由一次事故谈泥水加压平衡盾构机保压系统电气plc设计的安全性
谈富水砂卵石地层土压平衡盾构施工安全风险与管控
谈富水砂卵石地层土压平衡盾构施工安全风险与管控盾构法在中国大力发展，土压平衡盾构由于其诸多优点应用于各大城市地铁建设中。
但伴随而来的是盾构施工风险的产生。
盾构施工风险主要有安全风险、地质风险、设备风险、进度风险、成本风险等。
地质风险是指采用盾构法施工的地层较差（如上软下硬、大漂石、流砂、淤泥质地层等），盾构设备不适应，导致出现的风险。
设备风险是指盾构主要设备部件（如刀盘、主轴承、螺旋输送机等）出问题，导致无法正常施工产生的风险。
进度风险和成本风险是指由于地质差、盾构设备不适应等原因导致进度慢、成本高而产生的相应风险。
由于地质差、设备不适应、盾构技术水平低、管理不到位等原因，导致出现安全事故，最终体现是盾构施工出现安全风险。
盾构施工安全风险主要有超方导致地表及附近建（构）筑物出问题、由于盾尾、铰接或螺旋输送机等密封出问题导致地层损失出问题、水平运输电瓶车出现溜车导致设备损坏或人员伤亡造成的风险、常规（如高坠、触电、物体打击等）安全风险等。
盾构施工出现安全事故，最终结论大部分都归结于管理不到位、地层不良等原因，实际上主因都是技术原因和技术水平。
为什么大部分人都归结于管理不到位、地层不良等原因呢？因为盾构工法还不成熟，盾构技术还在不断完善中，更主要的是盾构技术并不是那么好掌握的（找管理问题容易找技术问题要靠水平）。
一个好的盾构施工管理者需要具有机械、液压、电气、地质、化学和管理等专业知识，有时他的判断才可能是正确的。
现从技术层面谈盾构施工安全风险。
盾构密封出问题产生的安全风险主要与盾构掘进地层有关系，流砂和淤泥质地层当密封失效，由于压力作用流砂和淤泥肯定会向密封失效处涌入，进而导致地层损失。
佛山、天津等地出现的盾构被埋、地表坍陷等安全事故都与此有关。
想要解决此安全风险只能通过技术手段防止密封失效。
流砂和淤泥质地层需要采用好的铰接密封和盾尾密封刷，使用优质盾尾密封脂来解决此安全风险。
富水砂卵石地层主要需要解决的是超方问题。
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
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摘要:近年来，隧道及地下空间的大发展，促进了盾构施工技术的飞速进步，作为盾构法施工的主角，现代盾构机集机、电、液、气、传感、信息技术于一体，是一种综合技术很强的隧道开挖施工机器。
盾构施工过程包括土体挖掘、渣土改良、渣土传送、同步注浆、管片拼装以及测量系统等，这些过程都通过盾构机的PLC控制、触摸屏、变频器、气动、液压等来实现盾构掘进中各个环节的自动化。
高自动化控制是现代盾构机的主要特点。
但它也为盾构机的安装、调试、运行、维修以及改进带来了很大的困难。
因此解决盾构机故障也是盾构施工中一个比较棘手和重要的问题。
如何快速、准确地检查并解决盾构机的故障是我们一直探索和研究的问题。
本文结合日本JTSC(原IHI)土压平衡盾构机特点和北京地铁十号线二期第十标段以及南水北调东干渠工程第七标段盾构掘进过程中的盾构维修经验，重点介绍JTSC(原IHI)盾构机的电气系统组成和电气故障处理方法、心得体会。
关键词：盾构机电气系统故障排除Abstract : In recent years , large tunnels and underground space development , and promote the rapid progress of shield construction technology , as the protagonist of shield construction , modern shield machine mechanical, electrical , hydraulic, pneumatic , sensing, information technology in one