软弱地层地铁盾构综合施工技术研究.docx

技术研究报告zhiyi软弱地层地铁盾构综合施工技术研究中铁十局集团第三建设有限公司二一六年九月软弱地层地铁盾构综合施工技术研究1 绪论1.1 研究目的与意义进入21世纪以来随着国民经济和社会生产力的快速发展，发展中国家城市化进程不断加快，城市人口聚集与城市地面交通基础设施落后之间的矛盾日益凸显，为了缓解这一矛盾。现代化的城市建设逐渐开始发展立体式交通使得城市地下空间的开发和利用越來越多地受到人们的关注和重视。如今在土木与建筑工程领域的人们常说，19世纪是桥的世纪，20世纪是高层建筑的世纪，21世纪将是地下空间的世纪。尤其是城市地下空间的开发与利用，将会得到空前的发展。盾构工法因其具有机械化程度高、掘进速度快、对周围环境影响小、施工安全性相对较高等优点，在城市地铁、市政、电力等地下隧道修建过程中得到了广泛应用。今后相当长的时期内，国内的城市地铁隧道、水工隧道、越江隧道、铁路隧道、市政管道等隧道工程将需要大量的盾构，中国将成为世界上地下工程使用隧道掘进机最多的国家。因此，隧道盾构施工技术在我国的发展前景非常广阔。如何在地铁盾构区间的建设过程中保证周围环境的安全，无疑是地铁盾构区间设计与施工过程中最重要的内容。而实际在项目的实施过程中，由于城市用地的紧张，往往需要突破上述规定。由于特殊情况,往往地铁暖道要在已建大型建构物边上穿越，或者在地铁隧道边上建设大型基坑甚至超深基坑，再或者在以建地铁陵道近距离处施工另一地铁随道，以上这些工程实施均存在许多未知风险，如何控制风险，保证安全是急需解决的问题。盾构法隧道施工技术经过一百多年的发展，己经有了很大的进步，因盾构施工引起的周围建筑物的损坏也在减轻，但是盾构施工还是会不可避免地引起地层的扰动，引起地表沉降，特别是在软土盾构隧道中尤甚。当地层位移和变形超过一定的限度时就会危及周围邻近建筑物及其基础和地下管线的安全，引起一系列岩土环境工程问题。如何减少施工对周围土体的扰动程度，最大限度地减少施工对周围坏境以及居民生活的影响一直是大家所关心的问题。因此在软土地区对盾构施工技术研究意义是重大的。一方面，可以保证盾构区间隧道施工的安全。另一方面，对于类似在建的盾构区间的设计起到指导作用。1.2 国内外研究现状1.2.1 软土地层盾构机姿态控制技术国内外研究现状近些年來，随着自动化技术的迅猛发展与广泛应用，国内外一些学者对盾构机掘进姿态的自动控制进行了研究。目前这些研究还主要集中在少数盾构技术发达的国家,如德国、日本、法国等。由于我国盾构设计和制造起步较晚，盾构技术的发尚处于研发与逐步国产化阶段，国内学者对位姿控制理论的系统研究成果还相对较少。1.2.1.2 基于模糊理论的盾构机姿态控制理论由于盾构在掘进过程中随时受到掘进工况和掘进机运行工况等不确定因素的影响，盾构推进的轨迹实际上会像蛇行走一样时起时伏，左右偏差地前进，称作“蛇形”。由于难以准确地建立盾构在推进过程中的数学模型,传统的控制方法难以在盾构的姿态控制中得到应用但是，模糊控制摆脱了对精确数学模型的依赖,模仿人的逻辑推力和决策过程,把专家或熟练操作者的操作和控制经验程序化。因此,随着盾构施工经验的累积和模糊控制理论的发展,模糊控制便广泛应用于盾构机姿态控制这一类难以建立精确数学模型的过程。L.A.Zadeh于1964年提出了模糊控制理论,桑原洋等1988年首次在盾构机方向控制上应用该理论,提出了卑向推进度的概念。采用单推度来定量表征盾构千斤项工作模式,定义如下:式中的单推度与工作千斤顶的条数无关,与纠偏总推力有关。桑原洋等采用这种方向模糊控制器进行了实例试验,使用该方法的结果与从实验结果确认的熟练操作员的控制规律基本吻合。验证了模糊控制在盾构掘进控制中的适用性。仓两丰1991年在日本福市高速铁道1号线延伸部施上中应用了模糊自动控制进行掘进管理,取得了比较满意的效果。奥村等人 发了应用模糊神经网络(FNN)控制盾构机掘进方向的系统系统由自动测量系统和控制系统组成。在控制系统设计中,为了谋求不失适应土质等掘进条件变化的全部自动化,所以设计为可以自动调整隶属函数的形式。浦泽仪、江良嘉宏等介绍了应用于某深长隧道施工中的基于人工智能和模糊理论的控制系统。在国内此课题的研究比较少,现有研究大多数都是集中在怎么样用好国外的设备,保证施工质量和效率方面。目前,掘进装备的姿态控制主要由操作人员根据掘进装备当前的位姿偏差进行人上调整来实现,纠偏效果取决于盾构司机的经验。所以控制效果势必受到操作者个人技能、身体条件、情绪状况等因素的影响,使控制效果难以保障。胡瑕等研发了上海地铁二号线隧道轴线控制系统,该系统也采用了模糊控制,其中的推理法采用的是管野模糊推理法,但该系统仅是一个咨询系统,并没有参与对系统油压的实时控制。李惠平等对盾构机的姿态控制进行了模糊方法的研究。针对盾构控制的特点,提出一种“先分后和”的模糊控制器的设计方法,这一方法可以大大减少控制规则的数量,从而极大的减少了确定这些规则的工作量,而且使控制器的性能于调节,仿真结果表明了方法的有效性。但是,只是理论上的研究,并没有应用于具体的实际施上中。周奇才等结合模糊控制理论,设计出了盾构智能化的姿态控制器。该控制器在理论推导千斤顶推力的基础上,寻求工程历史数据的规律,得出地质条件与盾构千斤顶压力的关系。从而,在实际施工程中,根据探测和测量的实时数据,给出直观的输出控制量,使得盾构机位姿的控制更为及时、准确,有效的提高了盾构施上的精度。杨宏燕等建立了盾构方向控制模型,并且基于现有的盾构机掘进方向的模糊纠偏控制不能适应各种不同的工况条件而导致无法达到纠偏线形渐近性和纠偏过程缓慢性的要求的问题,提出了两种控制方法:a、发明了一种利用虚拟轨迹对地下盾构机掘进方向控制的方法;b、发明了一种将盾构机方向误差和方向误差变化作为纠偏控制器输入的方法在提出控制模型基础上开发了盾构机掘进方向计算机辅助控制软件,并且成功麻用于工程。