管道更新掘進(jìn)機(jī)刀盤切削技術(shù)研究

馮 琳, 賈連輝, 薛廣記, 王小濤, 蘇明浩

(中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司, 河南 鄭州 450016)

0 引言

隨著我國(guó)城市化水平的不斷推進(jìn),城市老舊管網(wǎng)經(jīng)年累月老舊破損,原有管道直徑太小不能滿足需求,管道更新面臨重大需求。傳統(tǒng)市政管道更新通常采用明挖法破除,但明挖法處理存在占地面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對(duì)環(huán)境影響大、周期長(zhǎng)、效率低等問題。而非開挖管道更新技術(shù)作為管道更新的革命性創(chuàng)新技術(shù),采用現(xiàn)代化的施工機(jī)械,以高效、優(yōu)質(zhì)、成本適中且對(duì)環(huán)境友善的方式進(jìn)行地下管線的更換工作。

20世紀(jì)80年代,歐洲率先開展了對(duì)非開挖技術(shù)的相關(guān)研究,我國(guó)近些年也逐步進(jìn)入了該領(lǐng)域的研究。文獻(xiàn)[1-2]研究了目前管道常用的非開挖更新技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r,并分析了當(dāng)前我國(guó)管道更新發(fā)展中存在的問題及未來(lái)發(fā)展的前景。文獻(xiàn)[3-4]介紹了國(guó)外水平螺旋鉆、氣動(dòng)錘、碎管機(jī)等非開挖設(shè)備的工作原理及性能特點(diǎn),并論述了非開挖技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

非開挖管道更新技術(shù)目前主要有破管外擠和破管頂進(jìn)2種。其中,破管外擠主要包括爆管法和脹管法,通過氣動(dòng)或液動(dòng)爆管,采用液壓裂管機(jī)牽引,該工法在日本MTS廠家有應(yīng)用案例,脹裂的管徑為50～600 mm,主要適用于替換管道周圍不易產(chǎn)生新變形的地質(zhì); 關(guān)于破管頂進(jìn)法,德國(guó)海瑞克生產(chǎn)過1臺(tái)樣機(jī),類似水平螺旋鉆機(jī)頂進(jìn),主要適用于管徑小于500 mm的小尺寸管道更新。目前,較大直徑的管道更新技術(shù)在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)應(yīng)用案例,且非開挖管道更新技術(shù)規(guī)范的制定也尚處于初期階段[5],理論發(fā)展相對(duì)滯后于實(shí)踐。非開挖管道更新的切削技術(shù)成為制約非開挖管道更新技術(shù)的瓶頸,非開挖管道更新設(shè)備及工法僅適用于管徑小于600 mm的管道開挖,且無(wú)法解決鋼筋混凝土管節(jié)的切削問題。因此,研發(fā)一種非開挖管道更新切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)大直徑鋼筋混凝土管道更新成為亟待解決的問題。

探索直接破切鋼筋混凝土管節(jié)的非開挖管道更新切削技術(shù)對(duì)提高施工效率、降低施工成本及安全施工具有重要意義。本文研究了非開挖管道更新掘進(jìn)機(jī)的刀盤切削技術(shù),旨在填補(bǔ)管道更新掘進(jìn)機(jī)在市政管道更新領(lǐng)域的空白。

1 刀盤切削鋼筋混凝土管節(jié)破切機(jī)制分析

市政用污水管道內(nèi)部鋼筋多為環(huán)筋+縱筋組合形式。試驗(yàn)采用C50鋼筋混凝土管節(jié),管節(jié)帶有承插口,鋼筋混凝土管節(jié)環(huán)筋和縱筋均采用φ6/φ8 mm光圓鋼筋,環(huán)縱筋交叉布置,并采用點(diǎn)焊固定,鋼筋混凝土管節(jié)示意圖如圖1所示。

