世界首套国产盾构“三元混合气”带压作业生命支持系统昨在舟投用

甬舟铁路金塘海底隧道应用换刀新技术

为深海高压隧道建设提供“中国方案”,助力我国超高压盾构施工技术迈入世界前列

记者 方智斌 通讯员 陈星 文/摄 字数:

《 舟山日报 》( 2026年05月09日 第 01 版 )

人人勇挑担 全员拼实绩

聚力打好七大攻坚战

本报讯  “开始加压!”昨天10时05分左右,随着一声令下,现场操作员按下加压键,一股科学配比的混合气体从舱外管路源源不断流向人舱内的3名换刀作业人员。至此,由中铁十一局自主研发的世界首套盾构超高压“三元混合气”带压作业生命支持系统在海平面下69米处的甬舟铁路金塘海底隧道内正式投用。

“这个连接盾构机的人舱就是加压舱。作业人员吸入科学配比的氦气、氮气、氧气‘三元混合气’,大约3到5分钟后,舱内压力加压至7.6bar,然后就能进入隔壁的泥水舱进行换刀作业。”中铁十一局甬舟铁路项目部负责人张金涛介绍,金塘海底隧道舟山侧掘进任务还剩282米,再向前约30米后便进入了岩层,项目部此次计划把盾构机上66把适应软土层的刀具换成适应硬岩的滚刀,同时视情更换其他破损的刀具。

金塘海底隧道是甬舟铁路控制性工程,全长16.18公里,其中盾构段长11.21公里,为世界最长海底高铁隧道。项目建设采用两台超大直径盾构机,分别从宁波、舟山两侧同步始发、双向掘进,在穿越高水压及多种复杂地层后,将在海底实现高精度对接。在海底隧道建设中,盾构机超高压进舱更换刀具作业是世界公认难题,传统压缩空气进舱作业的安全压力上限为5.0bar,而金塘海底隧道最大埋深位于海平面下78米,最高水土压力达8.5bar,相当于成年男子手掌面积需承受近一吨的重量。今年1月至2月,中铁十四局甬舟铁路项目部在宁波侧成功应用我国自主研发的盾构饱和带压进仓技术实施了75米深海换刀作业。

“‘三元混合气’带压作业和饱和带压作业是两种不同的技术路径,饱和带压作业在工程建设领域应用极少,‘三元混合气’带压作业可在短时内提升作业效率,减少减压时间。”中铁十一局甬舟铁路项目部总工程师匡新雨介绍,此次投用的系统单次可支持3人同时进舱作业,每次持续60分钟,通过两组人舱配合可实现24小时连续作业,单日最高可更换4把刀具。模块化结构设计便于快速适配不同水压及复杂地层的盾构施工,具有模块化设备进场快、人员劳动强度低、换刀作业效率高等优势。

据介绍,世界首套盾构超高压“三元混合气”带压作业生命支持系统涵盖配气、供气两大关键模块,集配气枢纽、供气枢纽、人体呼吸器、甲板减压舱、压力监测与流量控制等113个子模块于一体,采用全自动与手动控制相结合的方式运行,精准适配5.0bar至12bar中高压作业区间,可满足金塘海底隧道的超高压工况。与传统方案相比,该系统无需搭建大型前置驻舱系统,大幅缩短了检修作业周期。其轻量化设计便于运维,进舱人员经专项培训取证后即可上岗。作业时,进舱人员佩戴专用混合气体呼吸器,由舱外管路供气,舱内主动回收呼出气体。作业人员先在加压舱加压至设计压力,随后依次穿越盾构机人舱、气垫仓、泥水仓,抵达刀盘背后,直面隧道掌子面。完成任务后,经科学减压出舱至甲板减压舱,进行二次减压疗养。

“这项技术的成功应用,不仅为甬舟铁路建设扫清关键障碍,更将为全球深海高压隧道建设提供一套可复制、可推广的‘中国方案’,助力我国超高压盾构施工技术迈入世界前列。”上海国铁工程建管公司副总工程师兼舟山指挥部指挥长李冰介绍,系统投用前经历了数百次模拟演练和不同压力条件下的实地验证,为技术正式投用奠定了坚实基础。