这对提高国产盾构信息化施上水平具有一定的参考价值。周奇才等设计了盾构施工中的远程监控系统的硬件软件,并且成功应用于,并且成功应用于施工实践建立基于远程监控技术及其现代计算机技术相结合的全新的远程监控系统,实现施工参数的监控与控制、3D动画显示等功能,极大地提高了施工信息化程度和管理化水平。沈斌等建立了盾构推进姿态实时监测和控制系统一 “盾构一号软件”。软件使用数控的思想和方法,设置了系统编组库和修正参数库,对盾构姿态偏差实行区位划分,通过智能计算,提供纠偏力矩的控制参数,最终实现盾构推进姿态的控制。但是,实现数控盾构推进系统必须得到“硬件驱动”模块的支持,从而,开发通用的盾构“硬件驱动”模块意义重大。1.2.1.3 基于建模方法的盾构机姿态控制理论盾构掘进姿态的高精度控制一直是隧道工程施工的重点,它直接关系到隧道质量与施工成败。要实现高水平的姿态实时控制,除必须具备高精度的盾构姿态测量手段外,如何实施高精度控制手段是关键。从而,基于姿态精确测量的基础上建立推进过程的姿态控制模型,并且基于模型的基础上提出相应的控制方法己经成为盾构机位姿实时控制的必然趋势。虽然目前在这方面的研究比较少,但已经取得了可喜的成就,为大型掘进装备的全自动化施上奠定了基础。在盾构机推进系统的运动特征建模方面,日本处于领先地位。洒井邦登等人年采用卡尔曼滤波理论(Kalman Filter Theory)进行盾构机运动特性的预测和控制,提出了相应的掘进方向控制方法。通过自回归序列对系列数据进行处理预测盾构机的特性,建立了掘进的不正常运动和盾首中心位置变化之间的物理关系的回归模型,通过两个模型参数辨识和地质情况的相关分析,发现盾构机的特性和地质的硬度和弹性系数有很强的相关性,并且通过运用自回归模型(Auto regressive(AR) Model)预测盾构机的运动特性和油紅的运动偏差之间的关系来反馈预测控制模型。但是,由于卡尔曼滤波理论非常繁解,并且要进行大量的回归工作,所以它的应用范围受到很大的限制。清水贺之等人于1992年 始应用现代控制理论对盾构机的控制进行了一系列研究,他们从研究盾构机在土中的运动特性入手,通过模型实验,建立描述盾构机运动的线性数学模型,并采用极点配置法进行控制系统的设计。通过对模型试验结果的分析,可得到盾构机的位置、扭转角与盾构千斤顶产生的扭矩之间的关系,最后得到盾构在土中运动的运动模型。基于以上数学模型进行自动控制系统设计,但是结果并不令人满意。因为根据试验结果显示,盾构的位置、扭转角与盾构千斤顶产生的扭矩之间的关系用线性來描述显得有些粗糖,并且系数的精确确定很困难;在不同的工程、地质情况下,系数是不同的,这就使得该模型的通用性比较差。所以,并没有被应用到实际的施工中,仅限于理论研究。在盾构机掘进过程中,姿态控制措施的实现具有一定的滞后效应，也就是说,盾构机推进操作方式的变化与其自身发生线路变化之间存在一个时间上、距离上的滞后。为了防止过大偏离的发生必须进行超前操作,在到达变线区间之前预先对操作方法进行调整,目前,还只是完全凭借操作员的经验来提前发出姿态控制指令,具有很大的任意性,河海大学岩土所谈小龙等在分析盾构法險道施工中盾构机受力情况的基础上,引进盾构机运动力学模型,解释盾构推进姿态参数即x、y、z和y、p、r和盾构载荷参数的相互关系。运动力学模型的实现可通过建立如下式所示的数学方程来实现。其中,f1,f2,f3,f4,f5表示盾构机主要受力载荷,分别为盾构机的自重力、盾尾作用力、千斤顶作用力、正面土体阻力、盾构机壳周围土体作用力; x、y、z分别为盾构机在三维空间内运动的各方向上的位移变化; y、p、r分别为水平方向上的偏转角,垂直方向上的俯仰角和自身的回转角;t为时间变量。计算采用日本长岗大学杉本教授开发的计算软件3DSSPC,预测出盾构机在各个时刻的运动轨迹。通过现场资料实测值与计算值对模型进行了验证,结果表明,实测数据与理论计算值是比较接近和吻合的,反映了模拟的有效性以及计算值的合理性。并应用此模型研究了盾构机行为控制与运动响应之间的滞后效应,得到一些结论,为盾构施工中的姿态控制提供了有意义的依据。1.2.2 软土地层盾构施工引起地表沉降控制技术研究在与其他各种隧道施工法相互竞争中,盾构法克服了众多困难,取得了斐然的成绩。英国和其他一些国家在20世纪20年代就开始重视对“在软弱地层中开挖隧道产生地面沉陷和地层变形”问题的研究工作。许多工程技术人员为此进行了大量研究工作,使对地层运动的预测能力,有了一定的发展,积累了不少控制由于盾构施工引起的地表沉降的方法。在城市地铁隧道的兴建中,影响地表沉降的因素很多,地表沉降的大小不仅与隧道的埋深、断面尺寸和施工方法、支护方式有关,而且还受工程地质及水文地质条件的影响。Ghsboussi(1978年)讨论了在隧道工程中用有限元法模拟地层位移的可能性。他在有限元分析中模拟了应力条件、隧道开挖和衬砌设置的各个阶段。计算结果表明,二维平面应变分析是模拟地层移动的有效和简单的方法。Ito & Hisake(1979年)171采用有限元法分析了盾构周围地基土的动态特征。他们在前期工作中,用积分方程理论结合有限元法计算了作用于隧道衬砌上的外部压力,并将计算结果与现场量测数据和模型试验结果进行了比较。Ito & HiSake(1982年)用边界元法对弹性和粘弹性地层中浅埋隧道引起的三维地面沉陷进行了分析。他在分析中考虑了掘进速度、开挖面位置、隧道衬砌等的影响。Ghsboussi等(1983年)分别采用了二维和三维有限单元法模拟分析了在二条地下通道上方施工穿越隧道的力学影响,并与实测进行了对比分析。