体改良需要。2盾构的开口率根据地层条件以砂卵石和粉质粘土为主，为使渣土易于流动，防止结泥饼，提高开口效率，刀盘开口槽设计为楔形结构，使刀盘中部开口逐渐变大，利于渣土向土仓内流动，本盾构机开口率为47%。

7、盾构机丿J盘结构3刀具的选择及布置刀具布置和刀具形状在盾构机设计中是非常重要的内容。刀具布置方式及刀具形状是否适合应用工程的地质条件，直接影响盾构机的切削效果、出土状况和掘进速度。对于全断面切削的辐条面板相结合式刀盘，从盾构机的发展历史看，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

8、基本均采用牙型交错连续排列方式。我公司采购的盾构机，其刀具布置就是采用该方式，见图。刀具布置图根据北京市地铁隧道施工中可能碰到的三种地质条件，刀具布置时应按照牙型交错连续排列的原理，确保盾构机刀具的切削轨迹布满开挖全断面；另针对•不同切削要求（包括不同地质的要求），本标段盾构机设置齿刀（94把）、周边刮刀仃2把）、先行刀（42把）、鱼尾刀（1把）、仿型刀（2把）。按照各种刀具的特点及作用，经过分析比较，各种刀具可采用下图的布置方式。4刀具的形状及作用刀具的形状必须适应施工地质的特点