篇(1)
摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的出行方式逐漸變得多樣化，而地鐵即為人們的主要交通工具之一。為推動(dòng)城市建設(shè)進(jìn)程，為人們提供更為安全便捷的出行條件，必須針對(duì)地鐵施工進(jìn)行深層研究。在地鐵施工中，土壓平衡盾構(gòu)機(jī)為其中重要設(shè)備，其能夠有效提高地鐵的整體安全性，進(jìn)而保證地鐵施工的順利開(kāi)展。本文針對(duì)青島地鐵工程概況進(jìn)行分析，并針對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的應(yīng)用進(jìn)行研究，為提高青島地鐵施工質(zhì)量及效率提供參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：土壓平衡盾構(gòu)機(jī);地鐵施工;盾構(gòu)機(jī);應(yīng)用
1 引言
我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，人們生活質(zhì)量也隨之得到提升，同時(shí)我國(guó)也開(kāi)始大力發(fā)展交通設(shè)施建設(shè)，一定程度上提高我國(guó)人們出行便捷性。而在地鐵施工過(guò)程中，盾構(gòu)法為其中應(yīng)用較為廣泛的施工技術(shù)，其主要應(yīng)用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行技術(shù)施工，為保證施工質(zhì)量及施工效率，相關(guān)人員必須及時(shí)針對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行深層研究，使其能夠在地鐵施工過(guò)程中充分發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)青島地鐵的有效建設(shè)。
2 工程概況
2.1 工程簡(jiǎn)介
青島地鐵1號(hào)線土建二標(biāo)07工區(qū)工程包括一站兩區(qū)間，其中車站為汽車北站，區(qū)間為汽車北站～流亭機(jī)場(chǎng)站區(qū)間(下稱汽流區(qū)間)和汽車北站～瑞金路大斷面處區(qū)間(下稱瑞汽區(qū)間)，兩個(gè)區(qū)間均為盾構(gòu)法施工。汽流區(qū)間設(shè)計(jì)里程為K58+309.21～K61+344.255，長(zhǎng)度3035.045m，設(shè)4處聯(lián)絡(luò)通道和1處風(fēng)井兼泵站及聯(lián)絡(luò)通道;瑞汽區(qū)間設(shè)計(jì)里程K57+239.000～K58+156.650，長(zhǎng)917.65m，設(shè)1處聯(lián)絡(luò)通道兼泵房。
2.2 地形地貌及地質(zhì)構(gòu)造
汽流區(qū)間地形整體較為平緩，由南向北緩傾，地貌類型為沖洪積平原～河床～沖洪積平原地貌。汽流區(qū)間范圍內(nèi)第四系主要由第四系全新統(tǒng)人工填土層及洪沖積層組成，基巖主要為白堊系青山群石前莊組流紋巖以及白堊系青山群八畝地組安山巖、火山角礫巖。瑞汽區(qū)間盾構(gòu)段地形整體較為平緩，由南向北緩傾，地貌類型為剝蝕斜坡～剝蝕堆積～洪沖積平原地貌。瑞汽區(qū)間盾構(gòu)段范圍內(nèi)第四系主要由第四系全新統(tǒng)人工填土層、洪沖積層及上更新統(tǒng)洪沖積層組成，基巖主要為白堊系青山群石前莊組流紋巖、白堊系青山群八畝地組安山巖及火山角礫巖及其構(gòu)造巖，整體上基巖面自東南向西北緩傾。地下水類型均主要為第四系孔隙潛水、第四系微承壓水和基巖裂隙水。
3 系統(tǒng)部件功能
3.1 刀盤(pán)
在進(jìn)行刀盤(pán)的設(shè)計(jì)期間，聯(lián)合廠家人員和盾構(gòu)專家對(duì)地質(zhì)資料進(jìn)行了充分了解，刀盤(pán)設(shè)計(jì)為為復(fù)合式刀盤(pán)(6輻條+6面板)，中間支撐，并且切刀、滾刀等刀具皆安裝于刀盤(pán)表面，所有可拆式刀具均可從刀盤(pán)背部進(jìn)行更換，具備磨損檢測(cè)與超挖功能，并配置泥餅探測(cè)裝置。對(duì)隧道進(jìn)行全斷面開(kāi)挖，并可實(shí)現(xiàn)正反雙向旋轉(zhuǎn)出渣，能夠合理切斷隧道內(nèi)部構(gòu)造。操作人員在實(shí)際施工期間，可根據(jù)地質(zhì)情況切換刀盤(pán)功能使用。
3.2 盾體
