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盾构机刀具配置研究论文

摘要：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。

关键词：刀具种类；切削原理；配置方式；刀具设计

Abstract:tBm(tunnelBoringmachine)cuttingtoolsconfigurationisoneofthemost

importantfactorduringtBmcuttingtooldesign.thisarticlefocusondescribethet

ypeofcuttingtoolsandcuttingtheory,meanwhile,thedetailcuttingtoolsconfigu

rationhasbeenproposedduetodifferentgeologiccondition.Analyzedthediscrepa

ntcuttingtoolconfigurationand“thecontradictoryphenomenon”.Accordingtot

hereferenceproject,anewcuttingtoolsconfigurationdesignthoughttheoryispro

posedfromtBmmanufactureforlongdistancetunnelexcavationingravelgeologicco

ndition(especiallycontentbigboulder).Attheendofthisarticle,thenecessaryc

onsiderationfactorisprovidedduringcuttingtoolsconfigurationdesign.

Keywords:typeofcuttingtools;cuttingtheory;cuttingtoolsconfiguration;cutt

ingtoolsDesign

0引言

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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。

1刀具种类和切削原理

1.1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。

1.2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