盾构刀具选择详述
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。
【最新】盾构机刀具如何选型与制造7
盾构机刀具如何选型与制造 0盾构机刀具如何选型与制造........................................................................................................ ⑥盾构机刀具配置.. (13)盾构机刀具如何选型与制造盾构机刀具配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容。
本论文着重介绍了刀具的种类和切削原理，同时针对不同的地层情况，提出刀具的具体配置方式。
针对盾构机在复合地层隧道掘进，解释了刀具配置的差异性、刀具配置的“矛盾”现象。
结合工程实例，在砂卵石地层中（尤其是含大直径漂石）长距离隧道掘进的工况下，提出了盾构机生产厂家关于刀具配置新的设计理念和思路。
最后提出了刀具配置设计中应考虑的因素。
1 、引言盾构机刀具的配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容，其配置是否适合应用工程的地质条件，直接影响盾构机的刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。
2 、刀具种类和切削原理2.1、切刀（齿刀，刮刀）切刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构机向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。
切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。
2.2、先行刀（超前刀）先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置。
先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。
先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。
先行刀的切削宽度一般比切刀窄，切削效率较高。
采用先行刀，可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。
在松散体地层，尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显。
2.3、贝型刀贝型刀实质上是超前刀，盾构机穿越砂卵石地层，特别是大粒径砂卵石地层时，若采用滚刀型刀具，因土体屑松散体，在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。
盾构机刀具
盾构机刀具盾构机刀具北京固本科技有限公司 胡建平关于盾构机刀具这里主要介绍盾构机掘削地层的刀具。
盾构机刀具布置和刀具形状在盾构机设计中是非常重要的内容。
刀具布置方式及刀具形状是否适合应用工程的地质条件,直接影响到盾构机的切削效果、出土状况和掘进速度。
1 盾构机刀具的选择对于不同地层的开挖，盾构的刀具通常采用不同型式:开挖地层为硬岩时，采用盘形滚刀;地层为较软岩石时，采用齿刀;地层为软土或破碎软岩时，可采用切刀(或刮刀)。
2 盾构机刀具防磨损的措施2(1 严格刀具制造流程刀具生产加工必须制定一套科学合理的制造工艺，刀具制造工艺是控制刀具质量的关键。
2(1(1 滚刀的制造盾构机滚刀完全按照掘进地质选用碳钢经表面渗碳处理 ，刀圈采用热煅一次滚压成型工艺，使刀具材料内部金相组织结构更加均匀致密，减少刀圈的断裂 ，同时在表面形成一定厚度的硬化层，具有高耐磨、抗冲击性能。
选用优质热膨胀系数小的润滑油脂，同时在刀具内部安装有润滑油补偿装置，在一定温度变化范围内确保刀具的正常润滑与油脂的补充。
经使用对比效果显著。
由于滚刀在掘进过程中承受比岩石层抗压强度高8MPa,12MPa ，当岩石硬度超过 60MPa 时 ，刀圈硬度 HRC65,70，如果刀圈采用合金材料制造时，其内外硬度是一致的，具有较好的耐磨性，但抗冲击性能明显下降，不利于 TBM 的破岩。
根据经验总结及材料机理分析，当岩石抗压强度达到或超过 55MPa 时，刀具材料应选用高碳钢，表面采用高温气体渗碳达到相对硬度，形成外硬内软，具有较好耐磨性、抗冲击性能，而不适于选用合金钢作为刀圈制造材料或刀圈采用中碳钢表面镶嵌合金齿，以满足破岩性能的要求。
2(1(2 刮刀的制造根据进 口刮刀在使用中易造成变形，通过物化性能分析，刮刀基材为 45中碳钢或 20低碳钢加工而成，表面硬度 HRC22,28，未作任何表面处理 ，因此在受到岩石或卵石冲击时极易产生变形。
在国产刮刀生产时，做了以下制造工艺调整:材料由原来的低碳钢改为中碳钢，基材表面硬度 HRC32,36;在冲击面与棱角部位补焊 0(25-0(32耐磨合金层。
盾构刀具选择详述
盾构机刀具配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容。
本论文着重介绍了刀具的种类和切削原理，同时针对不同的地层情况，提出刀具的具体配置方式。
针对盾构机在复合地层隧道掘进，解释了刀具配置的差异性、刀具配置的“矛盾”现象。
结合工程实例，在砂卵石地层中（尤其是含大直径漂石）长距离隧道掘进的工况下，提出了盾构机生产厂家关于刀具配置新的设计理念和思路。
最后提出了刀具配置设计中应考虑的因素。
1 、引言盾构机刀具的配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容，其配置是否适合应用工程的地质条件，直接影响盾构机的刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。