1.1 刀盤切削鋼筋混凝土管節(jié)破切機(jī)制

1.1.1 滾刀破切機(jī)制

盤形滾刀主要通過擠壓、剪切機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋混凝土管節(jié)的切削,但盤形滾刀因結(jié)構(gòu)形式受限,相鄰滾刀間存在較大的刀間距,盤形滾刀切削時(shí)無(wú)法保證刀刃完全、連續(xù)壓在鋼筋混凝土管節(jié)的鋼筋上。鑲齒滾刀在豎井、反井硬巖地質(zhì)工程中應(yīng)用較多,但沒有鋼筋混凝土管節(jié)切削案例,若采用鑲齒滾刀切削鋼筋混凝土管節(jié),則主要通過碾壓、沖擊、剪切等方式實(shí)現(xiàn)[6]。鑲齒滾刀刀體為錐形,刀體上均勻焊接有若干個(gè)硬質(zhì)合金齒,鑲齒滾刀齒形主要有球齒和條齒2種類型(如圖2所示),分別采用這2種類型的鑲齒滾刀探索鋼筋混凝土管節(jié)切削可行性。

(a) 球齒滾刀

(b) 條齒滾刀圖2 鑲齒滾刀Fig. 2 Toothed disc cutters

1.1.2 滾刀+撕裂刀組合破切機(jī)制

根據(jù)文獻(xiàn)[7-11]研究,滾刀切削鋼筋耐沖擊效果優(yōu)于撕裂刀,撕裂刀切削鋼筋正向切割效果優(yōu)于滾刀,為了使?jié)L刀和撕裂刀各自發(fā)揮其優(yōu)勢(shì),可考慮2種刀具相互配合的組合切削形式。以條齒滾刀切削鋼筋混凝土管節(jié)為例,提出撕裂刀+條齒滾刀的組合切削形式,滾刀壓入鋼筋混凝土管節(jié)時(shí),滾刀上鑲嵌的條齒可實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)筋的破切; 撕裂刀先行對(duì)縱筋進(jìn)行折彎,而后滾刀對(duì)折彎后的縱筋進(jìn)行碾壓,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)縱筋的破切,如圖3所示。球齒滾刀與條齒滾刀破切鋼筋混凝土管節(jié)機(jī)制類似,這里不再贅述。

(a) 環(huán)筋的切削(b) 縱筋的切削圖3 條齒滾刀切削機(jī)制Fig. 3 Cutting mechanism of strip disc cutter

1.1.3 滾刀切削鋼筋混凝土管節(jié)受力分析

無(wú)論是球齒滾刀還是條齒滾刀,鑲齒滾刀切削鋼筋混凝土管節(jié)機(jī)制是相同的,主要承受管節(jié)切削阻力、摩擦阻力[12]等。球齒/條齒滾刀及破切鋼筋混凝土管節(jié)示意如圖4和圖5所示。

圖4 球齒滾刀及破切鋼筋混凝土管節(jié)示意圖Fig. 4 Schematic of spherical disc cutter and reinforced concrete pipe breaking

圖5 條齒滾刀及破切鋼筋混凝土管節(jié)示意圖Fig. 5 Schematic of strip disc cutter and reinforced concrete pipe breaking

以條齒滾刀破切鋼筋混凝土管節(jié)為例,滾刀切削鋼筋混凝土管節(jié)時(shí),主要受到鋼筋混凝土管節(jié)切削阻力F,F包括混凝土壓潰阻力Fs和鋼筋剪斷阻力Ft;F可分解為水平切削阻力Fh和垂直切削阻力Fv2個(gè)方向分力,且垂直切削阻力Fv指向刀盤中心,多力可相互抵消,刀具受力物理模型如圖6所示。

圖6 刀具受力物理模型Fig. 6 Physical model of tool force

F=Fs+Ft;

(1)

Fs=p0s;

(2)

Ft=p1πd2/4;

(3)

Fh=Fcosα;

(4)

Fv=Fsinα。

(5)

則刀盤切削鋼筋混凝土管節(jié)時(shí)受到的切削總力

(6)

式(1)—(6)中:p0為混凝土抗壓強(qiáng)度,MPa;s為鑲齒滾刀與管節(jié)接觸面積,m2;p1為鋼筋抗剪強(qiáng)度,MPa;α為管節(jié)切削阻力與管節(jié)水平線夾角,(°);d為鋼筋直徑,m;n為鑲齒滾刀數(shù)量。

刀盤切削鋼筋混凝土管節(jié)時(shí),主要承受鑲齒滾刀切削轉(zhuǎn)矩T1和摩擦轉(zhuǎn)矩T2。當(dāng)?shù)侗P上纏繞長(zhǎng)鋼筋時(shí),此時(shí)刀盤還承受鋼筋拉斷轉(zhuǎn)矩T3。

