土壓平衡盾構機機電安全保護應用分析

陳圣學

【摘 要】當前的城市發展使得地下空間的工程越來越多。出于施工的需求，常用的土壓平衡盾構因其適用性受到各個工程的重視。以當前的情況來看，其技術相對比較成熟。但地下施工的工程環境相對比較復雜，在該技術的實施中，有著不少安全問題需要重視。本文就相關內容進行分析。

【關鍵詞】土壓平衡盾構；機電安全；安全保護

城市化的進程不但是面積的不停擴展，城市地下空間的利用也是當前各個城市非常重要的組成部分。土壓平衡盾構技術在地下空間的施工中得到大范圍的應用，為地下工程的施工做出了極大的貢獻。但地下空間的施工存在著復雜多變的因此，在使用該技術時需要重視人為因素和環境的影響，從而確保施工時候的安全問題發生率降低，以及保障能夠在預期內完工。

一、什么是盾構施工

土壓盾構機是盾構結構的隧道挖進設備。其主要是采用暗挖的方式進行挖掘的施工方式。這種方式是盾構機進行推進的過程中，盾構外盒和管片能夠對周邊的巖層進行支撐，然后進行挖掘推進，從而使得周圍的土層不易發生坍塌，同時能夠將內部的廢渣清除，因這種挖掘方式有這個特點，使其在各類地下工程中受到廣泛應用。

（一）該施工方式的優點

首先，該施工方式具有強隱蔽性，在進行施工的時候，對于周邊的影響控制在一定范圍內。城市地鐵等地下設施建設的時候，工程施工很容易對周邊的居住環境造成影響。而這種施工方式能夠較好地降低對周邊的影響，也不會對交通形成阻礙。因此，這種方式在實際的工程施工中受到重視，并應用于大量的城市地下空間建設中。

其次，該施工方式不易受到周邊環境的影響。在施工的時候，周邊的環境、天氣、城市基礎設施等都會對工程整體有著各種影響。而土壓平衡盾構施工法在其施工的時候，能夠在建筑密集處和地下管網密集處進行施工，會受到周邊環境的影響，從而造成施工工期受到影響。

再者，該施工方式整體自動化水平相對較高，各個工序按照相應的順序進行，能夠降低人力投入。在工程施工過程中，其挖掘速度相對較快，能夠很好地保障工程的進度。并且，其施工的過程中，不容易被土質情況、覆土深度影響，能夠對施工過程進行良好的安全保障。因此，在地下施工的時候，能夠起到良好的工程促進作用，受到各方的重視。

（二）施工的流程

該施工技術是當前較為先進的施工方式，其在傳統的施工方法上進行優化，將結構頂進支護方法進行提升，從而使得施工的過程中對路面的影響，確保交通順暢。整體的施工工序主要如下：一是在盾構機處利用混凝土進行加固，并打成垂直井。二是把盾構機放置井底進行安裝固定。三是利用盾構機進行水平推進，是其形成一個隧道。四是通過預制作的混凝土進行加固，使得隧道的四周能夠固定，不會發生物理形態變化。通過這種方式，能夠在城市復雜的環境中進行施工，最大化促進城市的基礎建設順利實施。

二、盾構機機電如何進行安全保護

盾構機的構成部分比較多，其有著各類不同的部分組成一個龐大的系統。而其能源供應的機電系統是其工作的能源保障。其主要的構成有：供配電子系統、可編程的控制系統、數據采集分析子系統等。而供配電子系統中主要有高壓電纜、高壓電纜卷筒、高壓開關柜、變壓器、低壓斷路器、變頻器等常用電力設施設備。在盾構機的日常運行中，供電系統是提供其能源的重要系統，是保障其能夠正常運轉的重要能源保障。在其運轉的過程中，機電安全直接關系著正常工作與否，其直接影響著盾構機的正常使用，也影響著施工的順利開展[1]。

