全球首创三元混合气盾构带压7.6bar作业60分钟技术完成工程验证

2026年1月上旬，中铁十一局集团有限公司甬州铁路YZSA－3工区项目经理部领导一行赴湖北功宇工程有限公司（厦门分公司）调研交流，现场观摩并成功试验了该公司研发升级的“氦氮氧三元混合气带压作业系统”。作为一项拥有完全自主知识产权的世界首创技术，该系统在深埋海底隧道带压作业领域实现关键性突破，为我国复杂地质条件下的重大基础设施建设提供了全新的技术路径。

原上海打捞局张辉教授、上海交大石路教授、海研所姚健教授、中铁十一局集团有限公司城轨公司科数部部长杨威、中铁十一局集团有限公司城轨公司工程技术部副部长彭浩、中铁十一局集团有限公司项目机电副经理简志华、中铁十一局集团有限公司大盾构中心经理杜殿逵、中铁十一局集团有限公司城轨公司机电部副部长孙亮、中铁十一局集团有限公司盾构分公司副总经理周法庭、中铁十一局集团有限公司盾构队技术室主任邹振宇、中铁十一局集团有限公司项目工程部副部长张佳龙、湖北功宇工程有限公司总经理胡胜民以及湖北功宇工程有限公司总经理技术总顾问荆祥礼等嘉宾出席了本次交流会。

带压作业是深海隧道施工中安全风险最高、技术难度最大的环节之一。长期以来，国际通行的带压作业方式受制于人体生理极限与装备条件，安全作业压力普遍控制在5bar以内，不仅作业时间短、效率低，而且成本高昂，对作业人员健康存在潜在威胁。如何在更高水土压力环境下实现安全、高效、可持续的带压作业，一直是全球隧道工程领域亟待破解的技术难题。

湖北功宇工程有限公司研发的“氦氮氧三元混合气带压作业系统”，以亨利定律为理论基础，通过对氦气、氮气和氧气进行科学配比，构建起涵盖动态配气、储运分配和呼吸状态实时监控的完整技术体系，实现了带压作业理念与技术体系的系统性创新。该系统在现场运行中表现出良好的稳定性和安全性，为高压环境下人员进仓作业提供了可靠保障。

从技术指标看，该系统在多个维度实现实质性突破：在压力维度上，成功突破国际公认极限，将安全作业压力从5bar提升至7．6bar以上，并具备向10．0bar进一步拓展的技术潜力；在效率维度上，单次作业时间由传统方式不足30分钟延长至约60分钟，减压时间成倍缩短，整体作业效率显著提升；在安全维度上，作业人员无需长期处于高压密闭环境，呼吸阻力明显降低，气体消耗量减少70％以上，从源头上有效规避了氮麻醉等职业健康风险，安全性实现根本性改善。

这一创新成果已在甬舟铁路金塘海底隧道建设中完成首次工程化应用。金塘海底隧道全长17公里，是目前国际上距离最长、断面最大、地质条件最为复杂的海底高铁隧道工程之一，集超长距离、高水压、多变地层等施工难点于一体。盾构机长距离掘进过程中，刀盘刀具磨损不可避免，必须在高压环境下进行检查和更换，而保障换刀作业安全，一直是制约工程推进的关键难题。

2024年5月，湖北功宇工程有限公司受中铁十一局集团有限公司委托，承担了金塘海底隧道6．3bar高压环境下的盾构机带压换刀作业任务。依托三元混合气带压作业系统，相关作业安全、高效完成，为后续复杂区段施工提供了重要技术支撑，也标志着我国在深海盾构带压作业领域实现了重要跨越。

今年1月5日到1月8日，中铁十一局集团一行和相关教授于厦门6仓进行试验，在7．6bar高压环境下持续60分钟作业时长。“相较于传统饱和带压作业设备，三元混合气带压作业系统在成本控制、作业效率和人员安全等方面优势明显，设备投入成本约降低一半，作业组织更加灵活，人员作业环境显著改善。”中铁十一局集团相关领导表示，基于此次试验成果，项目方计划于今年3月在金塘海底隧道2970至3005环段组织开展实战应用。

据介绍，该区段为盾构施工关键区段，隧道采用单洞双线形式，盾构段总长6．27公里，最大埋深达76米，其中水深约20米、土体埋深约56米，对带压作业技术提出了极高要求。当天，中铁十一局集团有限公司领导在现场成功试验了金塘海底隧道（金塘侧）76米埋深条件下的三元混合气带压进仓作业，对系统运行稳定性给予充分肯定。

“这项技术我们持续研发了近三年，经历了数百次试验验证。”湖北功宇工程有限公司总经理胡胜民介绍，目前该系统已在6．3bar工况下完成实战应用，并顺利通过7．6bar高压作业试验，为后续在更高压力等级条件下实现工程化、规模化应用打下了坚实基础。

业内人士表示，该系统在实际工程中的成功应用，标志着我国在高水压盾构带压作业领域实现了从经验依赖向系统化、工程化解决的转变。随着这一技术在复杂工况中的不断验证，其应用边界有望进一步拓展，为深埋隧道施工安全组织和施工效率提升提供更加可靠的技术支撑。（王菲菲）

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