2 、刀具种类和切削原理2.1、切刀（齿刀，刮刀）切刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构机向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。
切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。
2.2、先行刀（超前刀）先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置。
先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。
先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。
先行刀的切削宽度一般比切刀窄，切削效率较高。
采用先行刀，可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。
在松散体地层，尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显。
2.3、贝型刀贝型刀实质上是超前刀，盾构机穿越砂卵石地层，特别是大粒径砂卵石地层时，若采用滚刀型刀具，因土体屑松散体，在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。
将其布置在刀盘盘圈前端面，专用于切削砂卵石。
2.4 、中心刀（鱼尾刀、双刃或三刃滚刀、锥形刀、中心羊角刀）在软土地层掘进时，因刀盘中心部位不能布置切刀，为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，可在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀（羊角刀），一般鱼尾刀超前600 mm左右。
盾构机刀盘材料选择与性能评价
盾构机刀盘材料选择与性能评价随着城市化进程的加速，地下隧道建设日益增多。
盾构机作为地铁、隧道等地下工程施工的主要设备，其刀盘材料的选择及性能评价对于施工质量和效率起着重要作用。
本文将对盾构机刀盘材料的选择和性能评价进行详细讨论。
一、盾构机刀盘材料的选择在盾构机刀盘材料的选择中，主要考虑以下几个因素：1. 强度和硬度盾构机刀盘在施工过程中需要承受巨大的压力和冲击，因此材料的强度和硬度是选择的重要指标。
通常情况下，碳钢和合金钢是常用的刀盘材料。
碳钢具有较高的韧性和可塑性，但相对硬度较低；合金钢则强度和硬度相对较高，但韧性较差。
选择刀盘材料时需要根据具体的工程环境、土壤条件和切削要求进行综合考虑。
2. 耐磨性和耐腐蚀性盾构机在地下施工过程中，刀盘与土壤、岩石不断摩擦，容易产生磨损。
因此，耐磨性是选择刀盘材料时需要考虑的重要因素之一。
钢材表面的硬化处理、涂层材料的选用以及刀具设计的优化都可以提高刀盘的耐磨性。
此外，如果施工环境中存在腐蚀物质，如酸碱等，刀盘材料还需要具有一定的耐腐蚀性能。
3. 刀具可更换性刀盘材料的选择还需要考虑刀具可更换性。
由于盾构机刀盘的使用寿命有限，因此需要设计可更换的刀具。
合理设计刀具安装与拆卸结构，选用便于更换的材料，可以提高盾构机的施工效率。
二、盾构机刀盘材料性能评价对于盾构机刀盘材料的性能评价主要是通过实际的使用情况和试验数据进行分析。
以下为常用的性能评价指标：1. 切削效率切削效率是衡量刀盘材料性能的重要指标。
切削效率高意味着材料切削能力强，刀具寿命长，从而可以提高施工效率和降低成本。
2. 磨损速度磨损速度是盾构机刀盘材料性能评价中的重要指标之一。
通过测量刀具的磨损量以及使用时间，可以评估刀具的耐磨性能。
磨损速度低的材料具有更长的使用寿命，减少了因频繁更换刀具而造成的时间和成本的浪费。
3. 断裂强度断裂强度是刀盘材料的基本性能之一。
通过试验测定材料的断裂强度，可以判断刀具是否具有足够的强度来承受施加在其上的压力和冲击力。
浅谈全断面硬岩盾构掘进刀具的选择与更换
浅谈全断面硬岩盾构掘进刀具的选择与更换在硬岩地层条件下，掘进存在的问题是刀具磨损严重，掘进速度慢，且在控制不当的情况下易造成刀具非正常损坏，可能对刀盘造成磨损或损坏。
依据广州市轨道交通七号线一期工程南村站一中间风机房（不含）区间，盾构掘进穿越硬岩的实例。
通过选择合理的刀具及配置，分析施工中刀具的磨损原因并采取应对措施，有计划地更换刀具，建立完善的刀具更换流程并加强管理等，确保盾构茌硬岩中安全顺利推进。
标签：硬岩；盾构掘进；刀具选择；刀具更换一.工程概况广州市轨道交通七号线一期工程南村站～中间风机房（不含）盾构区间，线路纵断面为下坡，最大坡度为26‰，线路埋深12.04m～36.73m，隧道顶覆土7.86m～32.55m。
根据地质勘察资料，隧道主要穿行于全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、全风化混合花岗岩、强风化混合花岗岩、中风化混合花岗岩和微风化混合花岗岩等。
区间左线长1678.269m，穿越中风化混合花岗岩、微风化混合花岗岩及其混合岩地层为962.57m，占左线线路的57.35%。
区间右线长1703.560m，穿越中风化混合花岗岩、微风化混合花岗岩及其混合岩地层为776.806m，占右线线路的45.6%。
中风化混合花岗岩：灰黄色、褐黄，细粒花岗变晶结构，条带状构造。
裂隙发育，岩体破碎，岩芯呈碎块状局部短柱状，岩质较硬。
天然单轴极限抗压强度值为11.43～58.30MDa，平均值为26.76Mpa。
微风化混合花岗岩：浅灰、灰白色、青灰色，花岗变晶结构，条纹、条带构造。
局部裂隙较发育，岩芯呈柱状，局部机械破碎呈碎块状，RQD为50～90%，岩质坚硬。
天然单轴极限抗压强度值为26.4～1 07.3Mpa，平均值为73.0Mpa。
二.盾构机情况根据本工程线路情况及地层特性，经综合考虑比选，选用德国海瑞克公司生产的直径6280mm的复合式土压平衡盾构机。
