本发明公开的类矩形盾构的刀盘装置及其同步控制方法，刀盘装置包括：按设定角度差设置于前段壳体的第一刀盘和第二刀盘、位于第一刀盘和第二刀盘后方的偏心多轴异形刀盘、用于驱动第一刀盘作圆周运动的第一刀盘驱动、用于驱动第二刀盘作圆周运动的第二刀盘驱动、用于驱动偏心多轴异形刀盘作偏心回转运动的偏心多轴异形刀盘驱动，第一刀盘与第二刀盘均为X形辐条式结构刀盘，设定角度差为80至100度，第一刀盘与第二刀盘的中心距小于第一刀盘与第二刀盘的半径之和。第一刀盘和第二刀盘互不碰撞并在第一工作面进行挖掘，偏心多轴异形刀盘在第二工作面进行切削，整个刀盘装置在类矩形断面中切削最大面积，使整个开挖面呈类矩形，达到全断面切削。