李桂花(1986年)用弹性有限元法模拟施工间隙参数,并总结出经验公式。该公式可以用于估算不同埋深、不同直径、不同间隙参数下距隧道轴线不同水平距离的地面沉陷。同时,利用不同间隙参数又可以模拟不同的沉陷因素的影响,从而可以对地表沉陷进行预估。这是我国学者在盾构隧道施工变形数值分析的较早成果。Lee & Rowe(1990年)提出一种用于模拟施工工序、后续地层位移、隧道开挖面周围及地表的应力状态等对地面沉陷影响的三维弹塑性有限元方法,给出了非线性问题的求解步骤和适合于三维隧道分析的弹塑性土体本构模型。Lee & Rowe(1991年)31在输水隧道工程中,使用了一种三维弹塑性有限元分析来计算开挖产生的位移,该分析可以模拟隧道盾构的推进和因隧道施工引起的土体损失。Rowe & Lee(1992年)采用地层损失参数反映隧道顶部的垂直位移和软土隧道施工中的地层损失的大小,它是掌子面三维弹塑性变形、盾构机性能、衬砌的几何形状和施工工艺等的函数,正确估算它并利用二维有限元或经验关系可对地层位移规律加以预测。孙钧(1989年)采用粘弹性流变计算方法,按照施工顺序,对在上海地区软土盾构法隧道施工过程中,不同受力阶段的土中应力和接触面上的土压力以及盾构开挖施工的地表沉降次固结问题,进行了有限元数值分析。曾晓清(1995年)采用弹塑性半解析数值法对双线盾构隧道施工过程的地层移动、隧道受力进行了数值模拟分析。Akagi & Komiya(1996年)提出一种新的考虑盾构施工过程有限单元技术用于模拟盾构机的掘进,提出了使用开挖单元的方法。阮林旺(1997年)利用有限元分析软件(SuperSAP)对盾构法隧道施工进行了弹性有限元模拟,探讨了土层性能、隧道埋深等因素相互影响和共同作用的问题。国内外专家学者对盾构法施工引起地表沉降的研究方法可归纳为:经验公式法、实测数据回归、室内模拟试验、数值模拟法等途径。以上几种方法为控制盾构法施工引起的地表沉降做出了很大的贡献,但是在以下几个方面还存在着一些欠缺:(1)没有或者没有很好地反应开挖过程,由于隧道结构及周围岩土介质的高度非线性,地下结构的开挖问题具有非线性的路径相关性,即随着施工进程的变化,结构的形状也在不断发生变化,与此同时作用在结构上的外荷载也随之改变。在盾构隧道施工中,采用不同的施工方法、不同的开挖步骤、不同的注浆压力将会引起不同程度的地表变形。也就是说只有考虑开挖过程和施工方法才能准确反映隧道施工过程中围岩和结构的应变、应力状态,进而才能准确的预计地表沉降情况。(2)隧道开挖特别是在软弱围岩地层中进行复杂隧道结构的开挖是非常复杂的三维时空问题,随着数值计算方法的发展和计算机软硬件的高速发展,复杂定解条件问题的处理刁成为可能,也使得隧道施工过程的动态仿真模拟成为可能,利用计算机三维动态仿真模拟隧道施工过程是我们进一步研究的需要。(3)由于影响地表沉降的因素很多,施工地区的土质条件以及周边环境等因素都会影响地表沉降,用一个公式概括过于笼统,在以后的研究中应根据场地地质条件以及施工概况对公式进行修正。1.3研究内容2 软土地层盾构机姿态控制技术研究2.1工程概况2.1.1 工程简述老关村站博览中心站区间出老关村站，沿沌口路向北先后下穿三环高架桥、货运铁路箱涵、四新南路立交桥，之后敷设至博览中心站。老关村站博览中心站区间右线起点里程 CK6+602.413，终点里程 CK8+063.238，右线长度1460.825m。本盾构区间最小平曲线半径450m，线间距14.757m。区间线路纵坡最大为25，区间最大埋深约为16.8m，最小埋深为10.1m。区间左右线总长2915m，隧道采用6340mm土压平衡式盾构机施工。管片为通用管片，共计1943环。管片内径为5500mm，外径为6200mm，厚度为350mm，环宽为1500mm，通用楔形环，楔形量为40mm（双面楔形）。区间共设联络通道2处，分别在线路右线CK7+182.500和CK7+465.000处，其中1#联络通道与泵房合建。具体见下图：图1-1老关村站博览中心站区间线路示意图区间隧道采用土压平衡盾构法施工；1号联络通道及泵房采用洞内水平冻结加固，矿山法开挖施工；2号联络通道采用800600三重管旋喷桩加固土体，矿山法开挖施工。2.1.2 区间主要技术标准（1）结构设计使用期限为100年。（2）结构安全等级为一级。（3）抗震设防烈度为6度。（4）人防为6级。（5）混凝土结构允许裂缝开展，控制裂缝宽度0.2mm。（6）区间结构防水等级为二级。二级防水，即：结构不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不应大于总防水面积的2/1000；任意100防水面积的湿渍不超过3处，单个湿渍的最大面积不大于0.2；其中隧道工程还要求平均渗水量不大于0.05L/d，任意100防水面积上的渗漏量不大于0.15L/d。2.1.3 工程主要项目及数量本车站主要工程项目及数量详见下表：表1-1 主要工程数量序号项目名称单位数量备注1预制钢筋砼管片环1943直径6.2m，厚0.350m，宽度1.5m。2盾构隧道掘进m29153管片防水环1943三元乙丙4同步注浆m81245土方外运m969776管片嵌缝环1943环聚合物水泥砂浆、环聚氨酯密封胶。7手孔封堵环19438联络通道/泵房座2其中1#联络通道采用冷冻法加固9端头加固（实桩）m13876800mm三管旋喷桩10端头加固（空桩）m9099800mm三管旋喷桩2.1.4 工程特点1）工程文明施工要求高本盾构区间始发站在武汉市国际博览中心，会展时交通异常繁忙，文明施工要求高，盾构出土只能在夜间，增加了施工管理难度。2）高风险工序多盾构施工高风险工序多：盾构机吊装、龙门吊安装、盾构始发、盾构接收、洞内水平运输、上下井垂直运输、联络通道施工等均为高风险工序。