隧道盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙作業(yè)的潛水技術(shù)問題

薛利群， 張國光

(上海交通大學(xué)海洋水下工程科學(xué)研究院， 上?！?00231)

?

隧道盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙作業(yè)的潛水技術(shù)問題

薛利群， 張國光

(上海交通大學(xué)海洋水下工程科學(xué)研究院， 上海200231)

摘要：從潛水技術(shù)的專業(yè)視角探討潛水技術(shù)與盾構(gòu)施工的應(yīng)用問題，通過研究隧道盾構(gòu)帶壓作業(yè)的主要難點(diǎn)和技術(shù)條件、所需潛水技術(shù)及特征、主要潛水設(shè)備、潛水技術(shù)應(yīng)用的一般準(zhǔn)則等，以解決隧道盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙作業(yè)的潛水技術(shù)應(yīng)用問題。主要結(jié)論如下：1)潛水技術(shù)適用于隧道盾構(gòu)施工作業(yè)； 2)潛水技術(shù)用于隧道盾構(gòu)作業(yè)，除需解決裝備、規(guī)程及減壓表等軟硬件外，潛水人員及作業(yè)管理也是其成敗之關(guān)鍵； 3)與隧道盾構(gòu)作業(yè)所需潛水作業(yè)相比，海上潛水面對的環(huán)境更嚴(yán)酷，更復(fù)雜，人員裝備的要求更高； 4)我國隧道盾構(gòu)帶壓作業(yè)潛水，目前需要優(yōu)先關(guān)注的是如何將海洋工程潛水技術(shù)科學(xué)有效地移植于隧道盾構(gòu)施工帶壓作業(yè)領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)施工； 帶壓進(jìn)艙； 潛水技術(shù)； 飽和潛水

0引言

盾構(gòu)是一種機(jī)械化和自動化程度較高的隧道掘進(jìn)施工方法。這項已有190年歷史的隧道施工技術(shù)，始于英國，興于日本、德國，如今在我國越來越成為各種地層或繁忙鬧市區(qū)域地下工程施工的重要手段。隨著水下及地下高水位隧道建設(shè)需求的增加，盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙及帶壓潛水換刀等新技術(shù)的應(yīng)用，已越來越引起業(yè)界的關(guān)注。近年完成的典型工作有： 楊文武[1]根據(jù)世界上已建成的幾大標(biāo)志性盾構(gòu)法水下隧道工程，討論水下隧道盾構(gòu)工法的技術(shù)發(fā)展；孫謀等[2]結(jié)合武漢長江隧道等水下盾構(gòu)隧道工程，對水下盾構(gòu)施工合理覆蓋層厚度、盾構(gòu)類型及關(guān)鍵參數(shù)確定進(jìn)行了分析；孫善輝等[3]就盾構(gòu)飽和氣體帶壓進(jìn)艙的方法、設(shè)備、設(shè)施的配套等方面進(jìn)行可行性分析；陳饋[4]從換刀裝置、換刀模式等方面介紹盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙換刀及帶壓潛水換刀等超高水壓換刀新技術(shù)；吳忠善等[5]研究超大直徑泥水盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙換刀技術(shù)在南京緯三路過江通道工程中的應(yīng)用。以上主要集中于從隧道工程建設(shè)的角度進(jìn)行技術(shù)總結(jié)和研究，很少對潛水技術(shù)與盾構(gòu)施工應(yīng)用的系統(tǒng)研究或闡述。

本文結(jié)合近來參與完成的若干相關(guān)項目，嘗試以潛水技術(shù)及裝備應(yīng)用的專業(yè)視角，分析我國盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙作業(yè)面臨的困難及技術(shù)需求，介紹現(xiàn)有成熟常用潛水技術(shù)及其特征，研究盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙∕換刀作業(yè)必需配置的主要潛水技術(shù)裝備，同時提出不同盾構(gòu)施工條件下潛水技術(shù)的應(yīng)用原則，探討我國盾構(gòu)施工帶壓作業(yè)潛水技術(shù)的發(fā)展。

1盾構(gòu)帶壓作業(yè)及技術(shù)條件

1.1盾構(gòu)帶壓作業(yè)

水底隧道盾構(gòu)法不僅適用于軟土地質(zhì)的隧道開挖，近年來也已應(yīng)用于巖石和復(fù)合地層的隧道建設(shè)。受復(fù)雜地質(zhì)條件的影響，隧道盾構(gòu)施工通常會造成盾構(gòu)機(jī)頭部挖掘刀具的嚴(yán)重磨損，需要進(jìn)行刀盤刀具的檢查、更換、維修，以及工作面清障等工作。因此帶壓進(jìn)艙作業(yè)是盾構(gòu)掘進(jìn)過程中一項不可或缺的重要工作。具體而言，隧道盾構(gòu)“帶壓進(jìn)艙”(也稱氣壓進(jìn)艙，或超壓進(jìn)艙)是通過對盾構(gòu)開挖艙用空氣加壓建立平衡氣壓，將艙內(nèi)的部分泥水排除，騰出上部空間；然后，工作人員進(jìn)入設(shè)在盾構(gòu)端頭的人閘艙(包括主艙和副艙)，利用空氣對人閘艙加壓(人艙加壓環(huán)境)；待人閘艙的壓力與開挖艙內(nèi)的壓力平衡后，打開人閘艙內(nèi)門，進(jìn)入開挖艙的上部空間作業(yè)；任務(wù)完畢后，作業(yè)人員由開挖艙返回人閘艙(或轉(zhuǎn)運(yùn)艙)；通過相應(yīng)的減壓程序，最后返回常壓環(huán)境。位于盾構(gòu)機(jī)前端中上部的人閘艙位置見圖1。

圖1　位于盾構(gòu)機(jī)前端中上部的人閘艙位置

1.2作業(yè)難點(diǎn)

與常壓進(jìn)艙作業(yè)技術(shù)相比，盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙作業(yè)的主要困難點(diǎn)在于(并不僅限于)：

1)需要有人在壓力下進(jìn)入盾構(gòu)開挖艙內(nèi)部(干式或濕式環(huán)境)，其高氣壓作業(yè)環(huán)境類似于水下施工作業(yè)。對于工作壓力高于0.6 MPa，且作業(yè)周期時間較長的帶壓開艙工作，需要采用飽和潛水技術(shù)。

