盾构刀具布置分布形式
浅谈盾构机刀具造型及其布置安排
浅谈盾构机刀具造型及其布置安排本文说明了盾构机刀具造型，分析了刀具的配置方法，阐述了盾构机刀具造型及其布置安排的注意事项。
标签：盾构机；刀具；造型；布置0 引言盾构机在施工过程中的主要工具，由于其工作条件极其恶劣，其刀具配置形式及刀具造型的好坏将直接影响盾构施工能否顺利进行。
要确保刀具结构布置的合理性，盾构机刀具的配就置必须适合应用工程的地质条件，充分考虑影响盾构机刀具的切削效果、掘进速度和施工效率，确保盾构机使用寿命的提高。
1 盾构机刀具造型和种类（1）齿刀，刮刀。
切刀布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向剪切力和径向切削力，在转动下插入到地层内部，一般是适用于粒径小于500mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。
（2）切刀。
切刀用来切削掌子面的土层，目前最有效的切刀配有双层碳钨合金刀齿。
刀具背部设有先行刀突出切刀布置，并安装在刀盘辐条中间的刀箱中。
常见的先行刀是由强度高、耐磨性能好的碳钨合金堆焊而成，先行刀是先行超前切刀布置，有利于随后跟进的切刀作业，避免切刀切削到砾石等地层，从而有效地保护切刀。
先行刀与其它刀具组合协同工作，在切刀切削土体之前先行切削土体，并为切刀创造良好的切削条件。
先行刀的切削宽度可显著增加切削土体的流动性，大大地提高切刀的切削效率，主要适用于砂卵石地层。
（3）仿形刀.仿形刀是为盾构机实施转弯或纠偏等而设计的。
刀盘转动时，刀具随切削直径的增大而增大，当需要转弯对洞壁一侧进行超挖，便于盾构机向该侧转弯。
（4）贝型刀。
贝型刀的盾构机能穿越砂卵石地层，因土体屑松散体在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，为了降低滚刀的切削效果，需要将其布置在刀盘盘圈前端面。
（5）中心刀。
中心刀通常是用来清除掌子面最外圈的渣土，刀盘外径大起到保护刀盘外缘不受磨损的目的，它是突出于刀盘上所有的其它刀具，刀头对旋转刀盘起着定心作用。
在软土地层掘进时，因刀盘中心部位无法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超前500mm的鱼尾刀，利用鱼尾刀先切削土体，将鱼尾刀设置在切刀布置上，使刀盘旋转时增加翻转运动，这样就改善切削土体的流动性和搅拌效果，有效提高盾构整体掘进效果。
盾构机刀具选型及布置
图2 盘形滚刀破岩示意图
刀具之间的间距是刀具布置轨迹确定的重要因 素。根据图2所示，设盾构上的第i和第i+1把盘形滚刀 在刀盘推力作用下切入岩石深度为h。则当刀盘旋转一 周，盘形滚刀的切削深度为h，则L为：
L = 2htanθ 要使同一安装半径上的盘形滚刀在刀盘每转一周 的切深相等，且破岩量相同，则两盘形滚刀之间不允 许形成累积岩脊，即刀盘转动多周(两周及以上)而未出 现连通的岩脊。可表示为：
5 应用实例
应用于珠三角穗莞深城际轨道交通建设的φ8780 土压平衡盾构机，工程地质条件是以粉砂质泥岩、粉 质粘土及砾砂岩为主的复合式地层，岩石的天然单轴 极限抗压强度最高值为200MPa。在盾构机刀盘的设置 上既考虑了对硬岩高强度的开挖，也兼顾了泥岩粘性 对盾构机掘进的影响，根据表1与表2中各类刀具对不 同地质情况的适用性，对该地区的盾构刀具采用滚刀 与切削刀的组合刀具如表5所列。
࠰ާᐳ㖞儈ᓖ 160mm 140mm 175mm 140mm 175mm 140mm
儈ᓖᐞ 20mm 35mm>25mm 35mm>25mm
4.4 刀具磨损 在盾构掘进中，刀具磨损是不可避免的，各类刀
具根据使用方式的不同产生的磨损情况也有所区别。 刀具磨损后将导致相邻刀具之间所受推力的不平
衡，而这种不平衡力有时可能是承受正常受力的10 倍，增加刀具的损坏概率。同时，由于刀具磨损后与 岩石接触面积增大，引起刀具对岩石的挤压应力减 小，降低掘进效率。
Key words: cutter; cutter configuration; altitude of cutters; cutter wear
1 引言 近年来，随着科学技术的不断发展，人们可利用
的地上空间越来越少，对地下空间的开发逐渐成为国 内外各大城市的重要目标。隧道掘进机是最主要的地 下空间开发工具，是集机械、电气、自动化控制、光 学等多学科综合技术为一体的成套设备。
论土压平衡盾构机刀盘开口特性及布置方法
论土压平衡盾构机刀盘开口特性及布置方法1 盾构刀盘英国工程师Marc Isambard Brunel 早在1818 年从食船虫打洞过程中得到了启发，研究盾构工法并获取了专利，至今盾构已经发展了将近200 年。