两台盾构机均为液压驱动式土压平衡盾构机，具有高转速、大推力和大扭矩的特点，盾体中盾和尾盾之间采用铰接连接，便于在曲线上掘进。
北京砂卵石地层盾构机刀具选型
砂卵石地层盾构刀具选型盾构机刀具的配置，是盾构机刀具设计中是非常重要的内容，其配置是否适合应用工程的地质条件，直接影响盾构机刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况和掘进速度。
一、刀具分类及工作原理目前使用的刀具一般分为两大类:刮削刀具、滚动刀具1.1.1刮削刀具是指只随刀盘转动而没有自转的破岩刀具.1.1.2刮削类刀具的工作原理在推力的作用下，刮刀嵌如岩渣或岩层中，刀盘带动刀具转动时刮削岩层，在掌子面形成一环环犁沟，特点是效率高，刀盘转动阻力大。
在软土地层或滚刀破碎后的渣土通过刮刀进行开挖，渣土随刮刀正面进入渣槽。
1.2.1滚动刀具是指不仅随刀盘转动，还同时作自转运动的破岩刀具。
1.2.2滚刀工作原理滚刀在推力和滚动力（转矩）的作用下，推力使刀圈压入岩体，滚动力使刀圈滚压岩体。
通过滚刀对岩体的挤压和剪切使岩体发生破碎，在岩面上切出一系列的同心圆（见图）。
二、根据九号线地层进行刀具的选型2.1 北京地铁九号线04标丰六区间地质概况根据北京城建勘察设计院2008年10月提供的《北京地铁九号线工程（丰台北路站～六里桥西站区间）岩土工程勘察报告》，本工程的工程地质与水文地质概况分为9层，盾构施工地层主要为卵石⑤层和卵石⑦层，为砂卵石复合地层：卵石⑤层：杂色，密实，湿，低压缩性，最大粒径不小于420mm，一般粒径20~80mm，粒径大于20mm颗粒含量约为总质量55~75%，亚圆形，中粗砂充填，局部大于200mm的漂石含量约为15-45%。
卵石⑦层：杂色，密实，湿饱和，低压缩性，最大粒径不小于600mm，一般粒径30-120mm，粒径大于20mm颗粒含量约为总质量的60-85%。
亚圆形，中粗砂充填，局部大于200mm的漂石含量约为25-45%。
实际掌子面照片2.2 根据地层情况和刀盘刀具的位置，以刮刀、滚刀和中心刀重点分析。
2.2.1 刮刀（齿刀）刮刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，盾构机向前推进的同时，刮刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。
盾构掘进机刀具的选择使用和维护管理
盾构掘进机刀具选择使用与维护管理一、盾构掘进机刀具概述<1>掘进机刀具的历史变革与发展刀具是一个很广泛的概念，在石器时代人们就尝试着利用石刀、石斧为人类服务。
在现代人们的日常生活当中，人们更是广泛的利用着各种各样的刀具，在机械加工业、木工业、采矿业等工业领域，刀具都得到了很好的利用为生产发展服务。
特别是在我们的隧道工程掘进施工当中，随着盾构掘进机施工技术的发展，更是为刀具的应用和发展带来了独特的发展空间，不论在什么地层条件下施工，掘进速度的快慢，施工成本的高低，都直接与刀具的选择是否得当和其性能好坏有着很大的关系和影响。
因此，世界各国都非常重视盾构掘进机刀具的研究和应用，特别是在盾构掘进机施工中对各种岩层的开挖所需的刀具，各国都做了大量的研究工作，美国、日本、德国等一些工业发达国家从刀具的切削机理、切削理论计算、破岩的方式、模拟试验等方面都进行了长期的深入研究，取得了较多的成果和经验，并在不断的应用中改进和完善，形成了适用于多种地层的盾构掘进机刀具系列和品种规格。
我国对盾构掘进机刀具的开发研究始于二十世纪六十年代，经过几十年的努力和发展，也取得了较大的进步和发展，特别是从上世纪九十年代以来，我国的经济建设进入了一个高速发展的时期，整体工程技术水平有了较大提高，国内的地下空间工程、隧道工程建设大量增加，国内的盾构掘进机施工技术水平大大提升，盾构掘进机施工任务大量增加，已成为盾构掘进机的应用大国，对盾构掘进机刀具的需求量不断增加，掘进机刀具的研究和发展也取得了长足的进步，已研制出多品种、多规格、多功能且能满足于多种地层施工需要的盾构掘进机刀具，有的刀具已达到了国际同类刀具的先进水平，国产刀具正逐步替代进口刀具,迎来一个盾构掘进机刀具大发展的时代。
<2> 盾构掘进机刀具的分类和工作机理2、1地层的特点我们知道盾构掘进机刀具（以下简称刀具）是盾构掘进机施工中实施掘进的的关键部件，直接挖掘掌子面，所有的掘进施工最终都要靠刀具来完成，因此，刀具的选用是否适用于该项目地层的掘进和刀具本身质量的好坏是影响施工进度的关键因素之一。
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。
盾构机的刀具配置介绍
双刃刮刀和撕裂刀安装示意图
12082.00/33./218020
双刃刮刀实物图
复合式盾构机的开挖系统（二）
边
周
缘
边
刮
保
刀
护
刀
边缘刮刀示意图
18.03.2020
各种滚刀以及刀箱里 的安装示意图
复合式盾构机的开挖系统-刀具安装位置
地铁施工的代表性地层
目前我们在地铁盾构施工中遇到的代表性 地层主要有：
在手掘式盾构的切口环部分，安装与盾构直径大小相同的旋转大刀盘 ，对土体进行全断面开挖的盾构，称为机械式盾构。 4、泥水加压盾构
泥水加压盾构就是在机械式盾构大刀盘后面设置一道隔板，隔板与刀 盘之间作为泥水室，在开挖面和泥水室中充满加压的泥水，通过加压作用 ，保证开挖面土体的稳定。 5、土压平衡盾构
土压平衡盾构前端有一个全断面切削刀盘，盾构的中心或下部有长筒 形螺旋运输机的进土口，其出土口在密封舱外。
1 盾构机的起源发展
报
告
2 盾构机、刀盘的结构形式
内
容
3 常见盾构机刀具的配置
4 案例分析
2020/3/18
16
常见刀具形式
掘进刀具
滚压破岩 刀具
切削破岩 刀具
辅助刀具
球齿滚刀 楔齿滚刀 盘形滚刀
切刀 齿刀
刮刀 超挖刀
单刃
双刃
常见刀具工作原理和使用条件
复合式盾构机的开挖系统（一）
双刃刮刀
