Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей
Шрифт:
Глава 6. Система проходческих щитов и ключевые компоненты
Глава 7. Защитовой комплекс и вспомогательное оборудование
Глава 8. Система удаленного управления данными
Глава 9. Производство и сборка проходческого щита
Глава 10. Обновление проходческого щита
ГЛАВА 6. СИСТЕМА ПРОХОДЧЕСКИХ ЩИТОВ И КЛЮЧЕВЫЕ КОМПОНЕНТЫ
Проходческие щиты являются эффективным средством для проходки туннеля, имеют большое значение при сооружении железнодорожных и автомобильных туннелей, городского метро,
6.1. РЕЗЦЫ РЕЗЦОВОЙ ГОЛОВКИ
6.1.1. Виды и формы резцов
Резцы, используемые в проходческих щитах, в основном делятся на дробящие и вспомогательные резцы. Название дробящих резцов главным образом связано с их механическим действием на породы. Они подразделяются на три вида: вращающиеся фрезы (шарошки), скалывающие (пластинчатые резцы), прорезывающие (стержневые). Вспомогательные резцы названы по их основной функции: зачищающие или расширяющие резцы. Все виды представлены на рис. 6-1.
Рис. 6-1. Виды резцов проходческих щитов
В настоящее время в Китае существует путаница в названиях резцов. Особенно часто путают скалывающие и зачищающие. Скалывающие резцы выполняют функцию основного резца для дробления породы. Зачищающие резцы выравнивают поверхность забоя и не рассчитаны на активное бурение. Поэтому в ходе работы проходческого щита предъявляются строгие требования к замене дробящих резцов, несоблюдение чего может привести к заклиниванию щита.
Также существует много названий для стержневых резцов, обычно связанных с его формой: ракушка, квадратный. Основной функцией стержневых резцов является разрезание породы на отдельные куски, что создает более благоприятные условия для работы скалывающих резцов. Его основной принцип работы заключается в использовании бокового удара резцов, создаваемого при вращении вместе с резцовой головкой, для дробления или разрезания породы.
1) Вращающиеся фрезы
(1) Виды вращающихся фрез
Вращающиеся фрезы по форме режущей кромки разделяются на зубчатые и дисковые. Среди зубчатых вращающихся фрез выделяют два вида: со сферическими зубьями и клиновидными (рис. 6-2).
Рис. 6-2. Зубчатые и дисковые вращающиеся фрезы: a) зубчатые; b) дисковые
По количеству дисков на оси дисковые вращающиеся фрезы разделяются на три вида: одно-, двух- и многодисковые. Двухдисковые вращающиеся фрезы обычно используют при работе в породе выветренного песчаника и глинистых грунтах, однодисковые – для
Рис. 6-3. Вращающиеся фрезы с разным количеством дисков: a) однодисковые, b) двухдисковые и c) трехдисковые
По материалу кромки дисковые вращающиеся фрезы подразделяются на износостойкие, из стандартной стали, из сверхпрочной стали, с пластинами из твердых сплавов и другие. Кроме того, их применение зависит от типа пласта:
1. Износостойкие: подходят для проходки плотных пластов прочностью 40 МПа, гравелистых, песчаных, запесоченных глинистых и других пластов прочностью 80 – 100 МПа;
2. Из стандартной стали: подходят для проходки гравелистых пород прочностью 50 – 150 МПа, мраморных, песчаных и известняковых пластов;
3. Из сверхпрочной стали: подходят для проходки твердых пород прочностью 120 – 250 МПа, высокоабразивногй породы прочностью 80 – 150 МПа, например, гранита, диорита, порфира, серпентина и базальта;
4. С пластинами из твердых сплавов: подходят для проходки гранитной, базальтовой, порфировой, кварцитовой и других пластов прочностью 150 – 250 МПа.
(2) Форма сечения кромки резцов
На рис. 6-4 показаны различные формы сечения кромки дисковых вращающихся фрез, начиная от самых первых заостренных клиновидных форм (угол при вершине резца составляет 60°, 75°, 90° и 120°) и притупленных клиновидных форм (с аналогичной величиной угла) до близких к кромке постоянного сечения (угол при вершине резца ?0 < 20°, в том числе зауженная с плоским острием, зауженная с закругленным острием и широкая со сферическим острием), зазубренных, сварных и многих других форм. По сравнению с клиновидными формами вращающихся фрезы с кромками постоянного сечения (Constant cross section (CCS)) обладают хорошим соотношением частоты замены резцов, их стоимостью и глубиной врезания, а также подходящей шириной, что обеспечивает сохранение эффективной резки при возникновении абразивного износа.
2) Скалывающие резцы
(1) Функция скалывающих резцов
Рис. 6-4. Схематическое изображение клиновидной кромки: a) заостренная клиновидная; b) притупленная клиновидная; c) зауженная с плоским острием, d) зауженная с закругленным острием и e) широкая со сферическим острием
(2) Конструктивное оформление резка Резак состоят из твердосплавного лезвия и тела резка. В том числе твердосплавное лезвие впаяно к телу резка. В зависимости от способа пайки лезвия могут делиться на адгезионный тип и вставной тип.
На рис. 6-5 показан резак с припаянным лезвием сверху тела резка. Во время резки вся площадь острия погружается в грунт. Такой вид резка подходит для пласта из глинистой, пылеватой, алевритовой породы. Применение скалывающего резка, усиленного соответствующей формой кромки, значительно повышает его ударопрочность. Такие резки все чаще используют в галечном пласте.
Рис. 6-5. Резак адгезионный и вставной: a) пайка сверху; b) в прорези