is a highly integrated technology tunnel excavation machines. Shield construction process , including soil excavation, muck improvement, sediment transfer , synchronous grouting, tube sheet assembly and measurement systems , these processes through the shield machine PLC control, touch screen, inverter , pneumatic , hydraulic etc. shield tunneling achieve all aspects of automation . High automation and control are the main features of modern shield machine . But it also shield machine installation , commissioning, operation , maintenance and improvements brought great difficulties. So to solve the TBM shield construction faults is also one of the more difficult and important problem. How to quickly and accurately check and troubleshooting shield machine is what we have to explore and study. In this paper, Japanese JTSC ( original IHI) EPB shield machine characteristics and Beijing Subway Line two tenth tenders and diversion canal project East Seventh tenders during tunneling shield repair experience , focusing on JTSC electrical Systems (formerly IHI) shield machine composition and electrical troubleshooting methods , and experience.Keywords : shield machine electrical system troubleshooting一、电气系统组成盾构机的电气系统主要分为供配电系统、电机控制系统、PLC自动控制系统、计算机控制及数据采集系统等。
土压平衡盾构机电气安全保护应用分析
土压平衡盾构机电气安全保护应用分析摘要：在土压平衡盾构施工过程中由于施工环境较为复杂，所以电气系统安全至关重要。
通过从电能保护、开关、控制和调节装置等方面考虑对土压平衡盾构机的电气安全系统进行设计，提高了电气系统的安全性、可靠性，并成功在盾构机上取得应用。
本文从土压平衡盾构机的电气系统、电能保护系统以及开关、控制等方面对电气安全保护应用进行了深入分析，期望能够加强土压平衡盾构机的电气安全。
关键词：盾构机；电能保护；电气系统安全1 土压平衡盾构机的电气系统1.1 盾构机的高压供电系统基于盾构机的用电量大、供电距离长，采用的是10kV高压供电，其中专线也是从10kV高压开闭所直接提供电力资源的。
这种方式最大的优势就是不仅能确保安全供电，也能在盾构机故障时，保持机器的正常运作，且不影响施工现场的城市供电系统。
1.2 盾构机的低压系统提到盾构机的低压系统，就要分析其低压配电形式、配电保护形式、低压控制形式。
NFM盾构机低压配电系统主要采用的是多线的保护接零方式。
