小議常見盾構刀盤型式及選用

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摘要：目前常見的刀盤結構有面板式和輻條式2種基本型式，以及介于2者之間的幅板式刀盤。通過文獻分析和工程經驗總結，首先闡述了幾種型式刀盤的結構、基本配置及工程應用。隨后從刀盤土艙構造、開挖面穩定、土壓平衡控制、砂土的流動性、刀盤負荷、障礙物的處置、地層適應性等方面，對2種基本刀盤型式的特性進行了比較和分析。

關鍵詞：盾構；刀盤型式；面板式刀盤；輻條式刀盤

國內外工程實踐表明，盾構在施工中會遇到各種不同地層，從淤泥、粘土、砂層到軟巖及硬巖等。作為盾構機的關鍵部件之一，刀盤主要起到開挖土體、穩定工作面及攪拌土砂的功能，因此在掘進過程中刀盤工作環境惡劣，受力復雜。

刀盤型式及結構關系到盾構的開挖效率、使用壽命及刀具費用。刀盤配置及選型主要依賴于工程地質及水文地質條件，不同的地層應采用不同的刀盤型式，但在地質適應性設計方面缺少完整的理論依據、經驗數據及可靠的試驗數據，在很大程度上還依賴工程經驗。

1刀盤結構型式

盾構刀盤由鋼結構件焊接而成，目前其主流型式有2種：面板式和輻條式［1］。另外，還有介于2者之間的輻板式刀盤（由輻條和幅板組成）［2］。

面板式刀盤（圖1、圖2）一般為焊接箱形結構，其上設置刀座、刀具、開口、添加劑注入口及與主軸承連接部件。切刀布置在面板上開口的兩側，滾刀布置面板是刀座。刀盤開口率較小，在30%左右，屬閉胸式。目前，中國使用的盾構大部分為面板式刀盤結構，如上海地鐵施工用的是法國FCB盾構，北京、廣州、深圳及南京等地用的是海瑞克盾構。

輻條式刀盤（圖3、圖4）主要由輪緣、輻條及布設在輻條上的刀具組成。刀具布置在輻條的兩側，一般較難布置滾刀。刀盤開口率很大，約在60%￣95%之間，屬開敞式。以往，輻條式刀盤應用較少。最近，在日本地鐵工程中輻條式刀盤應用開始增多。中國盾構工法也開始應用輻條式刀盤，如北京地鐵4號線使用的石川島播磨Ф6.14m盾構（開口率95%）、小松Ф6.3m盾構（開口率62%）、上海地鐵M6、M8使用的石川島播磨Ф6.52m雙圓盾構（開口率85%）。

輻板式刀盤（圖5、圖6）兼有面板式和輻條式刀盤的特點，由較寬的輻條和小塊幅板組成，切刀和滾刀分別布置在寬輻條的兩側和內部，開口率約在35%￣50%之間。如北京地鐵4號線試驗的三菱重工Ф6.14m盾構、天津地鐵1號線使用的小松6.32m盾構及武漢長江隧道試驗的法國NFMФ11.38m復合式泥水盾構。

具體應用時采用哪種刀盤型式，應根據施工條件和土質條件等因素決定。泥水平衡盾構刀盤一般采用面板式或幅板式，而土壓平衡盾構刀盤根據土質條件可采用面板式、輻條式及幅板式。

不同的刀盤型式在土艙構造、開挖面穩定、土壓保持、砂土的流進性、刀盤負荷和扭矩及檢查換刀等方面存在較大的差異。典型的面板式和輻條式刀盤的特性比較見表1。

2結語

基于文獻調查和工程經驗總結，對盾構刀盤結構、基本配置及工程應用進行了舉例說明，論述了刀盤型式及選用。刀盤結構型式有面板式、輻條式及介于2者之間的幅板式，它們在土艙構造、開挖面穩定、土壓保持、砂土的流進性、刀盤負荷和扭矩及檢查換刀等方面存在較大的差異，應綜合考慮地層條件、開挖面的穩定性、刀盤適應性以及障礙物的處置等因素來選用刀盤型式。

參考文獻：

［1］樂貴平.淺談北京地區地鐵隧道施工用盾構機選型［J］.現代隧道技術，2003，40（3）：14-17.

［2］王夢恕，袁大軍，宋克志，等.地下隧道工程裝備國產化發展研究［R］.北京：中國工程院.