2)情況復(fù)雜(如泥漿、水壓、塌方、有害氣體等)，易發(fā)意外事件，可能危及進(jìn)入盾構(gòu)壓力區(qū)作業(yè)人員的安全。

3)需要對盾構(gòu)開挖面進(jìn)行壓力平衡。水土壓力將視盾構(gòu)所處工程地質(zhì)及水文條件而不同。平衡氣壓值的確定計算示意見圖2。

圖2　平衡氣壓值的確定

4)加壓及保持壓力平衡過程中的施工安全。比如易液化土層的流砂、管涌，含水砂卵礫石層自穩(wěn)性差、易塌陷，以及淺覆土容易引發(fā)冒頂、通透水流等。

5)由于盾構(gòu)直徑較大(可達(dá)10～15 m)，存在較大的過剩壓力區(qū)，會加大空氣消耗量，使得壓縮空氣的單位時間總耗量難以確定。

6)泥水加壓平衡(泥水盾構(gòu))狀況下，泥漿對作業(yè)者(潛水員)的呼吸、視覺影響較大，需采取相應(yīng)防護(hù)措施。

7)帶壓進(jìn)艙作業(yè)可能影響操作人員的健康，易發(fā)生減壓病。如：香港九龍海底鐵路隧道(1976—1979)，減壓病1 534例，發(fā)病率萬分之53%[6]； 丹麥大貝爾特海峽(Great Belt)鐵路隧道(1992—1996)，減壓病13例，發(fā)病率萬分之0.14%。其中2例永久殘留癥狀[7]。 我國南京長江隧道(2008—2009)減壓病7例，發(fā)病率萬分之0.18%[8]。

1.3技術(shù)條件

在水下及地下高水位條件下實施盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙作業(yè)(潛水作業(yè))，通常應(yīng)具備的基本條件如下。

1)盾構(gòu)頭部(開挖艙)具備帶壓進(jìn)艙的設(shè)備條件，能夠配置盾構(gòu)人閘艙(人員平衡艙)。

2)潛水設(shè)備，即與潛水作業(yè)相關(guān)的設(shè)備。如適合相應(yīng)潛水作業(yè)方式需要的潛水裝備系統(tǒng)，人閘艙、人員轉(zhuǎn)運(yùn)艙、醫(yī)療減壓艙，以及在隧道內(nèi)運(yùn)輸、吊裝、轉(zhuǎn)接等設(shè)施的配置。

3)合格操作人員。掌握潛水技術(shù)，能夠運(yùn)用所配置的潛水裝備系統(tǒng)的相關(guān)人員，包括：

①潛水綜合指揮協(xié)調(diào)人員。應(yīng)對盾構(gòu)內(nèi)刀具更換情況、對潛水作業(yè)技術(shù)、對各類潛水裝備裝具、對潛水醫(yī)學(xué)均有一定的了解，可通盤指揮整個帶壓進(jìn)艙的作業(yè)過程。

②潛水或高氣壓作業(yè)人員。應(yīng)具有潛水作業(yè)技能，同時掌握盾構(gòu)刀具更換以及相應(yīng)檢修任務(wù)的專業(yè)技能。

③潛水醫(yī)學(xué)保障人員。能夠根據(jù)實際作業(yè)情況，選擇潛水方案、減壓方案及應(yīng)急減壓病治療方案的制定。

④設(shè)備的操作人員。飽和艙，轉(zhuǎn)運(yùn)艙及平衡艙的操作、維護(hù)保養(yǎng)人員；使用飽和艙潛水，通常需24 h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

4)合理的潛水作業(yè)方案。根據(jù)不同水壓(深度)、不同作業(yè)要求，采用合理的潛水作業(yè)方式。比如在24 m以淺干式環(huán)境，可采用經(jīng)培訓(xùn)合格的隧道工人作業(yè)方式，而濕式及水下環(huán)境，應(yīng)采用空氣潛水作業(yè)；在

50 m以淺，可以選擇空氣潛水作業(yè)方式；在50 m以深，可以采用飽和潛水作業(yè)方式等。

5)應(yīng)急處理能力及預(yù)案。實施盾構(gòu)氣壓進(jìn)艙作業(yè)，應(yīng)具備潛水意外事件的應(yīng)急處置能力，并編制相應(yīng)的應(yīng)急處置預(yù)案。

2潛水作業(yè)技術(shù)及特征

可用于隧道盾構(gòu)施工的潛水作業(yè)技術(shù)，按潛水員呼吸氣體的組成，分為空氣潛水與混合氣潛水；按潛水的實施程序，有常規(guī)潛水與飽和潛水之分。常規(guī)潛水又分為空氣常規(guī)潛水、氮氧常規(guī)潛水和氦氧常規(guī)潛水；飽和潛水又分為空氣飽和潛水、氮氧飽和潛水、氦氧飽和潛水和氦氮氧飽和潛水等。典型潛水技術(shù)的應(yīng)用性分析比較見表1。

表1　典型潛水技術(shù)的應(yīng)用性分析比較

2.1空氣常規(guī)潛水技術(shù)

空氣常規(guī)潛水(常稱空氣潛水)是水下工程技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用最廣的潛水技術(shù)，潛水員以壓縮空氣作為呼吸介質(zhì)進(jìn)行潛水作業(yè)。其特點(diǎn)是設(shè)備簡單，要求低，呼吸介質(zhì)易于獲得。

受氮麻醉和氧中毒的制約，我國和前蘇聯(lián)均規(guī)定空氣潛水的最大安全深度為60 m，英國等規(guī)定為50 m。我國規(guī)定，使用自攜式水下呼吸器進(jìn)行空氣潛水的最大安全深度為40 m；使用水面供氣式空氣潛水(包括輕裝、重裝)的最大安全深度為60 m。同時規(guī)定，當(dāng)潛水深度大于24 m，或減壓時間超過20 min，或在水下不能安全減壓時，潛水現(xiàn)場應(yīng)配備可使用的水面減壓艙及用于減壓和治療的氧氣。潛水減壓時，減壓艙內(nèi)靜息狀態(tài)下呼吸氧氣的最大安全深度為18 m[9]。

2.2氦氧常規(guī)潛水技術(shù)

氦氧混合氣常規(guī)潛水(Heliox diving)指使用人工配制的氦氧混合氣(比如21%氧氣和79%氦氣，或其他比例組合的混合氣)作為呼吸介質(zhì)的水面供氣式混合氣潛水，但不包括氦氧飽和潛水，所以也稱為“氦氧常規(guī)潛水”。其對于短時間、大深度潛水，不失為一項最常用的現(xiàn)代深潛水技術(shù)手段。

