接地技術在盾構施工中的應用研究

白鵬 李炳杰 張煥杰

中國石油天然管道局第四工程分公司，河北 廊坊 065000

接地技術在盾構施工中的應用研究

白鵬 李炳杰 張煥杰

中國石油天然管道局第四工程分公司，河北 廊坊 065000

目前盾構作為非開挖技術，在地下交通和市政工程方面得到了廣泛的應用。但在盾構施工過程中，經常出現設備損壞和誤動作等情況，不僅威脅到人員和設備安全，還影響了工程進度。本文結合西氣東輸二線長江盾構工作，詳細分析了接地對電氣系統可靠性的影響，論證了接地技術在盾構施工中的重要性。

接地技術；盾構；電氣；可靠性

引言

隨著大中城市地下交通和江河穿越工程的迅猛發展，盾構施工憑借可以安全開挖和襯砌、不影響地面交通和設施、不影響航運、不受季節、風雨等氣候條件影響、沒有噪音和擾動等優點得到了日益廣泛的應用。盾構機作為大型施工設備，結構復雜配套設施較多，盾構施工過程中經常出現設備損壞和誤動作等情況，不僅會造成設備損失和人身傷害，還會影響工程進度。究其原因，多是由于電源質量不穩造成的，而良好的接地則正是改善電源質量的有效途徑。

盾構施工的接地系統主要分高壓供電接地系統、低壓配電接地系統、盾構機接地系統和工地的防雷接地系統四大部分，本文主要就這幾個接地系統的設置方法和功能作用進行分析。

1 盾構的高壓供電接地系統

由于盾構施工附屬設備較多，盾構機本身功率較大，盾構工地都配有獨立的箱式變電站，盾構機在隧道內也是采用高壓電纜進行供電。例如西氣東輸二線長江盾構工程，采用的是德國海瑞克公司生產的泥水加壓平衡式盾構機，刀盤外徑3.8米，隧道長度2580米，屬于小斷面長距離盾構施工，施工現場的用電負荷達到了2450kVA，采用三臺變壓器進行供電，盾構機采用6.3kV電壓供電。

為了保證高壓供電系統的可靠性，箱式變電站必須可靠接地，接地阻值不大于4歐姆。高壓電纜制作過程中，鋼鎧和金屬屏蔽必須焊接接地辮，而且每相都要單獨可靠焊接。在隧道內進行高壓電纜接續時，斷電后必須將負載端連接到接地極進行放電操作，經檢測無電后才可以進行接續操作。高壓電纜兩端的接地辮、高壓接續箱、電纜橋架和支架都必須可靠接地。

圖1 盾構施工的TN-S配電系統

2 盾構低壓配電接地系統

為了保證盾構施工中用電設備的可靠性和施工人員的人身安全，低壓配電系統應該采用單相三線制，二相三線制，三相五線制。現在的盾構工地多采用TN-S配電系統，在箱式變電站中性點直接接地，配電線路中，工作零線和保護零線不再相接，所以在箱式變電站處設置一個總的接地網即可，通過配電電纜中的PE線與用電設備的可導電外殼可靠連接。

當用電設備容量較大或負荷較重，或用電設備有特殊要求的用電環境中工作時，為了保證用電設備的供電可靠性，應采用放射式配電方式，即每臺設備均采用專線進行供電。當大部分用電設備為中小容量，且用電設備無特殊要求時，為了保證用電設備的用電可靠性及配電系統的成本，宜采用樹干式配電方式。當部分用電設備距供電點較遠，但彼此相距較近且設備容量較小時，可采用鏈式配電方式。另外，在盾構施工的低壓配電系統中應符合一機一閘、一箱一漏的規范標準，確保在有漏電故障發生的情況下能可靠切斷電源，漏電斷路器的動作電流應按從上到下的順序依次遞減，使各級之間動作有選擇性，加強配電系統的可靠性。