本隧道区间下穿货运铁路箱涵、三环高架桥、四新高架桥等建（构）筑物，施工时需要制定详细施工方案，严密监测，保证施工安全。2.1.5 重难点工程的分析与对策1）工程重、难点（1）盾构始发与接收始发、到达是盾构施工的关键点，端头地层主要为素填土、粉质粘土、淤泥质土、黏土、粉质黏土夹粉砂等软弱土层，端头加固采用三重管高压旋喷桩，地下水丰富、水位高，安全风险高，盾构始发与接收是盾构施工的重点工程。（2）盾构穿越软土地质盾构机姿态控制难根据地质勘查报告显示，本区间地质主要为淤泥质土、黏土和粉质黏土夹粉砂三种软土。软土具高压缩性、高触变性、低抗剪强度及低承载力。盾构在软土地层掘进姿态控制是难点工程。（3）盾构下穿两座高架桥一座货运铁路箱涵本盾构区间先后下穿四新南路高架桥、货运铁路箱涵和三环高架桥。在CK7+540CK7+780下穿铁路货运箱涵时区间隧道顶与箱涵底板最近处净距4.0米；在CK7+910CK7+950穿越四新南路高架桥时区间左线隧道结构外缘距桥墩桩基最小水平距离约为2.34m。施工时控制地表不均匀沉降、隆沉是盾构施工的难点工程。（4）联络通道施工1#联络通道加固采用水平冷冻法加固，隧道内矿山法开挖的方法施工，施工风险较高，安全风险大是盾构施工的难点工程。2）工程重、难点施工对策（1）盾构始发与接收 加强端头井加固的质量控制，特别是旋喷桩的施工参数如：水泥用量、喷浆压力、提升速度、桩间距等严格控制，确保端头井加固质量，加固完毕根据设计参数检测其加固效果，保证盾构始发与接收的安全性。 采取全环始发，保证盾构始发的快捷与连贯，减小始发时涌水、涌砂等情况的风险。 根据地铁施工经验，始发、接收时根据编制的专项方案储备应急设备、物资。（2）盾构穿越软土地质盾构机姿态控制难 进场后立即进行地质复勘，对施工范围内的地层结构、土层性状、含水层性质、地下水位、渗透系数等各项参数进行详细调查，若与设计资料不符，则立即上报业主，与业主、设计、勘察以及监理会商解决。 根据实际地勘报告编制各种不良地质专项治理方案，并召开专家会进行论证，论证通过后方可执行。 在盾构穿越淤泥质土区段时，应严格控制穿越软硬交界土层时的盾构机姿态，同时严格控制土体损失率，适当增加同步注浆量，改善浆液配合比，合理控制注浆压力减少地面沉降与隆起。（3）盾构下穿两座高架桥一座货运铁路箱涵 首先补充调查落实盾构隧道沿线的地下建（构）筑物情况，明确其结构形式、具体埋深及位置，留存现场影像资料，预测施工对其可能产生的影响，以便能提前采取应对措施，合理安排施工。 严格按设计采取的隔离桩及三管旋喷桩加固建筑物基础，并预留部分注浆孔。 在盾构施工中，严格控制盾构机相关参数，如推进速度、总推力等，尽量减小土压力的波动。同时采用信息化施工，根据实测数据来优化盾构施工参数，必要时对盾构推进、拼装、停止等状态实行分阶段监测，掌握规律，减少地表沉降与隆起。 盾构施工时，应尽量保证匀速施工，以减小盾构施工对周围环境的影响。通过在盾构推进时进行同步注浆，在盾尾后68环处的衬砌背面进行二次注浆等措施，以减少地层损失，控制地表沉降。同时严格控制同步注浆量和浆液质量，根据施工中的监测情况，随时调整注浆量及注浆参数。 在区间沿线埋设沉降观测点，进行跟踪测量，将变形监测信息及时反馈到工程部和物资设备部。数据变化异常时报公司工管中心。 根据监测情况，在紧急情况下，当盾构施工产生较大地表沉降，而采用上述方法难以控制沉降时，利用三座建筑物施工隔离桩施工时预留的注浆孔，立即注双液浆，确保建构物安全。（4）水平冻结法联络通道施工采用水平冷冻加固土体，施工前进行冻结施工设计，主要包括冻结帷幕的设计(断面、荷载及冻土厚度的考虑、强度和安全系数的校验、冻结孔的布置)、冻结设计(冻结参数的设计、制冷量和制冷机的选用、冻结系统辅助设备的配备、管路的选用及布设)。冻结孔施工时，首先采用干式钻进，当钻进不进尺时进行注水钻进，同时打开小阀门，观察出水、出泥情况，利用阀门的开关控制出浆量，保证地面安全不出现沉降。冻结管在长度和偏斜合格后再进行打压试漏，并控制适当的压力与试漏时间，确保压力符合要求。在联络通道结构施工完后，及时解冻；再根据监测结果，及时进行融沉注浆加速周围土体稳定，减小对周边环境的影响。2.1.6 工程地质条件老博区间覆盖层厚度一般为29.548.0m，沿里程增加方向层厚变厚，靠近博览中心站一带为古河槽，层厚达77.2m。2.1.7 水文条件根据含水介质和地下水的赋存状况，可将场区内地下水划分为上层滞水、第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水三种类型。（1） 上层滞水主要赋存于填土层中，其含水与透水性取决于填土的类型，稳定水位埋深多在0.54.7m。（2） 第四系松散岩类孔隙水：主要赋存于角砾土（10-2）、碎石土（10-2a）中，具承压性，抽水试验显示其承压水头埋深多在1.23.2m，相当于高程16.2519.40m。主要接受侧向补给，并进行侧向排泄，含水层与长江水力联系密切，呈互补关系，水量较大。粉质黏土夹粉砂（3-5）层富水程度一般，主要接受周围土层孔隙水侧向补给及10-2角砾土层越流补给。根据武汉市地区区域水文地质资料，一级阶地承压水位标高一般18.5022.00m，年变幅为34m。（3）基岩裂隙水主要赋存于强中等风化基岩裂隙中，补给方式主要为上覆含水层的下渗补给和侧向补给，具承压性。2.1.8 交通运输情况老关村站国际博览盾构区间由国际博览中心站（不在我单位承建范围）提供盾构始发。国际博览中心位于国博大道东侧，国博大道为双向6车道，车流量较大。国博大道可作为盾构施工时施工材料进出的主要通道。