盾构工法是在盾构的掩护下进行开挖和衬砌，是一种比较安全的掘进方式，而且地下施工不会受到地面交通的影响，能够在河底施工而不影响河道通航，气候和地质条件对盾构施工的影响也很小，是一种振动、噪声等环境污染较小的施工方式，现今已经发展为隧道工程、地铁工程、公路、地下管线和水下管线等基础设施建设最主要的施工方法。
盾构刀盘是盾构机械中最重要的部位，位于盾构机最前端，在刀盘旋转过程中，刀盘上布置的刀具能够对掘进截面上土体进行切削，以此实现掘进开挖，开挖产生的渣土能够通过刀盘上的开口送入土仓，盾构施工过程是在支撑下进行，能够稳定掘进截面，而且通过土仓内渣土和膨胀土、泥浆、泡沫剂等充分混合，最后通过螺旋输送机将渣土排出。
最初的盾构开挖施工机械上并没有盾构刀盘，而是在工程实际中经历了盲目选择和逐渐发展优化的过程，在1896 年，工程师普莱斯设计研发了轮辐式刀盘盾构，通过4 条辐条型手臂组成切削刀盘，在手臂上固定切削和刮削刀，逐渐产生了刀具选择和配置的观念。
工程实际中，盾构在掘进中会遇到各种复杂地质情况，岩土物理力学性能随机性很大，盾构刀盘可能会承受几十倍上百倍的载荷突变，所以刀盘必须要具有优良的地质适应性才能够保证相当的寿命，需要通过刀盘刀具的合理配置优化刀具的受力特性，减少刀具损坏和磨损。
2 开口特性2. 1 滚刀破岩1）滚刀机理。
滚刀压入岩石之后，滚刀和岩石接触位置会出现岩石在受压塑形变形作用下产生的坚硬的密实核，积聚了大量变形能，在密实核附近会出现大量裂纹。
在滚刀压力作用下，裂缝不断扩展交会，侧向裂缝与自由面或者相邻裂缝交会会造成岩石破碎。
滚刀破岩过程承受的载荷有着明显的跃进性，压入阶段载荷不断增加，达到临界值，岩石开始破碎剥落，载荷得到迅速释放，滚刀继续前进，载荷再次上升，如此循环。
盾构切削刀具的布置规律及优化研究
第 ５期
攫 遁建 设
Ｔ ｎ ｅ ｎ ｔｕ ｔ ｎ ｕ ｎ ｌＣｏ ｓｒ ｃ ｉ ｏ
Ｖ０ ． Ｏ Ｎｏ ５ １３ ． Ｏｃ ． ２ ０ ｔ ０１
２１ ０ ０年 １ ０月
盾 构 切 削 刀 具 的 布 置 规 律 及 优 化 研 究
闫玉 茹 黄 宏伟 ， ，程知 言 ，王 钜 ，周 欣 ，吕亚 林
０ 引言
随着 我 国经济 的快速 发 展 ， 长距 离 大 直径 盾构 隧
道 的建设项 目与 Ｅ俱 增 。盾构法具 有地质 条件适 应性 ｔ 强 、 工速度 快 、 周边 环 境 干扰 小 等优 点 的 同时 ， 施 对 施
适 应性需 要 在施工 中验证 。本文在 研究 刀具 阿氏螺 线 布 置 的规 律上 ， 结合 实际工 程 中盾构 刀具磨 损 的情况 ，
（１ ．江 苏省有 色金 属华 东地质勘 查局 ，南京 ２００ ２ １０ ７； ．同济 大 学地 下建 筑与工程 系，上海 ２０ ９ ０ ０ ２）
摘要： 根据盾构切削刀具的阿氏螺线布置规律 ， 针对北京地铁 四号线 ｌ ４标学 院南路 站一 双榆树 站区间盾构刀具 的布置形式 ， 推导
该 区间 盾 构 刀具 的阿 氏螺 线 布 置公 式 及 规 律 ； 通 过 对 刀 具实 际磨 损 情 况 的分 析 和 研 究 ， 出 减 少 刀具 磨 损 的优 化 布 置 措 施 。 研 并 提 究 有 助 于 为 同类 工 程 盾 构 刀 具 的 布置 提 供 参 考 。 关 键 词 ： 构 切 削 刀具 ；阿 氏螺 线 ；布 置规 律 ；刀具 磨 损 盾 中 图分 类 号 ： ５ ． ９ Ｕ４ ５３ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１７ ７ １ ２ １ ）５— ５８— ５ ６ ２— ４ Ｘ（００ ０ ０ ０ ０
盾构刀具布置分布形式
盾构机刀具配置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。
盾构机刀具选型及布置
盾构机刀具选型及布置作者：吴艳华刘德全盛少琴来源：《广东造船》2013年第01期摘要：从工程上看，盾构系统最重要的部分在于刀具的选用和布置，刀具是否适用于工程地质条件将直接影响盾构机的掘进效果。
本文从盾构机刀具类型、刀具配置以及刀具布置需要考虑的各项因素，分析盾构机刀具的选型和布置。
关键词：刀具；刀具布置；刀具高度；刀具磨损1 引言近年来，随着科学技术的不断发展，人们可利用的地上空间越来越少，对地下空间的开发逐渐成为国内外各大城市的重要目标。
隧道掘进机是最主要的地下空间开发工具，是集机械、电气、自动化控制、光学等多学科综合技术为一体的成套设备。
在整个盾构设备系统中，刀盘刀具是能否成功掘进的关键，是影响掘进性能的决定性因素。
其中，刀具的配备和布置需要根据地质条件和施工要求进行合理设计，属于复杂的工程系统设计问题，对刀具布置技术的研究具有重要的工程意义。
针对这一情况，本文对复合地质下的刀具选型及布置进行了相应的分析和优化，以实现对复合地层开挖的性能要求。
2 刀具类型刀具是盾构设备的开挖部件，在不同岩土体条件下，盾构刀具也有所不同。