其配电保护形式主要是在潮湿且较狭窄的盾构施工环境中，为了防止漏电危机，这种盾构机采用的是各个设备的都与地线相连。
盾构机要借助电机来进行高速运转，低压控制主要是对机电起作用。
1.3 电气安全保护设计电气设备的安全设计要能够保障设备的使用安全，保证在设备的正常使用过程中不会发生危险。
电气设备必须能够承受在正常使用过程中可能出现的物理和化学因素的影响，同时电气安全保护设计，必须使设备在按规定使用时，对由于电能作用所造成的危险有足够的保护。
电气安全保护需从电能、开关、控制和调节装置、静电集聚、工作介质、符合人类工效学结构等方面进行设计。
电能保护环节与开关、控制和调节装置环节这两方面是整个盾构机电气系统安全保护设计的重中之重。
电能的接通、分段和控制必须保证有最大限度的安全性，如紧急开关、防止误启动、控制调节装置的可靠性设计。
2 电能保护系统2.1 漏电保护漏电保护即电网漏电电流超过设定值时，能自动切断电路和发出故障报警信号的功能。
浅析泥水盾构环流系统电气故障处理
《工业控制计算机》2018年第31卷第3期浅析泥水盾构环流系统电气故障处理陈海燕(中国铁建重工集团,湖南长沙410100)泥水环流系统主要由进、排浆泵、进、排浆管路、控制阀门、管路延伸机构、左右搅拌器等组成。
泥水环流系统的主要作用是稳定开挖面,防止地面坍塌及盾构出碴。
进浆泵将地面泥水处理系统配好的泥浆通过进浆管路输送到盾构机开挖掌子面,控制开挖舱压力,以稳定掌子面。
排浆泵将携带碴土的泥浆从开挖舱吸出,并输送到地面泥水处理系统进行处理。
中国铁建重工集团自主研发的ZTS6250系列复合式泥水平衡盾构,现在服务于各个地铁工地,服务里程超过10km,最高月推进里程达到600m。
ZTS6250系列盾构机环流系统共设五种模式。
开挖模式:掘进状态;旁通模式:调整待命状态;反清洗模式:清洗管路;隔离模式:管路延伸;保压模式:长时间停机保压。
1环流系统的电气构成图1为泥水环流HMI控制图,操作手通过对界面上阀和泵的操作实现对环流系统控制。
环流系统的电气构成主要包括:①泥浆泵配电控制系统、②通讯网络、③搅拌器配电控制系统、④主PLC 控制系统、⑤上位机操作界面、⑥泥浆阀电气控制。
图1泥浆环流系统控制界面泥浆泵包括进浆泵(P1.1、P1.2、P1.n),排浆泵(P2.1、P2.2、P2.n)和冲洗泵(P0.1)。
进浆和出浆泵站配备独立的变压器,中压端子箱、变频器、局部PLC控制器、连接电缆等,是一个可以实现本地和远程操作的电气系统。
表1为泥水环流泥浆泵电机功率及所配变压器对比表。
泥浆泵电机全部采取变频器驱动。
表1泥浆泵参数表搅拌器系统为液压驱动系统。
搅拌器电机采取软启动器启动。
2环流系统电气故障由于环流系统全天候运转及工作介质的特殊性,其故障多。
环流系统电气故障主要包括电动机、变压器、变频器、软启动器、各种电气模块、PLC程序等故障。
在盾构机维修中将图纸、PLC程序和实际情况有机地结合起来,可以大大缩短维修时间,提高故障判断的准确性。
浅谈PLC在盾构机的应用及故障排除
浅谈PLC在盾构机的应用及故障排除摘要：本文分析了盾构机的工作原理与PLC的组成和系统运行情况，介绍了解决盾构机电气故障的处理方法。
关键词：PLC,盾构机,故障诊断,处理方法一、前言随着城市地铁建设的不断加块，盾构法施工以其优质、高速，安全的优势被广泛应用。
盾构机是一种集机械、液压、电气和自动化控制于一体、专用于地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备。
它具有开挖速度快、质量高、人员劳动强度小、安全性高、对地表沉降和环境影响小等优点。
但是其体积庞大、系统复杂，内部管路和线路纵横交错，自动化控制系统先进强大。
因此，解决盾构机故障是盾构施工中一个比较棘手的问题。
如何快速、准确地找到并解决盾构机的故障是我们一直探索和研究的问题。
本文根据公司施工的南京地铁三号线某标段采用的两台德国海瑞克S-673型土压平衡盾构机(EBP盾构)分析了盾构机的通用工作原理与PLC的组成和系统运行情况、介绍了解决盾构机电气故障的处理方法。
