146建筑科技2023年第3期机械设备Machinery&Equipment新型盾构刀具切削砂浆对比试验研究AComparativeExperimentalStudyonNewShieldToolCuttingMortar章博雅（上海城建隧道装备有限公司,上海200137）摘要：基于地下连续墙切削工程中的刀具选型问题,选用元宝刀、贝壳刀和圆形撕裂刀对M35玻璃纤维筋砂浆采用不同贯入度进行了切削试验,并针对元宝刀进行了耐久度试验。结果表明,元宝刀和贝壳刀可以完成砂浆的切削,但圆形撕裂刀不适用于砂浆的切削;元宝刀试验验初期切削受力较小,后期出现磨损后受力上升,其中尤以法向力提升为主;贝壳刀前段刀刃完成主要的切削工作,中段和后段刃口多数情况是与切槽摩擦,造成额外的切削受力和切削热;整个切削过程中内圈轨迹刀具受力低于外圈轨迹刀具受力。试验结果证明,元宝刀可以应用于地下连续墙切削工程中,具有推广意义。关键词：新型盾构刀具;玻璃纤维筋砂浆;刀具切削;隧道工程中图分类号：TU731文献标识码：A文章编号：2096-3815（2023）03-0146-040引言采用盾构工法进行地下工程施工时,不可避免地会遭遇障碍物,这些障碍物包括混凝土类桩基、砂浆和岩石等。若采用常规的“避让”方案[1,2]则会造成经济和工期成本上的损失,因此近年来较多的学者从设计新型盾构切削刀具的角度入手,开展新型刀具设计并对切除砂浆、混凝土和岩石等障碍物进行了大量的试验。庄欠伟等[3]借鉴了煤炭开采领域的截齿刀具,对C35混凝土进行了切削试验,试验结果发现,截齿刀具有效解决了切削时刀盘卡死的问题;朱龙海等[4]设计了一种大十字刀,对2种材料的混凝土进行切削,试验切削效果较好;许国华等[5]将撕裂刀和滚刀进行改进组合,成功完成了钢筋混凝土的切削。本文基于上海市苏州河地下连续墙切削工程,设计了3种新型刀具并开展对比试验,验证新型刀具切削砂浆的可行性,并给出受力参数和改进建议。1试验装置试验台由切割系统和旋转系统组成,如图1所示,切割系统中水平液压调节固定刀头,驱动系统调整切割角度与砂浆转动协调。旋转系统控制电动机输出扭矩,带动砂浆面旋转,相对固定刀头旋转运动,摩擦切割砂浆。图1盾构滚刀切削试验平台示意图试验刀具上方安置三轴传感器,测量刀具在切割过程中空间X、Y、Z3个方向的切削力,分别对应滚刀的滚动力、侧向力和法向力。平台采用FC3D三轴传感器来测量刀具3个方向的切削力,该传感器是一款微型的高精度传感器,整体结构紧凑,抗干扰和过载能力强。147建筑科技2023年第3期机械设备Machinery&Equipment2试验刀具和材料试验...
