刀盘结构及刀具的种类.
盾构换刀方案

1. 引言盾构机是一种用于隧道掘进的特殊工程机械设备。
在长时间运行过程中,盾构刀具会因为磨损和老化而需要更换,这对于盾构机的正常运行非常重要。
本文将介绍盾构换刀的一些方案,以提高工作效率和减少停机时间。
2. 盾构刀具的种类盾构刀具主要包括刀盘、刀片和刀架等组成部分。
根据工程需要,选择合适的刀具种类非常重要。
•刀盘:常见的刀盘种类有开式刀盘和封闭式刀盘。
开式刀盘通常用于非饱和软土层掘进,封闭式刀盘适用于饱和软土和固结土层掘进。
•刀片:根据地质条件和掘进需求,可选择硬质合金刀片、钢制刀片或钢丝刀片等。
•刀架:常见的刀架有单刀架和多刀架两种形式。
单刀架适用于一次性换刀,多刀架可同时装载多个刀片以减少换刀时间。
3. 换刀方案为了提高换刀效率和减少停机时间,以下是两种常见的换刀方案。
3.1 单刀架换刀方案使用单刀架的换刀方案比较简单,操作起来相对容易。
步骤如下:1.安全停机:在开始换刀前,确保盾构机已经停止运行,并采取相应的安全措施,如设置警示标识和隔离措施等。
2.卸下旧刀:使用专门的工具,将旧刀片和刀架从刀盘上卸下。
注意在操作过程中需要小心操作,以避免损坏刀盘。
3.清洁和检查:卸下旧刀后,对刀盘进行清洁和检查工作。
检查刀盘是否存在异常磨损或损坏情况,并及时修复或更换。
4.安装新刀:将新刀片和刀架安装到刀盘上,并确保安装牢固。
在安装过程中,要注意对刀片的正确安装方向和角度。
5.启动测试:完成换刀后,启动盾构机进行测试运行,确保新刀片的正常使用。
3.2 多刀架换刀方案多刀架换刀方案可以大大缩短停机时间,提高工作效率。
具体步骤如下:1.安全停机:同样,首先需要对盾构机进行安全停机并采取相应的安全措施。
2.卸下旧刀:使用专门的工具,将旧刀片逐个从刀盘上卸下,并将它们安置在刀架上。
这样可以保证刀片在换装过程中不受损坏。
3.清洁和检查:同样需要对刀盘进行清洁和检查工作,确保刀盘和刀架的状态良好。
4.安装新刀:逐个将新刀片和刀架安装到刀盘上,并确保安装稳固。
数控刀具的主要种类及特点

数控刀具分类按基本形式可分为五类:第一类:加工各种外表面的刀具,包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等;第二类:孔加工刀具,包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等;第三类:螺纹加工刀具,包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等;第四类:齿轮加工刀具,包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等;第五类:切断刀具,包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。
此外,还有组合刀具。
按切削运动方式和相应的刀刃形状,刀具又可分为三类:通用刀具,如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等;成形刀具,这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状,如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等;展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件,如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。
1.数控加工刀具的种类数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两大类。
模块化刀具是发展方向。
发展模块化刀具的主要优点:减少换刀停机时间,提高生产加工时间;加快换刀及安装时间,提高小批量生产的经济性;提高刀具的标准化和合理化的程度;提高刀具的管理及柔性加工的水平;扩大刀具的利用率,充分发挥刀具的性能;有效地消除刀具测量工作的中断现象,可采用线外预调。
事实上,由于模块刀具的发展,数控刀具已形成了三大系统,即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。
(1)从结构上可分为①整体式②镶嵌式可分为焊接式和机夹式。
机夹式根据刀体结构不同,分为可转位和不转位;③减振式当刀具的工作臂长与直径之比较大时,为了减少刀具的振动,提高加工精度,多采用此类刀具;④内冷式切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部;⑤特殊型式如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。