氦氧常規(guī)潛水的一般適用范圍不超過120 m。按照我國相關(guān)規(guī)定： 氦氧常規(guī)潛水的最大安全深度為120 m。采用自攜式混合氣潛水裝具(SCUBA)的潛水深度一般不超過80 m；采用開式鐘潛水所能到達(dá)的最大深度為90 m，水底作業(yè)時間在淺水中不超過3 h，在90 m時為1 h；采用閉式鐘潛水的工作深度為120 m，水底停留時間為1.5 h。潛水深度大于150 m時，必須配備熱水服及呼吸氣加熱設(shè)備[10]。

2.3飽和潛水技術(shù)

根據(jù)潛水員的呼吸氣體，飽和潛水分為空氣飽和、氮氧飽和、氦氧飽和、氫氧飽和，以及氦氮氧飽和、氫氦氧飽和等多種飽和潛水技術(shù)。潛水員在完全飽和的深度下，即使延長暴露時間，其飽和度也不再增加，所需減壓時間與初飽和時的時間相同。受制于高分壓氧的毒性作用(肺型氧中毒)和高分壓氮的麻醉作用(氮麻醉)，空氣飽和潛水的深度不應(yīng)超過18 m(最大安全深度為15 m)；氮氧飽和潛水的安全深度為 36.5 m，若采用氮氧飽和-空氣巡回潛水則深度限制在76.5 m以淺，工作時間可達(dá)45 min；氦氧飽和潛水的作業(yè)深度一般在200～300 m。海上作業(yè)的最大深度已超過500 m(1988年法國COMEX，地中海，534 m氦氧飽和潛水)。

作為實施深水、大規(guī)模、長時間水下作業(yè)的重要手段，飽和潛水是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，對設(shè)備系統(tǒng)、作業(yè)人員及醫(yī)務(wù)保障都有較高的要求[11]。 在海洋水下工程實踐中，潛水員飽和環(huán)境下的持續(xù)停留時間一般不超過28 d(包括減壓)。通常情況下，潛水作業(yè)深度超過120 m、作業(yè)時間超過1 h，宜采用飽和潛水作業(yè)。目前，飽和潛水技術(shù)已廣泛應(yīng)用于海洋石油、天然氣勘探和開發(fā)領(lǐng)域的潛水服務(wù)。

2.4飽和-巡回潛水技術(shù)

潛水技術(shù)及潛水作業(yè)方案的應(yīng)用，不僅涉及作業(yè)水深(壓力)、勞動強(qiáng)度，還與水下停留的持續(xù)時間有關(guān)。飽和-巡回潛水(Saturation-excursion diving)是指在飽和潛水過程中，處于飽和狀態(tài)的潛水員從飽和深度外出，在水中向下、向上或水平進(jìn)行一定深度的潛水，無需減壓即可安全返回原來的飽和深度。按飽和與巡潛的狀態(tài)及呼吸介質(zhì)，可以有空氣飽和-氮氧巡潛，氮氧飽和-空氣巡潛，氮氧飽和-氦氧巡潛，氦氧飽和-氦氧巡潛等不同組合方式。采用飽和-巡潛作業(yè)，有利于根據(jù)不同的作業(yè)水深，以相對安全、簡單、經(jīng)濟(jì)的方式完成作業(yè)任務(wù)。其中，氮氧飽和潛水是用氮?dú)庾鳛槠胶鈿猓溲醴謮嚎刂圃?5.0～35.0 kPa。其優(yōu)勢在于氮?dú)獾膬r格遠(yuǎn)低于氦氣，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。比如：

1)氮氧飽和-空氣巡潛。利用氮氧30.5～36.5 m飽和及空氣巡回潛水，作業(yè)水深大于60 m時，巡潛深度60、65、70、75 m的工作時間，分別為6、5.5、4、1 h，且不會發(fā)生氧中毒和氮麻醉現(xiàn)象。

2)氮氧飽和-氦氧巡潛。一門新的潛水作業(yè)技術(shù)，既解決了大深度空氣巡潛時可能的氮麻醉問題，且作業(yè)深度更大，時間也較長。國內(nèi)多次成功進(jìn)行的25 m氮氧飽和80 m氦氧巡潛實驗表明，氦氧巡潛深度80 m時，水下作業(yè)時間可達(dá)70 min；巡潛深度60～70 m時，可在150 min之內(nèi)。

典型潛水技術(shù)的裝備需求比較見表2。

表2　典型潛水技術(shù)的設(shè)備需求比較

3帶壓進(jìn)艙作業(yè)的主要潛水裝備

3.1人閘艙

人閘艙全稱“隧道盾構(gòu)機(jī)人閘艙系統(tǒng)”(也稱人艙或平衡艙)，用于承壓、塌方等復(fù)雜地下盾構(gòu)施工中的帶壓開艙，通過與掘進(jìn)操作系統(tǒng)(土艙)連接，保障操作人員維護(hù)與保養(yǎng)時的人身安全(見圖3)。

圖3　盾構(gòu)開艙作業(yè)的人閘艙

目前國內(nèi)通用的隧道盾構(gòu)用人閘艙，多是按照空氣潛水作業(yè)要求進(jìn)行設(shè)計制造的，使用工作壓力一般不超過0.30 MPa。對于最大工作壓力達(dá)0.60～0.70 MPa(比如南京長江隧道)或更大壓力的飽和人閘艙，設(shè)計制造應(yīng)滿足氦氧混合氣潛水作業(yè)的要求。比如提供氦氧混合呼吸氣的供排氣裝置(包括面罩呼吸及潛水裝具呼吸接口)，以及氦氧環(huán)境下的通訊聯(lián)絡(luò)裝置等。

3.2醫(yī)療減壓艙

醫(yī)療減壓艙(也稱甲板減壓艙)，是在潛水現(xiàn)場供潛水員進(jìn)行減壓或治療的一種圓柱形鋼制壓力容器，最大工作壓力一般為1.0 MPa。根據(jù)不同的使用目的，醫(yī)療減壓艙的艙室結(jié)構(gòu)有單艙、雙艙和三艙多種。常規(guī)空氣潛水使用的多為臥式雙艙三門，或雙艙四門結(jié)構(gòu)減壓艙。一種常見的小型潛水減壓艙如圖4所示。

