シールドカッタ

シールドカッタシールド機掘削システムの核心部品であり、直接前方の土体または岩体を切削、破砕することを担当し、シールド機が効率的で安全に掘削できるかどうかの鍵である。シールドマシンの「歯」

一、 主なタイプ（地層適応性による）

1.ホブ（ディスクホブ）：

*適用地層：硬岩、中硬岩、軟岩、さらには一部の高強度礫石層。破岩の主力カッターです。

*動作原理：刀輪（通常は高強度合金鋼から作られる）は刀体の上で自由に転動し、巨大なシールド推進力を通じて刀輪を岩体に圧入し、押出、せん断、引張作用を利用して岩に亀裂を発生させ、破砕（主に押出破砕）する。

*特長

*破岩は効率が高く、特に高貫入度である。

*摩耗は比較的均一で、寿命が長い（ドクター比）。

*高い推力とトルクが必要です。

*軟土では効果がなく、「泥を巻く」ことが容易で回転不能になり失効する。

*サブカテゴリ：

*単刃ホブ：最も一般的な、1つのカッターリング。

*ホブ：2つの刀輪が並列しており、荷重能力が強く、極硬岩や高摩耗地層に使用されている。

*センターホブ：ツールディスクの中心部に取り付けられ、通常は中心の低線速度に対応するようにサイズが小さいか、特別に設計されています。

*正転刀：刃物盤スポークの正面に取り付けられ、主に破岩の任務を担う。

*エッジホブ：ツールディスクの外縁に取り付けられ、輪郭線の掘削を担当し、時には角度（円錐エッジホブなど）を設計して超掘削隙間を形成する。

*保径ホブ：刀盤外縁または刀盤シールドに取り付けられ、主な役割は刀盤構造が摩耗されないように保護し、掘削直径を維持することである。

2.ドクター（カッター、歯切り）：

*適用地層：粘土、粉土、土砂、スラッジなどの軟土層、および一部の軟岩と強風化岩。

動作原理：工具先端の切削刃（通常は硬質合金を象眼）を利用して、シャベルのように土層を削り、はがす。主に剪断力によって土を破壊する。

*特徴：

*軟土では切削効率が高く、抵抗が比較的小さい。

*構造は比較的シンプルです。

*残土流に直接曝露すると摩耗が非常に速く、交換を頻繁にチェックする必要があります。

*硬い岩や大きな砂利を含む地層では刃が崩れやすく、破壊が失敗しやすい。

*設計：通常、スラグの排出を容易にし、接着を減らすために**後方角**と**側角**が設計されています。刃物体にはしばしば過負荷保護構造（破断溝など）が設計されている。

3.先行ナイフ：

*適用地層：ホブとドクターブレードの間にあり、複合地層（硬軟不均一）または玉石、ドリフト石を含む軟地層によく用いられる。

*動作原理：スクレーパの突出部よりも長く、スクレーパの前方（ディスクの中心に近い方向）に取り付けられています。その役割は、スクレーパが土体に接触する前に、大きな塊、硬い障害物（玉石、ドリフト石など）または比較的硬い土体を予備破砕または緩動させ、後方のスクレーパを保護し、残土の流動性を改善することである。

*特徴：通常、スクレーパよりも太く、耐摩耗性があり、形状が多様である（円錐形、角形、引き裂き形など）。

4.**ダミーナイフ：**

*役割：通常の掘削ではなく、シールドステアリングに必要な空間を提供するためにトンネルを掘って旋回したり、ずれを修正したりするために必要な超掘削に使用します。

*位置：通常、カッターディスク外縁の伸縮可能な装置に取り付けられています。

*操作：オーバーカットが必要な場合、作業者はそれをカッターディスクの内側から外側に押し出し、他のカッターの切削プロファイルを超えます。超掘削が完了したら引き戻す。

***タイプ：**はホブ形式でもドクターブレード形式でもかまいません。

二、 主な機能と課題

1.耐摩耗性：＊工具は直接摩耗性の強い土砂岩石と摩擦し、**高強度合金鋼刃体と超硬質材料刃（例えば炭化タングステン硬質合金、鋼接合硬質合金、さらにはダイヤモンド複合片）を採用する必要がある。

2.優れた耐衝撃靭性：地層が不均一で、孤石、障害物または硬岩の中間層に遭遇する可能性があり、工具は破断や深刻な刃崩れを起こさずに激しい衝撃を受ける必要がある。

3.**高温耐性：**切削摩擦は大量の熱を発生し、特に硬岩掘削時に。

4.幾何形状最適化：工具の取り付け角、後角、切削角などは切削効率、摩耗速度とスラグ排出効果に直接影響する。

5.**摩耗と故障：工具摩耗はシールド施工中の常態と主要コストの一つである。有効期限の形式は次のとおりです。

*正常摩耗：刃/刃輪が均一に磨耗し、摩耗する。

*刃崩れ/塊落ち：硬質合金の刃口または刃輪の縁が衝撃や疲労により割れている。

*破断：オーバーロードまたは疲労のために刃体または刃輪が破断する。

*偏摩耗：取り付け問題や地層の不均一により片側が過度に摩耗する。

*カッターリングの緩み/脱落：固定が効かない。

*ベアリングの詰まり：シールの故障により土砂がホブベアリングに入る。

6.工具管理：

状態監視： 掘削パラメータ（推力、トルク、速度、貫入度、振動、温度）、残土分析（金属屑を含む）、定期開梱検査（最も直接的）などの方式で工具摩耗状態を判断する。

*交換計画：摩耗予測と地層条件に基づいて、工具検査と交換計画を制定する。交換は通常、**気圧またはスラリー圧力安定作動面**の条件下で行われ、リスクが高く、コストが高く、時間がかかる。

*刃物配置：地質詳細調査報告に基づき、刃物盤に異なるタイプ、数量の刃物（ローラー、ナイフ、先行ナイフの組み合わせ、間隔、被覆率など）を科学的に配置し、掘削効率と刃物寿命に直接影響を与える。

三、 重要性

***掘削効率：**工具の性能は掘削速度を直接決定する。

＊＊＊施工コスト：＊＊工具消費はシールド施工の主要な直接コストの1つであり、頻繁に工具を交換するとコストが大幅に増加し、工期が遅れる。

＊＊＊工事安全：＊刃物の重大な損傷または故障により、刃物皿の損傷、機械の詰まり、地表の沈下、土砂崩れなどの重大な事故を引き起こす可能性がある。

***トンネル品質：**工具状態は掘削面の安定性とトンネル輪郭の精度に影響する。

シールドカッタシールド機が地下世界を征服したのです「利歯」、その設計、選択、配置、管理と維持はシールド工事の成功の重要な技術一環である。エンジニアは地層条件に基づいて刃物を入念に選択し、配置し、掘削中にその状態を密接に監視し、直ちに交換しなければならず、シールド機が効率的で、安全で、経済的にトンネル掘削の任務を完成することを確保することができない。より耐摩耗性、耐衝撃性、インテリジェント化された工具の開発を続けることはシールド技術の発展の重要な方向である。