二、盾构机原理盾构机是一种综合性很强的机器，仅电气部分就包括电力、电子、电力电子、电机、可编程控制、计算机通信、传感与检测等多方面的技术。
盾构机采用电力作为动力来源，通过PLC、触摸屏、变频器、气动、液压来实现隧道掘进中各个环节的自动化。
高自动化控制是盾构机的主要特点，盾构施工过程包括挖掘、推进、导向、渣土的改良、渣土的传送、注浆、管片的拼装等;这些过程采用PLC、触摸屏及一些主令开关来实现人机对话。
但是，高自动化也为盾构机的安装、调试、维修带来了更大的困难。
PLC和触摸屏是盾构机实现自动化的途径，在盾构机维修和调试当中如果能够将图纸、PLC程序和实际情况有机的结合起来，将大大缩短维修、调试时间，提高故障判断的准确性，减少很多可以避免的麻烦。
三、PLC系统的组成PLC系统有工控机、两台调制解调器、PLC运行及储存器、各类传感器等输入部分及各类电继电器等输出部分(见图1)。
SIMATIC Man-ager是S7-PLC 自动控制程序的管理程序，安装在地面监控室的工控机(上位机)内，通过一台在监控室的调制解调器和一台安装在盾构机调制解调器相互译制，与盾构机的PLC 串口相连，从而监控和控制PLC运行，同时上位机也起着掘进参数数据保存作用，方便操作人员使用和维护。
土压平衡盾构机电气安全保护运用分析
土压平衡盾构机电气安全保护运用分析发布时间：2022-12-28T01:12:44.683Z 来源：《工程建设标准化》2022年16期8月作者：李小东[导读] 随着中国城市的高速发展，城市隧道的地下空间越来越丰富李小东中铁六局集团有限公司交通工程分公司安徽合肥 230000，摘要：随着中国城市的高速发展，城市隧道的地下空间越来越丰富，而土压平衡盾构机因其安全、快捷、高效的特性，已应用于城市轨道交通工程建设中。
目前土压平衡盾构机工艺早已完善，但面临着复杂多变的工程建设条件，电气系统的安全问题仍是阻碍盾构机正常运行的最主要原因，在工程建设中一定要保护好盾构机的电力结构与系统。
所以，施工过程中土压平衡盾构机的电气安全防护工作至关重要，直接关系盾构机的应用和工程进度。
关键词：土压平衡盾构机；电气；安全保护；运用城市化的进程不仅是面积的持续扩充，城市地下管网的充分利用也是现阶段各大城市不可忽视的构成部分。
土压平衡盾构技术在地下工程施工中获得大面积的运用，为地下工程施工做出了巨大贡献。
但地下工程施工作业普遍存在错综复杂的因素，在应用该技术的时候需要高度重视人为要素和环境影响，进而保证有效降低施工时的安全风险，并且确保可以在预期目标内竣工。
一、土压平衡盾构机的电气系统（一）机电安全保护设计电气设备需实施科学设计，进而保证其在应用环节中不会由于设计问题而发生故障，甚至是对工程进度及作业安全产生影响。
而在设备运转环节中，需考虑到自然环境及人为使用的影响，保证其不会因为紧急情况从而影响其正常运转。
所以，在它的安全防范的设计上，需注意其整体上的机械结构设计。
从能源供给、电源操控及调整等都要实施优化设计，保证其在应用环节中，因电力导致的威胁状况拥有较好的安全防范措施。
重要节点的管理是其结构中的关键方面。
尤其是控制开关、管控调整设备。
在它的设计中，要有较强的科学性，对漏电和过载等问题都具有对应的预案，保证发生这类情况时，可以借助对应的应急救援措施，有效降低风险事件的发生，实现较好的安全防护目的。
土压平衡盾构机机电安全保护应用分析
土压平衡盾构机机电安全保护应用分析土压平衡盾构机是一种特殊的隧道掘进设备，它能够在地下施工时克服土体的自重压力，保证隧道的安全及稳定。
在盾构机的工作过程中，机电安全保护显得尤为重要，它关系到工程施工的安全、人员的生命安全以及设备的正常运行。
一、土压平衡盾构机机电部件和运行原理土压平衡盾构机主要由两部分组成，一部分是盾构机的机械部分，另一部分是盾构机的电气部分。
盾构机的机械部分由刀盘、支撑结构、土压平衡系统、输送系统等部分组成，而盾构机的电气部分主要由控制系统、电动机、传感器、液压系统等组成。