3.3飽和潛水設(shè)備

在海洋水下工程領(lǐng)域，實施飽和潛水的設(shè)備系統(tǒng)一般包括甲板加壓艙組(含主艙、過渡艙、居住艙)、潛水鐘(人員轉(zhuǎn)運(yùn)艙，PTC)、生命維持系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、衛(wèi)生系統(tǒng)、吊放裝置和氣瓶組，以及高壓逃生系統(tǒng)(HES)等。對于隧道盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙作業(yè)，人員轉(zhuǎn)運(yùn)艙及飽和潛水艙則是必備的基本設(shè)備系統(tǒng)。

圖4　典型的小型潛水減壓艙

3.3.1轉(zhuǎn)運(yùn)艙

人員轉(zhuǎn)運(yùn)艙是利用飽和潛水技術(shù)實施隧道盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，其作用與海上飽和潛水作業(yè)使用的潛水鐘(或可潛式潛水艙，SDC)一樣，是潛水員從作業(yè)區(qū)至飽和潛水艙之間的轉(zhuǎn)送工具(見圖5)?？稍陲柡蜐撍疇顟B(tài)下將工作人員轉(zhuǎn)運(yùn)至隧道外的飽和潛水艙內(nèi)，同時也可將飽和艙內(nèi)的工作人員轉(zhuǎn)運(yùn)至盾構(gòu)機(jī)上的人閘艙。轉(zhuǎn)運(yùn)艙本身也是一個移動的小型飽和艙，一般額定載員3至4人。

圖5　盾構(gòu)進(jìn)艙作業(yè)人員轉(zhuǎn)運(yùn)艙

不同的是，潛水鐘內(nèi)需要的各類氣體、保暖用水、電器設(shè)施供電等生命保障設(shè)施，是通過與母船連接的臍帶供給；設(shè)在潛水鐘外的各類氣源鋼瓶，僅在應(yīng)急條件下使用，且鐘外一般不設(shè)應(yīng)急電源，僅設(shè)應(yīng)急信標(biāo)。而隧道盾構(gòu)用的人員轉(zhuǎn)運(yùn)艙，不便用臍帶方式對艙內(nèi)進(jìn)行各類生命保障，因此轉(zhuǎn)運(yùn)艙必須在一定的時間內(nèi)，依靠自身攜帶的各類生命保障設(shè)施維持艙內(nèi)工作人員的生命安全。轉(zhuǎn)運(yùn)艙在氦氧飽和潛水時為氦氧混合氣環(huán)境，其余工況按實際情況可為空氣或氮氧飽和環(huán)境，最低自持力時間為4 h。

3.3.2飽和潛水艙

飽和潛水艙(也稱為飽和潛水系統(tǒng))是飽和潛水作業(yè)必需的關(guān)鍵設(shè)備之一，主要用于人在飽和狀態(tài)的生活和工作。國內(nèi)最早建造的300 m飽和潛水艙群如圖6所示。

圖6　300 m飽和潛水艙

綜合型飽和潛水系統(tǒng)(ISDS)，一般按9、12、16、18或24人配置。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計作業(yè)水深，多為300～500 m。模塊化飽和潛水系統(tǒng)(MSDS)，一般按6、9、12或16人設(shè)計，以標(biāo)準(zhǔn)集裝箱為尺度配置，便于快捷、遠(yuǎn)距離調(diào)遣部署。還有按4/6人設(shè)計的微型便攜式∕模塊式飽和潛水系統(tǒng)，以2人潛水鐘，壓力轉(zhuǎn)運(yùn)艙(TUP)和4/6潛水員的單閘飽和艙室為基礎(chǔ)配置，作業(yè)水深100 m，也稱為“飽和飛行潛水系統(tǒng)”(SAT FADS)。

與海上作業(yè)的飽和潛水一樣，盾構(gòu)內(nèi)實施飽和潛水作業(yè)，也必須配備飽和潛水艙，只是其飽和潛水艙可安置在隧道外的陸地上。根據(jù)盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙作業(yè)，一般選用6或9人的飽和潛水艙。作業(yè)人員可3班倒作業(yè)，效率更高。與海上飽和潛水作業(yè)不同的是，隧道盾構(gòu)作業(yè)不需要設(shè)置潛水鐘而以轉(zhuǎn)運(yùn)艙替代；也無需設(shè)置潛水鐘液壓吊放裝置及恒張力系統(tǒng)，而以簡單的液壓升降平臺或普通行車吊替代。因此盾構(gòu)使用的飽和潛水艙相對簡單，遠(yuǎn)沒有海上飽和潛水系統(tǒng)復(fù)雜。但必須設(shè)置轉(zhuǎn)運(yùn)艙與人閘艙(平衡艙)、飽和艙的對接裝置；尤其應(yīng)特別重視轉(zhuǎn)運(yùn)艙與人閘艙(平衡艙)的對接，以保障作業(yè)人員在高壓下的正常轉(zhuǎn)運(yùn)。盾構(gòu)作業(yè)飽和潛水艙的整套系統(tǒng)設(shè)計通常為機(jī)動式，由若干個模塊組成，在施工現(xiàn)場經(jīng)過各類管道連接，并接上電源后即可開展工作。海上飽和潛水系統(tǒng)與盾構(gòu)飽和系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備配置比較見表3。

3.4高氣壓潛水頭盔

對于大深度盾構(gòu)進(jìn)艙作業(yè)，采用混合氣潛水進(jìn)入開挖艙進(jìn)行維護(hù)和修理作業(yè)，潛水員必須穿戴通過“臍帶”提供生命支持，能夠使用混合氣體呼吸的特制輕型高氣壓潛水頭盔(混合氣潛水裝具)。

為了使?jié)撍畣T能夠在膨潤土(bentonite)懸浮液中安全潛水，通常的做法是選用近海工程潛水專用頭盔(如柯比摩根27型，57型等)或進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)(見圖7)。比如： 在頭盔上配備水沖洗裝置，以防在膨潤土懸浮液中空氣調(diào)節(jié)器的呼吸膜粘在一起，或泥漿影響潛水員視覺。當(dāng)隧道盾構(gòu)工作面的溫度較高時(比如達(dá)40～50 ℃)，潛水頭盔還必需設(shè)置可控的冷卻系統(tǒng)。