(2)从制造所采用的材料上可分为①高速钢刀具高速钢通常是型坯材料,韧性较硬质合金好,硬度、耐磨性和红硬性较硬质合金差,不适于切削硬度较高的材料,也不适于进行高速切削。
2020一级建造师《市政工程》考点预习汇总【二】

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(2)按开挖面是否封闭划分,可分为密闭式和敞开式两类。
按平衡开挖面土压与水压的原理不同,密闭式盾构又可分为土压式(常用泥土压式)和泥水式两种。
敞开式盾构按开挖方式划分,可分为手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种(3)按盾构的断面形状划分,有圆形和异型盾构两类,其中异型盾构主要有多圆形、马蹄形、类矩形和矩形,目前在国内轨道交通建设中,已有双圆马蹄形、矩形和类矩形盾构应用。
(二)盾构机的刀盘配置盾构的刀盘主要由刀盘体、刀具、磨损检测器、搅拌棒、泡沫及膨润土管路等零部件组成。
刀盘体由钢结构焊接而成,刀具可分为:滚刀、切刀、边缘刮刀、仿形刀、保径刀、先行刀、中心刀等。
刀盘是机械化盾构的掘削部件,刀盘结构应根据地质适应性的要求进行设计,以适合围岩条件,并保证开挖面稳定的前提下,提高掘进速度。
刀盘设计时,应充分考虑刀盘的结构形式、支承方式、开口率、开口大小和分布、刀具的布置等因素。
(三)各种盾构对地质条件的适用性当前,土压平衡盾构与泥水加压盾构已经成为盾构法隧道施工使用最多的盾构。
1. 土压平衡盾构(1)土压平衡盾构(Earth Pressure Balance Shield),简称EPB盾构。
土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板,使土仓和排土用的螺旋输送机内充满切削下来的泥土,依靠推进千斤顶的推力给土仓内的开挖土渣加压,使土压作用于开挖面以使其稳定。
盾构刀盘结构设计与分析

关键词:盾构;刀盘;结构设计;发展
中图分类号:U455.43
文献标识码:A
doi:10.13244/ki.jiwhr.20190158
1 研究背景
盾 构 是 以 土 质 为 主 地 质 条 件 下 , 隧 洞(道)全 断 面 开 挖 的 地 下 施 工 机 械 装 备 , 广 泛 用 于 水 利 水 电 隧洞、铁路公路隧道、城市地铁、市政等工程的施工。盾构刀盘属于钢结构焊接件,安装在盾构最 前端,是掘削刀具安装的载体。在盾构施工中,盾构刀盘连同其上的刀具一起推进并旋转,刀盘将 推力和转矩传递给每把刀具,使刀具对掌子面土体产生切削力并进行切削作业。刀盘刀具在地下施 工过程中会遇到不同种类的地质,如黏土、砂土、淤泥、卵砾石等多种地质的混合土体,作业条件 复杂恶劣,从而给盾构刀盘及刀具提出了严苛要求。由于盾构施工隧道地质地层的不同、隧道断面 形状和不同生产厂商秉承设计理念的不同等,出现了各式各样的盾构刀盘结构。因此,分析盾构刀 盘结构、刀具刀座、刀具布置和其它刀盘功能结构等的发展和面临的挑战,为盾构刀盘结构设计创 新发展提供借鉴就显得非常必要。
2 刀盘结构分析
2.1 刀盘三大功能 目前隧道施工使用的盾构刀盘主要包括三大功能:开挖功能、稳定功能和搅拌 功 能[1]。 刀 盘 结 构 设 计 过 程 中 , 前 两 大 功 能 是 刀 盘 设 计 需 重 点 考 虑 的 首 要 因 素 , 对 刀 盘 结 构 设 计 也 有 非常大的影响,而搅拌功能则是刀盘旋转切削地层时的附加功能,对结构设计影响较小。盾构刀盘 结构设计合理与否直接影响着盾构的开挖效果和掌子面稳定情况,三大功能也成为刀盘结构设计的 出发点。刀盘结构形式与隧道地质状况密切相关,为了实现刀盘的三大功能,不同地层应采用不同 的且与之相适应的刀盘结构设计形式。
盾构机的刀盘和刀具

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力 值 趋 于减 小 。 低 速 情 况下沥 青 混凝 土 路 面呈 粘 弹 会 迅速 加剧 。 在 因此高速 、 大切 深铣 刨路面 对铣 刨机 的刚 性状 态 , 刀具前角对切屑 的挤压 以及 后角对 已加工路 面 性 和功率 提 出了较高的要求 。 的摩 擦使得刀尖 附近 的应 力值增大 ; 随着切 削速度 的增
于平 稳。 另外还 可以看 出在切 削过程 中刀尖前端 的沥青 o 呈现为 负值 ; … o 和 o 由低逮 陧慢 随着速 度 o
参考 文献
1陈志 刚, 1 ] 周里群, 黄霞春 . 基于 ANS YS的金属切削过程有 混凝 土路面主要 受到刀尖对 其的挤压 , 从而 o 盯 … 和 [ 限元仿真 . 岩机 械气动工具 , 0 7 1 4 .4 凿 2 0 ,(), 65 .