撕裂刀实物图
盾构机的刀具配置
报告人：西安地铁四号线张杰
1 盾构机的起源发展
报
告
2 盾构机、刀盘的结构形式
内
容
3 常见盾构机刀具的配置
4 案例分析
盾构机刀盘参数
盾构机刀盘参数一、刀盘类型盾构机刀盘是盾构机的核心部件之一，根据不同的工程需求和地质条件，刀盘可以分为多种类型。
常见的刀盘类型有开式刀盘、封闭式刀盘和混合式刀盘。
1. 开式刀盘开式刀盘适用于地质条件较好的工程，刀盘中心开放，便于土层进入刀盘，减小土层阻力。
开式刀盘通常由刀头、刀臂和刀盘壳体组成，刀头采用硬质合金制成，具有良好的耐磨性和抗冲击性。
2. 封闭式刀盘封闭式刀盘适用于地质条件较差的工程，刀盘中心封闭，避免土层进入刀盘，减小刀盘磨损和故障率。
封闭式刀盘通常由刀头、刀臂、刀盘壳体和密封装置组成，密封装置能有效防止泥水进入刀盘，延长刀盘使用寿命。
3. 混合式刀盘混合式刀盘结合了开式刀盘和封闭式刀盘的优点，在不同的地质条件下灵活应用。
混合式刀盘通常具有可调节的开合机构，可以根据实际情况选择开放或封闭的状态，以适应不同地层的掘进需求。
二、刀盘直径刀盘直径是刀盘的重要参数，直径的选择与盾构机的工程要求密切相关。
刀盘直径的大小直接影响盾构机的推力和刀盘的承载能力。
1. 小直径刀盘小直径刀盘适用于直径较小的隧道掘进工程，如市政管网、地铁站台等。
小直径刀盘具有结构紧凑、操作灵活的特点，适合在有限空间内进行作业。
2. 中直径刀盘中直径刀盘适用于中等规模的隧道工程，如城市地铁、铁路隧道等。
中直径刀盘具有推力和承载能力较大的特点，能够应对一定规模的地质变化和水压力。
3. 大直径刀盘大直径刀盘适用于大型隧道工程，如跨海隧道、山岭隧道等。
大直径刀盘具有强大的推力和承载能力，能够应对复杂的地质条件和高水压力，但也对盾构机的功率和控制要求提出了更高的要求。
三、刀盘转速刀盘转速是刀盘的另一个重要参数，合理的转速选择可以提高盾构机的掘进效率和刀盘的使用寿命。
1. 低速刀盘低速刀盘适用于较硬的岩石地层，转速较低能够提供更大的切削力，效果更好。
低速刀盘适合用于大直径刀盘，能够更好地控制刀盘的承载能力和切削效果。
2. 中速刀盘中速刀盘适用于一般的地质条件，转速适中，能够平衡刀盘的切削效果和刀盘的磨损。
盾构机刀具选型及布置
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｆ ｒ ｏ ｍ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｓ ｔ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｐ ａ ｒ ｔ ｏ ｆ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｌ ｉ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｉ ｆ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｕ ｔ ｔ ｅ ｒ ｓ ． Ｉ ｔ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｔ ｏ ｔ ｔ ｍｎ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｅ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｗｈ ｅ ｈｅ ｔ ｒ ｉ ｔ ｓ ｕ ｉ ｔ ｈｅ ｔ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｎａ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｈｅ ｔ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎｄ ａ ｃ ｏ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｕ ｔ ｔ ｅ ｒ ｈ ｅ ａ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｈｅ ｔ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆｃ ｕ ｔ ｔ ｅ ｒ ， ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｃ ｕ ｔ ｅ ｒ ｓ ， ｃ ｏ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｏ ｆｃ ｕ ｔ ｔ ｅ ｓ ｒ ｎｄ ａ
刀具 统称为 滚动刀 具 ，又称为 滚刀 。滚动 刀具均 是通
下 空 间开发工具 ，是集 机械 、电气 、 自动 化控制 、光 过滚 动和滑 动产生 的挤压 、剪 切 、研 磨等 达到破 岩 的 目的。根 据刀具形 状 的不 同滚刀又分 为 ：齿形 滚７ Ｊ （ 钢 学等多 学科综 合技术 为一体 的成套设备 。
盾构机刀具的选型及其磨损分析
61WMEM·2020年 第1期产品与技术盾构机刀具的选型及其磨损分析济南重工集团有限公司 朱振鹏 姜晓彤盾构刀具将会直接影响盾构机掘进效率，不同岩土条件下将会采用不同类型刀具。
将从刀具种类、材料以及性能等方面对盾构刀具进行概括，分析盾构机刀具选型、切削机理以及磨损情况。
盾构法在隧道建设中的应用最初是由英国的布鲁诺在1818年提出的；20世纪60年代我国开始盾构机研制，现在已经基本实现国产化。
盾构机在公路、城市轨道、水利以及铁路等隧道建设中被广泛应用，具有对地面交通设施影响小、掘进速度快、开挖安全以及劳动强度低等优点。
在盾构机掘进系统中，盾构刀具作为关键部件，将直接影响盾构机掘进速度、出土速度和掘进效果。
盾构机在掘进过程中，将会受到岩土作用而产生损耗，为了减少刀具磨损，提高掘进效率，针对不同地质条件需要选择合适刀具。
