土压平衡盾构机机电安全保护应用分析

陈圣学

【摘 要】当前的城市发展使得地下空间的工程越来越多。出于施工的需求，常用的土压平衡盾构因其适用性受到各个工程的重视。以当前的情况来看，其技术相对比较成熟。但地下施工的工程环境相对比较复杂，在该技术的实施中，有着不少安全问题需要重视。本文就相关内容进行分析。

【关键词】土压平衡盾构；机电安全；安全保护

城市化的进程不但是面积的不停扩展，城市地下空间的利用也是当前各个城市非常重要的组成部分。土压平衡盾构技术在地下空间的施工中得到大范围的应用，为地下工程的施工做出了极大的贡献。但地下空间的施工存在着复杂多变的因此，在使用该技术时需要重视人为因素和环境的影响，从而确保施工时候的安全问题发生率降低，以及保障能够在预期内完工。

一、什么是盾构施工

土压盾构机是盾构结构的隧道挖进设备。其主要是采用暗挖的方式进行挖掘的施工方式。这种方式是盾构机进行推进的过程中，盾构外盒和管片能够对周边的岩层进行支撑，然后进行挖掘推进，从而使得周围的土层不易发生坍塌，同时能够将内部的废渣清除，因这种挖掘方式有这个特点，使其在各类地下工程中受到广泛应用。

（一）该施工方式的优点

首先，该施工方式具有强隐蔽性，在进行施工的时候，对于周边的影响控制在一定范围内。城市地铁等地下设施建设的时候，工程施工很容易对周边的居住环境造成影响。而这种施工方式能够较好地降低对周边的影响，也不会对交通形成阻碍。因此，这种方式在实际的工程施工中受到重视，并应用于大量的城市地下空间建设中。

其次，该施工方式不易受到周边环境的影响。在施工的时候，周边的环境、天气、城市基础设施等都会对工程整体有着各种影响。而土压平衡盾构施工法在其施工的时候，能够在建筑密集处和地下管网密集处进行施工，会受到周边环境的影响，从而造成施工工期受到影响。

再者，该施工方式整体自动化水平相对较高，各个工序按照相应的顺序进行，能够降低人力投入。在工程施工过程中，其挖掘速度相对较快，能够很好地保障工程的进度。并且，其施工的過程中，不容易被土质情况、覆土深度影响，能够对施工过程进行良好的安全保障。因此，在地下施工的时候，能够起到良好的工程促进作用，受到各方的重视。

（二）施工的流程

该施工技术是当前较为先进的施工方式，其在传统的施工方法上进行优化，将结构顶进支护方法进行提升，从而使得施工的过程中对路面的影响，确保交通顺畅。整体的施工工序主要如下：一是在盾构机处利用混凝土进行加固，并打成垂直井。二是把盾构机放置井底进行安装固定。三是利用盾构机进行水平推进，是其形成一个隧道。四是通过预制作的混凝土进行加固，使得隧道的四周能够固定，不会发生物理形态变化。通过这种方式，能够在城市复杂的环境中进行施工，最大化促进城市的基础建设顺利实施。

二、盾构机机电如何进行安全保护

盾构机的构成部分比较多，其有着各类不同的部分组成一个庞大的系统。而其能源供应的机电系统是其工作的能源保障。其主要的构成有：供配电子系统、可编程的控制系统、数据采集分析子系统等。而供配电子系统中主要有高压电缆、高压电缆卷筒、高压开关柜、变压器、低压断路器、变频器等常用电力设施设备。在盾构机的日常运行中，供电系统是提供其能源的重要系统，是保障其能够正常运转的重要能源保障。在其运转的过程中，机电安全直接关系着正常工作与否，其直接影响着盾构机的正常使用，也影响着施工的顺利开展[1]。