重要性 : 刀盘 的选择 是否合 适直接 影响盾构掘进 机
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渣 土顺利通 过渣槽 , 进入 土舱 ; 稳定功 能 : 支撑 掌子面, 具有 稳定掌子 面的功 能 ; 搅拌功能 : 对土舱 内的渣土进行搅拌 使渣 土具有一
综 上所 述 , 对于 较小切 削深度 的路面铣 刨机 , 削 切
大 , 青混 凝土在 切削过 程 中脆性 越 来越 明显 , 沥 产生 的 速 度最 好维持在 20 0 mm/ 0 s以下, 对于较 大的切 削深
切屑对前 刀面的挤压程 度 降低 , 而使 得刀尖 附近 的应 度 , 从 可以选 择较 大切削功率 的路面铣 刨机 以较大 的切削 力值 趋于减 小 ; 当速 度达 到一定 程度 的时候 , 这个值 趋 速 度来完 成切削作用, 提高切削效率 。
2铣刀的种类和结构特点2铣刀的种类和结构特点

2铣刀的种类和结构特点2铣刀的种类和结构特点铣刀是一种用于金属加工的切削工具,主要用于铣削加工中,通过旋转切削来加工零件表面,其种类和结构特点有以下几种:一、分类:1.面铣刀:也称立面铣刀,主要用于铣削平面。
2.锥铣刀:也称锥铣刀或圆柱锥铣刀,用于加工台面斜面或开槽。
3.T型槽铣刀:用于加工T型槽。
4.刀盘铣刀:也称背刀铣刀,用于加工凹槽和细长槽。
5.桥式铣刀:也称园弧形铣刀,用于铣削弧形和孔。
6.镗铣刀:用于铣削和镗孔。
二、结构特点:1.主刃:也称主刀片,是铣刀的主要切削部位,能够进行较大的切削量。
主刀片的形状分为直刃和螺旋刃两种,直刃适用于铣削切削力较小的材料,而螺旋刃适用于铣削切削力较大的材料。
2.刃数:铣刀的刃数决定了其切削效率和表面质量。
一般来说,刃数越多,切削效率越高,但每个刃的切削力较小,表面质量也较好;刃数越少,切削效率越低,但每个刃的切削力较大,表面质量也相应变差。
3.刀体形状:铣刀的刀体也有多种形状,如直柄、拉刀柄等,每种形状适应不同的加工条件和机床结构。
4.刀柄:也称刀杆,是将铣刀与机床主轴相连接的部分,可以选择不同直径、长度和型号的刀柄,以适应不同的加工要求。
5.冷却装置:冷却液可以通过刀具内部进行直接冷却,降低加工温度,提高切削性能。
特别是在高速切削时,冷却装置尤为重要。
6.刀座:刀座是将铣刀安装在机床上的部件,可以选择不同型号和尺寸的刀座,以适应不同的铣削加工要求。
总结起来,铣刀的种类有面铣刀、锥铣刀、T型槽铣刀、刀盘铣刀、桥式铣刀和镗铣刀等。
其结构特点包括主刃、刃数、刀体形状、刀柄、冷却装置和刀座等。
每种铣刀的结构特点都应根据具体的加工要求进行选择和调整,以确保加工质量和生产效率。
简析盾构机刀盘与刀具的选型配置
简析盾构机刀盘与刀具的选型配置1工程概况湛江湾跨海盾构隧道工程是湛江市鉴江供水枢纽工程的一部分,工程位于湛江湾最窄处,不但水深流急,又是进出湛江港的咽喉,航道非常繁忙。
湛江湾盾构隧道穿越南三岛与东海岛之间海底,横穿湛江湾海峡,长2750m。
盾构隧道内径5.1m、外径6.0m。
2工程地质根据勘探资料,场区为深厚第四系地层,从上向下有:①、中全新统海风混积层,②、中全新统海相沉积层,③、中更新统北海组层,④、下更新统湛江组层。
各岩土层主要特征分述如下:①、中全新统海风混积层:黄色中细砂、细砂,局部含泥质,砂质均匀,以石英为主,主要分布在地势较高的陆地。
