《异形盾构刀盘在软土地层的应用与》
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摘 要 随着生产技术的提高,盾构机已经应用在地铁、电力、管廊等工程中,由于这些工程埋深主要位于土层,而土的稳定性相比较岩石较差,在保持土层稳定性的前提下快速掘进,是保证施工质量和提高施工效率前提.本文所研究的异形刀盘,将刀盘分为内外环,通过外环超前布置,内环滞后布置,形成异形结构,减小了刀盘切割阻力;通过在异形区加大开口率,有效降低碴土在刀盘中心形成泥饼的可能.
关键词 异形刀盘;切割阻力;开口率
引言
随着我国经济建设的迅猛发展,地下空间的利用程度,已成为衡量城市化进程的重要标准之一.盾构机掘进作为地下工程施工的主要方法之一,所开挖的地层由多种土质构成[1].在软土推进过程中,若刀盘开口率偏小,则容易在刀盘中心区域形成“泥结饼”,影响盾构机工作效率,而在保持掌子面稳定的基础上减少切割阻力,则会大幅度降低能源消耗.基于上述问题,本文通过研究异形盾构刀盘形式及开口方式,实现在耗能较小的情况下提高施工效率,为后续其他盾构刀盘研究提供有益的参考.
1刀盘设计要点
盾构机刀盘切割阻力与切土面积成正比,若掌子面上覆土层及构筑物、建筑物重量大,则会增大掌子面的切向应力,使掌子面土层密实,切割困难,降低盾构机推进速度.通过异形断面将刀盘分为内外两环,如图1所示,在推进过程中,先使外环对土层先行切割,减少切割阻力的,而进入内环的土体切向应力消失,使土体切割更容易,加快了工作面推进速度.
2开口断面设计
在软土中推进,刀盘需要较大的开口率[2],本文盾构刀盘采用六幅式刀盘,如图2所示,刀盘开口面积占刀盘60%,相比较于拥有相同开口率的直面刀盘,异形盾构刀盘由于异面处拥有更长的开口长度,因此异形盾构刀盘的开口面积更大能够及时有效的将切割面切下的土向机尾方向输送.由于采取异面设计,积聚在刀盘区域的泥土,会随刀盘转动从侧面进入土仓,从而避免了泥土在刀盘区域积聚成饼的状况[3-10].
3结束语
（1）采用异形盾构刀盘,分内外环以一定量的断面前后距对掌子面进行掘进,减少了工作阻力,提高了掘进速度.
（2）采用异形断面设计,使积聚在刀盘中部的泥土从异面开口进入土仓,实验表明,对解决“泥成饼”现象效果显著.
综上所述,异形盾构刀盘在软土地层能发挥出良好的效果,其不仅仅是可以减少工作阻力、提高掘进速度,同时还能够有效地解决“泥成饼”现象.
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