今天（8日），一项填补世界空白的“大国重器”正式上岗！我国自主研发的全球首套盾构超高压“三元混合气”带压作业生命支持系统，正式投用到甬舟铁路金塘海底隧道的建设中。在这个海下78米的“超级工程”里施工，最大的挑战不是黑暗，而是压强。这里的水土压力相当于手掌上站着一头一吨重的大象。
海底施工，比如，给盾构机更换刀具时，需要潜水作业。潜水员背的气瓶里面是 压缩空气，也就是氧气+氮气+氦气的组合。但高压下的氮气融入体内，会造成醉氮，严重者会头晕眼花、反应缓慢、失去判断力等。而高压下的氧气，如果呼吸时间太长，则会造成氧中毒。
这套带压作业生命支持系统，能科学地动态配比氦气、氮气和氧气比例，精准筑起一道生命呼吸屏障，有效解决盾构机超高压进舱更换刀具的世界公认难题。
这项全球首创的“中国方案”，究竟是怎样在深海高压下供氧的？它又将如何助推世界级工程打通海底禁区？
工作人员正在调试甲板减压舱系统
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。
不过，盾构机超高压进舱更换刀具作业是世界公认的难题。
中铁十一局甬舟铁路项目党支部书记 殷鹏程：传统压缩空气进舱作业的安全压力上限为5.0bar，而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，相当于成年男子手掌面积需承受近一吨的重量。我们是承担舟山侧6270米盾构施工任务，同时也是跨界借鉴深海潜水技术，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年技术设想提出到最终落地，研发团队联合国内顶尖科研力量稳步推进。中铁十一局甬舟铁路项目机电副经理 简志华介绍道，团队先后与上海交通大学、交通运输部烟台打捞局等专业机构开展咨询合作，引入深海潜水成熟经验，并邀请中国工程院院士钱七虎等权威专家反复论证，最终确立了“三元混合气”饱和带压进舱作业的技术路径。
中铁十一局甬舟铁路项目机电副经理 简志华：“三元混合气”由氦气、氮气、氧气按人体在高压环境下生存的科学配比而成。其中氦气密度低、扩散快、安全性高，能有效防止高压 环境下作业人员出现“氮麻醉”“氧中毒”等风险，为深海超高压环境下的生命维持筑起可靠的呼吸屏障。
作业人员甲板舱减压
那么这套生命支持系统都有哪些模块组成？又是如何来满足金塘海底隧道超高压工况的？
中铁十一局甬舟铁路项目机电副经理 简志华：我们这套生命支持系统涵盖配气、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100多个子模块于一体，采用全自动与手动控制相结合的方式运行，精准适配5.0bar至12bar中高压作业区间。特别适合埋深大、水压高的盾构隧道工程，像穿江、越海这类的高风险施工段。
中铁十一局甬舟铁路项目总工程师匡新宇告诉中国之声记者，与传统方案相比，这套系统无需搭建大型前置驻舱系统，大幅缩短了检修作业周期。轻量化设计便于运维，进舱人员经专项培训取证后就能上岗。
中铁十一局甬舟铁路项目总工程师 匡新宇：“三元混合”采用舱外供气，二次减压方式进行，换刀作业期间，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定的压力，随后依次穿越盾构机人舱、气垫仓、泥水仓，抵达刀盘背后，开展检修换刀作业。作业完成任务后，人员严格遵循科学的减压流程，依次通过人舱、甲板减压舱，进行二级减压后安全出舱。该系统单次可支持3人同步进舱作业，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，单日最高可更换4把刀具。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场景。
中铁十一局甬舟铁路项目党支部书记 殷鹏程表示，投用前，已有过数百次模拟演练和实地测试。
中铁十一局甬舟铁路项目党支部书记 殷鹏程：团队已在5.9bar至7.5bar不同压力条件下成功开展实验，并在海底实际工况中完成200余人次安全进出舱作业验证，为技术正式投用奠定了坚实基础。
作业人员出舱
上海交通大学海洋水下工程科学研究院特殊环境生理医学研究所所长 上海交通大学潜水培训中心主任 石路：该技术通过精准配比氦、氮、氧三种气体，有效消除高压氮麻醉风险，大幅降低减压病等安全隐患，显著改善作业呼吸环境、延长作业时长、提升换刀施工效率。 此项创新突破传统空气带压作业极限，适配深埋跨海复杂地质工况。
业内人士认为，这项技术的成功应用，不仅为甬舟铁路建设扫清关键障碍，更将为全球深海高压隧道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。
甬舟铁路计划于2028年具备开通运营条件。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，对推动宁波舟山同城化发展，加快两地融入长江经济带，促进长三角一体化高质量发展等具有重要意义。
监制丨樊新征
记者丨郭淼
责任编辑：廉金亮
热门跟贴