“定海號”帶壓換刀：“中國方案”挑戰(zhàn)78米深海極限

極目新聞記者 呂銳 葉嶸 周欣 李小雪

通訊員 任志宏 張璽

5月8日上午，由在漢央企中鐵十一局自主研發(fā)的世界首套盾構(gòu)超高壓“三元混合氣”帶壓作業(yè)生命支持系統(tǒng)，正式投入世界最長海底高鐵隧道——浙江甬舟鐵路金塘海底隧道建設(shè)。這套可科學(xué)配比氦氣、氮?dú)狻⒀鯕馊N混合氣體的國產(chǎn)創(chuàng)新裝備，用于“定海號”盾構(gòu)機(jī)刀具檢查更換等專項作業(yè)，助力世界級工程突破超高壓禁區(qū)，為深海施工提供可靠的安全保障。

8日上午，極目新聞現(xiàn)場直播，引發(fā)眾多網(wǎng)友關(guān)注

金塘海底隧道是甬舟鐵路控制性工程，橫跨浙江寧波與舟山之間的金塘水道，全長16.18公里，盾構(gòu)段長11.21公里，為世界最長海底高鐵隧道。項目建設(shè)采用兩臺超大直徑盾構(gòu)機(jī)，分別從寧波、舟山兩側(cè)同步始發(fā)、相向掘進(jìn)，在穿越高水壓及多種復(fù)雜地層后，在海底實(shí)現(xiàn)高精度對接。

盾構(gòu)機(jī)超高壓進(jìn)艙更換刀具作業(yè)是世界公認(rèn)難題，傳統(tǒng)壓縮空氣進(jìn)艙作業(yè)的安全壓力上限為5bar，而金塘海底隧道最大埋深位于海平面下78米，最高水土壓力達(dá)8.5bar，相當(dāng)于成年男子手掌面積需承受近一噸的重量。面對極限工況，承擔(dān)舟山側(cè)6270米盾構(gòu)施工任務(wù)的中鐵十一局跨界借鑒深海潛水技術(shù)，成功研發(fā)出適用于盾構(gòu)施工的氦氮氧“三元混合氣”帶壓作業(yè)生命支持系統(tǒng)。

工作人員進(jìn)行測試

中鐵十一局有關(guān)人員介紹，從2024年技術(shù)設(shè)想的提出到最終落地，團(tuán)隊聯(lián)合國內(nèi)頂尖科研力量穩(wěn)步推進(jìn)。他們先后咨詢上海交通大學(xué)、交通運(yùn)輸部煙臺打撈局等專業(yè)機(jī)構(gòu)，引入深海潛水成熟經(jīng)驗，并邀請中國工程院院士錢七虎等權(quán)威專家反復(fù)論證，最終確立了“三元混合氣”飽和帶壓進(jìn)艙作業(yè)的技術(shù)路徑。

“三元混合氣”由氦氣、氮?dú)狻⒀鯕獍慈梭w在高壓環(huán)境下生存的科學(xué)配比而成。其中氦氣密度低、擴(kuò)散快、安全性高，能有效防止高壓環(huán)境下作業(yè)人員出現(xiàn)“氮麻醉”“氧中毒”等風(fēng)險，為深海超高壓環(huán)境下的生命維持筑起可靠的呼吸屏障。

中鐵十一局項目負(fù)責(zé)人張金濤介紹，該生命支持系統(tǒng)涵蓋配氣、供氣兩大關(guān)鍵模塊，集配氣樞紐、供氣樞紐、人體呼吸器、甲板減壓艙、壓力監(jiān)測與流量控制等113個子模塊于一體，采用全自動與手動控制相結(jié)合的方式運(yùn)行，精準(zhǔn)適配5bar至12bar中高壓作業(yè)區(qū)間，滿足金塘海底隧道的超高壓工況。

“定海號”刀具及渣樣展示

與傳統(tǒng)方案相比，該系統(tǒng)無需搭建大型前置駐艙系統(tǒng)，大幅縮短了檢修作業(yè)周期。其輕量化設(shè)計便于運(yùn)維，進(jìn)艙人員經(jīng)專項培訓(xùn)取證后即可上崗。作業(yè)時，進(jìn)艙人員佩戴專用混合氣體呼吸器，由艙外管路供氣，艙內(nèi)主動回收呼出氣體。作業(yè)人員先在加壓艙加壓至設(shè)計壓力，隨后依次穿越盾構(gòu)機(jī)人艙、氣墊倉、泥水倉，抵達(dá)刀盤背后，直面隧道掌子面。完成任務(wù)后，經(jīng)科學(xué)減壓出艙至甲板減壓艙，進(jìn)行二次減壓療養(yǎng)。

極目新聞記者現(xiàn)場采訪獲悉，該系統(tǒng)單次可支持3人同時進(jìn)艙作業(yè)，每次持續(xù)60分鐘，通過兩組人艙配合可實(shí)現(xiàn)24小時連續(xù)作業(yè)，單日最高可更換4把刀具。模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計便于快速適配不同水壓及復(fù)雜地層的盾構(gòu)施工，具有模塊化設(shè)備進(jìn)場快、人員勞動強(qiáng)度低、換刀作業(yè)效率高等優(yōu)勢，為超高壓換刀作業(yè)提供了一條全新的技術(shù)路徑。

極目新聞記者在隧道現(xiàn)場采訪

“這項技術(shù)的成功應(yīng)用，不僅為甬舟鐵路建設(shè)掃清關(guān)鍵障礙，更將為全球深海高壓隧道建設(shè)提供一套可復(fù)制、可推廣的‘中國方案’，助力我國超高壓盾構(gòu)施工技術(shù)邁入世界前列。”上海國鐵工程建管公司副總工程師兼舟山指揮部指揮長李冰說。

據(jù)悉，歷經(jīng)數(shù)百次模擬演練和實(shí)地測試，團(tuán)隊已在5.9bar至7.5bar不同壓力條件下成功開展實(shí)驗，并在海底實(shí)際工況中完成200余人次安全進(jìn)出艙作業(yè)驗證，為技術(shù)正式投用奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

甬舟鐵路是國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃（2016-2030年）》重大項目，線路西起寧波東站，經(jīng)寧波市鄞州區(qū)、北侖區(qū)，通過新建海底隧道至舟山市金塘島，通過新建跨海大橋至冊子島及舟山本島，終至定海區(qū)白泉鎮(zhèn)，線路全長76.4千米，設(shè)計時速250千米，是一條以中長途旅游客流為主、兼顧舟山寧波之間城際客流的高速鐵路。

金塘海底隧道內(nèi)景

甬舟鐵路計劃于2028年具備開通運(yùn)營條件，項目建成運(yùn)營后，將結(jié)束舟山群島不通鐵路的歷史，長三角唯一不通高鐵的地級市舟山市將接入全國鐵路網(wǎng)，對推動寧波舟山同城化發(fā)展，加快兩地融入“一帶一路”和長江經(jīng)濟(jì)帶，促進(jìn)長三角一體化高質(zhì)量發(fā)展等具有重要意義。

（來源：極目新聞）