2.2 盾构机姿态控制影响因素2.2.1盾构机掘进姿态偏差1）旋转偏差盾构机掘进过程中的反力是由盾尾中拼装好的砌管片提供的，刀盘切削土体的扭矩主要是由盾构机外壳与周围土体间形成的摩擦力矩来平衡的，当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时,将引起盾构机本体的旋转,过大的旋转会影响盾尾管片的拼装,也会引起隧道轴线的偏斜。2）方向偏差盾构在掘进过程中,由于地层土质变化、千斤顶推力不均、回填注楽不均、盾尾间隙不均等因素影响,会产生竖直方向和水平方向的偏差。竖直方向和水平方向的偏差统称为方向偏差。水平姿态类型:盾构掘进过程中的水平姿态根据盾构机和设计轴线间的相对位置关系可分为如图1-2所示的9种类型。图1-2 水平姿态类型图竖直姿态类型:盾构机竖直姿态类型同水平姿态类型一样也分为9种,如图1-3所示。图1-4 竖直姿态类型图2.2.2地质条件对盾构姿态的影响盾构隨道地质条件因素在隧道工程修建过程中起着非常重要的作用,包括盾构隧道的埋深、地质岩性、地下水位等关键性因素。險道埋深一般大于燧道直径,取1.0D1.5D，最大覆盖深度多取决于地下水压力的大小。地层性质、地下水埋深等直接影响到盾构姿态的控制。盾构在软土层掘进时,盾构姿态较难控制,由于软土地层含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低、灵敏度高和易触变、流变的特性,地层自稳性能极差,盾构机“磕头”现象普遍存在。（1）盾构隧道线路立处于连续均匀地层中，并尽量避开地质断裂带及其它不利地质条件。当盾构机处于连续地层中掘进时，盾构刀盘受力均匀,掘进参数较稳定场于控制线路轴线。但不可避免地,盾构險道经常处于某些地层较为复杂的地质条件中，例如上软下硬地层、两侧软硬不一等地质情况。当盾构机在这种地层中掘进，其盾构机的姿态控制难度大，易产生盾构机垂直方向上或水平方向上的过量蛇行，造成管片错台及开裂，对下一步施工和地表沉降造成严重的危害。武汉轨道交通6号线所处地层大部分为粉质黏土、粉质黏土夹粉砂地层。大部分隧道区间都不是在一种均勻的地层中通过,都涉及到在2种或2种以上不同的地层中上坡掘进或下坡掘进,这就对盾构机的姿态控制提出更高的要求。在某些地质勘探不充分或地质条件局部变化较大的地区,由于土的力学性质的认识不清楚,以及盾构机的操作没有及时调整等原因,导致盾构轴线发生很大的偏移,对下一步施工和地表沉降造成严重的危害。尤其是在武汉轨道交通6号线穿越很多房屋的盾构区间，如果造成的地表沉降较大将直接影响到地面房屋的安全,对武汉人民的正常生产、生活造成严重的影响。（2）地层中水土压力及尚未凝固的砂浆对于盾构管片的位移影响。由于管片的位移会造成盾构机千斤顶的推力作用方向发生变化,并且会影响盾构机推力的实现，所以管片的位移对盾构机的姿态有着直接的影响。盾构隧道管片是隧道衬砌的一种形式，在盾构机开挖的空间中属于两端简支的弹簧梁。管片环在自身重力及水土压力作用下发生位移，而且这种位移在某些特殊地层、地段的变形量相当可观。应根据不同地质情况选定不同注装材料和注菜压力进行管片位移控制。2.2.3千斤顶推力对盾构姿态的影响盾构机向前运行时是靠安装在支承环周围的千斤顶顶力,各千斤顶合力就是盾构的总推力,根据盾构外径、总推力、管片结构和隧道线路等因素考虑千斤顶数量,同时盾构机的轴线控制亦靠众多千斤顶组的不同组合。武汉轨道交通6号线4标中使用的盾构机都是在盾构机PLC控制系统中将盾构千斤顶设4个控制区间，只是分组的形式以及各组的千斤顶数量不同，4组千斤顶可分配不同的油压获得相应的推力。PLC设置4个分区油压控制左、右、上、下4组千斤顶推力，各分区可选取不同的油压值及推力，千斤顶获得不同行程。当加大下部千斤顶推力油紅油压时，下部千斤顶行程则较其他组千斤顶行程大一些，则盾构机向上前进，同样根据调整其他分区油压差值，可分别控制盾构的坡度和方位。铰接油虹的行程变化则反应了盾构机的前进趋势。2.2.4刀盘对盾构姿态的影响软土与盾构机外壳间形成的摩擦力矩小，当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时，将引起盾构机体的旋转。刀盘的正反转不均匀或刀盘只向一个方向旋转，将会造成盾构机向一个方向持续的滚动，最终会导致盾构姿态旋转位置偏差过大，逐渐积累后造成管片旋转影响管片拼装质量。在盾构掘进中要保证刀盘正反转时间的均勻，尽量缩短刀盘单向转动时间；同时也要求正反转时刀盘扭矩基本一致，这样可以确保盾构主机不会产生过大滚动偏差，管片顺逆时针扭转也会得到控制。2.2.5管片姿态对盾构姿态的影响在隧道施工过程中，为控制好險道轴线，必须逐环测量盾构姿态和管片姿态，根据测量资料及时调整各项推进参数。当管片与盾构机相对关系一致，即管片与盾构机基本保持同心，管片法面与盾构机推进方向基本垂直时，才能保证盾构机按照预计的方向前进，所以管片的姿态直接影响到盾构隧道的轴线控制及盾构隧道轴线纠偏的效果，同时保证管片不破碎。图1-5 管片姿态对盾构姿态的影响通常情况下，为了保证管片安装顺利，盾构机盾尾机壳内径一般比管片外径稍大，当盾构机运行轴线与管片轴线不重合有一定程度偏离时，管片与盾构机机壳内侧接触，并产生相互作用力。在软土地层实际施工过程中，管片与盾构机的相对关系常常不能保持理想状态，管片在脱出盾尾之后可能会出现上浮，使管片的环面与盾构推进方向存在夹角，其合力作用方向部位的管片容易破碎。在修正盾构方向的同时,还必须慎重地进行管片组装管理。如果管片与盾构板的间隙减小,则会对盾构推进带来以下种种不利影响:（1）对管片组装构成障碍，严重时无法组装;（2）进行无理组装，则隧道的真圆度下降，同时接头错位。缝隙增大，致使漏水;（3）由于管片和盾尾的挨近，致使推力上升，在RC管片的场合下，容易致使管片自身出现裂纹等损伤。