.9m?1.lm,保证对盾顶土体的支撑。
[0038]所述内凹区11的直径为2.3m?2.4m，既保证中部的核心土体5对盾顶土体有支撑，又不致中部核心土体5过多造成盾构机扭矩过大。同时，能够顺利布置四联滚刀，不影响盾构机掘进速度。
[0039]所述刀盘的开口率增大为30%?40%，中心开口率大，避免结泥饼，以免颗粒粒径较大造成卡机，扭矩突然增大。
[0040]所述内凹区11设有2组四联滚刀，4把双刃滚刀，8把刮刀。
[0041]所述内凹式盾构机刀盘的内凹区11亦可不设置四联滚刀，而设置4把齿刀，起到松散地层的作用，有利于后续盾构机的推进。
[0042]所述过渡区12的辐条上共设有16把单刃滚刀，24把刮刀。
[0043]所述正面区13设有4把双刃滚刀，8把单刃滚刀，即每个面板上1把双刃滚刀，2把单刃滚刀。
[0044]所述边缘区14设有4把侧面滚刀，每个面板上布置1把；8把侧面刮刀，每个面板上布置2把；同时边缘布置2把超挖刀，保证顺利完成曲线开挖。
[0045]本发明改变现有垂直直立式盾构刀盘为内凹式刀盘，以此来改变土体的开挖顺序，同一断面盾构上部、下部的土体先开挖，而核心土体延迟开挖，延迟开挖的核心土体可以为盾顶土体提供支撑；因此，这种中心内凹式盾构刀盘可适用于砂卵石地层，以解决在砂卵石地层中，由于粒径较大，颗粒之间粘聚力小而造成盾顶超挖时，地面塌陷的技术问题。
[0046]如图5所示，图5是图3所示内凹式盾构机刀盘掘进开挖土体的顺序示意图。由于中心内凹，故在同一断面，盾构隧道顶部、底部土体4先开挖，如图5中阴影部分，而中部的核心土体5和两边的核心土体6延迟开挖。对于盾构隧道顶部、底部土体4不仅有来自同一断面的中部的核心土体5和两边的核心土体6的下部支撑，还有上一工况，即上一断面的两边的核心土体6的斜向支撑。在两边的核心土体6的支撑下，防止了盾构隧道顶部、底部土体4产生向盾构机密封舱方向的滑动，进而保证了盾构隧道顶部、底部土体4的上覆土体7的稳定性，防止盾顶超挖时，由于踏空现象而造成地面塌陷。
[0047]实施例2
[0048]—种内凹式盾构机刀盘，包括边缘区14、正面区13、过渡区12、内凹区11，所述内凹区11通过所述过渡区12与所述正面区13连接，所述正面区13的四周是边缘区14。过渡区12的过渡区外径1为4.8m，过渡区内径2为2.3m。其中:中心内凹区11直径为2.3m，为保证盾构机掘进过程，盾顶土体能获得土的斜向支撑，内凹角度应当接近砂卵石地层的内摩擦角40°?50°。同时，中心土体体积不能太大，否则将会造成中心扭矩增大，综合考虑，过渡区12内凹角度为40°，过渡区12深度为1.lm。对于盾构机刀盘支撑方式，综合现有盾构开挖直径以及地质条件考虑，盾构机刀盘旋转切削土体时，中间支撑3可以有较大的旋转扭矩，适用于大、中型直径的盾构。因而采用中间支撑3的方式。根据刀盘形式和刀具布置，此次的内凹式刀盘开口率为30 %。
[0049]内凹式盾构机刀盘的结构形式为内凹结构、辐条与小面板复合式布置，设置垂直交叉的2条辐条，在辐条上布置滚刀刀箱，小面板设置在正面区13和过渡区12内，小面板周边设置钢格栅，从而在阻止大石头的同时开口率尽量大，支撑采用中间支撑3，设置4个泡沫剂入口，可以设置在辐臂上，也可以在小面板上，不作具体要求。
[0050]内凹区11设有2组四联滚刀，所述内凹式盾构机刀盘的内凹区11亦可不设置四联滚刀，而设置4把齿刀，起到松散地层的作用，有利于后续盾构机的推进。4把双刃滚刀，8把刮刀，过渡区12的辐条上共设有16把单刃滚刀，24把刮刀，正面区13设有4把双刃滚刀，8把单刃滚刀，即每个面板上1把双刃滚刀，2把单刃滚刀，边缘区14设有4把侧面滚刀，每个面板上布置1把；8把侧面刮刀，每个面板上布置2把；同时边缘布置2把超挖刀，保证顺利完成曲线开挖。
[0051]上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种内凹式盾构机刀盘，其特征在于:包括边缘区、正面区、过渡区、内凹区，所述内凹区通过所述过渡区与所述正面区连接，所述正面区的四周是边缘区。2.根据权利要求1所述的内凹式盾构机刀盘，其特征在于:所述内凹式盾构机刀盘的结构形式为内凹结构、辐条与小面板复合式布置，在辐条上布置有滚刀刀箱，小面板设置在正面区和过渡区内。3.根据权利要求2所述的内凹式盾构机刀盘，其特征在于:所述内凹式盾构机刀盘设置有垂直交叉的2条辐条，小面板周边设置有钢格栅，支撑采用中间支撑，设置有4个泡沫剂入口，所述泡沫剂入口设置在辐臂上或小面板上。4.根据权利要求1所述的内凹式盾构机刀盘，其特征在于:所述过渡区的过渡区外径为4.8m?4.9m，过渡区内径为2.3m?2.4m ; 优选的，所述过渡区的内凹角度为40°?50° ; 优选的，所述过渡区的深度为0.9m?1.lm。5.根据权利要求1所述的内凹式盾构机刀盘，其特征在于:所述内凹区的直径为2.3m ?2.4mο6.根据权利要求1所述的内凹式盾构机刀盘，其特征在于:所述内凹式盾构机刀盘的开口率为30%?40%。7.根据权利要求1所述的内凹式盾构机刀盘，其特征在于:所述内凹区设有2组四联滚刀或4把齿刀，4把双刃滚刀，8把刮刀。8.根据权利要求1所述的内凹式盾构机刀盘，其特征在于:所述过渡区的辐条上共设有16把单刃滚刀，24把刮刀。9.根据权利要求1所述的内凹式盾构机刀盘，其特征在于:所述正面区设有4把双刃滚刀，8把单刃滚刀，即每个面板上设有1把双刃滚刀，2把单刃滚刀。10.根据权利要求1所述的内凹式盾构机刀盘，其特征在于:所述边缘区设有4把侧面滚刀，每个面板上布置有1把侧面滚刀；8把侧面刮刀，每个面板上布置有2把侧面刮刀；同时边缘布置有2把超挖刀。
【专利摘要】本发明公开了一种内凹式盾构机刀盘，包括边缘区、正面区、过渡区、内凹区，所述内凹区通过所述过渡区与所述正面区连接，所述正面区的四周是边缘区。所述内凹式盾构机刀盘的结构形式为内凹结构、辐条与小面板复合式布置，在辐条上布置滚刀刀箱，小面板设置在正面区和过渡区内。本发明提供了一种安全可靠、科学合理的适用于砂卵石地层的内凹式盾构机刀盘，有效的解决了盾顶超挖而造成的地面塌陷问题，提高了施工过程的安全性，减小了刀盘扭矩，提高了掘进速度。
【IPC分类】E21D9/08
【公开号】CN105275478
【申请号】CN201510744571
【发明人】周顺华, 季昌, 张润来, 肖军华, 程茜, 叶圣煜
【申请人】同济大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月5日