23 盾构机的刀盘 北京固本科技有限公司 胡建平 盾构机的刀盘是一种用于隧道暗挖施工 ,具有金属外壳 ,壳内装有整机及辅 助设备 ,在钢壳体掩护下进行土体开挖、 土渣排运、整机推进和管片安装等作业 , 而使隧道一次成形的机械。盾构机按掘进方式分为人工、半机械和机械化形式。 目前机械化盾构发展较快 ,它由刀盘旋转切削地层 ,采用螺旋输送机或泥浆管运 送渣土 ,在壳体内拼装预制管片 ,依靠液压千斤顶推进。 一、盾构机的刀盘 1.刀盘布置及磨损分析 1.1 刀盘布置 刀盘的结构既要考虑刀盘的开挖性能 ,又要考虑渣土的流动性及掌子面的稳定性。 刀具的布 置方式需要充分考虑工程地质情况。本工程中盾构主要穿越砂性土 ,砂性土摩擦阻力大 ,渗 透性强 ,在盾构的推进挤压下水分很快排出 ,土体强度提高 ,故不仅盾构推进摩擦阻力大 ,而 且开挖面土压力也较大 ,对刀盘的磨损会比较严重。另外 ,盾构土仓内刀

刀盘是盾构机的关键部件之一,主要用来完成对掌子面岩土的破碎剥离。根据某盾构刀盘的结构特点,建立其三维实体模型,并建立了刀盘相应的有限元计算模型,对刀盘在土压不平衡工况和土压平衡工况下的受力特性进行分析,得到了刀盘在各工况下的应力应变分布规律。分析结果表明,最大等效应力出现在牛腿与面板的交界处,同时牛腿与法兰盘以及面板与辅梁的连接处有较大的应力。最大应力为230 MPa,最大变形为2.098 mm。研究结果可为刀盘的结构设计和工程施工维护提供基础数据。