因此,推进完了及管片拼装完成时,均应测量尾隙,为了满足盾构方向修正的需要，必须使用楔形管片修正管片的方向。即使在直线段，如果上下，左右的行程存在差异,则推进时一侧的尾隙会慢慢变小,最后尾隙会消失。因此，应准备好修正用的楔形管片。曲线段使用的楔形管片必须充分考虑曲率的楔形量（是单楔、还是双楔）及组装模式等。2.2.6壁后注浆对盾构姿态的影响（1）壁后注浆壁厚注浆是指在盾构掘进过程中，盾尾空隙形成的同时进行注浆，使浆液及时地填充盾尾空隙，从而使周围岩体及时获得支撑，有效防止围岩坊塌，控制地表沉降。一般从通过设置在盾构上的注浆孔进行同步注浆，也可从设在管片上的注浆孔进行注奖。壁厚注菜的作用主要有：尽早填充地层建筑空隙，减少地基沉陷量，保护周边环境及建筑物安全；确保管片衬砌的早期稳定性，使管片受力均匀，提高衬棚的防水性能；作为險道衬砌结构加强层，具有耐久性和一定强度。图1-6 同步注浆示意图由于壁后注浆对管片的姿态有很大的影响，而管片的姿态直接影响盾构机千斤顶推力的大小和作用方向，所以壁后注浆对盾构机姿态有重要的作用。如果注浆位置在左侧或注装压力左侧较大，可使该管环位置右移，换之则相反。盾构隧道掘进施工中，由于开挖直径大于管片拼装直径，当衬砌脱出盾尾后管片与土体间将有一定的间隙，而软土地层中含水量高，同步注衆的奖液会得到稀释，质量得不到保证，管片就会发生上浮等不良姿态。壁后注浆以不偏压为原则，从下往上对称压注。注浆压力选择以能充填建筑空隙为原则,根据相应部位的土压力、水压力、泥衆压力以及衬砲强度选择合适的压力。注装量考虑开挖空隙超挖量等因素,对注浆实行压力和注浆量双重控制。一般情况下,压浆速度和掘进保持同步,即在盾构掘进的同时进行抓紧,掘进停止后,注浆也相应停止。施工时,加强对盾构尾部地面的沉降监测,通过信息化施工,及时调整同步注浆量,确保地面不下沉,也不出现过大的隆起。（2）注浆浆液选用盾构隧道管片在开挖空间的位移变形，很大程度上依靠壁后注浆提供约束。在软土地层与较坚硬地层中壁后注浆要达到的性能要求是不同的。以下在软土地层中注浆浆液的选用原则。对软弱地层和地面保护要求较高特别是有重要建筑物和地下管线的地段，宜优先采用双液注浆。对于富水地层，考虑到浆液受地下水稀释，致使早期强度下降，应优先考虑双液;也可考虑单液活性浆液，并要求凝结时间短、粘性大、保水性强、不离析,同时应保证盾尾的良好密封性能并提高注浆压力。在盾构始发和到达段，总体上要求缩短浆液凝胶时间，以便在填充地层的同时能尽早获得浆液固结强度，保证开挖面安全并防止从洞口处漏浆。考虑到武汉地铁6号线的地层情况及在曲线段上穿越道路的实际情况建议采用双液注浆的方式，避免较大沉降的发生。2.3 盾构机姿态控制技术2.3.1 不同阶段盾构机姿态控制方法（1）盾构机出洞时的控制方法由于反力架和发射架为盾构始发时提供初始的推力和空间姿态,因此,在安装时,应控制盾构机中心线的平面位置、高程和坡度与險道设计轴线和坡度保持一致。考虑險道后期沉降因素,盾构中心轴线比设计轴线抬高10mm20mm,反力架左右偏差控制在10mm以内。盾构机出加固区时,由于土层软硬相差较大及其自身重量容易产生“叩头”现象。对盾构姿态造成较大影响。对此,可通过调节上、下两区域内千斤顶的油压差來控制。后盾反力架的烧曲变形也会严重影响盾构的姿态。在安装反力架时,必须保证其能足够支承盾构机推进时的后盾力。（2）盾构机进洞时的控制方法在盾构进洞前要系统地对洞内的控制点进行一次全面精确的复测,确保盾构进洞位置准确;进洞期间需严格控制盾构的掘进参数,逐渐减少千斤顶的推力,降低刀盘的转速和掘进速度;由于管片出盾尾时要受到很大的弯曲应力,进洞时应尽量使管片与盾构机保持同心,以减小弯曲应力。（3）盾构机正常掘进时的线形控制方法1）合理选用千斤顶编组盾构机掘进是在千斤顶推力作用下完成的,合理选择盾构千斤顶的使用区域、个数及推力,对于保证盾构机沿设定的隧道理论轴线进行推进是至关重要的。其推进方向是由采用多大的油压,施加在哪些位置來决定的,故掘进过程中必须事先考虑曲线、坡度、蛇行修正等因素来决定千斤顶各区域的推力、个数及富裕量。当盾构需要调整方向时,可调节每组千斤顶的工作油压,借此纠正或控制盾构前进方向和坡度。在用千斤顶编组施工时应注意:千斤顶的只数应尽量多,以减少已完成隧道管片的施工应力;管片纵缝处的骑缝千斤顶一定要用,以保证在环管片的环面平整;盾构机纠偏是一个缓慢的过程，纠偏数值不得超过操作规程的规定值。2）合理控制盾构机“蛇行”偏差针对武汉轨道交通6号线的线路情况,课题组提出以下盾构机轴线控制原则:盾构机“蛇行”轴线控制为了保证盾构掘进有良好的姿态,蛇行曲线需要不断修正以接近隧道设计轴线,在推进施工中必须由每一环的实测结果,计算出盾构姿态及成环險道中心与设计轴线的偏差,绘制成图,并及时、连续、缓慢的纠偏。每推进1环,用高精度经炜仪和水准仪进行三角网贯通测量校核。盾构机在纵坡线段时线形的控制方法变坡法:此方法适用于盾构机在竖曲线段的推进。在每一班或一定距离推进时,盾构机用不同的坡度进行,尽可能逼近隧道理论曲线的线形。图1-7 边坡法稳坡法:此方法适用于盾构机在纵坡恒定段的推进,为使盾构机的推进轴线和隧道轴线线形保持一致，在纵坡段应釆用稳坡法。图1-8 稳坡法一般用左、右千斤顶的行程差来控制盾构机平面位置的运动轨迹,设定行程差参数是以测量的盾构机推进为依据的。当盾构机首尾位于轴线同一侧,并发现切口偏离轴线的数值小于盾尾时（如图1-9）,说明盾构机运动轨迹有渐进设计轴线的趋势,此时可保持原有姿态推进,反之应立即纠偏。在推进曲线段时,应合理使用设在盾构机上的曲线仿形刀和正确选择使用楔形环。图1-9 平面线型控制3）正确选用刀盘正、反转模式盾构机的旋转偏差一般可通过改变刀盘的旋转方向,施加反向的旋转力矩进行修正。