②、中全新统海相沉积层:主要呈灰色、深灰色,成分不均匀,主要为中细砂,次为中粗砂,含泥质,底部为粗砂,含少量砾,局部为泥粉质细砂、淤泥质细砂,含少量贝壳碎片、腐殖质,见少量薄层粘土夹层,砂以石英为主。
③、中更新统北海组层:主要呈土黄、棕黄、浅黄色,以中细砂为主,含泥质,局部夹粗砂,含少量砾和粘土,含铁质及发育铁质层为其特征,底部以波状起伏的铁质层与湛江组上部杂色粘土接触,铁质层呈暗红色,主要为贴胶结的粉细砂,致密坚硬。
④、下更新统湛江组层:主要为灰色、青灰色粘土、砂质粘土,含淤泥,见少量黑色碳化腐殖质木,土层不均匀,夹有砂层或与薄层砂互层。
砂为中粗砂夹细砂,含泥质、少量砾石,砂以石英为主。
3、刀盘与刀具的型式及布置本工程隧道穿越中全新统海相沉积层砂层和下更新统湛江组层砂质粘土层为主,存在中等~强透水砂层,围岩与海水直接连通,拱顶覆土厚度为20~40m,隧道水下埋深27~61m,最大外水压力约0.3MPa~0.6MPa,外水压力较大。
同时海中无条件设置途中工作井,不能分段掘进,因此本隧道掘进距离长达2750m,对盾构刀盘与刀具的可靠性及耐久性要求高。
同时小直径盾构在高水压条件下刀具更换存在较大的安全风险,换刀过程十分困难且提高了工程成本,耗资巨大,同时对工程进度造成严重影响。
盾构关键部件刀盘结构及耐磨材料及加工
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三、不同厂家刀盘展示
7
辐条式优点:刀盘掘削扭矩小,排 土容易,土舱压力能 有效作用于掘削面 缺点:对于地下水压大,易坍塌土质,易喷水喷泥
辐条式 (开口率大)
8
辐板式(开口率居中)
具体应用哪种形式刀盘应根据施工条件及地质情况等因素决定,一般 而言,土压平衡盾构根据地质条件可选用辐条式、面板式和辐板式,泥水 平衡盾构一般采用面板式或辐板式。
8、支腿法兰与刀盘体组焊
刀盘大法兰组件与刀盘主体铆 装点焊,要控制好大法兰与大圆 环的同心度; 此处焊缝要求等级为Ⅰ级,焊 接前预热温度为150~200℃,焊 接工艺参数:ER50-6,φ1.2, I=240~330A,U=24~33V, L=15~20L/MIN;焊接时严格控 制层间温度150 ~ 250 ℃;然后 将其余的刀盘主体结构板点焊、 加焊。
滚刀破岩机理 当滚刀受载,刀刃切入围岩时,岩石表面首先产生局部变形并出现 微观裂纹,此过程为岩石的初期破碎,当载荷继续增加,滚刀切入岩石 深度也相应的加深,在滚刀刃端的岩石粉碎破碎,并且又重新被碾压, 围观裂纹在刀刃两侧较快发展,一些裂纹开始延伸到岩石表面,最后形 成几道主要裂纹并迅速发展,便形成体积较大的岩石碎块,继而崩落。
二、刀盘制作过程
下料-刀盘体铆焊-机加-刀座铆焊-刀具安装-组装调试 刀盘焊接内容包含:刀 盘主体结构、刀箱、刀 座、管路焊接、耐磨板 等; 主体结构焊接主要 分辐条与面板结构焊接 、支腿等焊接。
1、焊接结构顺序及辅助工装使用
焊接结构要求:刀箱、支腿、辐条与大圆环及面板等焊接同步进
行;然后将各零部件组焊。 刀盘支腿、支腿与面板以及支腿与法兰之间的焊缝为I级焊缝,所 有刀箱焊缝以及刀箱与面板连接的焊缝为II级焊缝;其余未注焊缝 为Ⅲ级; 所有I级、Ⅱ级焊缝应进行100%UT检测,按JB4730合格进行验收; 所有Ⅲ级焊缝应进行20%UT检测,整体焊缝应作100%MT检测, 都按JB4730-Ⅲ级为合格进行验收。