表3海上飽和潛水系統(tǒng)與盾構(gòu)飽和系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備比較

Table 3Comparison and contrast between marine saturation diving system and shield saturation system in terms of key equipment

主要設(shè)備海上飽和艙盾構(gòu)飽和艙加壓艙本體有有環(huán)境控制系統(tǒng)有有生活水系統(tǒng)有有加壓艙控制系統(tǒng)有有供配氣系統(tǒng)有有潛水鐘有無潛水鐘與艙對接裝置有無潛水鐘臍帶有無臍帶收放裝置有無液壓吊放系統(tǒng)有無升沉補(bǔ)償系統(tǒng)有無潛水鐘控制系統(tǒng)有無海水加熱系統(tǒng)有無轉(zhuǎn)運(yùn)艙無有轉(zhuǎn)運(yùn)艙對接系統(tǒng)無有

圖7　威悉河隧道(Wesertunnel)工程使用的潛水頭盔

4盾構(gòu)帶壓作業(yè)潛水技術(shù)應(yīng)用的一般準(zhǔn)則

遵循國家相關(guān)潛水作業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，根據(jù)隧道盾構(gòu)項目帶壓進(jìn)艙作業(yè)的最大工作深度(或壓力范圍)及進(jìn)艙作業(yè)的可能持續(xù)時間要求，潛水方案及潛水作業(yè)技術(shù)的應(yīng)用大致可分為低壓(小于24 m)、中壓(24～60 m)及高壓(大于60 m)3個層次(等級)。帶壓進(jìn)艙的水深與作業(yè)方式、人員及裝備配置見表4。

表4帶壓進(jìn)艙的水深與作業(yè)方式、人員及裝備配置

Table 4Methods, personnel and equipment for diving at different depths

水深/m作業(yè)方式作業(yè)人員基本裝備配置 <24高氣壓 身體健康經(jīng)過培訓(xùn)的高氣壓工潛水減壓艙24～60空氣常規(guī)潛水 經(jīng)過專門培訓(xùn)的空氣潛水員潛水減壓艙 >60 混合氣常規(guī)潛水或飽和潛水 經(jīng)過專門培訓(xùn)的混合氣潛水員和飽和潛水員 飽和潛水艙、轉(zhuǎn)運(yùn)艙、潛水裝具

通過對潛水技術(shù)特征及盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙作業(yè)要求的分析可見，盡管可以將盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙的壓力范圍劃分為小于24 m、24～60 m、大于60 m等不同等級，但潛水作業(yè)技術(shù)方案的選用并不是機(jī)械的教條。同樣環(huán)境條件下的帶壓進(jìn)艙，可以通過不同的潛水手段來實現(xiàn)，技術(shù)方法具有一定的可重疊性。比如40～60 m水深(或0.40～0.60 MPa的水頭壓力)既可以采用空氣潛水或混合氣潛水，也可以選用飽和潛水。根據(jù)我國潛水實踐和標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，對不同水深(壓力)范圍的超壓盾構(gòu)施工推薦的潛水作業(yè)方法見圖8。

4.1低壓進(jìn)艙作業(yè)

根據(jù)GB 26123—2010《空氣潛水安全要求》，潛水深度大于24 m或減壓時間超過20 min且在水下不能安全減壓時，潛水現(xiàn)場應(yīng)備有甲板減壓艙，并應(yīng)備有用于減壓和治療的氧氣。

對于盾構(gòu)作業(yè)水深(或地下水頭壓力)小于24 m的低壓作業(yè)，一般可選擇身體健康、經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)技術(shù)工人(高氣壓工)，按照CJJ 217—2014《盾構(gòu)法開倉及氣壓作業(yè)技術(shù)規(guī)范》的要求，采用壓縮空氣為呼吸氣，在基本干式環(huán)境下，通過人員平衡艙(人艙)承壓進(jìn)艙作業(yè)[12]。

4.2中壓進(jìn)艙作業(yè)

對于盾構(gòu)作業(yè)水深(或地下水頭壓力)在24～60 m 的中壓作業(yè)，應(yīng)采用經(jīng)過專業(yè)技能培訓(xùn)(如維修、換刀技能等)的空氣潛水員進(jìn)艙作業(yè)。

利用常規(guī)空氣潛水技術(shù)作業(yè)，工作人員在盾構(gòu)內(nèi)一般無需著潛水裝具，作業(yè)效率較高。所需潛水設(shè)備也較簡單，主要是人閘艙和移動式醫(yī)療加壓艙，不需要諸如轉(zhuǎn)運(yùn)艙、飽和艙等設(shè)備支持，技術(shù)難度底，操作簡單。潛水作業(yè)及減壓，按照GB 26123—2010《空氣潛水安全要求》和GB/T 12521—2008《空氣潛水減壓技術(shù)要求》執(zhí)行。

采用混合氣潛水作業(yè)，潛水員需配備符合混合氣潛水要求的專用裝具及潛水減壓艙，按照GB 28396—2012《混合氣潛水安全要求》執(zhí)行。

目前海洋工程飽和潛水深度一般可達(dá)200～300 m，最大海上作業(yè)深度534 m，模擬飽和潛水最大深度680 m，巡潛701 m。

圖8使用不同作業(yè)方式介入超壓隧道盾構(gòu)的推薦工作水深/壓力范圍(單位： mm)

Fig. 8Recommended depths/pressures for hyperbaric interventions in shield tunneling (mm)

4.3高壓進(jìn)艙作業(yè)

通常，水深大于60 m(0.60 MPa)的盾構(gòu)施工視為高壓作業(yè)(也有將0.68 MPa以上稱為超高水壓)。當(dāng)空氣潛水深度超過50 m后，在水下的適宜工作時間大大縮短，減壓時間則大大增加，其作業(yè)周期內(nèi)很難完成一次盾構(gòu)刀具作業(yè)，且由于氮麻醉的影響，“次生事故”發(fā)生概率增加。因此，對于水深大于60 m的項目，應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)工程的綜合情況，采用混合氣常規(guī)潛水或飽和潛水作業(yè)，并在作業(yè)地點(diǎn)配置相應(yīng)的潛水減壓艙或轉(zhuǎn)運(yùn)艙。

4.3.1氦氧常規(guī)潛水進(jìn)艙作業(yè)

按我國GB 28396—2012《混合氣潛水安全要求》規(guī)定，氦氧常規(guī)潛水的最大潛水深度應(yīng)不大于120 m。作業(yè)現(xiàn)場，通常應(yīng)配備水面減壓艙及其有關(guān)設(shè)備。