目前常用的盾构刀具大体可分为：滚动类刀具和切削类刀具。
其中切削类刀具又包括切刀、刮刀、先行刀等。
2.1 滚动类刀具刀具在随刀盘转动的同时，还作自转运动的破岩刀具统称为滚动刀具，又称为滚刀。
滚动刀具均是通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：齿形滚刀（钢齿和球齿）、盘形滚刀（钢刀圈滚刀和球齿刀圈滚刀），如图1所示。
a：钢齿滚刀 b：球齿滚刀 c：钢刀圈滚刀 d：球齿刀圈滚刀图1 滚动类刀具形状根据安装位置不同分为：正滚刀、中心滚刀、边滚刀、扩孔滚刀。
目前常用的滚刀类型为盘形滚刀。
盘形滚刀根据刀刃数分为单刃滚刀、双刃滚刀和多刃滚刀。
根据刀刃外径的大小又分成13、15、17、19等不同规格，目前主要使用的是17系列滚刀。
不同刃数滚刀的使用范围各不相同，见表1。
盾构机刀具布置方法
CFHI2020年第4期（总196期）**************刀具的设计和布置在盾构机设计中是非常重要的内容。
刀具种类的选择与布置方式是否适合于工程地质条件，直接影响着盾构机的刀盘切削速度、出土效果和掘进速度，甚至很大程度上影响施工的经济性和工程进度。
本文以在粘土、沙土等软土地层中使用的土压平衡式盾构机为例，介绍刀具布置的原则和方法。
1刀具选择切削刀具应根据工程地质和水文地质条件、盾构外径、掘进速度、施工总长度等选择和配置，刀具的布置应满足刀盘正反转工作及全断面切削的具体要求。
切削刀对开挖面土体产生轴向剪切力、挤压力和圆周向切削力，通过旋转不断对开挖面前方土体进行切削，切削型刀具一般适用于粒径小的砂卵石、砂土、粘土等松散体地层[1]。
先行刀可增加切削土体的流动性，降低切刀的切削扭矩，提高切削效率，并减少刀具的摩擦损耗；中心刀通过挤压使前方岩土破碎，还可通过刀具刃口，对前方岩土进行切削；仿形刀沿着刀盘径向安装，可以超挖出一个圆形轨迹，在刀盘的带动下旋转，也可以在刀盘旋转过程中调整向外伸出、收缩的大小，在局部范围上实现超挖，形成一个椭圆切削形态，可减轻对岩土的扰动，减小地面沉降量；为了减小刀盘旋转工作时岩土对刀盘外周的磨损而设置有外周磨损刀具。
综合各种刀具特点并根据土壤及岩性条件，笔者选择配备切削刀、先行刀、贝壳刀、中心刀、加泥孔保护刀、外周磨损刀具及超挖刀等刀具（见图1）。
2刀具数量的确定工程实践表明，盾构机的刀盘外圈刀具的磨损量由下式得到[2]δ=πKDLn dv（1）式中：δ—磨损量（mm ）；K —磨耗系数（mm/km ）；D —盾构刀盘外径（m ）；n d —刀盘的转动速1.一重集团大连工程技术有限公司高级工程师，辽宁大连1166002.一重集团大连核电石化有限公司高级工程师，辽宁大连116600盾构机刀具布置方法许永强1，周凤革2摘要：根据工程指标和水文地质特性对刀盘切削功能的要求确定刀具种类；根据刀具磨损等寿命原则，采用磨损系数法，确定沿半径方向刀盘辐条上刀具的布置数量；考虑对刀盘的对称性和稳定性的影响，刀具采用多条螺旋线的布置形式。
探析土压平衡盾构机刀盘开口特性及刀具布置方法
探析土压平衡盾构机刀盘开口特性及刀具布置方法发表时间：2018-01-24T14:31:45.400Z 来源：《防护工程》2017年第26期作者：戴佳临[导读] 众所周知，在选择土压平衡盾构机型号时，一定要联合考虑其刀具的布置方法和类型。
中建八局轨道交通建设有限公司江苏南京 210046摘要：众所周知，在选择土压平衡盾构机型号时，一定要联合考虑其刀具的布置方法和类型，防止因刀具选择问题而引起的各种隐患问题，影响刀具的使用寿命。
另外，如果刀具选择不当，可能会对整个盾构工程的安全可靠性及运行效率产生极大的影响。
因此本文主要就土压平衡盾构机刀盘开口特性及刀具布置方法进行探讨分析，并提出一些个人观点，以供参考。
关键词：土压平衡盾构机；刀盘开口特性；刀具布置方法；前言：随着我国工程建设步伐的加快，国家工程建设不断发展，盾构机在相关工程中得到了非常普遍的运用。
本文对盾构机的刀具工作的特点以及布局进行简单阐述，进行了刀具在刀盘布置分析，依据刀具等寿命原则，基于刀具具体布置方法，明确了刀具数量和先行刀具的布置方案，对减少盾构机刀盘磨损有一定作用。
1 盾构刀盘的特点（1）在进行地下工程和水底工程工作时，不会对日常的交通工作产生负面的影响；（2）在进行盾构工作时，其不会受到外界自然因素的影响。
也正是由于盾构刀盘所具有的优势特点，使得盾构机的应用范围不断地进行扩大，目前已经逐渐应用在隧道工程、地下水管工程和地铁等工程的建设中，并且取得了很好的施工质量，提高了经济效益。
（3）盾构机在运作过程中，主要的部件为刀盘，其处于整个设备的前沿，采用旋转的方式来进行工作，对土层进行不断切割，并且借助螺旋机的传送功能将产生的土渣排到外部去。