盾體所涉及內(nèi)容相對(duì)較多，主要包括前盾、中盾、盾尾以及人艙等，前盾連接的部件相對(duì)較多，如人艙以及主驅(qū)動(dòng)等。盾體中盾與前盾存在較大差異，中盾內(nèi)部帶有加強(qiáng)環(huán)以及H架，此部件能夠充分保證中盾整體剛度及強(qiáng)度，能夠?yàn)橥七M(jìn)油缸及拼裝機(jī)等的實(shí)際安裝提供了基礎(chǔ)。盾尾主要設(shè)置于中盾后部，為管片拼裝提供空間。在前、中、尾盾環(huán)向均設(shè)有多個(gè)Rp2的徑向潤(rùn)滑孔，施工期間期間可對(duì)盾體預(yù)留孔進(jìn)行膨潤(rùn)土的注入，能從根本上降低土層與盾殼間產(chǎn)生的摩擦，并進(jìn)而起到止水和防止漏氣的效果。在盾構(gòu)挖掘過(guò)程中，其中人艙為進(jìn)行帶壓作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，其主要作用即為調(diào)節(jié)設(shè)備壓力和安全過(guò)渡，因此若相關(guān)人員持續(xù)處于惡劣地質(zhì)條件下進(jìn)行入土艙作業(yè)，即可利用人艙前往指定區(qū)域。
3.3 主驅(qū)動(dòng)
主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用是提供刀盤(pán)正反方向掘削動(dòng)力，同時(shí)承受刀盤(pán)掘削土體的軸向支撐反力。主動(dòng)驅(qū)內(nèi)部帶有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、安全設(shè)置以及齒輪油潤(rùn)滑系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部的主軸承負(fù)責(zé)承載軸向推力以及反推力，一般情況下，主軸承的實(shí)際使用壽命大于10000小時(shí)。在主驅(qū)動(dòng)內(nèi)部主要包括內(nèi)外兩套密封系統(tǒng)，兩系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)開(kāi)挖掌子面土倉(cāng)密封。
為保證變速箱內(nèi)部的各個(gè)部件能夠安全運(yùn)行，變速齒輪油需進(jìn)行冷卻處理，進(jìn)而保證主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際作業(yè)期間能夠及時(shí)對(duì)減速機(jī)等的油溫進(jìn)行監(jiān)控，并能采取措施合理降低各類油油溫，避免其超過(guò)設(shè)定溫度，否則將引起主驅(qū)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)現(xiàn)象。
4 青島地鐵施工中土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的應(yīng)用
4.1 盾構(gòu)始發(fā)及準(zhǔn)備工作
實(shí)際施工過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)：首先為洞門(mén)加固措施，此措施需提前展開(kāi)，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)安裝前兩月左右，應(yīng)針對(duì)始發(fā)井、接收井端頭采取鉆孔樁和垂直旋噴樁的加固措施，提高土體的強(qiáng)度和自穩(wěn)能力，同時(shí)達(dá)到止水的效果。旋噴樁按照鉆孔樁樁徑大小進(jìn)行無(wú)縫搭接，并在始發(fā)端頭10×12m范圍內(nèi)加固，目的在于穩(wěn)固土體、加強(qiáng)其強(qiáng)度，防止塌方與止水、保持盾構(gòu)機(jī)正確姿態(tài)，順利始發(fā)。
其次為洞門(mén)安裝密封裝置，此工作的目的在于保障洞門(mén)防水措施能夠有效開(kāi)展。實(shí)際施工過(guò)程中，由于洞口鋼環(huán)與盾構(gòu)外徑具有一定空隙，為防止地下水、土體在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中于此處流失，出現(xiàn)安全隱患，特于洞門(mén)鋼環(huán)上安裝密封裝置，主要由橡膠簾布、扇形鋼壓板組成，是根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整的密封裝置。其次為始發(fā)托架、反力架和負(fù)環(huán)管片的安裝工作，依靠始發(fā)托架提供較為牢固的支撐體系，保證實(shí)際操作過(guò)程中需要注意盾構(gòu)機(jī)軸線的垂直;反力架結(jié)構(gòu)方面應(yīng)能夠滿足實(shí)際工作過(guò)程中盾構(gòu)機(jī)帶來(lái)的反力作用，一般情況下此參數(shù)應(yīng)不小于15000kN;負(fù)環(huán)管片選用錯(cuò)縫拼裝，通過(guò)管片持續(xù)為盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)提供反力，保障盾構(gòu)掘進(jìn)順利進(jìn)行。