氦氧常規(guī)潛水在一定深度內(nèi)的作業(yè)時間有限，且減壓時間相對較長，主要用于短時間的進(jìn)艙檢查或更換磨損刀具等。其進(jìn)艙作業(yè)程序與空氣常規(guī)潛水相同，按照GB 28396—2012《混合氣潛水安全要求》執(zhí)行。

混合氣深潛水的作業(yè)安全保障要點(diǎn)： 1)對混合氣體配置的準(zhǔn)確性實施監(jiān)督。2)嚴(yán)格控制呼吸氣中的氧濃度。3)根據(jù)潛水深度的不同，監(jiān)督呼吸氣體的轉(zhuǎn)換。4)減壓結(jié)束后出艙的潛水員，應(yīng)囑其在艙旁或附近休息2 h，以觀察有無異常感覺和不適。之后仍要追蹤觀察12 h，以確保潛水員的安全。5)完成混合氣潛水后24 h內(nèi)不宜飛行或去高海拔地區(qū)旅行。

4.3.2飽和潛水進(jìn)艙作業(yè)

氦氧飽和潛水、氮氧飽和空氣巡潛技術(shù)，大大方便了進(jìn)艙換刀作業(yè)的順利進(jìn)行。根據(jù)飽和潛水理論，在一定的飽和深度內(nèi)，其作業(yè)時間基本不受限制。

采用氮氧飽和潛水，按照GB/T 17871—1999《氮氧飽和或空氣飽和-空氣巡回潛水減壓程序》執(zhí)行。采用氦氧飽和潛水，按照GB/T 24555—2009《200 m氦氧飽和潛水作業(yè)要求》執(zhí)行。對于遇到的緊急情況或減壓病處置，應(yīng)遵循GB/T 24556—2009《200 m氦氧飽和潛水作業(yè)應(yīng)急措施》、JT/T 744—2009《200 m氦氧飽和潛水減壓病處置原則》等實施。

5結(jié)論與建議

1)經(jīng)過最近20余年的工程實踐，潛水技術(shù)適用于隧道盾構(gòu)施工作業(yè)已毋庸置疑。我國現(xiàn)有潛水技術(shù)能力水平已完全具備應(yīng)對盾構(gòu)施工對各種潛水技術(shù)和裝備應(yīng)用的基本條件。一般壓力不超過24 m(0.24 MPa)的盾構(gòu)作業(yè)，由經(jīng)過基本培訓(xùn)的高氣壓工(也稱沉箱工)足以適應(yīng)工作需要。大于24 m的作業(yè)任務(wù)，應(yīng)由專業(yè)潛水員完成。實踐中，60 m(0.6 MPa)以淺是空氣潛水的適宜深度。超過60 m，空氣潛水發(fā)生氮麻醉的概率增加，易引發(fā)“次生”事故。如短時作業(yè)，推薦常規(guī)氦氧混合氣潛水。潛水員可在人員轉(zhuǎn)運(yùn)艙的運(yùn)送過程中加壓，節(jié)省加壓準(zhǔn)備時間，非常適合底部停留時間有限的應(yīng)急干預(yù)潛水。對于高壓環(huán)境下工作時間長，且體力負(fù)荷較大的盾構(gòu)作業(yè)，從作業(yè)效率和潛水安全考慮，飽和潛水具有比常規(guī)潛水更顯著的優(yōu)勢。

2)潛水技術(shù)用于隧道盾構(gòu)作業(yè)，需要解決的支持條件不僅僅是裝備設(shè)施、潛水規(guī)程及減壓表等軟硬件，潛水人員及作業(yè)管理(特別是有經(jīng)驗的現(xiàn)場指揮人員)亦是不可或缺。大深度飽和潛水是一項“人員-設(shè)備-法規(guī)-管理”環(huán)環(huán)相扣且復(fù)雜的系統(tǒng)工程。這對于盾構(gòu)隧道施工企業(yè)會有相當(dāng)大的壓力和挑戰(zhàn)。目前的優(yōu)選應(yīng)對方案是專業(yè)人做專業(yè)事。一些看似難以處理的潛水問題，相對于專業(yè)機(jī)構(gòu)也許只是成熟的基礎(chǔ)性工作。在歐洲等水下盾構(gòu)技術(shù)先進(jìn)的國家，通常也是將大深度高壓盾構(gòu)潛水作業(yè)委托專業(yè)潛水機(jī)構(gòu)去實施。比如，德國海瑞克(Herrenknecht)長期與北海潛水員有限公司(Nordseetaucher)合作。這樣做可讓盾構(gòu)隧道施工企業(yè)省去了很多精力及財力上的牽扯。

3)與隧道盾構(gòu)施工所需潛水作業(yè)相比，海上潛水(包括油氣開發(fā)、救助打撈)面對的環(huán)境更嚴(yán)酷，更復(fù)雜，對人員、裝備的要求更高。同樣是在高氣壓下實施作業(yè)，海洋工程潛水與隧道盾構(gòu)氣壓作業(yè)的主要差異，在于工作環(huán)境的不同(干式、濕式)，由此對所需潛水作業(yè)的工藝和程序產(chǎn)生相應(yīng)影響。如今隧道盾構(gòu)潛水最大深度(水頭壓力)超過100 m(1.00 MPa)的工程案例，已有瑞典哈蘭德薩斯(Hallands?s)隧道(1.30 MPa，2014)，美國拉斯維加斯米德湖(Lake Mead)3號引水隧洞(1.20 MPa，2014，盾構(gòu)設(shè)計靜水壓達(dá)1.70 MPa)。大深度高壓盾構(gòu)隧道施工，為飽和潛水技術(shù)的應(yīng)用開拓了新的領(lǐng)域和需求。

