“关上舱门，开始加压。”随着对讲机下发指令，舱内三名工作人员佩戴专用混合气体呼吸器，进行准备工作，舱外管路随即开始供气，舱内气压开始提升。
这酷似宇航员出舱活动的一幕，并非出现在太空，而是发生在甬舟铁路金塘海底隧道的建设现场。
这一批工作人员的目标是前往海平面以下78米的位置，为正在掘进的“定海号”盾构机执行带压换刀作业。
昨天，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，正式应用于世界最长海底高铁隧道——甬舟铁路金塘海底隧道，这标志着我国在盾构超高压带压作业领域取得重大突破。
这套可科学配比氦气、氮气、氧气三种气体的国产创新装备，可用于“定海号”盾构机刀具检查更换等专项作业，为极限深海施工提供可靠的安全保障。
挑战78米深海极限
他们攻克超高水压进舱作业难题
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，是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，最终在海底实现高精度对接。
“目前舟山侧盾构机已掘进5978米，离到达海底对接点还剩282米，即将从黏土地层进入岩层。”中铁十一局甬舟铁路项目负责人张金涛告诉记者，随着盾构机向深海挺进，建设者遇到了前所未有的“极限挑战”——进入岩层，刀具必须使用滚刀才具有破岩能力，因此需要更换刀具。
但问题在于，金塘海底隧道最大埋深位于海平面以下78米，这里的最高水土压力达8.5bar，相当于成年男子手掌大小的面积需承受近一吨的重量。盾构机的前端挖掘部位，也相应需要维持一定的工作压力来平衡外部压力。在这种情况下更换刀具，意味着工作人员需要在超高压环境下进舱作业。
这种盾构超高压进舱作业，是世界公认的难题，尤其是在如此复杂的地质条件下进行海底高压作业，难度超乎想象。
为此，承担舟山侧盾构施工任务的中铁十一局，创新研发出适用于盾构施工的氦氮氧“三元混合气”带压作业生命支持系统。
“从2024年技术设想的提出到最终落地，团队联合国内顶尖科研力量稳步推进。”张金涛说，研发团队邀请中国工程院院士等权威专家反复论证，最终确立了“三元混合气”带压进舱作业的技术路径。
此后历时两年多，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，为装备正式投用奠定了坚实基础。
更换66把刀具，预计花费一至两个月
舟山侧盾构最快7月到达对接点
张金涛介绍，这套装备集配气枢纽、供气枢纽、人体呼吸器、甲板减压舱等113个子模块于一体，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。
“进舱作业人员需通过专业医生体检，在确认身体正常状态下才可以进入盾构机上部的人舱内，加压至7.6bar，随后依次穿越气垫仓、泥水仓，抵达刀盘背后进行换刀作业。”张金涛表示，在这种超高压环境下，作业人员的工作时间大约控制在60分钟。
作业人员完成任务后，经科学减压出舱后，进入甲板减压舱进行二次减压疗养。
“我们在高压环境下，需要更换66把刀具，预计花费一至两个月的时间。”张金涛介绍，按照计划，舟山侧盾构机预计最快今年7月份能到达海底对接点。
“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’。”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，目前，金塘海底隧道已完成工程总量的83.6%。按照规划，甬舟铁路预计2028年具备开通运营条件。