盾构机的运行原理是利用刀盘推进，刀盘在推进过程中将土壤从隧道前方挖掘出来，然后通过输送系统将土壤输送到地上进行处理，同时通过土压平衡系统来保持隧道的稳定。
1. 电气系统安全保护盾构机的电气系统是整个设备的大脑，负责控制盾构机的各项动作。
为了保证盾构机的安全运行，电气系统需要具备多重安全保护措施。
电气系统需要设置严格的逻辑控制程序，确保盾构机在不同工况下能够自动调整控制参数。
电气系统应装设过载保护装置，一旦电动机出现过载情况，能够及时切断电源，防止设备受损。
电气系统还应设置漏电保护装置和电气隔离装置，防止因电气故障引发的火灾和触电事故。
盾构机的液压系统主要用于控制刀盘及土压平衡系统的运行，因此液压系统的安全保护至关重要。
为了保障液压系统的安全运行，应设置液压管路的过压保护装置和液压泄漏报警装置，一旦液压系统压力超过设定值或出现泄漏情况，能够及时报警并切断电源。
液压系统的油温、油压、油液清洁度等参数也需要监测和保护，防止因油液问题引发的设备事故。
3. 机械部件的安全保护盾构机的机械部件包括刀盘、支撑结构等，这些部件在工作过程中容易受到磨损和疲劳，因此需要严格的安全保护措施。
机械部件需要安装位移传感器和振动传感器，用来监测刀盘和支撑结构的运行状态，一旦发现异常情况，能够及时报警。
盾构机的机械部件还应配备润滑系统和密封系统，确保机械部件在高负荷和高频率工作下能够保持良好的运行状态。
基于压差控制的泥水平衡式盾构机主驱动密封气动自动保压系统研究及应用
Vol. 45 No. 3Mar. 2021第45卷第3期2021年3月液压与'动Chinese Hydraulics & Pneumatics doi ： 10.11832/j. issn. 1000-4858.2021.03.020基于压差控制的泥水平衡式盾构机主驱动密封气动自动保压系统研究及应用王凯，文中保(中国铁建重工集团股份有限公司特种装备研究设计院，湖南长沙410100)摘要：泥水平衡式盾构机主驱动四道唇形密封组合承压能力一般不超过0.6 MPa ,无法满足设备在大于0.6 MPa 的高水压工况下的安全施工需求#据此，设计了基于压差控制的泥水平衡式盾构机主驱动密封 气动自动保压系统。
该系统可将现有唇形密封承压能力提高至0.8 MPa ,并可自动实现加压、泄压，无需人为参与,降低工人劳动强度。
对该系统进行了仿真分析和实验验证，结果表明，该系统设计合理,控制精度 高，安全可靠，可满足泥水盾构机在0.8 MPa 高水压工况下主驱动的密封要求。
关键词：盾构机;主驱动密封;气动；压差控制；保压系统中图分类号:TH138 文献标志码:B 文章编号#1000-4858(2021 )03-0140-08Research and Application on the Pneumatic Automatic Pressure MaintainingSystem of the Main Drive Seal of Slurra Balancc Shield MachineBased on the Pressure DiSerence ControlWANG Kai , WEN Zhong-bao(Special Equipment Research and Design Institute , CRCH , Changsha , Hunan 410100)Abstract : The combined pressure 2x (0 capacity of the foutip seals by the slurry btanced shield machine maindive is generally less than 0. 6 MPa, which com meet the safety construction requirements of the equipment underthe high water pressure condition of more than 0. 