顾名思义，超前刀即为先行切削土体的刀具。超前刀在设计中主要考虑与切削刀组合协同工作。刀具切削土体时，超前刀在切削刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切削刀创造良好的切削条件。据其作用与目的，超前刀断面一般比切削刀断面小。采用超前刀，一般可显著增加切削土体的流动性，大大降低切削刀的扭矩，提高刀具切削效率，减少切削刀的磨耗。在松散体地层，尤其是砂卵石地层使用效果十分明显。超前刀刀具形状及与切削刀协同切削土体的示意见图17。

　　③盘圈贝型刀

　　盘圈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。针对北京市大粒径砂卵石地层的特性，根据笔者在日本的施工经验，建议采用盘圈贝型刀，将其布置在刀盘盘圈前端面，专用于切削砂卵石。采用盘圈贝型刀可较好地解决盾构机切削土体(砂卵石)的难题。盘圈贝型刀示意见图18。

　　④鱼尾刀

　　采用大刀盘全断面切削土体，布置在幅条上不同位置的切削刀，从刀盘外周至中心，运动圆月逐渐减小，中心点理论上可以视为零。换言之密封舱内切削土体的运动长度也是由外至内逐渐变小，相应土体流动状态也是越来越差。而且中心支撑部位(直径约1.5 m)不能布置切削刀，为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，可考虑在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀(详见鱼尾刀切削土体示意图19)。根据经验，色尾刀的设计和布置可应用两个技巧：其一让盾构机分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面(直径约1.5 m)土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀设计与其他切削刀不在一个平面上，一般鱼尾刀超前600 mm左右，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(如同犁地一般)：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，又大大提高盾构机整体掘进水平。

　　⑤仿形刀

　　盾构机一般设计两把仿形刀(一把备用)，布置在辐条的两端。施工时，可以根据超挖多少和超挖范围的要求，从辐条两端径向伸出和缩回仿形刀，达到仿彤切削的目的。仿形刀伸出最大值一般在80～130mm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，因而盾构机需设置仿形刀。

　　7.3 转弯及纠偏铰接机构

　　经过统计，地铁施工用盾构机的灵敏系数(机长/外径)一般不大于1.5，不用铰接机构也能满足转弯和纠偏的需要。但考虑到在北京市内施工控制地面沉降的要求较高，施工中可能有(或已碰到)障碍物，需要提前(或尽量减少与障碍物相撞的范围)绕开障碍物，需要转弯(甚至较小半径转弯)掘进。此时使用铰接机构，可以比较容易地实现转弯和减少对盾构机周边土体的扰动，对控制沉降有利。用转弯及纠偏铰接机构，还可以依据曲线隧道的有使关参数，预先计算出每段曲线中每环管片应该转动的角度，盾构机曲线推进前启动铰接机构，使之符合曲线前进方向的要求，限定盾构机在设定的曲线上推进。为增强盾构机转弯功能，以适应北京地铁隧道施工的需要，应为盾构机配备转弯及纠偏铰接机构。

　　7.4 洞内超前注浆加固隧道前方土体及气压封闭开挖面系统

　　(1)气压封闭开挖面系统

　　在北京市采用密闭式盾构机掘进施工时，掘进前方若碰到障碍物，一般不易处理，但施工中很难避免。为此，宜在盾构机设计阶段，考虑与人孔结合，配备气压舱。一旦遇到异常情况(如障碍物等)不能

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