T=T1+T2+T3;

(7)

(8)

(9)

式(7)—(9)中:T為鋼筋混凝土管節(jié)切削轉(zhuǎn)矩總和,kN·m;T1為滾刀切削轉(zhuǎn)矩,kN·m;T2為刀盤摩擦轉(zhuǎn)矩,包括刀盤前、后面板摩擦轉(zhuǎn)矩及攪拌轉(zhuǎn)矩,kN·m;T3為刀盤剪切鋼筋轉(zhuǎn)矩,kN·m;f為滾刀滾動(dòng)阻力系數(shù),取0.1～0.15;Ri為第i把滾刀在刀盤上的回轉(zhuǎn)半徑,m;F3為鋼筋拉斷力,kN;P為鋼筋抗拉強(qiáng)度,MPa;S為鋼筋截面積,mm2。

1.2 二次破碎機(jī)制分析

刀盤破切后的鋼筋混凝土管節(jié)存在較大的混凝土渣,若不及時(shí)對(duì)大塊混凝土渣及鋼筋進(jìn)行二次剪切、破碎,渣塊及鋼筋很容易堆積纏繞在刀盤上或堵住排渣口導(dǎo)致無(wú)法排出,因此需要在刀盤上設(shè)計(jì)一種二次剪切破碎機(jī)構(gòu)[13]。二次破碎機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)渣塊的二次剪切或磨削破碎,而后排出,如圖7所示。

(a) 剪切破碎示意圖

(b) 磨削破碎示意圖圖7 二次剪切破碎機(jī)制圖Fig. 7 Secondary shear crushing mechanism

2 刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為驗(yàn)證不同刀盤刀具配置對(duì)鋼筋混凝土管節(jié)切削效果的影響,設(shè)計(jì)了2種刀盤結(jié)構(gòu): 一種為輻條式結(jié)構(gòu)形式,輻條式刀盤上搭載球齒滾刀; 另一種為面板式結(jié)構(gòu)形式,面板式刀盤上搭載條齒滾刀。

2.1 輻條式刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

輻條式刀盤上配置有球齒滾刀、撕裂刀、切刀等刀具,其中,球齒滾刀3把,切刀6把,撕裂刀若干把。刀盤牛腿位于刀盤后面板后部,且每組牛腿上均布有主動(dòng)破碎剪切塊,輻條式刀盤結(jié)構(gòu)示意如圖8所示。

圖8 輻條式刀盤結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 8 Schematic of a spoke cutterhead

建立對(duì)輻條式刀盤三維模型并進(jìn)行仿真分析,采用刀盤材料Q355B,根據(jù)式(1)及式(7),并綜合考慮刀盤切削管節(jié)時(shí)承受的摩擦阻力及土艙阻力等,對(duì)刀盤施加正壓力為450 kN,額定轉(zhuǎn)矩大小為128 kN·m(考慮新設(shè)備,這里取3倍安全系數(shù)),經(jīng)分析,得到刀盤應(yīng)變?cè)茍D及應(yīng)力云圖,如圖9所示。

(a) 應(yīng)變?cè)茍D(單位: mm)

(b) 應(yīng)力云圖(單位: MPa)圖9 輻條式刀盤靜力學(xué)特性仿真分析Fig. 9 Simulation analysis of static characteristics of spoke cutterhead

由圖9可知,刀盤最大變形量為0.16 mm,在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi),滿足剛度要求; 刀盤最大應(yīng)力值為59.4 MPa,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于刀盤結(jié)構(gòu)的許用應(yīng)力值,滿足強(qiáng)度要求。

2.2 面板式刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

刀盤面板上布置有條齒滾刀及刮刀,其中,條齒滾刀4把,刮刀若干把。刀盤牛腿布置于刀盤后面板后部,且每組牛腿上均布有主動(dòng)破碎剪切塊,面板式刀盤結(jié)構(gòu)示意如圖10所示。