（一）对机电安全要进行科学的设计

机电设备需要进行科学的设计，从而保障其在使用的过程中不会因设计不合理而出现故障，甚至对施工进度及人员安全造成影响。而设备在运行的过程中，需要考了到自然环境及人为操作的影响，确保其不易受到突发情况而影响其正常运行。因此，在其安全防护的设计中，需要重视其整体的结构设计。从能源的供应、开关的控制及调节等都需要进行科学设计，确保其在使用的过程中，因电力引发的威胁情况有着较好的安全防护。关键节点的控制是其整体结构中的重要部分。特别是开关、控制调节设备。在设计的时候，要有着良好的科学性，对漏电和过载等情况都有着相应的应急预案，确保出现这些情况的时候，能够通过相应的处置措施，降低危险事故的发生，达到良好的防护目的。而电能的通电、控制需要尽可能保障。对其进行应急开关设置，防止因人工操作失误、自然意外等情况造成的危险情况能够得到有效的控制。只有这样，才能够最大化降低在使用过程中出现的风险，以达到安全防护最大化保障工程安全、顺利进行[2]。

（二）机电供电保护系统

对于机电保护，主要分为高、低压供电系统两部分。盾构机在运作的时候，其耗电量比较大，并且使用的时间比较长。一般情况下是通过10KV的高压电进行供电。通过此种方式，才可最大程度保障盾构机的正常工作。盾构机的工作所处的环境相对比较复杂，经常会处于潮湿的环境中。这种情况下，需要重视漏电的发生。针对这种情况，一般是通过多线保护接零的方法进行防护。而低压的作用是保护机电起到防护作用，使得盾构机通过机电可以快速运行[3]。

（三）电能保护系统

漏电保护是安全防护中非常重要的一个安全设施。如果出现漏电情况的时候，必须使得保护系统能够法术相应的预警信号，相应的工作人员能够及时对情况进行处置，从而达到保护的作用。而保护系统应该有自动断电的功能，使得紧急情况下不会出现事故的严重化。潮湿环境中进行作业，对于该方面的要求更加严格，需要重视其开关箱和末端的漏电断路器选择，确保其电流在30mA以下，相应的漏电时间在0.1s以内。另外，还需要对总配电线的电流进行限制，确保能够形成二级的漏电保护。通过分级保护，能够有效地确保漏电情况出现的时候，能够及时保障整体的安全状态。

接地保护是安全防护中的常见方法。一般情况下有为两种，分别是保护接地和工作接地。前者是通过设备侧部进行接地。该方法主要是将可能出现的部分和地面进行连接，从而使其电压在安全范围之内。第二种则是系统接地。这种方法是变压器低压侧中性点接地，能够对系统的电压进行稳定，降低危险的发生[4]。

（四）对连接线路进行保护

在电能供应的时候，常出现电路基础不好或短路的情况出现。这种情况下会是的相应的数据模块无法接收到数据。因此，需要对连接线路进行安全保护，确保其整体工作的正常进行。

（五）过载保护

电路过程是电能供应过程中常见的现象。因此，需要对线路进行短路保护。一般是通过熔断器进行断电保护。通过断路器进行短路防护的时候，脱扣器内部的电流应该低于单相短路时候的电流。而熔断器保护的时候，绝缘导线需要符合相应的标准。

三、结束语

土压平衡盾构设备在当前的城市环境中能够起到非常大的作用，确保工程能够顺利施工。针对该设备的机电安全防护，需要从其整体的环境、工作特点等进行考虑，对不同的电压、安全隐患进行科学的认识，设置好相应的预案，确保危险发生的时候能够快速响应，及时运营科学的方法，对这些问题采取处置，使得施工的安全和项目的顺利开展能够有所保障。

【参考文献】

[1]李景轩. 基于土压平衡盾构机控制策略研究[D].西安理工大学，2018.

[2]黄凡. 盾构机推进系统协调控制策略研究与实现[D].西安理工大学，2017.

[3]刘国栋，陈培帅，罗会武.土压平衡盾构机渣土保压泵送技术[J].中国水运（下半月），2017，17（06）：147-149.

[4]于颖.土压平衡盾构机电气系统概述及电气故障处理方法与心得[J].科技创新与应用，2015（10）：113.