世界首创“三元混合气”盾构带压作业装备正式应用
中新网杭州5月8日电(记者 王逸飞)据中国铁路上海局集团有限公司8日消息,由中铁十一局自主研发的世界首套“三元混合气”盾构带压作业装备,当日应用于世界最长海底高铁隧道——甬舟铁路金塘海底隧道,标志着中国在盾构超高压带压作业领域取得重大突破。

金塘海底隧道是甬舟铁路控制性工程,横跨浙江宁波与舟山之间的金塘水道,全长16.18公里,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、相向掘进,在穿越高水压及多种复杂地层后,在海底实现高精度对接。
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1元硬币面积需承受近30公斤的重量。盾构超高压进舱作业是世界公认难题,该装备投用之前,世界上主要采用氦氧饱和带压方式作业。为打破国外技术壁垒,提高带压作业效率,降低人员劳动强度,承担舟山侧6270米盾构施工任务的中铁十一局创新提出了盾构氦氮氧“三元混合气”带压作业理念。
从2024年技术设想的提出到最终落地,中铁十一局团队联合国内顶尖科研力量稳步推进,引入深海潜水成熟经验,并邀请权威专家反复论证,最终确立了“三元混合气”带压进舱作业的技术路径。
历经两年多时间,研发团队在5.9bar至7.5bar不同压力条件下进行了数百次模拟试验及现场实测,实现了实际工况中200余人次安全进出舱作业验证,为装备正式投用奠定了坚实基础。
中铁十一局甬舟铁路项目负责人张金涛介绍,该装备涵盖配气、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,对人体在不同高压环境下呼吸的氦气、氮气、氧气进行科学配比,满足世界级工程超高压带压作业需求。
与传统饱和带压作业方式相比,该装备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,经科学减压出舱后,进入甲板减压舱进行二次减压疗养。
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。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,为超高压换刀作业提供了一条全新的技术路径。
“这项技术的成功应用,不仅为甬舟铁路建设扫清关键障碍,也为全球超高压工程建设提供了可复制、可推广的方案,助力中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,长三角唯一不通高铁的地级市舟山市将接入全国铁路网。(完)
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