中国自主研发"海底空间站"成功应用 突破深海施工技术瓶颈

问题:海底盾构施工向更大埋深推进,刀具磨损快、维护频次高,如何在高水土压力下安全高效完成带压进仓换刀,成为决定掘进效率与工程安全的关键难题。

甬舟铁路金塘海底隧道海底段埋深大、地层变化复杂,盾构机需在软硬交替地层中持续破岩推进,刀具消耗量巨大。

随着掘进进入深海段,常规带压作业的安全深度与作业效率瓶颈集中显现,直接影响工期与风险控制。

原因:一方面,工程地质条件呈“极限工况”。

金塘海底隧道海底盾构段长、地层转换频繁,不良地层占比较高,硬岩强度高,导致刀具在高强度破岩中磨损加剧。

另一方面,传统普通空气带压进仓方式受生理安全边界约束,在更高压力环境下作业时间短、减压时间长,且氮麻醉、氧中毒、减压病等风险上升。

对于深埋海底、需高频维护的盾构作业而言,既难以满足安全要求,也难以支撑连续高效施工。

影响:此次“深海空间站”在75米深度完成高压进仓与换刀任务,标志着我国在盾构饱和带压进仓技术上实现工程化应用突破。

其直接意义在于提升深埋海底段盾构运维能力,为盾构机稳定掘进提供保障,减少因停机检修带来的进度波动与安全隐患。

更深层意义在于,该技术将海洋工程成熟经验与隧道施工需求融合,形成可复制的深海隧道施工解决方案,为未来跨海通道、深埋隧道等重大工程提供关键支撑,也有助于提升相关装备与系统的自主可控水平。

对策:针对深海段“高压、高风险、高频维护”的特点,建设单位联合科研与专业力量,历经多年攻关,形成以饱和作业为核心的系统解决方案。

该方案通过混合气体呼吸与一次加压使作业人员达到“饱和”状态,使减压时间由“随停留时间增加而增加”转变为“在同一深度保持固定”,从机制上缓解高压作业的效率与安全矛盾。

设备采用模块化体系,集生活舱、穿梭舱、控制舱等功能于一体,实现人员在与海底同等压力环境下连续驻留,完成“进出仓—维护—返回休整”的闭环作业。

与此同时,压力控制、气体管理、应急保障等关键子系统实现国产化配套,增强了工程实施的可靠性与供应链韧性。

前景:从工程进展看,金塘海底隧道作为甬舟铁路控制性工程,其盾构段将由两台超大直径盾构机对向掘进并在海底实现精准对接,施工组织与装备能力缺一不可。

“深海空间站”此次首秀验证了深水带压进仓的可行性,为后续更深埋深与更复杂工况的连续施工提供了经验。

随着最大饱和作业深度能力进一步释放,深海隧道施工有望在安全边界更清晰、作业效率更稳定的条件下推进。

面向长远,甬舟铁路建成后将补齐舟山铁路交通短板,增强宁波舟山港集疏运体系能力,促进海岛与内陆联通、要素流动与产业协同,对长三角一体化和现代综合交通体系建设具有带动作用。

从追赶者到领跑者,"深海空间站"的成功应用见证了中国基建的硬核实力。

这项融合航天理念与海洋技术的创新成果,不仅破解了深海施工的世界难题,更展现了我国工程科技人员勇攀高峰的智慧与勇气。

在建设海洋强国的征程上,这样的自主创新将持续为高质量发展注入澎湃动力。