实际操作过程中,必须根据旋转角的测量数据在一定调整范围内正确选用。4）控制管片拼装质量在盾构机推进过程中，由于管片与盾构机的相对位置常常不能保持理想状态，管片的环面与盾构机推进方向存在一定夹角，盾尾间隙上下、左右产生一定的偏差，影响盾构姿态的正常调整，故要求其环面不平整度应3mm，相邻环高差4mm、环纵缝张开2mm。2.3.2 盾构机姿态的预偏地下铁道工程施工及验收规范(GB502991999)规定:“盾构掘进中应严格控制轴线平面位置和高程,其允许偏差均为50mm,发现偏差应逐步纠正,不得猛纠硬调”。但是由于地质条件的变异性、施工工艺的局限性和掘进姿态控制的准确性,在实际施工过程中一般常出现超出规范要求的现象。而且由于成型管片后期位移,即使盾构沿线路轴线掘进也不一定保证成型隧道与设计线路相吻合。为了控制隧道轴线最终偏差控制在规范要求的范围内,盾构掘进时,考虑给隧道预留一定的偏移量。将盾构沿曲线的割线方向掘进,管片拼装时轴线位于弧线的内侧,以使管片出盾尾后受侧向分力向弧线外侧偏移时留有预偏量。而预偏量的确定往往须依据理论计算测量监测数据分析和施工实践经验的综合分析得出,同时需考虑掘进区域所处的地层情况。2.2.4 盾构掘进姿态不良时的纠偏盾构姿态控制与纠偏就是指如何合理进行操作,使盾构机沿着设计隧道轴线前进。软土地层具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低、灵敏度高和易触变、流变的特性,在外动力作用下土体结构极易破坏,区间隧道线穿行于软土地层中盾构姿态极不理想,当盾构轴线偏离设计轴线时又应如何操作使其尽快回到设计轴线上来。盾构机在掘进过程中纠偏时必须有计划有步骤地进行,进行纠偏时应该注意以下几点：(1)在掘进过程中随时注意滚角的变化,及时根据盾构机的滚角值调整刀盘的转动方向。(2)应根据各段地质情况对各项掘进参数进行调整。(3)在纠偏过程中,掘进速度要放慢,并且要注意避免纠偏时由于单侧千斤顶受力过大对管片造成的破损。(4)尽量选择合理的管片类型,避免认为因素对盾构机姿态造成过大的影响,严格管片拼装质量,避免因此而引起的对盾构机姿态的调整。(5)在纠偏时,要密切注意盾构机的姿态、管片的选型及盾尾的间隙等,盾尾与管片四周的间隙要均匀。(6)当盾构机偏离设计轴线较大时,不得猛纠猛调,避免往相反方向纠偏过大。2.2.4.1 常用纠偏方法在软土地层中,由于盾构机刀盘重盾尾轻,以及管片上浮带动盾构机盾尾上翅,最常见的就是盾构机的“磕头”现象;软土地层的承载力较弱,盾构机在掘进过程中易出现整体下沉;对于软弱富水地层,装液场受到地下水稀释,在很长一段时间内未达初凝而处于流塑状态,易造成了盾构机的不稳和上浮。另一方面,为防止地面沉降,菜液的注入率一般较大,然而过多的装液在地下密闭空间内无处可去,只能将盾构机抬高,造成盾尾的反常隆起。针对软土地层中常见的几种盾构姿态问题进行分析,并给出建议性的纠偏方法。1、千斤顶编组与油压调整盾构机掘进是在千斤顶推力作用下完成的,合理选择盾构千斤顶的使用区域、个数及推力,对于保证盾构机沿设定的隧道理论轴线进行推进式至关重要的。千斤顶编组是通过对千斤顶的选用,使千斤顶合力位置和外力合力位置组成一个有利于纠偏的力偶,从而调整高程位置和平面位置。千斤顶编组适用于盾构掘进的各种情况,是盾构弯道掘进和姿态调整的主要控制方法。盾构机PLC控制系统将盾构千斤顶设为4个控制区间,分别为上、下、左、右4组千斤顶,4组千斤顶可分配不同的油压获得相应的推力。通过对千斤顶各区域的油压的调整,增加或减小各区域油压以此来增加纠偏力偶。图1-10 千斤顶分组图2、梁用楔形衬砌环修正盾构机在转弯或纠偏时,除了安装不同方向的模形管片外,还可在管片背对千斤顶环缝凹处分段粘贴不同厚度的低E石棉橡胶板,使之受压后形成一平整楔形环面,以达到转弯和纠偏的目的(该项工作对管片法面及环纵缝的纠偏尤其重要。3、采用盾构“铰接”装置盾构机的“铰接”装置是盾构机本身在中部能够产生一定角度的折角,一般控制在2 ,使用“铰接”装置能够很方便的使盾构机能够向所需要的方向掘进。4、同步注浆控制同步注菜时应严格控制注装质量,根据施工条件尽量缩短榮液的凝结时间,同步注浆量达到设计要求值,保证管片衬砲环能够与土体密贴,提供给盾构主机足够的抗扭转摩阻力,防止盾构产生过大滚动,保证管片环自身稳定。应优先选用双液装,加强土层的承载力和提高盾壳与周围土体的摩阻力。使用不对称注浆,利用注浆压力对管片与盾构机的相对位置进行调整改变管片姿态。注浆过程中,可根据实际需要确定注装孔位及每个注楽孔的注浆压力和注浆量。对于注衆过多引起的盾构机上浮的情况,应适当减少装液的注入量。该方法可以减少周围土体的松动,增强管片的稳定性和达到修正隧道蛇行的目的。注浆过程中,可根据实际需要确定注楽孔位及每个注浆孔的注装压力和注入量。特殊情况下,可以采用不对称注菜,利用注装压力对管片与盾构机的相对位置进行调整改变管片姿态。5、抛压重物控制武汉轨道交通6号线某盾构施工区间盾构机掘进过程中出现姿态不良现象,由于土层软弱含水量较大,造成盾构机头部下栽盾尾上浮的礎头”现象。从盾构机重量分布出发,在盾尾部分抛压一些重物,如钢块等,以此來平衡盾构的重量,使盾尾沉了下来。6、使用仿形刀。仿形刀是盾构掘进时纠偏的有力武器,它能够在盾构机刀盘上下左右等各个方向超挖,减轻须纠偏方向的土压,以利于盾构机头向所需要的方向转弯。2.2.4.2 纠偏量的计算1）方向修正量在决定盾构方向修正量时,应进行盾构位置、方向变化的模拟,必须明确偏离修正的方针。