盾构施工刀具的检查与更换
五、开仓前准备工作
• 1、由于处于富水砂卵石地层,此地层的自稳性较差,且含水量 较多。因此在开仓前,需在刀盘前方地面打降水井降水。降水井 深度及降水后水位必须在刀盘底部以下。
• 2、在刀盘前方地面打3-4根1.2m-1.5m的旋挖桩对地层进行加固 并记录好旋挖桩里程。当刀盘掘进至旋挖桩里程并进入旋挖桩 1/3-1/2后,方可开仓。
地层,支撑掌子面,搅拌渣土,施工过程中,其工作条件极
其恶劣,受力复杂,是盾构机检查维护的主要部件,其结构
特点结合刀具配置形式及刀具的好坏将直接影响盾构施工能
否顺利进行。
•
刀盘按照开口率,结构等的不同,可大致分为三类:
• 1.面板式刀盘
• 2.辐条式刀盘
• 3.复合式刀盘
面 板 式 刀 盘
辐 条 式 刀 盘
体的磨损。造成管片破损,地表沉降甚至塌陷等一系列影响隧道
施工质量的事件。
•
因此,在盾构施工掘进过程中,掘进参数连续出现异常情况
时,我们就有必要进行开仓刀具的检查与更换。
•
开仓刀具检查与更换更多的出现于以成都,广州,深圳等以
复合地层为主的隧道施工中。
四、开仓刀具检查更换的分类
• 开仓换刀一般分类两类:常压换刀与带压换刀。 • 1、带压换刀 • 指我们在开仓后,通过空压机等空气输送系统向密闭的人仓及
土仓内土压变化情况,等土仓内渣土降至回转中心以下之后,停止出
渣。打开土仓壁腰部两个球阀观察是否有水流出。
• 1.2、气体检测
•
在盾构司机出渣降压的同时,用气体检测仪放置于螺旋机出土
口检测跟随渣土出来的气体是否有害。如隧道内有有毒、有害气体,
需对隧道内持续通风排除。
• 1.3、打开仓门
刀盘 转动原理
刀盘转动原理刀盘转动原理一、引言刀盘转动原理是指在刀具切削过程中,刀盘通过旋转实现材料的削剪和切割。
刀盘转动原理是现代工业生产中广泛应用的基础技术之一。
本文将从刀盘的结构和工作原理两个方面进行详细介绍。
二、刀盘的结构刀盘是切削机床上的一个重要组成部分,它通常由刀片、刀杆和刀盘主体三部分组成。
1. 刀片:刀片是刀盘上直接接触工件并进行切削的部分。
刀片的材料通常选用硬质合金或高速钢,具有良好的耐磨性和切削性能。
2. 刀杆:刀杆是将刀片安装在刀盘主体上的连接部分。
刀杆通常由钢材制成,具有足够的强度和刚性,以保证刀片在切削过程中的稳定性和精度。
3. 刀盘主体:刀盘主体是刀盘的支撑结构,承载刀片和刀杆,并通过轴承等部件实现旋转。
刀盘主体通常由铸铁或铸钢制成,具有足够的强度和刚性,以承受切削力和振动力的作用。
三、刀盘的工作原理刀盘的工作原理主要包括切削力的产生和刀盘的转动。
1. 切削力的产生:在切削过程中,刀盘将切削力传递给刀片,使刀片对工件进行削剪和切割。
切削力的大小与切削速度、切削深度、刀具材料和切削条件等因素密切相关。
通过合理选择刀片和切削参数,可以控制切削力的大小,提高切削效率和加工质量。
2. 刀盘的转动:刀盘通过电机或其它动力装置驱动,使刀片绕工件旋转。
刀盘的转动速度通常根据工件材料、切削方式和加工要求等因素确定。
刀盘的转动速度越高,切削效率越高,但也会增加切削力和切削温度,对刀具和工件的寿命产生影响。
