一种融合水刀和滚刀双重破岩的小刀间距TBM刀盘的制作方法

本实用新型涉及隧道施工技术领域，特别是指一种融合水刀和滚刀双重破岩的小刀间距TBM刀盘。

背景技术：

传统的TBM刀盘在工作时，仅受TBM主推力油缸提供的推力将刀盘工作面上的盘形滚刀贯入岩石，盘形滚刀随着刀盘的运动而被动滚动并切割、挤压、破碎岩石，从而实现隧洞掘进开挖。但受刀具尺寸及布刀方式的限制，刀盘工作面上的盘形滚刀数量有限，且刀间距较大。当岩石强度高，完整性较好时，刀间距大影响破岩效率与隧洞掘进开挖，严重制约着工程的工期。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种融合水刀和滚刀双重破岩的小刀间距TBM刀盘，解决了现有技术中单一滚刀刀盘切削能力不佳、适用性差、开挖效率低等问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种融合水刀和滚刀双重破岩的小刀间距TBM刀盘，包括刀盘本体，所述刀盘本体的前端设有刀盘， 刀盘上设有若干个盘形滚刀和若干个水刀砂管，每个盘形滚刀的周边设有至少一个水刀砂管，刀盘本体后端的中心处设有回转接头，水刀砂管通过高压管与回转接头的出液端相连接，回转接头的进液端通过连接管与设置在刀盘本体后方的高压磨料罐相连通。

所述盘形滚刀分别位于刀盘上不同半径的同心圆上，水刀砂管位于相应盘形滚刀的上下两侧。同一同心圆上设有至少一个盘形滚刀，水刀砂管位于相邻两个同心圆之间。

所述回转接头的中心轴线与刀盘本体的中心轴线相重合；水刀砂管嵌入式设置在刀盘内。水砂混合物经回转接头流向水刀砂管，然后经水刀砂管喷出。

所述高压磨料罐上连接有水泵，水泵的一端与高压磨料罐相连通、另一端通过管路与水箱相连接。

为了便于渣土的输送，所述刀盘的外圆面上设有进渣口，进渣口的数量至少为一个。

本实用新型的有益效果为：（1）高压水砂混合物经水刀砂管喷出形成水刀，水刀对岩石有劈裂和溅射作用，可形成为裂缝，便于岩石碎片的形成与剥落，增加盘形滚刀沿径向破岩效率。（2）水刀射流形成的环痕位于盘形滚刀形成的环痕之间，减少了刀间距，便于裂纹的发展和壮大，破岩效率增加。（3）水刀的溅射作用使刀盘破岩时不会产生粉尘，改善了作业环境。（4）滚刀与水刀结合破岩，裂纹更容易产生和扩展，减少贯入推力，降低设备能耗。（5）水对滚刀有降温左右，降低刀具的高温密封损伤；破岩难度降低，盘形滚刀磨损减小，换刀周期延长，节省TBM工程投资。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型内部结构示意图。

图2为本实用新型盘形滚刀和水刀砂管分布示意图。

图3为本实用新型工作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，实施例1，一种融合水刀和滚刀双重破岩的小刀间距TBM刀盘，包括刀盘本体1，刀盘本体1的前端设有刀盘2，刀盘本体的后端与主驱动相连接，刀盘2上设有若干个盘形滚刀3和若干个水刀砂管4，在主驱动的作用下刀盘转动对岩石进行切削，盘形滚刀的运动轨迹就是多个半径不同的同心圆。每个盘形滚刀3的周边设有至少一个水刀砂管4，水刀砂管位于相邻两个同心圆轨迹之间，相邻同心圆上的两把盘形滚刀之间布置水刀，磨料束产生的裂纹和滚刀挤压产生的裂纹相互渗透，间接的减小刀间距，更易于岩片的形成与剥落。刀盘本体1后端的中心处设有回转接头5，回转接头通过回转机构与刀盘本体相连接，在刀盘转动的过程中保持相对静止状态。回转接头采用多分枝式，水刀砂管4通过高压管6与回转接头5的出液端相连接，水刀砂管呈发散式与回转接头相连接。回转接头5的进液端通过连接管7与设置在刀盘本体1后方的高压磨料罐8相连通。所述高压磨料罐8上连接有水泵，水泵的一端与高压磨料罐8相连通、另一端通过管路与水箱相连接，水箱与外部水源相连接。高压磨料罐内设有磨料，水经高压磨料罐后成为水砂混合物，通过高压供水回转接头分散为多路，磨料束经水刀砂管喷出后直接作用于TBM掌子面岩石形成水刀。

传统的TBM刀盘在工作时，仅受TBM主推力油缸提供的推力将刀盘工作面上的盘形滚刀贯入岩石，盘形滚刀随着刀盘的运动而被动滚动并切割、挤压、破碎岩石，从而实现隧洞掘进开挖。单个滚刀对岩石挤压会产生裂纹，裂纹扩展交叉，岩片从岩石上剥落下来。本实用新型是采用盘形滚刀与超高压水刀砂管相结合，水刀砂管位于盘形滚刀运动轨迹的两侧。刀盘转动时同时启动超高压水力喷射系统，通过水刀砂管喷出的高压磨料束对掌子面岩石进步水力冲击剪切破坏，高压磨料束对岩石产生两个作用：1、冲击产生的正压力高于岩石的抗拉和抗剪强度，在岩石中形成裂隙；2、水进入裂隙空间，使裂隙产生一定的压力场，在裂隙尖端产生拉应力集中区，使裂隙迅速发展和壮大，使岩石破碎。

实施例2，一种融合水刀和滚刀双重破岩的小刀间距TBM刀盘，所述盘形滚刀3分别位于刀盘2上不同半径的同心圆上，每一同心圆上设有一个盘形滚刀，水刀砂管位于相邻两个同心圆之间。水刀砂管4位于相应盘形滚刀3的上下两侧，也就是位于相邻两个同心圆之间，水刀产生的裂纹和滚刀挤压产生的裂纹相互渗透，间接的减小刀间距，更易于岩片的形成与剥落。所述回转接头5的中心轴线与刀盘本体1的中心轴线相重合；在刀盘转动过程中保持相对静止，水刀砂管4嵌入式设置在刀盘2内，高压管固定在刀盘上，防止管线缠绕。所述刀盘2的外圆面上设有进渣口9。进渣口的数量至少为一个，便于渣土的输送。

其他结构与实施例1相同。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。