6 MPa. In order to solve this problem , the main 40x (0 seal pneumatic automatic pressure maintaining system of slurry balanco shield machine based o n pressure dPferencocontrol is designed. This system esn increase the p/ssue bea/ng capacity of the existing lip seal to 0. 8 MPa, and esn automaticcliy realize pressure and pressure relieV without human poticipOion , reducing the labor intensity ofworkers • The simulation analysis and expe/mentat ve/fication of the system show that the design of the system is eeasonabee , iheoonieoeaooueaoyishigh , and ihesysiem issaeand eeeiabee , whioh oan meei ihe seaeingrequirements of the main drive of the slurra shield machine under the condition of 0. 8 MPa high water pressure.Key WO0t : shieia machine , main driye seal , pneumatic , dmerentiat pressure conWol , pressure maintaining system引言主驱动是盾构机的重要组成部分,其密封性能的 好坏直接决定了盾构机水土承压能力的大小［1］$目前盾构机主驱动主要采用唇形橡胶密封，为了提高水土承压能力，一般会设置四道密封唇［2-4］，如图1所示。
土压平衡盾构机电气安全保护应用分析
控 制 和调 节 装 置 等方 面考 虑 对 盾 构 机 的 电气 安 全 系统 进 行 设 计 ， 高 了电气 系统 的安 全性 、 靠 性 ， 成 功 在 盾构 机 提 可 并
上取 得 应 用 ．
关键词： 构机 ； 盾 电能 保 护 ； 电气 系 统 安 全 中 圈 分类 号 ： ４ ２２ Ｕ ５． 文 献 标志 码 ： Ａ
第２ ２卷 第 ２期
２１ ０ １年 ６月
广 西 工 学 院 学 报
Ｊ ＲＮＡＬ ＯＦＧＵＡＮＧ ＵＮ Ｖ Ｓ ＯＵ Ⅺ Ｉ ＥＲ ｎＹ ＥＣ ＯＦ Ｉ ＨＮ０ ０ＧＹ Ｌ
Ｖ０． ２ １ Ｎｏ２ ２ ．
Ｊｎ Ｏｌ ｕ ｅ２ １
文章编号
１０ ．４ ０ ２ １ ）２０ ０ ．４ ０ ４６ １ （０ ０ －０ ６０ １
土压平衡盾构机 电气安全保护应 用分析
吴 玉鹏 ， 启仲 ， 尧 蔡 汤
（ 西 工 学 院 电子 信 息 与控 制 工 程 系 。 广 广西 柳州 ５ ５０ ） ４ ０ ６
摘
要 ： 对 复 杂 的施 工 环境 ， 工 过 程 的 电气 系 统 安 全 是 影 响盾 构 施 工 的极 其 重 要 的 因 素 ． 过 从 电能 保 护 、 关 、 面 施 通 开
第２ 期
吴 玉 鹏 等 ： 压 平 衡 盾 构机 电气 安 全 保 护 应用 分 析 土
７
控 制必 须保 证 有 最 大 限度 的安 全 性 ， 紧急 开关 、 止误 启 动 、 制调 节 装 置 的 可靠 性 设 计 ． 如 防 控
２ 电能保 护 系统
２ １ 漏 电保 护 ．
漏 电保 护 即 电 网漏 电 电流 超 过 设 定 值 时 ， 自动 切 断 电路 或 发 出 信 号 的功 能． 能 由于 盾 构机 工 作 环境 潮 湿 ， 关箱 及 配 电 系统 末 端 一 级 选 择 防溅 型 漏 电断 路 器 ， 额 定 漏 电动 作 电流 应 不 大 于 ３ Ａ， 定 漏 电 开 其 ０ｍ 额
