中国工程师挑战海底78米出舱为盾构机换刀

　　东海之滨，世界最长海底高铁隧道——甬舟铁路金塘海底隧道施工正酣。“甬舟号”“定海号”两台超大直径盾构机从宁波侧和舟山侧相向掘进，持续穿越复杂地层。

　　虽然两台盾构机配备了铁齿铜牙，但由于海底地质复杂，软、硬地层交替变换，最高强度达191兆帕，使得刀具磨损异常剧烈。要想保证盾构机顺利向前掘进，需要人工“潜”入海底，更换刀具。

　　不过，贸然打开盾构机的舱门是非常危险的。在海底，水深每增加10米，压力就会增加约1个大气压。如果在毫无防护的条件下，贸然打开盾构机舱门，这种巨大的压力会直接作用于人体内的所有空腔，如肺部、耳朵和鼻窦，分分钟危及生命安全。

　　怎么办？工作人员需要先进入加压舱，在舱内缓慢加压，待人体适应高压后，再进行作业。

　　不过，这种加压是有极限的。普通空气潜水最大安全深度为60米。若深度太深，压力过大，氮气会大量溶进血液，引发氮麻醉，人会像醉酒一样失去意识；高压下吸入的氧气分压过高，又会造成氧中毒。

　　眼下，“定海号”已掘进至海底78米，已进入人工高压进舱作业的“禁区”，换刀作业如何进行？

　　为此，建设团队研制出世界首台“三元混合气”盾构带压作业装备。这台装备相当于海底的太空舱，在这里，研发团队用氦气精准平衡氮氧浓度，确保加压过程对人体无害，直接把换刀作业安全作业深度提升至海底90米。

　　作业时，作业人员先进入加压舱，加压至设计压力。等作业人员适应该压力后，依次穿越盾构机人舱、气垫舱、泥水舱，抵达刀盘背后，直面隧道掌子面，进行换刀作业。

　　完成任务后，经科学减压出舱后，再进入甲板减压舱进行二次减压疗养。

　　“整个作业过程，我们采用全自动与手动控制相结合的方式，根据压力变化，持续调整氦气、氮气、氧气的科学配比。”中铁十一局甬舟铁路项目负责人张金涛介绍，该装备单次可支持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。

　　“这项技术的成功应用，不仅为甬舟铁路建设扫清关键障碍，更将为全球超高压工程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说。

　　甬舟铁路是国家《中长期铁路网规划（2016-2030年）》重大项目，线路全长76.4公里，设计时速250公里，项目建成运营后，将结束舟山群岛不通铁路的历史。目前，金塘海底隧道盾构段掘进9362米，约完成83.6%。