（4）由于施工的工程比较复杂，刀具在进行工作时，有可能由于受力过大使得设备产生巨大的磨损，因此，在实际的施工过程中，需要确保刀盘的质量符合现场施工的需求，这样才能确保盾构机可以正常的进行工作。
2盾构机刀盘刀具进行开口时的特点2.1滚刀破岩①滚刀机理：（1）滚刀压入岩石之后，滚刀和岩石接触位置会出现岩石在受压塑形变形作用下产生的坚硬的密实核，积聚了大量变形能，在密实核附近会出现大量裂纹。
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盾构机刀具配置盾构机刀具配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容。
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）I / ' > f切刀佑看带合金头和耐曆剧切刀是软土刀具，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勺砂、卵石、粘土等松散体地层。
2.2 、先行刀（超前刀）双屢踐化鸭«型斷裂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。
羊角刀） *■ —4■尸■J -Q■ - 1 a.峙'■-A__ ________■c - 雄形刀 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，2.4中心刀（鱼尾刀、双刃或三刃滚刀 、锥形刀、中心中心取刃或三无覆71中心羊甫刀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。
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70〜150mn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。
2.6 、滚刀和刮碴板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，也有可能采 用滚刀型刀具，即在复合式盾构机中采用261 、滚刀分为齿形（球齿、楔齿）滚刀和盘形滚刀0伶催収刃滚刀 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（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。
⑵ 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。
⑶ 重型钢刀圈：适用于掘进硬度120〜250MPa 的硬岩，硬度 80〜150M Pa 的高磨损岩层，如花岗岩、闪长岩、斑岩、蛇纹石及三刃滄刀4 » 9 aa S S 0勺 9 a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。
263 、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。
■TO前后刮確根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。
3.1、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。
4、刀具配置的差异性在复合地层施工中，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勺范围内比较合理）。
5、复合地层中刀具配置的“矛盾”现象硬岩地层只需滚刀，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。
6、砂卵石地层中（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400mn粒径卵石含量为15%〜40%隧道附近基坑内有1500X 2000mn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。
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，导致滚刀破岩失效。
7、刀具配置设计时应考虑的因素7.1、实际施工时会遇到各种复杂地层，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;7.4、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;7.5、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;7.7、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。