设盾构推进微小距离L:时,对应的方向变化角为,则对应计划线形的偏离量的变化为,由图1-11可知, 可按下式计算:图1-11 纠偏过程中盾构位置预测式中: 1偏离计划方向差的变位量;2方向修正的变位量;h0掘削面现时变位量;t0盾尾现时的偏离量; p盾尾旋转位置的变位量必须注意盾构的实际掘进方向与其姿态方向是不一致的。特别是纵断面方向的盾构高程变化,由盾构自重力与地耐力的关系可知,盾构的方向与实际掘进的方向存在一定的差异。在预测盾构位置时,应选用包含这种变化的模型,决定方向修正量。在掌握盾构变化时,应考虑给出某方向修正量时偏离变化的实际值。为此,应作出描绘盾构偏离状态的图画,分析倾向作必要管理。随后用计算机分析处理这些倾向。2）方向变化方向修正量,就平面方向而言,通常是把方向角变化量,或者掘削面至盾尾偏移量的变化量换算成左右推进千斤顶行程的变化量(见图1-12),对纵断面方向而言,同样是换算成上下千斤顶的行程变化量,或者利用倾斜机给出纵向变化量。图1-12 反向修正量的计算方法推进中的方向变化,可通过行程计测得的左右推进千斤顶的行程差、陀螺仪方位角的变化、倾斜仪的纵向角等参数的变化掌握。监视这些推进数据与目标值的对比结果,改变千斤顶的模式,改变盾构的方向。2.3 课题研究成果在工程实践中的应用2.3.1总体施工组织安排2.3.1.1施工及工期安排武汉市轨道交通6号线第4标段土建工程盾构区间设计为双线隧道，根据设计要求，结合业主规定的工期，本工程采用2台外径6.34m土压平衡盾构机用于隧道掘进， 盾构机从博览中心站始发，向老关村站方向掘进，到达后解体吊出。本区间掘进方向见下图图1-13 盾构挖掘方向及路线示意图盾构始发、接收洞门地层采用三重管高压旋喷桩进行加固，为保证加固强度，盾构始发、到达前30天须完成加固工作。本工程共设置联络通道两座，1#联络通道采用冷冻法加固，2#联络通道采用三管高压旋喷桩加固，待区间双线隧道贯通，采用矿山法开挖。隧道防水施工完毕后，进行局部漏点封堵、隧道清理等工作，为隧道交验做好准备。施工临时设施以就近原则、便于施工的原则实施，设置浆液搅拌站一座、45t龙门吊两台、1200m集土坑、30环管片堆放场地及其他零星房屋工程。根据总体安排，结合实际情况，盾构区间主要分项工程节点工期如下：（1） 2014年4月30日完成右线盾构下井拼装及调试，具备始发条件。（2） 2014年10月21日右线掘进完成。（3） 2014年5月28日完成左线盾构下井拼装及调试，具备始发条件。（4） 2014年11月18日左线掘进完成。（5） 2015年1月19日2#联络通道施工完成。（6） 2015年2月18日1#联络通道及泵房施工完成。盾构100米试掘进段和接收段100米进度指标3m/天，盾构正常段掘进进度指标360m/月，日平均进度8环/天。区间总长2915延米，共需7个月时间。本工程盾构区间由博览中心站提供盾构始发条件，博览中心站由武汉市市政集团承建，施工时应及时与武汉市市政集团沟通，尽量避免施工时相互干扰。2.3.2 施工工艺及方法2.3.2.1 端头井加固方案为了保证隧道盾构始发与接收的安全，在盾构始发或到达的端头部位采取三重管800600高压旋喷桩行地基加固处理。加固平面范围为12.2m9m，其中隧道上下3m范围内为实桩加固，其余为空桩加固。经高压旋喷桩加固土体具有良好的均质性、自立性，其土体无侧限抗压强度1.2MPa。旋喷桩选用P.O42.5普通硅酸盐水泥作为固化剂水灰比为1:1，水泥浆强度不小于20Mpa，压缩空气不小于0.7Mpa。2.3.2.2 盾构下井组装及调试方案本工程采用2台盾构机，分体下井组装，组装辅助吊车主要采用400t与130t的吊车各一辆。1)吊装场地准备博览中心站小里程端头井71m*11m范围内作为本次盾构下井吊机操作平台，采用钢筋混凝土硬化，混凝土强度等级C30。吊机支腿下方下垫2cm厚钢板，以扩撒支腿承载力。2)盾构吊装盾构机车架进场后，直接吊放下井拖至站台内。盾构机头部先卸到端头井吊车附近，由130t吊车配合400t吊车翻身后吊放下井。吊组装作业主要流程见下图：图1-14 盾构机组装流程图3)盾构机调试盾构机下井后，主要的调试内容未空载调试和负载调试。1）空载调试盾构组装完成后进行空载调试，检查盾构各系统和设备是否正常运转，并与工厂组装时的空载调试记录进行比较，从而检查各系统运行是否按要求运转，速度是否能满足要求，对不满足要求的，应查找原因。主要调试的内容有：配电系统、液压系统、润滑系统、冷却系统、控制系统、注浆系统以及各种仪表的校正。2）负载调试通过空载调试证明盾构具有工作能力后，即可进行盾构的负载调试。主要目的是检查各种管线及密封设备的负载能力，对空载调试不能完成的调试工作进一步完善，以使盾构的各个工作系统及其辅助系统达到满足正常施工要求的工作状态。2.3.2.3 盾构始发方案盾构始发时盾构施工的关键工序之一，其主要内容包括：始发前的地层加固、安装盾构始发基座、盾构组装及试运转、安装反力架、凿除洞门临时墙和围护结构、安装洞门密封、盾构姿态复核、拼装负环管片、盾构始发条件验收、盾构贯入作业面建立土压和试掘进等。博览中心站老关村站区间盾构始发均从博览中心小里程端头进行。具体始发流程见下图：图1-15 盾构始发流程图1)洞门凿除洞门混凝土凿除前，端头加固的土体须达到设计所要求的强度，渗透性，自立性等技术指标后，方可开始洞口凿除工作。 洞门壁混凝土采取人工用高压风镐凿除，凿除工作分两次进行，第一步先凿除外层500mm厚混凝土并割除钢筋及预埋件，保留最内层钢筋；外层凿除工作先上部后下部，钢筋及预埋件割除须彻底，以保证预留洞门的直径。第二步，当盾构组装调试完成，并推进至距离洞门约1.0m1.5m时，凿除里层。里层凿除方法是根据断面大小分为9块，具体方法是，在洞门中心位置上凿两条水平槽，沿洞门周围凿一条环槽，然后凿开两条竖槽。洞门凿除顺序见下图：图1-15 洞门凿除顺序图2)洞门密封为了防止