（一）對機電安全要進行科學的設計

機電設備需要進行科學的設計，從而保障其在使用的過程中不會因設計不合理而出現故障，甚至對施工進度及人員安全造成影響。而設備在運行的過程中，需要考了到自然環境及人為操作的影響，確保其不易受到突發情況而影響其正常運行。因此，在其安全防護的設計中，需要重視其整體的結構設計。從能源的供應、開關的控制及調節等都需要進行科學設計，確保其在使用的過程中，因電力引發的威脅情況有著較好的安全防護。關鍵節點的控制是其整體結構中的重要部分。特別是開關、控制調節設備。在設計的時候，要有著良好的科學性，對漏電和過載等情況都有著相應的應急預案，確保出現這些情況的時候，能夠通過相應的處置措施，降低危險事故的發生，達到良好的防護目的。而電能的通電、控制需要盡可能保障。對其進行應急開關設置，防止因人工操作失誤、自然意外等情況造成的危險情況能夠得到有效的控制。只有這樣，才能夠最大化降低在使用過程中出現的風險，以達到安全防護最大化保障工程安全、順利進行[2]。

（二）機電供電保護系統

對于機電保護，主要分為高、低壓供電系統兩部分。盾構機在運作的時候，其耗電量比較大，并且使用的時間比較長。一般情況下是通過10KV的高壓電進行供電。通過此種方式，才可最大程度保障盾構機的正常工作。盾構機的工作所處的環境相對比較復雜，經常會處于潮濕的環境中。這種情況下，需要重視漏電的發生。針對這種情況，一般是通過多線保護接零的方法進行防護。而低壓的作用是保護機電起到防護作用，使得盾構機通過機電可以快速運行[3]。

（三）電能保護系統

漏電保護是安全防護中非常重要的一個安全設施。如果出現漏電情況的時候，必須使得保護系統能夠法術相應的預警信號，相應的工作人員能夠及時對情況進行處置，從而達到保護的作用。而保護系統應該有自動斷電的功能，使得緊急情況下不會出現事故的嚴重化。潮濕環境中進行作業，對于該方面的要求更加嚴格，需要重視其開關箱和末端的漏電斷路器選擇，確保其電流在30mA以下，相應的漏電時間在0.1s以內。另外，還需要對總配電線的電流進行限制，確保能夠形成二級的漏電保護。通過分級保護，能夠有效地確保漏電情況出現的時候，能夠及時保障整體的安全狀態。

接地保護是安全防護中的常見方法。一般情況下有為兩種，分別是保護接地和工作接地。前者是通過設備側部進行接地。該方法主要是將可能出現的部分和地面進行連接，從而使其電壓在安全范圍之內。第二種則是系統接地。這種方法是變壓器低壓側中性點接地，能夠對系統的電壓進行穩定，降低危險的發生[4]。

（四）對連接線路進行保護

在電能供應的時候，常出現電路基礎不好或短路的情況出現。這種情況下會是的相應的數據模塊無法接收到數據。因此，需要對連接線路進行安全保護，確保其整體工作的正常進行。

（五）過載保護

電路過程是電能供應過程中常見的現象。因此，需要對線路進行短路保護。一般是通過熔斷器進行斷電保護。通過斷路器進行短路防護的時候，脫扣器內部的電流應該低于單相短路時候的電流。而熔斷器保護的時候，絕緣導線需要符合相應的標準。

三、結束語

土壓平衡盾構設備在當前的城市環境中能夠起到非常大的作用，確保工程能夠順利施工。針對該設備的機電安全防護，需要從其整體的環境、工作特點等進行考慮，對不同的電壓、安全隱患進行科學的認識，設置好相應的預案，確保危險發生的時候能夠快速響應，及時運營科學的方法，對這些問題采取處置，使得施工的安全和項目的順利開展能夠有所保障。

【參考文獻】

[1]李景軒. 基于土壓平衡盾構機控制策略研究[D].西安理工大學，2018.

[2]黃凡. 盾構機推進系統協調控制策略研究與實現[D].西安理工大學，2017.

[3]劉國棟，陳培帥，羅會武.土壓平衡盾構機渣土保壓泵送技術[J].中國水運（下半月），2017，17（06）：147-149.

[4]于穎.土壓平衡盾構機電氣系統概述及電氣故障處理方法與心得[J].科技創新與應用，2015（10）：113.