隨后需要注意的是盾構(gòu)始發(fā)階段的土壓。就上文所述的相關(guān)內(nèi)容展開(kāi)分析，盾構(gòu)始發(fā)階段中的土壓預(yù)算可根據(jù)加固體的實(shí)際情況進(jìn)行綜合考量，考量過(guò)程中結(jié)合反力架的承載情況進(jìn)行綜合考慮，以實(shí)際過(guò)程中的承載情況科學(xué)、合理，能夠應(yīng)對(duì)工作需求為準(zhǔn)，保證盾構(gòu)機(jī)推力滿足掘削加固區(qū)土體的要求，能夠有效工作的同時(shí)適當(dāng)提升土壓，加強(qiáng)工作效率。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)過(guò)了加固區(qū)后，根據(jù)隧道埋深、土層性質(zhì)與地面荷載作為參照標(biāo)準(zhǔn)等計(jì)算出土壓理論參考值，掘進(jìn)過(guò)程中根據(jù)盾構(gòu)機(jī)土倉(cāng)隔板上布設(shè)的5個(gè)土壓傳感器測(cè)得的土壓數(shù)據(jù)對(duì)比分析，并對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，能有效控制因參數(shù)不合理導(dǎo)致出土過(guò)多、工作受到阻礙的情況。掘進(jìn)過(guò)程中應(yīng)盡快采取各項(xiàng)手段使其盡快達(dá)到預(yù)算土壓，保障土壓處于控制范圍內(nèi)，盡可能的提升工作效率。與此同時(shí)，施工過(guò)程中應(yīng)注意監(jiān)測(cè)地面沉降數(shù)據(jù)，避免險(xiǎn)情發(fā)生。
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篇(2)
摘 要：濟(jì)南地鐵某土壓平衡盾構(gòu)區(qū)間隧道處于上部為可塑黏土、下部為碎石土的富水地層中，且近距離側(cè)穿底部?jī)艨蛰^小的鐵路客專橋樁。施工中，在橋樁與隧道間設(shè)置鉆孔灌注隔離樁進(jìn)行隔離防護(hù)，隔離樁頂部施工鋼筋混凝土連梁以提高灌注樁抵抗變形的能力;選用護(hù)壁性能好、低高度的正循環(huán)鉆成孔，鋼筋籠分段制作、吊裝，機(jī)械連接下井后及時(shí)灌注混凝土;采用微過(guò)土壓平衡掘進(jìn)模式，并進(jìn)行足量同步注漿、及時(shí)二次補(bǔ)充注漿，可有效控制地面沉降，滿足鐵路客專及橋梁的各項(xiàng)控制指標(biāo)要求。
關(guān)鍵詞：地鐵;土壓平衡盾構(gòu);富水地層;側(cè)穿橋樁
地鐵隧道施工中不可避免穿越橋梁、鐵路等眾多建(構(gòu))筑物，濟(jì)南地鐵某盾構(gòu)區(qū)間隧道近距離側(cè)穿膠濟(jì)鐵路客專鐵路橋樁，該區(qū)段所處地層為富水可塑黏土、碎石土地層，橋梁底部與地面空間較小，如何控制橋樁的垂直、水平位移，保證鐵路客專軌道變形在規(guī)范要求之內(nèi)，是必須解決的重大技術(shù)和安全問(wèn)題。
凌同華[1]等采用 FLAC3D軟件研究了隧道施工造成的地表沉降、橋梁樁基變形的規(guī)律，通過(guò)將模擬數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了加固對(duì)控制地面沉降、橋樁變形的有效性;文獻(xiàn)[2-6]分別研究了隧道施工地表沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)，盾構(gòu)隧道穿越橋樁風(fēng)險(xiǎn)控制值的確定及相關(guān)控制方法。陳江[7]等以長(zhǎng)沙地鐵為例，研究了盾構(gòu)側(cè)穿臨近橋樁施工的影響，計(jì)算與實(shí)測(cè)表明，對(duì)樁基進(jìn)行徑向旋噴隔離加固有利于控制地表沉降，靠近樁基的地層水平位移明顯減小;袁海平[8]等以合肥地鐵1號(hào)線為例對(duì)盾構(gòu)近距離側(cè)穿高架橋樁的施工力學(xué)進(jìn)行了研究，分析了盾構(gòu)掘進(jìn)不同工況下橋樁受力、水平變形、地層沉降的變形規(guī)律，探討了樁實(shí)體結(jié)構(gòu)單元彎矩、剪力計(jì)算方法的可行性。
本文以濟(jì)南地鐵某盾構(gòu)區(qū)間隧道側(cè)穿膠濟(jì)鐵路客專鐵路橋?yàn)槔芯裤@孔灌注樁加固鐵路客專鐵路橋橋樁施工技術(shù)，驗(yàn)證鉆孔灌注樁加固橋樁的可行性。