本文将会针对盾构刀具选型以及切削磨损情况展开分析。
一、盾构刀具的选型1.盾构刀具分类及工作原理盾构刀具按照其切削方式可分为切削刀具和滚动刀具；切削类刀具又可以分为刮刀、先行刀、鱼尾刀和贝壳刀等。
（1）切削刀具切削刀是盾构机切削开挖面土体的主要刀具，其切削原理是盾构机在推进力作用下向前运动，刀具随着刀盘转动将会对土层产生径向的切削力和轴向剪切力，使得开挖面的土体被切削下来。
切削刀具一般形状示意图如图1所示，其中后角α和前角β一般为5°～20°，刀具角度在不同地层下是不同的，其中砂卵石地层稍小，黏土层稍大。
对于软土层或经过滚刀破碎的渣土，将会通过刮刀和切刀正面进入渣槽，如图2、图3所示，刮刀和切刀可以起到很好的切削与运输作用。
图1 切削刀一般形状示意图图3 切刀图4 超前刀切削土体示意图图2 刮刀先行刀也称为超前刀，超前刀切削土体示意图如图4所示。
在切削土体时先行刀一般会在切削刀之前切削土体，将土体切削成块，为切刀切削创造良好条件。
先行刀在切削过程中可以增加切削土体流动性，减少切刀磨损，降低切刀扭矩，提高切削效率。
盾构机刀盘设计与刀具优化分析
盾构机刀盘设计与刀具优化分析引言：盾构机刀盘是现代隧道工程中不可或缺的工具，其设计和刀具的优化分析对于提高隧道工程的效率和质量至关重要。
本文将会就盾构机刀盘的设计要点和刀具的优化分析进行详细探讨，希望能够为相关从业人员提供有价值的参考。
一、盾构机刀盘设计要点1.适宜的刀盘直径选择：刀盘直径的选择需要根据具体的隧道工程情况进行合理的选定。
通常情况下，刀盘直径不宜过大，以免给隧道掘进带来过大的应力。
同时，刀盘直径也要足够大，以确保刀盘能够顺利穿越地下障碍物。
2.刀盘结构的设计：刀盘结构的设计需要考虑刀盘的整体强度和稳定性。
首先，需要选择适宜的刀盘材料，以确保其正常工作状态下不会发生破损。
其次，刀盘的结构应该具备合理的刚性和刚度，以能够对复杂的地质情况和地下水力进行有效的抵抗。
3.刀盘导向系统的设计：刀盘导向系统是刀盘在掘进过程中的重要支撑系统，其设计的合理与否直接影响着刀盘的准确定位和稳定性。
因此，需要在设计中充分考虑刀盘导向系统的刚度和韧性，以确保刀盘能够准确地控制掘进方向并避免出现误差。
二、刀具的优化分析1.刀具材料的选择：刀具材料的选择直接影响着刀具的使用寿命和切削效率。
通常情况下，刀具应选择硬度较高、耐磨性能好的材料，以确保刀具在长时间的切削过程中不会出现过快的磨损和损坏。
2.刀具结构的优化：刀具结构的优化主要包括刀具形状和刀具排列方式的设计。
在刀具形状方面，需要选择适合具体地质条件的刀具形状，以确保切削效果的良好。
在刀具排列方式上，需要根据地质情况和工程要求进行合理的选择，以避免切削过程中的堵塞和卡刀现象。
3.刀具切削参数的优化：刀具切削参数的优化是提高切削效率和减少刀具磨损的关键。
在设计中，应合理选择切削速度、进给量和切削深度等参数，以确保刀具在长时间的切削过程中保持稳定的磨损状态和高效的切削效果。
结论：盾构机刀盘设计和刀具的优化分析对于隧道工程的顺利进行和质量的保障具有重要意义。
通过合理的刀盘设计和刀具优化分析，可以提高隧道工程的效率和质量，降低工程风险，为隧道工程从业人员提供更好的工作条件。
盾构机刀具选型及维护
• 3.2 根据地层选择刀盘刀具 • 地层不同,刀盘的结构及其刀具的组合布置、刀具 性能的要求也不同。根据地层一般把刀盘分为三 类：刮刀刀盘、滚刀刀盘和复合刀盘
• 刮刀刀盘 切削型刀具适用于未固结成岩的软土地层和某些全 风化或强风化的软岩地层，一般破岩能力在单轴抗 压强度20Mpa以下。对于如上海地区、天津、西 安、郑州等均一的软土地层，通常只使用刮刀类刀 具就可以了。这类刀盘结构相对简单，通常称为辐 条式刀盘或软土刀盘。 • 滚刀类刀盘 盘形滚刀适用于硬岩地层，对于均一的全断面硬岩 地层通常只用滚刀（配以刮板），铁路、公路隧道、 引水工程隧道常常是这类地层。作成的刀盘通常称 为硬岩刀盘或TBM刀盘，目前主要是17〞盘型滚 刀。如秦岭铁路隧道施工的TBM刀盘。
• 在西宁线桃花铺隧道施工中，采用威尔特TB880E 隧道掘进机，国产刀圈与维尔特刀圈对比如表。
• 一组国产刀具应用图片
• 国产面临的问题： • 1）实现标准化或通用化，达成批量化生产降低生 产成本、提高质量稳定性； • 2）刀具生产企业整体实力的提升； • 3）对国产刀具的正确认识
4、刀具的失效形式
• 3.6 国产盾构刀具的应用 我国盾构机刀具的研制，通过铁道部科技攻关和 国家863项目以及一系列的地方产学研项目的完 成，掌握了盾构机刀具制造和应用的核心技术， 走在了世界前列。表现在： 1)应用范围广：广泛应用于城市地铁隧道、江底隧 道、引水隧道和铁路隧道； 2)刀圈的耐磨性接近世界先进水平的威尔特圈； 3)刀具的密封性能优良，能实现长距离掘进； 4）适应性更强，刀具的多样化，解决了我国重大 工程中刀具问题，如北京直径线、广深港狮子洋 隧道、广州地铁、成都地铁等。 5）经济性更好（同样质量前提下）
• 4.1刮刀（齿刀）的失效： 1）正常磨损 2) 刮刀刀刃崩裂：在硬岩掘进中，滚刀磨损太大， 刮刀直接切割未经滚刀破碎的硬岩；在硬岩中掘 进时，转速太快，突遇硬岩，冲击造成刀刃崩裂； 在硬岩掘进中，进刀太深等原因造成刀刃崩裂。 3) 刮刀刀体断裂：刀体本身的强度和韧性不够；进 刀太深。 4) 刮刀掉齿：合金刀齿的焊接工艺不过关；刮刀突 遇硬岩。
盾构刀具的选择
盾构刀具的选择
刀具监控在隧道工程掘进过程中,盾构机以其遍效、安全和优质等优点,使用越来越广泛,但在实在掘进过程中盾构机会碰到各种多而杂的地形,特别是底层具有较大的变化,因此需要依据地质条件来选择刀具,并进于刀盘的配置,这还仅有利功具的使用寿命,而且对工程的顺当进行也具有特别紧要的意义。
盾构刀具的选择
盾构机刀具是确保掘进顺当进行的紧要部件,因此刀具选择特别关键。
在实在掘进施工过程中,通常会依据施工地形、地质条件和地层岩石硬度来选择适合的刀及破岩方式。
