问题——深埋跨海隧道施工中,盾构机需在高压水土环境下长距离掘进,刀具磨损与设备维护是影响工期与安全的关键;尤其在软硬交替、硬岩占比高的区段,刀具消耗快、维护频次高,传统高压进仓作业面临“能进但时间短、能作业但风险高”的难题:一上受人员安全保障与减压流程限制,有效作业窗口有限;另一方面随着作业深度和压力等级提升,人员进出仓组织更复杂,安全要求更严,影响连续掘进。 原因——金塘海底隧道是甬舟铁路控制性工程之一,宁波侧区段掘进条件复杂。据介绍,“甬舟号”盾构机承担约4940米掘进任务,区间内多次穿越软硬地层交替变换区,硬岩及软硬不均地层占比接近七成。地层差异大、转换频繁导致刀具异常磨损,需要多次高压换刀与检修。传统模式下,人员可承受的作业时长和安全深度存客观限制,难以满足长距离、高强度、连续性的维护需求,进度与风险控制压力随之叠加。 影响——2月6日9时许,首台国产盾构饱和带压进仓设备“深海空间站”在现场首次投入使用,并完成75米深高压环境盾构进仓作业,标志着我国在该领域实现工程化应用,补齐对应的技术短板。该系统由生活舱、穿梭舱、转接舱及生命支持系统等模块构成,可支持作业人员在高压环境下长期驻留、轮班作业,最大饱和作业深度可达100米。相比以往“短时进入、短时作业”,饱和作业通过让人员在稳定高压环境中生活与工作,再按流程统一减压出舱,可显著延长有效作业时间、提升组织效率,并完善安全保障与应急处置链条。对金塘海底隧道而言,该能力将直接服务高频次换刀与检修需求,增强盾构施工的连续性与可控性。 对策——此次突破的关键在于“工程需求牵引、跨领域协同攻关”。据介绍,该技术由中铁十四局与交通运输部上海打捞局联合研发,历时3年形成成套方案:前者在盾构施工与装备应用上经验丰富,后者深海作业与生命保障体系上积累深厚。双方通过系统集成,将饱和作业理念引入盾构高压进仓场景,在舱体模块化、人员通行与转运、生命支持与环境控制、作业流程与安全管理等形成可复制的工程体系。下一步,应在工程实践中持续完善标准化作业规程和风险评估模型,强化关键设备可靠性验证与维护体系建设,并推进人员培训与应急演练常态化,确保能力稳定发挥。 前景——从更大范围看,深埋跨海隧道、城市地下综合体、深层地下空间开发等工程对高压环境作业提出更高要求。随着沿海跨海通道、海底隧道与深水港区配套工程持续推进,复杂地层与高水压工况将更为常见。饱和带压进仓技术的成功应用,意味着在更深、更复杂条件下的盾构维护与修复能力得到实质提升,有望带动高端装备、生命支持系统与安全管理体系同步升级,为地下工程向更深、更远、更复杂方向拓展提供支撑。业内人士认为,随着技术迭代与示范工程积累,该体系有望逐步形成系列化装备与标准体系,继续提升我国在深水高压地下工程施工领域的自主能力。
金塘海底隧道建设的推进,不仅说明了重大工程组织与实施能力,也展示了自主创新的成果;“深海空间站”的现场应用表明,面对复杂工况与关键技术瓶颈,通过自主研发与协同攻关,可以形成可落地、可复制的解决方案,为我国基础设施建设向更深、更远、更复杂领域拓展提供支撑。随着技术持续完善并推广应用,有望为海洋强国、交通强国建设增添新的动能。