1 工程概況
濟(jì)南地鐵某盾構(gòu)區(qū)間隧道側(cè)穿膠濟(jì)鐵路客專八澗堡特大鐵路橋31號(hào)、32號(hào)、33號(hào)樁基，左線隧道與32 號(hào)樁基最近距離4 m，與33號(hào)樁基14.28 m，右線隧道與32號(hào)樁基最近距離4.1 m，與31號(hào)樁基13.33 m。盾構(gòu)隧道外徑6.4 m、內(nèi)徑5.8 m，盾構(gòu)隧道穿越橋樁區(qū)段覆土厚度為10.13～10.36 m，隧道穿越橋樁區(qū)段地面距離八澗堡特大橋底部最小距離10.2 m。
盾構(gòu)隧道下穿膠濟(jì)鐵路客專地段主要為山前沖洪積平原地貌，隧道左線主要穿越地層為粉質(zhì)黏土、黏土，上部覆土為雜填土層，隧道右線主要穿越地層為粉質(zhì)黏土、黏土，上部覆土為雜填土層。該區(qū)域水位埋深2.10～15. 0 m，水位標(biāo)高17.41～58.09 m，地下水年變幅2.0～3.0 m，主要接受降水補(bǔ)給和山區(qū)地下水徑流補(bǔ)給，以側(cè)向徑流、人工開(kāi)采方式排泄，在豐水期及枯水期地下水位有所變化。
盾構(gòu)隧道側(cè)穿鐵路客專橋梁32號(hào)橋墩如圖1所示。
2 橋樁保護(hù)技術(shù)措施
2.1 保護(hù)方案(隔離樁)
在左右線隧道與盾構(gòu)穿越的32號(hào)橋墩之間分別采用1排800 mm@1 000 mm鉆孔灌注隔離樁進(jìn)行隔離防護(hù)，樁頂設(shè)置800 mm×800 mm混凝土冠梁，樁與隧道的凈距0.6 m，兩側(cè)隔離樁和32號(hào)橋墩樁基的最小凈距分別為3.6 m、3.7 m，并在2排隔離樁最外側(cè)樁樁頂設(shè)置800 mm×800 mm聯(lián)系梁。鉆孔灌注隔離樁設(shè)置范圍為南北方向距離橋墩邊緣各3～5 m，共設(shè)置40根，樁長(zhǎng)22.75 m。
通過(guò)設(shè)置隔離樁，可以阻斷隧洞開(kāi)挖時(shí)的推力傳遞，降低開(kāi)挖對(duì)橋樁結(jié)構(gòu)的直接擾動(dòng)，同時(shí)，隔離樁可以限制盾構(gòu)機(jī)通過(guò)后兩側(cè)土體向臨空側(cè)的變形，進(jìn)一步減小樁基本身的橫向位移。設(shè)置頂部連梁可加強(qiáng)各鉆孔樁之間的聯(lián)系，進(jìn)一步提高其抵抗變形的能力。
根據(jù)32號(hào)橋樁處橋底距地面凈空較小的實(shí)際情況，樁基成孔后，鋼筋籠采用分4節(jié)制作(單節(jié)長(zhǎng)度5 m)、人工吊裝，用導(dǎo)管法澆筑混凝土。隔離樁加固示意圖如圖2所示。
2.2 隔離樁實(shí)施
(1)施工流程。隔離樁為鉆孔灌注隔離樁，采用隔孔鉆孔、泥漿護(hù)壁成孔方法，灌注C30水下混凝土，鉆孔灌注隔離樁施工流程如圖3所示。
(2)施工控制要點(diǎn)。①鉆孔灌注隔離樁孔口處應(yīng)設(shè)置不小于1 m的鋼護(hù)筒，護(hù)筒外側(cè)下端需采用黏土填實(shí);樁徑允許偏差為±50 mm，樁位偏差為±20 mm，樁身垂直偏差不大于1%;②根據(jù)橋梁下方凈空條件，鋼筋籠分段吊裝，機(jī)械連接，每段鋼筋籠的連接驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行后續(xù)施工;③每根樁須沿鋼筋籠圓周對(duì)稱設(shè)置2根 42 mm×3.25 mm注漿鋼管，同時(shí)兼作樁身完整性聲速檢測(cè)管，注漿管應(yīng)伸入樁底，水泥采用P.O42.5，漿液的水灰比0.5～0.6，注漿壓力2～4 MPa，單管注漿量 1.5 m3;④鋼筋籠的主筋上焊接護(hù)壁環(huán)，以保證保護(hù)層厚度和鋼筋籠的垂直度。
3 盾構(gòu)側(cè)穿橋樁技術(shù)措施
3.1 輔助措施
(1)盾構(gòu)穿越橋樁前與鐵路主管部門(mén)做好溝通協(xié)調(diào)，對(duì)經(jīng)過(guò)穿越橋樁區(qū)段的客專列車限速60 km/h，確定盾構(gòu)穿越時(shí)間段，合理安排盾構(gòu)穿越橋樁期間的監(jiān)測(cè)工作，施工期間限速方案應(yīng)結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)必要的調(diào)整。
(2)下穿前，在盾構(gòu)到達(dá)下穿節(jié)點(diǎn)前100 m設(shè)置盾構(gòu)掘進(jìn)試驗(yàn)段，模擬穿越施工，包括刀盤(pán)轉(zhuǎn)速、土倉(cāng)壓力、推進(jìn)速度、注漿量等參數(shù)的變化及與地面沉降的關(guān)系，以確定最佳的掘進(jìn)參數(shù)。