四、刀盘的应用领域刀盘转动原理广泛应用于各个工业领域,例如机床加工、汽车制造、航空航天、船舶制造和电子电器等行业。
1. 机床加工:刀盘是车床、铣床、磨床等机床上常用的切削工具,用于加工各种金属和非金属材料的零部件。
2. 汽车制造:刀盘在汽车制造过程中用于切削车削、铣削、钻孔等操作,保证零部件的精度和质量。
3. 航空航天:刀盘用于航空航天零部件的高精度加工,如飞机发动机叶片、航天器外壳等。
4. 船舶制造:刀盘用于船舶结构件的切削和焊接前的准备工作,提高船舶的制造效率和质量。
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盾构施工技术
SHIELD CONSTR装位置分类
盾构施工技术
SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE
刀具
刀具按掘削目的、设置位置和用途的分类
种类名称 固定刀具 旋转刀具 超前刀具 导向钻头 外沿保护刀具 修边刀具 背面保护刀具 加泥嘴保护刀具 掘削障碍物刀具
刀盘
结构:转动的盘状掘削器, 由掘削地层的刀具,稳定掘 削面的面板,出土槽口构成。 功能:开挖功能、支撑功能、 搅拌功能。
盾构施工技术
SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE
刀盘
• 刀盘的开口率 刀盘面板开口部分的面积与刀盘面积的比值。 辐条式(开口率65%左右)、辐条面板式(开口率35%左 右)、面板式(开口率20%左右)。
用途 掘削掘削面 掘削掘削面 超前掘削 破碎地层 保护刀盘外沿 减小推进阻力 保护背面面板 保护加泥嘴 掘削障碍物
设置部位 面板正面 面板正面 面板正面 面板正面 面板正面外沿 面板外沿 面板背面 加泥嘴部位 面板正面外围
盾构施工技术
SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE
刀具 刀具
盾构施工技术
SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE
刀具
盾构施工技术
SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE
刀具
盾构机刀具可根据运动方式、布置位置和方式及形状等进
行分类。按切削原理划分,盾构机的刀具一般分为切削刀 和滚刀两种,其余形式的刀具为辅助刀具。切削刀又分为 齿刀、刮刀和先行刀等。
j) 先行刀
k) 牛角刀
l) 羊角刀
m)三棱刮刀
盾构施工技术
SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE
谢 谢!
盾构施工技术
SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE
a) 盘形 滚刀 示意 图
b) 盘形滚刀圈
c) 盘形滚刀
盾构施工技术
SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE
a) 周边刮刀
b) 周边刮刀(背面)
c) 周边刀安装位置
d) 齿刀
e)方柄齿刀
盾构施工技术
SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE
h) 先行刀
i) 先行刀