且在对刀具进行选择时,需要深入调查刀具生产企业,并通过有效的对比,对于选择的刀具需要做好检验工作,从而使其能够更好的充足施工的要求,确保掘进的速度。
盾构掘进速度和刀具损耗对盾构施工的影响
利用盾构机进行掘进作业过程中,对于多而杂的地形作业时刀片极易受到不同程度的损坏,因此需要对刀具进行更换,从而使其保持正常的掘进速度。
在对盾构机具进行更换时,需要明确以下凡点问题:
其一, 在盾构机挖掘作业施工过程中，在对刀具进行更换之前,需要对岩层的实在情况进行有效勘察,确保盾构机的整体性能能够充足后续岩层的施工要求。
其二, 需要对刀具磨损程度进行判定,计算其磨损数值,只有达到更换磨损数值时才能更换刀具。
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软土地层条件下盾构机刀盘及刀具选型
软土地层条件下盾构机刀盘及刀具选型摘要：刀盘刀具是复合式盾构机的关键部件，国内外主要采用相似模型试验、数值仿真和现场测试等手段，研究特定刀具的破岩能力、岩土性质及温度等因素对刀具的影响、随机载荷作用下刀具的疲劳寿命及掘进效率的影响、刀盘系统整体强度、刚度及稳定性等问题。
而针对实际工程实例的复合式盾构机刀盘刀。
关键词：软土地层；盾构机；刀盘及刀具；选型引言盾构施工技术已越来越广泛地应用于城市地铁隧道施工中。
我国幅员广阔，地质条件多样，针对各类不同的地质条件，能否设计满足盾构工程施工需要的盾构刀盘及刀具是工程能否成功的关键因素。
本文针对软土地层地质条件下盾构刀盘及刀具设计展开研究。
一、软土地层条件下盾构机刀盘选型1、刀盘开口率刀盘开口率是指刀盘留空面积占整个刀盘面积的百分比。
这部分留空面积，是切削渣土的运动通道。
渣土脱离土体后，在重力及刀具刮削作用下，沿刀盘开口流动到土仓。
搅拌后，从土仓底部螺旋输送机排出。
开口率的大小对应的是渣土排放的效率。
若取值过小，破碎（切削）的渣土不能及时进入土仓，滞留在刀盘前方，跟随刀盘做摩擦运动，随着温度升高，会固结在刀具、辐条等部位形成泥饼。
因此，在结构强度允许的情况下，开口率尽可能地取较大的值较好。
开口率的取值对应刀盘的常态转速。
开口率的计算公式：K=1/（r+1）其中：K——开口率（%）r——刀盘转速（rpm）刀盘转速是一个从0到Rmax的范围值。
通常是连续可调的。
但刀盘的开口率是固定的，一经设计、制造成型就不可更改。
因此，确定刀盘开口率需要预先评估针对隧道地质条件下刀盘的经常工作状态，根据刀盘的常态转速来确定刀盘的开口率。
岩土硬度高、结理发育差的地层，刀盘转速应较大。
相应的，对刀盘开口率要求就小。
这与高硬度岩土开挖效率低，出渣量小的施工形态是对应的。
反之，岩土硬度低、结理发育丰富地层（如全、强风化地层），刀盘转速应较小。
对刀盘开口率要求就大。
2、刃间距刀盘旋转时，每一个滚刀运动轨迹都是一个以刀盘回转中心为圆心的轨迹圆。
盾构刀具简介
盾构刀具简介吕志峰，刘玉海，刘学红山东天工岩土工程设备有限公司，山东聊城252000)摘 要：盾构刀具是盾构机切削岩土的工 具。
本文介绍了盾构机用刀具的分类，扼要叙述了盾构机 的切削 刀具和滚压刀具的功能、形状、用材及制造工 艺，对盾构机用刀具的使用者与管理者有借鉴作用。
关键词：盾构刀具；切削刀分类；滚刀结构；刀具焊接 中图 分类号：TD421.2+5 文献标志码：BIn troductio nto Shield Machi neCutterLU Zhi-feng, LIU Yu-hai, LIU Xue-hong(Shandong Techgongeotechnica Engineering Equipment Co., Ltd, Liaocheng 252000 Shandong ProvincChina)Abstract: The shield machine cutter is a type of tool employed by a shield machine to cut n&cSoil. The paper describes the category of shieldmachinecutters and focuses on the function, shape, material, and manufacturing process of cutters and rolling cutters used on the shieldachine. It can function as a referencfor the usersand keepers of shield machinecutters.Key words: shield machine cutterthe category of shield machine cutters; the structure of rollingutters;the cutter welding经历了从依赖进口到平分国内市场 ，到部分产品 出口的过程。
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盾构机刀具配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容。
本论文着重介绍了刀具的种类和切削原理，同时针对不同的地层情况，提出刀具的具体配置方式。
针对盾构机在复合地层隧道掘进，解释了刀具配置的差异性、刀具配置的“矛盾”现象。
结合工程实例，在砂卵石地层中(尤其是含大直径漂石）长距离隧道掘进的工况下，提出了盾构机生产厂家关于刀具配置新的设计理念和ﻫ1、引言ﻫ盾构机刀具的ﻫ思路。
最后提出了刀具配置设计中应考虑的因素。
ﻫ配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容，其配置是否适合应用工程的地质条件,直接影响盾构机的刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。
