在整个盾构设备系统中，盾构机刀具的配置是影响掘进是否成功的重要因素，刀具的配置需要根据地质条件和施工要求进行合理设计及选型。盾构机刀具种类很多，包括滚刀、切刀、先行刀等多种刀具。应用于地质条件复杂的地层时，刀盘上既需要布置破岩用的滚刀，又需要布置刮削岩土的刮刀、切刀等。

1）滚刀

滚刀在盾构施工过程中主要是通过挤压破坏、挤压与剪切破坏、挤压与张拉破坏来破碎岩石。滚刀主要分为单刃滚刀和双刃滚刀，如图4-2所示。单刃滚刀一般安装在辐条和面板上，破岩能力强，主要用于硬岩掘进。双刃滚刀适用于软硬岩掘进，一般安装在刀盘的中心部分，但针对某些地层，也可通过在边滚刀位置采用双刃滚刀代替单刃滚刀的方法来降低刀具的磨损。

图4-2　单双刃滚刀示意

滚刀在进行破岩掘进时，其刀圈直接与土体相互作用，因此滚刀刀圈的选择尤为重要。滚刀刀圈种类分为四类，包括耐磨层表面刀圈、标准钢刀圈、重型钢刀圈、镶齿硬质合金刀圈。各刀圈适用地层如表4-3所示。

表4-3　滚刀刀圈适用地层

续表

2）切刀

切刀在盾构向前推进的过程中，随刀盘旋转前进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，通过刀刃和刀头部分插入地层内部切削地层，见图4-3。

图4-3　切刀(www.daowen.com)

3）先行刀或超前刀

先行刀或超前刀布置在面板和辐条上、刮刀切削轨迹之间，通常比切刀高40～50 mm，不起直接切削作用，用于先行松动原始地层，减小切刀切削阻力，降低其磨损，见图4-4。

图4-4　先行刀工作原理示意

4）鱼尾刀

鱼尾刀安装在盾构刀盘中心，通常用于砂卵石地层或强度较高的黏土地层，见图4-5。鱼尾刀高出切刀200～300 mm，用于先行刮刀盘中心部位土体，改善中心部位土体的流动性，防止结泥饼，同时减小其他切刀切削阻力，降低磨损。

图4-5　鱼尾刀

5）边刮刀

边刮刀安装在刀盘的弧形周边，可以切削软土，在硬岩中可用于刮渣，不足之处在于易磨损失效，见图4-6。

图4-6　边刮刀