选择合适的刀具种类及配置方式

1.刀具种类

为保证土压平衡盾构机能在不同地质中顺利掘进，刀盘上通常需配置多种类型刀具及刀具组合，总体上可以将刀具分为切削类刀具、滚压类刀具和辅助类刀具。滚压类刀具主要用以破碎富岩石地层，常用于面板式或辐板式刀盘，切削类刀具用以切削软弱土体地层，辅助类刀具在掘进过程中则起到辅助作用。

2.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4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。

（1）软弱土地层：地质条件主要以淤泥、黏土和粉质黏土为主，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。(www.xing528.com)

（2）砂层、砂卵石地层：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。

（3）风化岩及软硬不均地层，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（150～200 MPa），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）。

（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渣刮刀板。

郑州轨道交通5号线地质主要为粉土、粉质黏土、细砂、粉砂、中砂，除少数区间存在钙质结核块外，整体地层情况较好，属于典型的软土地层，适宜采用切削型刀具（切刀、刮刀等）作为主要开挖刀具，以提高切削效率，降低刀盘泥饼生成概率。