２、刀具种类和切削原理ﻫ 2.1、切刀（齿刀，刮刀）ﻫﻫ切刀是软土刀具,布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构机向前推进的同时,切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向)剪切力和径向（刀盘旋转切线方向)切削力,在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。
切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。
ﻫ 2.２、先行刀( 超前刀) ﻫ先行刀是先行切削土体的刀具,超前切刀布置。
先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。
先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体,将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。
先行刀的切削宽度一般比切刀窄，切削效率较高。
采用先行刀,可显著增加切削土体的流动性,大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率,减少切刀的磨耗。
在松散体地层，尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显。
ﻫ 2.3、贝型刀ﻫ贝型刀实质上是超前刀，盾构机穿越砂卵石地层,特别是大粒径砂卵石地层时，若采用滚刀型刀具，因土体屑松散体,在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。
将其布置在刀盘盘圈前端面，专用于切削砂卵石。
2.4 、中心刀（鱼尾刀、双刃或三刃滚刀、锥形刀、中心羊角刀)在软土地层掘进时,因刀盘中心部位不能布置切刀,为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，可在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀（羊角刀）,一般鱼尾刀超前６0０ mm左右。
鱼尾刀的设计和配置方式如下:其一让盾构分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面土体,而后扩大到全断面切削土体,即将鱼尾刀设计与其它切刀不在一个平面上，即鱼尾刀超前切刀布置,保证鱼尾刀最先切削土体；其二是将鱼尾刀根部设计成锥形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体,在切向、径向运动的基础上,又增加一项翻转运动,这样既可解决中心部分土体的切削问题和改善切削土体的流动性和搅拌效果,又大大提高盾构整体掘进效果。
ﻫ在纯硬岩地层掘进时，到盘中心位置布置双刃或三刃滚刀。
2.5、仿形刀（或超挖刀)盾构机一般设计两把仿形刀(一把备用),布置在刀盘的边缘上。
施工时可以根据超挖多少和超挖范围的要求，从边缘径向伸出和缩回仿形刀。
仿形刀伸出最大值一般在７０~150mｍ之间。
盾构机在曲线段推进、转弯或纠偏时，通过仿形超挖切削土体创造所需空间，保证盾构机在超挖少、对周边土体干扰小的条件下,实现曲线推进和顺利转弯及纠偏。
滚刀超挖刀柱形超挖刀2.6、滚刀和刮碴板ﻫﻫ在纯硬岩地层掘进时，采用滚刀破岩。
滚刀破岩的原理是依靠刀具滚动产生冲击压碎和剪切碾碎的作用达到破碎岩石的目的。
滚刀的类型、数量、布置方式、位置、超前量根据岩层的强度和整体性、掘进距离、含砂量等特点确定。
穿越松散地层但有大粒径的砾石（粒径大于40０mm)、并且含量达到一定比例时,也可采用滚刀型刀具。
在隧道地质条件复杂多变、岩石(强度不算太高)与一般土体（或粘土或砂土)交错频繁出现的情况,2.6．1 、滚刀分为齿形（球齿、也有可能采用滚刀型刀具，即在复合式盾构机中采用。
ﻫﻫ楔齿)滚刀和盘形滚刀2.6.2 、滚刀刀圈的材质是滚刀能否胜任掘进硬岩的关键。
盘形滚刀根据刀圈不同一般有以下4种类型ﻫﻫ(1)耐磨层表面刀圈：适用于掘进硬度40MPa的紧密地层，硬度80~1００ＭPa的断裂砾岩、砂岩、砂粘土等地层。
(2）标准钢刀圈：适用于掘进硬度50～150MPa的砾岩、大理石、砂岩、灰岩地层。
ﻫ (3）重型钢刀圈:适用于掘进硬度120～25０ＭPa的硬岩，硬度8０～１５０MPａ的高磨损岩层，如花岗岩、闪长岩、斑岩、蛇纹石及玄武岩等地层。
(４)镶齿硬质合金刀圈适用于掘进硬度高达1５0~250MPa的花岗岩、玄武岩、斑岩及石英岩等地层。
ﻫ 2.6.3 、刮碴板的作用是将滚刀破碎的岩碴,及时排出,防止滚刀对岩碴的二次破碎，保护滚刀。
前刮碴板主要铲装刀盘前方的落碴,铲装量大,磨损较快,后刮碴板主要铲装下护盾推进中从隧道底部堆积起来的碴石,铲装量小,磨损较小。
3 、刀具配置方式刀具的布置方式需要充分考虑工程地质情况，进行针对性设计,不同的工程地质特点，采用不同的刀具配置方案,以获得良好的切削效果和掘进速度。
根据地质条件特点,可以大致分为四种地层:软弱土地层;砂层、砂卵石地层;风化岩及软硬不均地层;单纯的纯硬岩地层。
ﻫ3.1、软弱土地层如南京、上海、杭州等地,其地质条件主要以淤泥、粘土和粉质粘土为主, 在软弱土地层一般只需配置切削型刀具，如：切刀、周边刮刀、中心刀、先行刀和超挖刀。
以南京地铁盾构为例,刀盘采用面板式结构，装有１把鱼尾形中心刀,120把切刀，1６把周边刮刀及1把仿形刀。
切刀安装在开口槽的两侧，覆盖了整个进碴口的长度。
刮刀安装在刀盘边缘。
由于刀盘需要正反旋转，因此切刀的布置也在正反方向布置,为了提高切刀的可靠性,在每个轨迹上至少布置2把。
在周边工作量相对较大,磨损后对盾构切口环尺寸影响较大，在正反方向各布置了8把刮刀。