3 盾構機接地系統

盾構機結構復雜，自動化程度較高，除了有幾臺大功率的動力設備外還有大量的傳感器件和信號傳輸系統，對接地系統的要求較高。有的盾構工地盾構機與地面的低壓配電系統共用一個接地網，這樣也可以使用，但電源的可靠性較低，最好能夠為盾構機設置單獨的接地網。

盾構機動力設備的接地和低壓配電系統沒什么區別，把設備的可導電外殼通過配電電纜中的PE線與盾構機主接地可靠連接。盾構的PLC控制系統、傳感器件和信號傳輸系統均設有數字地和模擬地，這些數字地和模擬地可以和系統接地共用接地極，但接地排要分開設置。根據計算機控制系統對接地電阻的要求，接地電阻不能大于1歐姆。在有條件的工程項目中，盾構的控制系統和信號傳輸系統還可考慮設置防電磁干擾屏蔽接地，以提高盾構的信號傳輸精度。

由于盾構的工作環境潮濕，用電設備繁多，一旦發生漏電，會對施工設備及人員安全產生危害，因此，需將整臺設備的金屬設備及構件設置等電位接地，并與接地極可靠連接。當有些設備發生漏電事故時，由于盾構的金屬設備及構件處于同一個電位，也不會對施工操作人員造成傷害。另外，在盾構機內進行焊接作業時，焊機的接地線要盡量接近焊接位置，不能超過1米的距離，防止焊接電流對信號傳輸系統造成沖擊。

4 盾構工地的防雷接地系統

盾構隧道的施工周期一般在一年以上，所在地如果屬于雷暴多發區時就必須要在工地建立防雷接地系統。比如西氣東輸二線長江盾構工程位于江西省九江市，平均每年的雷暴天數達到45天，盾構工地就需要設置避雷針和防雷接地系統，避雷針的防護半徑需要覆蓋盾構工地的主要設備、設施和生活辦公區域，接地極應設置在遠離人員的區域，接地阻值不大于10歐姆，并且防雷接地極與供配電接地極需要凈距離間隔3米以上，防止在接引雷電時造成反擊。

5 結語

以上對盾構施工中所涉及的高壓接地系統、低壓供配電接地系統、盾構機接地系統和盾構工地的防雷接地系統等幾個方面進行了分析，重點就如何設置合理的接地方式，提高盾構施工電源的可靠性進行了探討。可靠的供電系統是盾構施工人身安全、設備安全和工期保障的前提，只有將以上幾個接地系統做好做實，才能保證盾構施工的正常進行。當然，盾構電氣系統的可靠性是一個綜合課題，除了與以上分析的幾個方面有關外，還與電氣元件的質量、電氣設備的安裝方式和設備運轉過程中的維護等因素有關，這些方面也必須做到位，才能保障施工過程中施工人員和設備的安全，保證施工的正常進行。

[1]JGJ46-2005.施工現場臨時用電安全技術規范[S].

[2]GB50052-95.供配電系統設計規范[S]. [3]GB50168-2006.電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范[S].

[4]李揚龍.地鐵盾構施工電纜敷設及安全用電 [J].機電工程技術，2009（6）：157～158.

[5]李俊平.地鐵盾構施工用電技術[J]. 西部探礦工程，2006（6）：154～158.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.012

白鵬，（1981-）男，漢族，河北省唐山人，助理工程師，2005年畢業于河北科技大學電氣工程及其自動化專業，工學學士，現于中國石油天然氣管道局第四工程分公司從事電氣管理工作。

李炳杰，男（1982-）2005年畢業于河北建筑工程學院電氣工程自動化專業，工學學士，助理工程師，現在中國石油天然氣管道局第四工程分公司從事電氣管理工作。

張煥杰，（1979-）男，漢族，河北廊坊人，工程師，2008年畢業于西南石油大學管理科學與工程專業，管理學碩士學位，現于中國石油天然氣管道局第四工程分公司從事項目管理工作。