盾构机施工 泥水平衡原理
盾构机施工泥水平衡原理最近在研究盾构机施工泥水平衡原理，发现了一些有趣的原理，今天来和大家好好聊聊。
你有没有玩过那种两边有开口，中间装着水的透明小容器呀？你要是往一边倾斜这个小容器，水就会往低的那边流过去，这其实和泥水平衡原理有一点相似的地方呢。
盾构机在地下施工的时候啊，就像是在土里面挖隧道的大虫子。
那这个泥水平衡是怎么个事儿呢？盾构机前面有个刀盘在切削土体，切削下来的土啊就会和注入的泥水混合在一起。
这时候就像是做了一碗特别浓稠的泥水粥一样。
想象一下，如果没有平衡好会怎么样呢？比如说就像你在沙滩上挖洞，要是上面的沙子没有支撑好，不就塌下来了吗。
在盾构机施工中也是一样的，隧道周围的土要是没有一种力来平衡，就会塌下来，那可就危险啦。
这个时候泥水就起到一个非常重要的作用，泥水的压力能够平衡掉隧道周围土层对盾构机的压力。
这就好比你用手去顶一个弹簧，弹簧也会给你手一个力一样，泥水的压力和土层的压力就是这样互相平衡着。
那这个压力怎么控制呢？这就要说到盾构机里很精密的压力检测和控制系统了。
这套系统就像是一双敏锐的眼睛和一双灵活的手。
眼睛呢，就是那些压力传感器，随时检测着泥水压力和土层压力的情况；手呢，就是控制注入泥水流量和压力的设备。
当传感器发现压力不平衡的时候，“手”就开始调整了，让泥水压力恰到好处。
老实说，我一开始也不明白这个系统怎么能做到这么准确。
在学习过程中，我看了不少实际工程案例才慢慢理解。
比如说上海的一些地铁隧道工程，底下的土质很复杂，有软的淤泥，还有硬一些的粘土。
盾构机在这些地方施工的时候，泥水平衡原理的运用就像是一把钥匙，成功地打开了安全开挖的大门。
如果泥水压大了，可能会冲破土层导致地表隆起；小了呢，又容易塌土，所以这个平衡真的很关键。
说到这里，你可能会问，那这个泥水怎么保证是合适的浓度和质量的呢？这个就涉及到一系列的dirt treatment（泥土处理）过程。
简单来说，就是要有设备对挖下来的混合物进行处理，把土颗粒、水和其他添加剂进行合理的调配。
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科 技 创 新
由一次 事故谈 泥水加压 平衡盾构 机保压 系 统 电气 ｐｃ ｌ 设计 的安全性
王 宁 任 勇
（ 中铁 隧道集 团二处有 限公 司， 北京 １ １０ ） ０６１
摘 要 ： 京地 下铁 路 直 径线 是 国 内首次 在城 市 中心 区域 使 用 大直 径 泥 水盾 构机 施 工 ， 构施 工 区 间是 以砂 卵石 为 主的 复合 地 北 盾 层， 地层 及 地 面上 环 境 复 杂 ， 面沉 降要 求 高 ， 工难 度 大 ， 为盾 构 机 的神 经 系统 ，ｋ程 序 的设 计 必 须 考虑 到 可 能 出现 的各 种 地 施 作 ｐ 特殊 情 况 ， 确保 盾 构机 掘进 安 全 。 关键词 ：ｌ； ｐ 泥水盾构掘进； ｃ 保压 ； 电气 系统 ； 设计； 事故 盾 构保压介 绍 ： 目前世界上 常用 的盾构 分 为土压 平衡 、 泥水平 衡 、 （ 盾构顶部埋深 ３ 米 ） 处理及 时 ， 成地层击穿 、 面隆起 ， 事 ０ ， 且 未造 地 如该 泥水加 压平 衡 三种 模式 。土压平衡盾 构通过控 制掘进速 度及 出渣速度 故发生 在较浅地 层 （ 如盾构 始发过 护城河 时 ， 顶部埋 深仅 ８ ）如 盾构 米 ， 来保证掌子 面压力稳定 ， 情况下也可 以采取 加气保压 掘进 。泥水平 此大的压力必然会造成重大事故。 特殊 衡是通过操作进排浆泵控制进排浆压力来保证掌子面压力稳定 。泥水 事故分 析 ： 加压平衡式盾构机则采用 向气垫仓加入高压空气，利用 ｕ 形管原理将 萨姆 森 系统分为 两组 ， 每组均可 独立 工作 ， 组作 为备 用 ， 组 另一 每 压力传递到开挖仓 ，结合对进排浆压力的控制共同保证掌子面的压力 有 ５ 电路 ， 功能见表： 根 其 稳定。