圖10 面板式刀盤結(jié)構(gòu)示意圖Fig.10 Schematic of a panel cutterhead

對(duì)面板式刀盤建立三維模型并進(jìn)行仿真分析,刀盤材料為Q355B,向面板式刀盤施加與輻條式刀盤相同的壓力及轉(zhuǎn)矩,經(jīng)分析,得到刀盤應(yīng)變?cè)茍D及應(yīng)力云圖,如圖11所示。

(a) 應(yīng)變?cè)茍D(單位: mm)

(b) 應(yīng)力云圖(單位: MPa)圖11 面板式刀盤靜力學(xué)特性仿真分析Fig. 11 Simulation analysis of static characteristics of panel cutterhead

由圖11可知,刀盤最大變形量為0.17 mm,在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi),滿足剛度要求; 刀盤最大應(yīng)力值為49.7 MPa,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于刀盤結(jié)構(gòu)的許用應(yīng)力值,滿足強(qiáng)度要求。

2.3 二次剪切破碎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在前盾隔板下部錐板區(qū)域布置有破碎板,破碎板之間間隔布置有被動(dòng)剪切塊,刀盤牛腿上間隔布置有主動(dòng)剪切塊;破碎板、被動(dòng)剪切塊與刀盤牛腿上的主動(dòng)剪切塊傾角一致,刀盤二次剪切破碎結(jié)構(gòu)示意如圖12所示。

(a) 二次剪切破碎結(jié)構(gòu)(b) I處局部放大圖圖12 二次剪切破碎示意圖Fig. 12 Schematic of secondary shear crushing

刀盤一次破碎后的渣塊進(jìn)入渣艙后,受到重力作用,大部分混凝土渣會(huì)沉積到刀盤下部區(qū)域,粒徑小的渣塊將通過排漿口排出,粒徑大的渣塊、鋼筋及未來(lái)得及排出的小粒徑渣塊則被牛腿從排漿口撥開[13-14],攜帶進(jìn)入二次剪切破碎空間實(shí)現(xiàn)二次破碎。當(dāng)?shù)侗P旋轉(zhuǎn)時(shí),牛腿上的主動(dòng)剪切塊與前盾錐板上的被動(dòng)剪切塊間形成破碎空間,牛腿上的主動(dòng)剪切塊可隨刀盤的旋轉(zhuǎn),并配合前盾隔板上的被動(dòng)剪切塊實(shí)現(xiàn)對(duì)渣塊的二次剪切破碎,而后排出。

3 切削試驗(yàn)

3.1 切削試驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)述

切削試驗(yàn)臺(tái)(見圖13)主要包括驅(qū)動(dòng)裝置、刀盤、頂推支架、試驗(yàn)管節(jié)、液壓泵站等。其中,刀盤開挖直徑為1 480 mm,刀盤進(jìn)行切削試驗(yàn)時(shí),頂推支架上配備的2組推進(jìn)油缸頂緊鋼筋混凝土管節(jié)并向刀盤方向移動(dòng),刀盤原地轉(zhuǎn)動(dòng),直到刀盤接觸鋼筋混凝土管節(jié)實(shí)現(xiàn)切削動(dòng)作,通過上述動(dòng)作模擬刀盤切削鋼筋混凝土管節(jié)試驗(yàn)。試驗(yàn)臺(tái)架為刀盤切削試驗(yàn)提供推進(jìn)力及轉(zhuǎn)矩。

圖13 切削試驗(yàn)臺(tái)Fig. 13 Cutting test bench

3.2 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)采用C50鋼筋混凝土管節(jié),管節(jié)外徑為1 200 mm,厚度為100 mm,刀盤推進(jìn)速度設(shè)置為12～60 mm/min,刀盤轉(zhuǎn)速設(shè)置為0.5～5 r/min,均可設(shè)定某一恒定等差參數(shù)遞增; 以推進(jìn)速度控制為參考,通過設(shè)置不同的刀盤轉(zhuǎn)速觀測(cè)切削變化規(guī)律。

在切削試驗(yàn)臺(tái)上分別開展輻條式刀盤、面板式刀盤切削試驗(yàn),模擬刀盤單純切削管節(jié)效果,試驗(yàn)刀盤如圖14所示。此外,還對(duì)現(xiàn)場(chǎng)切削效果好的刀盤開展一次地下切削試驗(yàn),探究刀盤在地下切削管節(jié)的性能表現(xiàn)。