(3)在試驗(yàn)段掘進(jìn)前，全面進(jìn)行設(shè)備維修保養(yǎng)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的機(jī)電液系統(tǒng)做全面檢查，發(fā)現(xiàn)有故障隱患的零部件及時(shí)更換，易損件做必要的儲(chǔ)備，與盾構(gòu)生產(chǎn)廠做好服務(wù)協(xié)調(diào)。對(duì)電瓶車、龍門(mén)吊、拌合站及必須的小型機(jī)具等輔助設(shè)備做全面檢查，保證盾構(gòu)穿越鐵路區(qū)間時(shí)設(shè)備的完好性。
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篇(3)
摘 要：土壓平衡盾構(gòu)機(jī)集液壓、機(jī)械、電氣、輔助系統(tǒng)為一體，具有系統(tǒng)龐大、技術(shù)難度大、復(fù)雜程度高、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。文章結(jié)合土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的工程應(yīng)用情況以及機(jī)電安全保護(hù)目的，簡(jiǎn)要闡述了關(guān)于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的機(jī)電安全保護(hù)應(yīng)用策略。
關(guān)鍵詞：土壓平衡盾構(gòu)機(jī);機(jī)電安全;電氣
前言
土壓平衡盾構(gòu)機(jī)是土木工程建設(shè)隧道掘進(jìn)工藝操作中的常用設(shè)備，主要是利用安裝于盾構(gòu)機(jī)最前端全斷面切削刀盤(pán)的持續(xù)旋轉(zhuǎn)，切削正面土體并經(jīng)刀盤(pán)開(kāi)口入刀盤(pán)后土倉(cāng)。同時(shí)利用配置的泡沫+膨潤(rùn)土系統(tǒng)改良土倉(cāng)內(nèi)土體，在獲得流動(dòng)性膏狀土體的同時(shí)，平衡土倉(cāng)內(nèi)壓力、開(kāi)挖面土壓力。由于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)特殊的運(yùn)行環(huán)境，在其運(yùn)作過(guò)程中極易出現(xiàn)機(jī)電安全問(wèn)題。因此，對(duì)其機(jī)電安全保護(hù)的應(yīng)用策略進(jìn)行適當(dāng)分析非常必要。
1 關(guān)于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的工程應(yīng)用情況及機(jī)電安全保護(hù)目的
某城市軌道交通8號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間起止里程ZFK1+658.523～ZDFK2+896.254，短鏈9.652m，長(zhǎng)1102.212m，共759環(huán)。盾構(gòu)區(qū)間所在地區(qū)為濱海灘地區(qū)，后進(jìn)行人工填海造地，填筑料為黏土、碎石塊、砂礫、局部含垃圾，基底巖石主要成分為花崗巖。
土壓平衡盾構(gòu)機(jī)是由幾十個(gè)子系統(tǒng)獨(dú)立連接而成(如圖1所示)。將機(jī)械傳動(dòng)、鋼結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸、程序控制、潤(rùn)滑、電氣、通風(fēng)、冷卻、監(jiān)控測(cè)量等模塊進(jìn)行了有機(jī)集成，任意一模塊出現(xiàn)故障均會(huì)威脅土壓平衡盾構(gòu)機(jī)作業(yè)正常情況。而機(jī)電模塊是涉及計(jì)算機(jī)控制、供配電系統(tǒng)、可編程控制的模塊，其運(yùn)行正常與否關(guān)乎土壓平衡盾構(gòu)機(jī)電氣、程序控制、監(jiān)控測(cè)量等多個(gè)模塊的運(yùn)行質(zhì)量。為了保證土壓平衡盾構(gòu)機(jī)順利投入使用，就需要利用機(jī)電安全保護(hù)措施，落實(shí)操作與保養(yǎng)并舉、檢測(cè)與維修結(jié)合、預(yù)先防控為主的方針，降低故障發(fā)生頻率，延長(zhǎng)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行年限。
2.關(guān)于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的機(jī)電安全保護(hù)應(yīng)用策略
2.1機(jī)電安全保護(hù)設(shè)計(jì)