盾构机在软土地层施工最大的风险是掌子面压力不稳定 、 突变 ， 程序分 析如下 （ 幅限制 ， 受篇 仅摘要分析部分 程序 ） ： 轻者导致地表沉降或隆起 ， 重者击穿地层甚至导致掌子面塌方， 造成严 程序段 ｌ Ｈ Ｐ Ｒ Ａ Ｒ Ｓ Ｒ Ｅ Ｙ Ｅ Ｂ ＲＰ ＥＵ Ｒ Ｍ Ｏ ａ ｐ ０ ＝ Ｒ Ａ ＿ Ｏ ＩＴ ０ Ｔ＿Ｏ Ｒ Ａ （＿ｆ０１， Ｏ ｒ ｆ １： 重事故 。除此之外， 盾构机在地下检查刀盘、 更换刀具大都需要人员带 Ｅ Ｌ＿ —Ｎ Ｎ ＿ — Ｅ Ｌ ａ ｐ＿ １ Ｔ Ｔ ｒ ２ ００ ）１ ． 压进仓 ， 如果保压系统出现故障会造成重大人身伤亡事故。因此 ， 如何 ３ ００ ． ６【０： ｆ ２ ＝ Ｅ Ａ １ ０ ｒ ｐ ０ ： Ｒ ＡＬ＿Ｏ Ｉ Ｔ Ｏ Ｔ＿ — Ｅ Ｌ （ｒ ｐ ０ ） ０ ａ ＿ Ｔ 保证保压 系统正常工作对 盾构施工安全 至关重要 。 Ｎ Ｎ ＿ Ｏ Ｒ Ａ Ａ＿ ｆ ２ ／ Ｔ ＿ ２ ０ ０ ． １ 北京铁 路地下直径 线盾构 机采用法 国 Ｎ Ｍ 生产 的直 径 １． ｍ泥 ３ ００ ． ６０ｏ： Ｆ ９ １７ ａｒ ｐ ０ ％ ｗ ． ４ ． ２ ： 水加压平衡 式盾构机 。 其保 压控制设备使 用的是德 国萨姆 森系统 ， 该系 ｆ １ ｉ＼２ ＼０ ） （ ０ ． ０． 萨姆森系统的压力传感器反馈电 ４ １ 信号 统全部为气控元件，其动力源是气体，即使是断电情况也可以手动操 模拟量 转换为数字量 。模拟量 输入模块 输入信 号为 ４２ ｍ ， 号转 －０ Ａ 电信 作 ， 高可靠性 为 国内盾 构普遍 采用 ， 因其 直径线使 用 的萨姆森系 统另外 换为数 字量值为 ０３ ３７ － ２６ 。 ｆ １（ ｗ ８ ） 加配 电子控 制部分 ， 以与 ｐ 连接 实现 自动控 制 ， 可 ｌ ｃ 操作人 员在 主控室 Ａ １ ０ ａ ｒ ｐ ０ ％ｍ ３ １ ： ａ＿ｆ０ 数字 量转换 为压力控 制参 ０ 将 ｒｐ １ ＿ 即可调节气垫仓压力值。在掘进过程中， 正是因其保压系统 ｐ 控制及 数 ， 转换 ，ｃｐ ０ 值变化 ５ ３ ｌ ｃ 经过 ａ ｆ １ ＿ ３ 才会 引起 Ａ１０ ａ ｐ ０ 变 化 １不 ０＿ ｒ ｆ １ ＿ ， 电气设 计的缺 陷 ， 导致储气 罐气体全 部进入气 垫仓 ， 儿酿成重 大事 直接 使用 ａ ｐ １ 可 以防止数 字量 波动导致 萨姆 森 阀频繁 动作 ， 差点 ｒ ｆ０ 值 ＿ 经 故。 过转 换后 ， ０＿ ｒｐ ０ 值范 围为 ０ ６ ， 明盾 构机 气垫仓 压 力变化 Ａ１０ ａ ｆ １ ＿＿ ．１ 表 可控 制在 ０６ ｂｒ ＿． ａ， １ 控制精度 ０１ａ。 ． ｒ ｂ
Ｊ 能 Ｌ ｌ ｌ＾ Ｌ Ｈｉ 低 删淼 ｌ １ 婉 ｛ 删
＿ ＿
＿
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．
＿
＿
一
＿
内部 左右各 １ 套控制 器
外部 手动控制按钮
事故经过： 盾构司机掘进过程中， 盾构突然 自 动停止掘进 ， 同时听 到主气管有 气体大 量流动 的声 音 ， 台空压机 均开始运转 （ 且两 正常 情况 下， 气垫仓液位稳定 ， 需要补气量很少， 主气管内气体流动声音小 ， 只需 要一台空压机运行对储气罐补气， 只有当储气罐气体流失气严重 ， 压力 降低 到空压 机上线压 力时才会 两台空 压机 同时运 行 ）监控屏上 显示 掌 ， 子面压 力 、 气垫仓压 力迅速 升高 ， 司机立 即急停空压 机并采取 降低液 位 减 小掌 子面压力 ， 压系统 在进气 阀全开 的情 况下进气 速度很快 ， 但保 掌 子面顶部压力 已经从 ２ ｂｒ 至 ７ ｂｒ ． ａ升 ２ ． ａ。经检查 ， １ 气垫仓压 力传感器 接 ｐ ｋ系统的模拟量输入模块烧毁导致 ｐ 对气垫仓压力失去判断，打开 １ ｃ 进气 阀导致事故发生，更换模块后恢复正常，由于当时掘进地层较深