(a) 輻條式刀盤

3.3 試驗(yàn)分析

3.3.1 試驗(yàn)臺(tái)切削情況分析

3.3.1.1 切削參數(shù)分析

為探究掘進(jìn)參數(shù)變化對(duì)管節(jié)切削效果的影響,分析了刀盤推進(jìn)速度控制在24 mm/min[15]、恒定刀盤轉(zhuǎn)速為0.5～5 r/min時(shí),不同刀盤刀具配置下推力和轉(zhuǎn)矩的變化,如圖15和圖16所示。可以看出: 1)輻條式刀盤切削鋼筋混凝土管節(jié)推力為350～550 kN,轉(zhuǎn)矩為8～13 kN·m; 2)面板式刀盤切削鋼筋混凝土管節(jié)推力為500～800 kN,轉(zhuǎn)矩為6～9 kN·m。

(a) 推力曲線

(b) 轉(zhuǎn)矩曲線圖15 輻條式刀盤切削推力和轉(zhuǎn)矩曲線Fig. 15 Spoke cutterhead cutting thrust and torque curves

(a) 推力曲線

(b) 轉(zhuǎn)矩曲線圖16 面板式刀盤切削推力和轉(zhuǎn)矩曲線Fig. 16 Panel cutterhead cutting thrust and torque curves

相對(duì)于球齒滾刀,條齒滾刀切削鋼筋混凝土管節(jié)具有推力大、轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)的特點(diǎn)。

3.3.1.2 鋼筋破切效果分析

1)輻條式刀盤切削鋼筋混凝土管節(jié)時(shí),存在鋼筋與大塊混凝土渣連為一體的情況,刀盤經(jīng)多次碾壓、絞斷可將鋼筋切斷,切斷鋼筋長(zhǎng)度短的在100 mm左右,長(zhǎng)的在400～500 mm,刀盤切削環(huán)筋效果差,現(xiàn)場(chǎng)切斷鋼筋形態(tài)如圖17所示。

(a) 壓扭破壞

(b) 剪切破壞

(c) 碾壓破壞圖17 輻條式刀盤切削鋼筋破壞形態(tài)Fig. 17 Failure forms of reinforced bar cut by spoke cutterhead

2)面板式刀盤切削鋼筋混凝土管節(jié)時(shí),刀盤經(jīng)多次碾壓、絞斷可將鋼筋切斷,切斷鋼筋長(zhǎng)度短的在10 mm左右,長(zhǎng)的在1 m左右,不存在鋼筋與大塊混凝土渣連為一體并向刀盤周邊擴(kuò)散的現(xiàn)象,混凝土渣塊與鋼筋剝離情況較好,如圖18所示。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)?shù)侗P推進(jìn)速度大于60 mm/min時(shí)存在管節(jié)被壓潰的情況,上位機(jī)切削數(shù)據(jù)異常,表明刀盤在大推進(jìn)壓力工況下設(shè)備掘進(jìn)不平穩(wěn)。

(a) 切斷鋼筋情況

(b) 管節(jié)壓潰圖18 面板式刀盤切削鋼筋破壞形態(tài)Fig. 18 Failure forms of reinforced bar cut by panel cutterhead

綜合分析刀盤切削參數(shù)及鋼筋破切效果可知: 1)相對(duì)于輻條式刀盤,面板式刀盤束縛鋼筋效果好,且刀盤上配置的條齒滾刀較易破切鋼筋; 2)相對(duì)于輻條式刀盤,面板式刀盤單純切削管節(jié)效果較好。

