淺談異形盾構刀盤在軟土地層的應用及研究

朱思宇 于洋 韓雨珩 陳定超

摘 要 隨著生產技術的提高，盾構機已經應用在地鐵、電力、管廊等工程中，由于這些工程埋深主要位于土層，而土的穩定性相比較巖石較差，在保持土層穩定性的前提下快速掘進，是保證施工質量和提高施工效率前提。本文所研究的異形刀盤，將刀盤分為內外環，通過外環超前布置，內環滯后布置，形成異形結構，減小了刀盤切割阻力;通過在異形區加大開口率，有效降低碴土在刀盤中心形成泥餅的可能。

關鍵詞 異形刀盤;切割阻力;開口率

引言

隨著我國經濟建設的迅猛發展，地下空間的利用程度，已成為衡量城市化進程的重要標準之一。盾構機掘進作為地下工程施工的主要方法之一，所開挖的地層由多種土質構成[1]。在軟土推進過程中，若刀盤開口率偏小，則容易在刀盤中心區域形成“泥結餅”，影響盾構機工作效率，而在保持掌子面穩定的基礎上減少切割阻力，則會大幅度降低能源消耗。基于上述問題，本文通過研究異形盾構刀盤形式及開口方式，實現在耗能較小的情況下提高施工效率，為后續其他盾構刀盤研究提供有益的參考。

1刀盤設計要點

盾構機刀盤切割阻力與切土面積成正比，若掌子面上覆土層及構筑物、建筑物重量大，則會增大掌子面的切向應力，使掌子面土層密實，切割困難，降低盾構機推進速度。通過異形斷面將刀盤分為內外兩環，如圖1所示，在推進過程中，先使外環對土層先行切割，減少切割阻力的，而進入內環的土體切向應力消失，使土體切割更容易，加快了工作面推進速度。

2開口斷面設計

在軟土中推進，刀盤需要較大的開口率[2]，本文盾構刀盤采用六幅式刀盤，如圖2所示，刀盤開口面積占刀盤60%，相比較于擁有相同開口率的直面刀盤，異形盾構刀盤由于異面處擁有更長的開口長度，因此異形盾構刀盤的開口面積更大能夠及時有效的將切割面切下的土向機尾方向輸送。由于采取異面設計，積聚在刀盤中央區域的泥土，會隨刀盤轉動從側面進入土倉，從而避免了泥土在刀盤中央區域積聚成餅的狀況[3-10]。

3結束語

（1）采用異形盾構刀盤，分內外環以一定量的斷面前后距對掌子面進行掘進，減少了工作阻力，提高了掘進速度。

（2）采用異形斷面設計，使積聚在刀盤中部的泥土從異面開口進入土倉，實驗表明，對解決“泥成餅”現象效果顯著。

綜上所述，異形盾構刀盤在軟土地層能發揮出良好的效果，其不僅僅是可以減少工作阻力、提高掘進速度，同時還能夠有效地解決“泥成餅”現象。

參考文獻

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