4)未來我國隧道盾構(gòu)施工潛水技術(shù)的應(yīng)用和推廣前景廣闊，這為隧道盾構(gòu)施工業(yè)界與潛水技術(shù)裝備應(yīng)用和研發(fā)機(jī)構(gòu)的合作提供了難得的機(jī)遇。相對于隧道盾構(gòu)帶壓作業(yè)起步晚經(jīng)驗不足，缺乏作業(yè)技術(shù)規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，我國海上救撈及水下工程領(lǐng)域的常規(guī)空氣潛水實踐已處于世界先進(jìn)水平，300 m以淺大深度飽和潛水技術(shù)的研究應(yīng)用亦躋身先進(jìn)國家之列。對照可能建造海底隧道的渤海灣(86 m)[13]、瓊州海峽(160 m)[14]和臺灣海峽(80 m)[15]，即便考慮海底埋深覆蓋層，極限深度一般不會大于200 m。未來隧道盾構(gòu)施工用飽和潛水系統(tǒng)的設(shè)計，深度200 m(2.00 MPa)足以滿足作業(yè)需求。在這方面，海上潛水行業(yè)的相關(guān)潛水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全法規(guī)框架已基本構(gòu)建，可供隧道盾構(gòu)施工潛水作業(yè)實踐借鑒。

5)目前我國盾構(gòu)帶壓作業(yè)潛水需要優(yōu)先關(guān)注和解決的問題，是如何將成熟的海洋工程潛水技術(shù)，科學(xué)有效地移植于盾構(gòu)施工帶壓作業(yè)領(lǐng)域。本研究與迄今已發(fā)表的研究工作的不同，在于嘗試從潛水技術(shù)及裝備應(yīng)用的專業(yè)視角，系統(tǒng)探討潛水技術(shù)與盾構(gòu)施工的應(yīng)用，提出盾構(gòu)帶壓作業(yè)潛水技術(shù)應(yīng)用的一般準(zhǔn)則，對國內(nèi)開展盾構(gòu)帶壓潛水作業(yè)實踐具有參考和借鑒意義。盾構(gòu)帶壓作業(yè)潛水技術(shù)的應(yīng)用尚有許多課題需要進(jìn)一步研究和探討，特別是與高氣壓盾構(gòu)飽和潛水安全相關(guān)的潛水裝備、作業(yè)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、加壓/減壓表、混合呼吸氣、應(yīng)急預(yù)案、以及壓力下飽和潛水員的緊急撤離問題等。這既為隧道盾構(gòu)施工與潛水技術(shù)裝備行業(yè)的發(fā)展提供了難得的機(jī)遇，同時也需要國內(nèi)施工企業(yè)與裝備制造商(盾構(gòu)、潛水)、潛水公司及專業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)的合作，共同推進(jìn)我國隧道盾構(gòu)施工高氣壓作業(yè)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展和完善。

6致謝

感謝上海交通大學(xué)海洋水下工程科學(xué)研究院荊巖林研究員對本文提出的修改意見和建議。

參考文獻(xiàn)(References)：

[1]楊文武. 盾構(gòu)法水下隧道工程技術(shù)的發(fā)展[J]. 隧道建設(shè)，2009，29(2)： 145-151.(YANG Wenwu. Development of underwater shield bored tunnels[J]. Tunnel Construction，2009，29(2)： 145-151.(in Chinese))

[2]孫謀，譚忠盛. 盾構(gòu)法修建水下隧道的關(guān)鍵技術(shù)問題[J]. 中國工程科學(xué)，2009(7)： 18-23.(SUN Mou, TAN Zhongsheng. Key technologic problems on underwater shield tunnel[J]. Engineering Science，2009(7)： 18-23.(in Chinese))

[3]孫善輝，洪開榮，陳饋. 盾構(gòu)飽和氣體帶壓進(jìn)艙技術(shù)研究[J]. 建筑機(jī)械化，2012(增刊2)： 119-123. (SUN Shanhui, HONG Kairong，CHEN Kui. Research on shield with saturated gas entering the pressured cabin technology[J]. Construction Mechanization，2012(S2)： 119-123.(in Chinese))

[4]陳饋. 盾構(gòu)法施工超高水壓換刀技術(shù)研究[J]. 隧道建設(shè)，2013，33(8)： 626-632.(CHEN Kui. Technologies for replacing cutting tools in shield tunneling under ultra-high water pressure [J]. Tunnel Construction，2013，33(8)： 626-632.(in Chinese))

[5]吳忠善，楊釗，楊擎. 超大直徑泥水盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙換刀技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 隧道建設(shè)，2014,34(7)： 673-678.(WU Zhongshan，YANG Zhao，YANG Qing. Research on and application of technologies for cutting tool replacement under hyperbaric condition in super-large diameter slurry shield boring[J]. Tunnel Construction，2014，34(7)： 673-678.(in Chinese))

[6]吳植恩，馮承忠，吳家偉. 港九海底鐵路建設(shè)中的減壓病: 工作條件與發(fā)病關(guān)系探討[J]. 中國工業(yè)醫(yī)學(xué)雜志，1989(2): 15-18.(WU Zhi’en，F(xiàn)ENG Chengzhong，WU Jiawei.Decompression sickness in a Hong Kong mass transit railway construction site: Part I [J].Chinese Journal of Industrial Medicine，1989(2): 15-18.(in Chinese))

[7]Andersen HL. Decompression sickness during construction of the Great Belt Tunnel, Denmark [J]. Undersea Hyperb Med 2002, 29(3): 172-188.

[8]徐宏.泥水平衡盾構(gòu)機(jī)高壓進(jìn)艙減壓方案及減壓病應(yīng)急治療措施[J]. 鐵道建筑技術(shù)，2011(4): 34-52.(XU Hong. Decompression program and emergency treatment measures of decompression sickness for hyperbaric intervention for slurry-TBM[J]. Railway Construction Technology，2011(4)： 34-52. (in Chinese))

[9]交通運(yùn)輸部上海打撈局. GB 26123—2010 空氣潛水安全要求[S]. 北京： 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010. (Shanghai Salvage of Ministry of Transport of the PRC. GB 26123—2010 Safety requirements for air diving[S]. Beijing: China Standard Press, 2010. (in Chinese))

[10]交通運(yùn)輸部上海打撈局. GB 28396—2012 混合氣潛水安全要求[S]. 北京： 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.(Shanghai Salvage of Ministry of Transport of the PRC. GB 28396—2012 Safety requirements for mixture diving[S]. Beijing: China Standard Press, 2012. (in Chinese))

[11]交通運(yùn)輸部上海打撈局.GB/T 24555—2009 200 m氦氧飽和潛水作業(yè)要求[S].北京： 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010. (Shanghai Salvage of Ministry of Transport of the PRC.GB/T 24555—2009 Requirements for heliox saturation diving operation to 200 m[S]. Beijing: China Standard Press, 2010. (in Chinese))