為了保障土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在運(yùn)行階段無(wú)機(jī)電風(fēng)險(xiǎn)，機(jī)電設(shè)備安全規(guī)定對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)抵抗機(jī)電風(fēng)險(xiǎn)的能力提出了嚴(yán)格的要求。在土壓平衡盾構(gòu)機(jī)機(jī)電安全保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合考慮靜電聚集、開(kāi)關(guān)控制、電力能源、調(diào)節(jié)裝置等諸多因素，從電能開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)裝置、控制裝置入手，進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)。比如，土壓平衡盾構(gòu)機(jī)供電系統(tǒng)可以劃分為高壓供電系統(tǒng)、低壓供電系統(tǒng)兩種類別，基于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)電力資源使用量大、電力資源供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，可以選擇10kV高壓供電系統(tǒng)，確保電力資源供應(yīng)過(guò)程安全。若選擇低壓配電系統(tǒng)，則可以選擇多線保護(hù)接零的方式，防控狹窄、潮濕盾構(gòu)作業(yè)環(huán)境中漏電現(xiàn)象的出現(xiàn)。并設(shè)置漏電保護(hù)裝置，在盾構(gòu)機(jī)電網(wǎng)漏電超過(guò)設(shè)定數(shù)值時(shí)進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)電系統(tǒng)電路、信號(hào)發(fā)出線路的自動(dòng)切斷。在這個(gè)基礎(chǔ)上，針對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)開(kāi)關(guān)箱、配電系統(tǒng)末端，選擇防濺型漏電斷路器(如圖2)，設(shè)定額定漏電電流在30.0mA以內(nèi)，額定漏電時(shí)間在0.1s以內(nèi)[1]。同時(shí)在總配電箱內(nèi)，進(jìn)行剩余電流互感器、總漏電保護(hù)器的設(shè)置，一般剩余電流互感器額定剩余電流可以設(shè)定兩個(gè)檔次，分別為30.0mA～100.0mA、100.0mA～300.0mA;而總漏電保護(hù)器設(shè)定的額定漏電動(dòng)作電流應(yīng)超過(guò)總漏電電流的兩倍(配電系統(tǒng)、用電設(shè)備)，以便對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)運(yùn)作現(xiàn)場(chǎng)形成分段二級(jí)漏電保護(hù)。
考慮到土壓平衡盾構(gòu)機(jī)運(yùn)作環(huán)境具有濕度大的特點(diǎn)，在防控土壓平衡盾構(gòu)機(jī)漏電風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)行接地保護(hù)或者保護(hù)接零。比如，在盾構(gòu)機(jī)側(cè)接地，經(jīng)對(duì)地電壓金屬件將電氣系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)與大地緊密聯(lián)系，控制故障件意外帶電體對(duì)地電壓在安全范疇內(nèi)。再如，于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)電力變壓器低壓側(cè)中心點(diǎn)進(jìn)行直接節(jié)點(diǎn)，防控系統(tǒng)電位波動(dòng)導(dǎo)致的故障接地風(fēng)險(xiǎn)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，于操作室、高壓土倉(cāng)、推進(jìn)油缸遠(yuǎn)程操作箱等位置設(shè)置防誤啟動(dòng)裝置、緊急開(kāi)關(guān)等裝置，規(guī)避過(guò)載、漏電等風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)盾構(gòu)機(jī)機(jī)電安全的影響。
2.2機(jī)電安全保護(hù)管理