考虑到刀盘的受力均匀性,刀具布置具有对称性。
刀具安装采用螺栓固定，便于更换。
在切刀或刮刀的刃口和刃口背面镶嵌有合金和耐磨材料,以延长刀具的使用寿命，切刀的破岩能力为20MPa，可以顺利地通过进出洞端头的加固地层。
3．２、砂层、砂卵石地层如北京、成都其地质条件主要以砂，卵石地层为主，如遇到粒径较大的砾石或漂石，应配置滚刀进行破碎。
在砂层、砂卵石地层施工时,需设置（宽幅)切刀、周边刮刀、先行刀(重型撕裂刀)、中心刀、仿形刀等刀具。
切刀是主刀具，用于开挖面大部分断面的开挖；周边刮刀也称保径刀，用于切削外周的土体，保证开挖断面的直径;先行刀在开挖面沿径向分层切削，预先疏松土体,降低切刀的冲击荷载，减少切削力矩,同时重型撕裂刀用于破碎强度较低和粒径较小的卵石和砾石；中心刀用于开挖面中心断面的开挖,起到定心和疏松部分土体的作用;仿形刀用于曲线开挖和纠偏。
滚刀用于破碎粒径较大的砾石或漂石。
3.3 、风化岩及软硬不均地层如广州、深圳,上软下硬、地质不均的复合地层,且局部岩石的单轴抗压强度较高（150－200Ｍpa)，除配置切削型刀具外包括宽幅切刀、先行刀,还需配置滚刀,因而刀盘结构相对复杂。
对于岩层首先通过滚刀进行破岩，且滚刀的超前量应大于切刀的超前量，在滚刀磨损后仍能避免切刀进行破岩,确保切刀的使用寿命。
在曲线半径小的隧道掘进时,为了保证盾构的调向和避免盾壳被卡死，需要有较大的开挖直径，因此刀盘上需配置滚刀型的仿形刀(或超挖刀）。
ﻫ 3.4 、单纯的纯硬岩地层如秦岭1线隧道，隧道断面范围内以混合片麻岩和混合花岗岩两种岩石为主，刀具全部选用滚刀,无任何齿刀。
有时,在刀盘面板周边开口处配备刮碴刮刀板。
ﻫ４、刀具配置的差异性ﻫ在复合地层施工中，刀具配置的差异性主要表现在滚刀和先行刀的配置数量和刀具的高度、组合高度差等方面。
例如，海瑞克公司刀盘滚刀和固定先行刀高出面板175mｍ和１４0ｍm,三菱公司刀盘滚刀和固定先行刀高出面板90mm和70ｍm。
两种刀具的高差为35ｍm和20mm,前者的设计较好,具体表现为刀具高对防止泥饼的形成有利，高度差大有利于破岩。
滚刀的刀间距过大和过小都不利于破岩，间距过大,滚刀间会出现“岩脊”现象，间距过小，滚刀间会出现小碎块现象,降低破岩功效。
在复合地层中周边滚刀的间距一般小于90mm,正面滚刀的间距为１0０～120ｍm(参照国内外施工实例，岩石强度高时,滚刀的间距应控制在70～90mm的范围内比较合理)。
ﻫ5、复合地层中刀具配置的“矛盾”现象ﻫﻫ硬岩地层只需滚刀,但有时必须安装切刀（或刮碴板),切刀在破硬岩过程中几乎没有作用，由于贯入度和高度差的原因，产生瞬间冲击荷载，切刀被磨平或被崩断。
在复合地层中，有些砂、卵石地层或同一断面中有硬岩和软岩，所以刀盘必须配备切刀和先行刀以对应非硬岩的需要。
同理,在软岩和软土地情况下,本不需安装滚刀,但ﻫ6、砂卵在由于可能存在部分硬岩,又必须安装滚刀，导致滚刀严重损坏,失去破岩功能。
ﻫ石地层中(尤其含大直径漂石)长距离隧道掘进的工况下，刀具配置新的设计理念和思路ﻫﻫ北京地铁9号线06标段，盾构单线隧道长度约为１2３8m,地层主要为卵石层、圆砾层、强风化～中风化砾岩层、强风化粘土岩，局部为粉质粘土层和细砂层。
开挖面围岩不稳定，粘土岩和强风化砾岩的单轴抗压强度为0.3~2.0Mpａ，为极软岩。
详勘报告中推测大于4０0mｍ粒径卵石含量为1５％~40%,隧道附近基坑内有150０×２000mm漂石，不排除有粒径更大的漂石存在，且随机分布。
随机取样卵石和砾石的单轴抗压强度为12０~18７ Mpａ，石英和长石含量为70%~95%。
盾构厂家针对本标段的地层在刀具配置方面提出了新的设计理念和思路。
为了使刀具能够充分发挥作用，盾构机设计使用了31３0 mm大直径轴承，配备了1200kw的驱动动力，使刀盘的托困扭矩为７7４ｔ.m，转速可达0~3．2rpm，同时在刀盘面板和周边焊接碳化铬超硬耐磨板和耐磨网。
刀具布置方面(初步预案）,开口槽密排宽幅切刀100把（带耐磨合金头)、面板上配备大横断面高耐磨双层碳化钨重型撕裂刀（先行刀）31把、刀盘外周和边缘位置配备双刃(17”)滚刀10把，中心锥形刀1把。
滚刀和重型撕裂刀采用刀盘后装式,可通过刀盘内的转接箱方便地进行拆卸、互换。
ﻫ刀具的破岩原理,利用刀盘高速转速产生的冲击惯性能量，通过滚刀和大横断面重型撕裂刀进行卵石、砾石和漂石的刀盘前“锤击”破碎。
但由于是在软岩地层中掘进,卵石、砾石和漂石在基岩内不能被固定，不能提供给滚刀足够的转动力矩和滚刀切岩的支撑力,导致滚刀破7．1、实际施工时会遇到各种复杂岩失效。
ﻫﻫ7、刀具配置设计时应考虑的因素ﻫﻫ地层，地质资料提供的只是部分的钻探资料,不能完全准确反映实际地质情况，因此在进行刀具配置设计时必须考虑对地质进行充分的分析和研究，刀具配置要有一定的富余和能力储备；7．2、不同的工程地质需配置不同的刀具,软土地层只需配置切削型刀具；砂卵石地层除配置切刀外，还需配置先行刀；风化岩及软硬不均地层除配置切削型刀具外,还需配置先行刀、滚刀;在复合地层中，要保证不同种类刀具相互可换性；7．３、刀具配置要覆盖整个开挖断面,为保证刀盘受力均衡,运转平稳，刀具要对称性布置;切刀要正反方向布置，同时要确保每个轨迹有2把切刀；对切刀排列方式进行选择，整体连续排列或牙型交错排列;通过周边刀保证开挖直径;保证滚刀纯滚动,要考虑周边滚刀的安装角度，同时增加周边滚刀的数量;ﻫ7.4 、刀具安装通过螺栓固定或设计转接箱，便于安装、拆装、更换和修理方便；ﻫ7.5、通过合理选择耐磨材料和合金镶嵌技术；对刀盘和开口槽进行耐磨处理；对加泥、加泡沫系统进行合理设计，减少刀具掘进磨损和冲击,提高刀具的耐久性,延长刀具的使用寿命;7.６、适应城市繁华地区施工的需要,综合合理选择刀具种类和尺寸,确定刀具的超前量、相互高差，尽可能减少刀盘旋转刀具切削土体过程对周边土体及环境的扰动,尽量使各种刀具磨损均匀，充分发挥各种刀具的切削性能；ﻫ７．7 、配备刀具磨损监测和报警装置,如液压式、电磁式、超声波探测式。