[12]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. CJJ 217—2014 盾構(gòu)法開倉及氣壓作業(yè)技術(shù)規(guī)范[S]. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2014.(Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China.CJJ 217—2014 Technical code for operation in excavation chamber of shield tunneling machine at atmospheric or compressed air[S]. Beijing: China Building Industry Press，2014.(in Chinese))

[13]宋克志，鄧建俊，王夢恕. 煙大渤海海峽隧道的可行性研究初探[J]. 地下空間與工程學(xué)報，2007(10)： 121-129. (SONG Kezhi，DENG Jianjun，WANG Mengshu. Feasibility study on Bohai strait tunnel connecting Yantai and Dalian[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering,2007(10)： 121-129.(in Chinese))

[14]郭陜云.瓊州海峽盾構(gòu)隧道方案工程技術(shù)要點(diǎn)[J]. 隧道建設(shè)，2010，30(增刊1)： 1-7.(GUO Shanyun. Shield tunnel scheme for Qiongzhou strait： Key technologies of the project[J]. Tunnel Construction，2010，30(S1)： 1-7.(in Chinese))

[15]王夢恕. 水下交通隧道發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)難題： 兼論“臺灣海峽海底鐵路隧道建設(shè)方案”[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2008(11)： 2161-2172.(WANG Mengshu. Current developments and technical issues of underwater traffic tunnel-discussion on construction scheme of Taiwan strait undersea railway tunnel[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2008(11)： 2161-2172.(in Chinese))

盾構(gòu)前艙可視系統(tǒng)技術(shù)填補(bǔ)國內(nèi)空白

近日，中交隧道工程局有限公司成功研發(fā)了盾構(gòu)前艙可視系統(tǒng)技術(shù)，這一技術(shù)在緯三路過江通道得到了成功應(yīng)用，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

該項目盾構(gòu)隧道穿越地層復(fù)雜，掘進(jìn)施工中需穿越黏土層、砂層、砂礫、卵石層、強(qiáng)中風(fēng)化粉砂巖層等軟、硬地層和各地層組合而成的上軟下硬復(fù)合地層，共計3 537 m。其中需穿越巖層490 m，對刀具的損壞極為嚴(yán)重。

在高水壓的江底，開艙人工換刀存在高風(fēng)險，可能會造成開挖面的坍塌，進(jìn)而影響隧道周邊建筑物的安全。

在專業(yè)領(lǐng)域使用可視化監(jiān)測系統(tǒng)，首先需克服特定使用環(huán)境下的各種技術(shù)問題，如鉆孔電視，其密封結(jié)構(gòu)可承受數(shù)百米甚至數(shù)千米深的水壓，海底探測使用的攝像頭必須具備高耐壓、耐腐蝕的能力；同時，要將前視和側(cè)視角度對鉆孔內(nèi)孔壁進(jìn)行無擾動的原位攝像記錄并加以分析研究，并具有全景觀察和實時監(jiān)視的能力等。

可視化刀具刀盤監(jiān)測系統(tǒng)分為后視系統(tǒng)和前視系統(tǒng)2個功能區(qū)。前者具備從刀盤后面對刀具進(jìn)行拍照并進(jìn)行圖像分析處理的能力，利用專門開發(fā)的圖像處理軟件對所得圖像進(jìn)行分析處理，并和刀具原始照片比較，確定刀具磨損情況，以便對需要更換的刀具進(jìn)行及時處理；后者具備從刀盤正面、側(cè)面攝像拍照能力，根據(jù)攝像拍照圖片直觀地判斷滾刀磨損情況。

除了盾構(gòu)前艙可視系統(tǒng)技術(shù)外，本項目還創(chuàng)新性地采用了液氮冷凍法更換盾尾刷。

盾尾刷能起到防止泥土、地下水、填充漿液進(jìn)入盾體的作用，被譽(yù)為泥水盾構(gòu)生命線。因此，盾構(gòu)在江底掘進(jìn)時，必須要保證盾尾刷的完好。但在盾構(gòu)長距離的掘進(jìn)中，由于盾尾刷和盾構(gòu)之間長期磨擦，以及盾構(gòu)姿態(tài)的變化，容易造成盾尾刷破損。盾尾刷破損易造成涌水、涌砂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響盾構(gòu)掘進(jìn)。

而緯三路過江通道S線在發(fā)生盾尾滲漏時，利用液氮冷凍技術(shù)，將盾構(gòu)的尾部和周圍的松散土質(zhì)凍結(jié)為一塊“大冰塊”，隔絕地下水，保證泥水不會通過損壞的盾尾刷涌入隧道內(nèi)部。凍結(jié)后，進(jìn)行管片拆除和盾尾刷更換作業(yè)，這一技術(shù)取得了良好的效果。

(摘自 巖土網(wǎng) http://news.yantuchina.com/26568.html2015-12-14)

Diving Technology for Operation in Pressurized Excavation

Chamber in Shield Tunneling

XUE Liqun, ZHANG Guoguang

(InstituteofUnderwaterTechnology,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200231,China)

Abstract:Shield machines are commonly used in tunneling. In the paper, the main difficulties, technical requirements, required techniques, features, main equipment and general guidelines for the diving operations under pressure in shield tunneling are studied, so as to solve the problems in the application of diving operation in shield tunneling. Conclusions drawn are as follow: 1) Diving technology is suitable for shield tunneling; 2) In the case of diving in shield tunneling, in addition to the equipment, procedures and decompression tables, the divers and the diving operation management are also key factors for the success of the diving; 3) Compared to the diving in shield tunneling, marine diving faces more severe environment, more complexity and more demanding personnel and equipment; 4) Regarding diving in shield tunneling in China, the priority is to transplant the marine diving technology into the shield boring rationally and effectively.

Keywords:shield tunneling; operation in pressurized chamber; diving techniques; saturation diving

中圖分類號：U 45

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-741X(2015)12-1306-09

DOI:10.3973/j.issn.1672-741X.2015.12.012

作者簡介：第一 薛利群(1958—)，男，山東淄博人，1982年畢業(yè)于武漢水運(yùn)工程學(xué)院(現(xiàn)武漢理工大學(xué))，船舶設(shè)計與制造專業(yè)，本科，研究員，主要從事潛水高氣壓設(shè)備、海洋水下特殊環(huán)境機(jī)械及裝備的開發(fā)研究工作。

收稿日期：2015-06-20; 修回日期: 2015-09-20