監(jiān)測(cè)與故障診斷是土壓平衡盾構(gòu)機(jī)機(jī)電安全保護(hù)管理的重要模塊。為了精準(zhǔn)判定異常情況發(fā)生時(shí)間段，或者預(yù)先估測(cè)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)較大的故障，維保人員應(yīng)借助流量、電流、扭矩、噪音、壓力、溫度、振動(dòng)等輔助監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)。根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題制定恰當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施。為了保證監(jiān)測(cè)作業(yè)高效率開(kāi)展，維保人員也可以結(jié)合實(shí)際情況對(duì)受控盾構(gòu)機(jī)各模塊進(jìn)行分級(jí)監(jiān)控。一般可以將關(guān)鍵設(shè)備劃定為A級(jí)，比如，電氣系統(tǒng)、主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等;將重要設(shè)備劃分為B級(jí)，比如，吊機(jī)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等;將一般設(shè)備劃分為C級(jí)，比如，其他設(shè)備等。
以A級(jí)電氣系統(tǒng)為例，維保人員可以綜合選擇電壓監(jiān)測(cè)、電流監(jiān)測(cè)、溫度測(cè)試技術(shù)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)。針對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)階段出現(xiàn)的驟停以及顯示省配電裝置異常情況，可以由操作人員首先對(duì)線路技能型盤(pán)查，判定線路各接頭位置是否出現(xiàn)故障。在確定線路各接頭位置無(wú)故障后，對(duì)各模塊進(jìn)行排查，尋找導(dǎo)致相關(guān)故障的根源因子[2]。比如，因電纜屏蔽層不完整導(dǎo)致的通信電纜故障(通信電纜與強(qiáng)電電纜交錯(cuò))，直接影響信號(hào)傳輸?；诖?，可以利用盾構(gòu)機(jī)線路連接保護(hù)手段，將熔斷器連入設(shè)備內(nèi)，形成短路保護(hù)體系，保證熔體額定功率在1.5倍的絕緣帶線長(zhǎng)期縫合標(biāo)準(zhǔn)載流量以下。
除持續(xù)監(jiān)測(cè)與故障診斷、處理外，維保人員還需要保證每天4h以上的機(jī)電保養(yǎng)時(shí)間。即將全部電機(jī)、配電柜內(nèi)外雜物清除，手動(dòng)潤(rùn)滑待潤(rùn)滑部件，緊固機(jī)械與電氣連接部位，及時(shí)修補(bǔ)電氣液壓元件受水泥漿液、泡沫腐蝕的部位等。
總結(jié)
綜上所述，作為一個(gè)大型的系統(tǒng)，機(jī)電系統(tǒng)在土壓平衡盾構(gòu)機(jī)使用過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的功效。為了保證土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的機(jī)電安全，技術(shù)人員應(yīng)從土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的機(jī)電安全保護(hù)設(shè)計(jì)入手，嚴(yán)格根據(jù)機(jī)電設(shè)備安全規(guī)定，選擇絕緣性能佳、耐磨損的材料。并恰當(dāng)調(diào)整機(jī)電接線方案，促使機(jī)電設(shè)備具有一定的抵抗風(fēng)險(xiǎn)的能力。同時(shí)維保人員應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備管理，定期組織巡察，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)機(jī)電風(fēng)險(xiǎn)、及時(shí)處理。
參考文獻(xiàn)
[1] 張通國(guó).盾構(gòu)機(jī)在孤石基巖地層中的掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)及針對(duì)性設(shè)計(jì)選型[J].廣東公路交通，2021(02)：56-59.
[2] 周斌.架橋機(jī)等起重機(jī)及地鐵隧道盾構(gòu)機(jī)的安全使用與管理措施[J].中國(guó)設(shè)備工程，2021(06)：70-71.