3.3.2 地下切削試驗(yàn)分析

3.3.2.1 切削參數(shù)分析

為探究刀盤在單純切削和地下切削2種工況下的掘進(jìn)參數(shù)變化規(guī)律,以面板式刀盤為研究對(duì)象,探究刀盤轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩、推力間的變化規(guī)律。地下切削示意如圖19所示,設(shè)備始發(fā)現(xiàn)場(chǎng)如圖20所示,切削推力和轉(zhuǎn)矩曲線分別如圖21和圖22所示。結(jié)合試驗(yàn)參數(shù)及分析曲線,可以看出: 1)與刀盤單純切削鋼筋混凝土管節(jié)相比,面板式刀盤在地下始發(fā)掘進(jìn)時(shí)刀盤推力為750～1 050 kN(除正面壓力外,還包括盾體周邊摩阻力及清管器摩阻力等[15-16]),轉(zhuǎn)矩為7～22 kN·m; 2)與刀盤單純切削鋼筋混凝土管節(jié)相比,面板式刀盤地下切削鋼筋混凝土管節(jié)阻力占比在70%左右,摩擦阻力及土艙阻力占比較小; 3)刀盤地下切削轉(zhuǎn)矩與單純切削轉(zhuǎn)矩值變化范圍不大,表明刀盤切削管節(jié)時(shí)主要承受管節(jié)切削轉(zhuǎn)矩,摩擦轉(zhuǎn)矩及二次剪切轉(zhuǎn)矩等對(duì)刀盤地下切削轉(zhuǎn)矩影響不大。

圖19 地下切削示意圖Fig. 19 Underground cutting schematic

圖20 設(shè)備始發(fā)現(xiàn)場(chǎng)Fig. 20 Device at launching site

圖21 面板式刀盤地下切削推力曲線Fig. 21 Underground cutting thrust curve of panel cutterhead

圖22 面板式刀盤地下切削轉(zhuǎn)矩曲線Fig. 22 Underground cutting torque curve of panel cutterhead

3.3.2.2 鋼筋破切效果分析

面板式刀盤地下切削鋼筋混凝土管節(jié)時(shí),刀盤經(jīng)多次碾壓、二次剪切破碎可將環(huán)筋切斷,切斷鋼筋長(zhǎng)度大多在100 mm以內(nèi),長(zhǎng)的在200 mm以內(nèi),現(xiàn)場(chǎng)排出石塊及鋼筋如圖23所示。

(a) 土艙內(nèi)排出鋼筋

(b) 土艙內(nèi)排出石塊圖23 地下切削試驗(yàn)鋼筋破壞形態(tài)Fig. 23 Failure of reinforced bar in underground cutting test

由圖23分析可知: 1)地下切削試驗(yàn)較前幾次改善明顯,因刀盤是在地下切削,鋼筋受周邊土體約束性強(qiáng),不存在向周邊擴(kuò)散的現(xiàn)象; 2)面板式刀盤經(jīng)多次旋轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋的連續(xù)碾壓、破切,試驗(yàn)表明條齒滾刀切削鋼筋效果好; 3)地下切削時(shí),刀盤在二次剪切破碎作用下,切斷鋼筋較短且較易排出,地下切削試驗(yàn)驗(yàn)證了二次剪切破碎結(jié)構(gòu)是可行的。

4 結(jié)論與建議

通過驗(yàn)證不同刀盤刀具切削鋼筋混凝土管節(jié)試驗(yàn),得出以下結(jié)論:

1)通過輻條式和面板式刀盤切削鋼筋混凝土管節(jié)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),面板式刀盤切削鋼筋效果好,通過條齒滾刀和切刀組合布置,能夠提高鋼筋混凝土管節(jié)切削效率,達(dá)到最佳切削效果。

2)刀盤單純切削鋼筋混凝土管節(jié)時(shí),推力及轉(zhuǎn)矩值均較小; 刀盤地下切削鋼筋混凝土管節(jié)時(shí),推力值增加,但切削轉(zhuǎn)矩值變化不大,試驗(yàn)表明刀盤破切鋼筋混凝土管節(jié)時(shí)主要承受切削轉(zhuǎn)矩,摩擦轉(zhuǎn)矩及二次剪切轉(zhuǎn)矩對(duì)刀盤地下切削轉(zhuǎn)矩影響不大。

3)地下切削試驗(yàn)驗(yàn)證了二次剪切破碎裝置設(shè)計(jì)是可行的,刀盤二次剪切破碎后的鋼筋長(zhǎng)度大多在100 mm以內(nèi),破切鋼筋較易排出。

本文重點(diǎn)探索了不同刀盤刀具配置對(duì)鋼筋混凝土管節(jié)的切削效果,驗(yàn)證了刀盤切削鋼筋混凝土管節(jié)的可行性。后續(xù)可深入探索刀盤直接切削大直徑鋼筋的可行性,或在刀盤切削其他材質(zhì)老舊管節(jié)破切機(jī)制及開挖刀盤形式上進(jìn)行深入研究。