盾构饱和带压进仓技术交流

盾构饱和带压进仓技术交流第1页，共30页，2023年，2月20日，星期一一、饱和带压相关概念二、饱和带压设备设施三、饱和带压人员及物资配置四、饱和带压实施流程及要点五、饱和带压现状主要内容第2页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流一、饱和带压相关概念1、饱和作业人员在高气压环境中，持续逗留（“居住”）24h以上，致使呼吸气体（如氦氧混合气）中的惰性气体（氦气）在机体各类组织中达到完全饱和状态。在此基础上只要环境压力不再改变，人体在高压环境下工作时间无论怎么延长，其减压时间都不会增加。2、气体分压当气体混合物中的某一种组分在相同的温度下占据气体混合物相同的体积时，该组分所形成的压强。第3页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流一、饱和带压相关概念3、氧中毒当氧分压超过500mb，就会对肺气泡造成影响，这种情况持续一定的时间会导致肺活量的降低，甚至造成严重伤害。在带压进仓作业人员进行治疗性减压期间，氧分压在1.5～2.5bar的时候，肺部氧中毒的情况会比较明显。4、氮麻醉氮不参与各细胞成分的化学过程，但它在血液中的分压达到一定的高度，就会产生麻醉作用，引起神经纤维的传导和中枢突触传递受阻，神经元的兴奋性不受控制，严重者可引起死亡。第4页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流一、饱和带压相关概念5、气体饱和作业类型（1）氮氧饱和带压作业：环境压力范围一般在0~3.6bar范围内；（氮麻醉）（2）氦氧饱和带压作业：环境压力范围在3.6bar以上，氦气是进入压力环境使用比较成熟的一种气体，属惰性气体，化学性质不活泼，通常状态下不与其它元素或化合物结合，进入人体是氦气，排出来还是氦气，没有变化。氦氧饱和中氦气的作用有两个，第一，因为它在使用气体中占主要比重，所以它可以起到主要压强作用，维持环境与周围的压强平衡；第二就是稀释氧气，使氧气维持一个合理的分压，使氧气维持在不至于使人体出现氧中毒又不至于使人体出现缺氧症。这里的饱和带压指的是氦氧饱和带压，不再重复。第5页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流一、饱和带压相关概念6、氦氧饱和和常规带压进仓比较作业压力作业时间风险性工作效率适应范围压缩空气带压最高0.6MPa作业时间短，减压时间长减压病、氮麻醉、氧中毒工作效率低低压、短时间、工作量小氦氧饱和带压理论上压力不受限制作业时间长，一次性减压疾病风险小工作效率高高压、长时间、工作量大氦氧饱和带压技术复杂、组织难度大，代价高。在超大型盾构隧道施工，尤其对于长距离穿江越海隧道，开仓压力大于0.6MPa时，氦氧饱和带压法是唯一安全高效途径。第6页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流二、饱和带压设备设施序号名称数量单位要求1高压饱和舱系统1套20尺集装箱式生活舱20尺零件存储集装箱20尺集装箱操控和工作间2台穿梭舱含舱内环境控制系统2呼吸和交流系统1套呼吸系统：满足在4名作业员需要，并预留2套供给接口饱和作业紧急呼吸系统主管与操舱人员及作业员（头盔）交流系统进舱作业闭路电视监控系统3穿戴装备1套多功能混合气体潜水头盔（包含信号及气体传输脐带电缆等）4穿梭舱运输系统1套起吊装备、水平运输设备、垂直提升装置5气体回收系统1套生活舱及穿梭舱气体回收系统可移动性（作业员进舱工作用）气体回收系统回收气体混合系统6备用生活舱1套包含装有一台双闸门生活舱的20尺集装箱和20尺操控及机械集装箱7医疗舱1套额定压力满足治疗方案中压力需求，容积比饱和生活舱小，可容纳2～3人，用于减压病的治疗，医疗舱配套足够的呼吸氧气8机房1套地面机房等临时建筑采用防火材料修建，作业区域考虑足够宽度施工便道，并且布局合理。构建生活舱及穿梭舱对接平台，包括浇筑混凝土基础和轨道、在基础上铺设预先加工好的有轨托架第7页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流二、饱和带压设备设施生活舱和穿梭舱必须配置生命支持系统包括：（1）供气系统（2）压力监测控制系统（3）舱内环境气体分压监测控制系统（4）有害气体检测和气体净化装置（5）温度和湿度监测控制系统（6）通讯、舱内视频监视及应急电源系统（7）供水及排污系统（8）消防、应急设备第8页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流二、饱和带压设备设施1、生活舱为满足饱和带压人员日常生活休息所需的密闭压力舱室，一般存放在地面20尺集装箱式内。现场一般设置2套饱和生活舱，1套饱和居住舱发生故障时，另1套饱和居住舱可作为应急使用，确保饱和居住舱内人员生命安全。第9页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流二、饱和带压设备设施生活舱控制室控制室设有集中控制台以实现饱和居住舱系统的各种操作控制和生命支持，维持居住舱内稳定适宜的居住环境。饱和生活舱配套的各种控制系统集成，通过各种管路和线缆与居住舱、混合气体气瓶组、治疗气体气瓶组、氧气瓶组、空压机站连接，实现有效的生命支持保障功能。第10页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流二、饱和带压设备设施2、穿梭舱将饱和带压作业人员在地面生活舱和盾构机人员舱之间来回转运的舱室。第11页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流二、饱和带压设备设施3、多功能混合气体潜水头盔通过管束为饱和带压人员提供气体、水、电及联络信号等的装备。第12页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流二、饱和带压设备设施4、气体回收系统包括生活舱及穿梭舱气体回收系统、可移动性（作业员进舱工作用）气体回收系统、回收气体混合系统。第13页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流二、饱和带压设备设施5、机房临时建筑用于容纳饱和居住舱、穿梭舱、配套设备（电站、空压机站、发电机组等）、各种气体储气罐等地面设施，应做好防火消防措施和水电供应，应设置生活舱及穿梭舱对接平台、穿梭舱吊装运输设备。第14页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/2023156、穿梭舱运输系统垂直提升装置、水平运输设备；二、饱和带压设备设施第15页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/2023166、穿梭舱运输系统

盾构机穿梭舱运输系统穿梭舱运输通道在正式使用前，应进行模拟演练。二、饱和带压设备设施第16页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/202317人员岗位设置及要求（单班组）三、饱和带压人员及物资配置序号岗位数量（人）要求1值班经理1项目班子成员担任，下达施工任务，监管施工过程、施工安全和工作完成情况，协调各业务部门工作。2作业队长1对饱和带压进仓作业进行安排，协调相关资源，保障作业过程安全，协助值班经理工作。3高压医生1带压作业期间的医学顾问；职业病预防及救治；负责身体检查、医疗卫生等。跟踪进仓期间作业人员身体状况，对带压作业期间人员身体出现异常状况时进行现场紧急医疗救助。作业人员出仓后，询问和初步检查其身体状况并告诫后续注意事项。4饱和带压作业人员3～4在正确佩戴安全防护用品的前提下，按照技术交底培训内容实施作业。对掌子面异常变化情况及时反馈。5生命支持负责人4饱和带压作业健康保障，负责现场生命支持系统；负责地面生活舱的监控及操作；负责穿梭舱、人员舱等作业时监控及操作。按照国家标准要求，依据进仓作业工作压力，严格控制带压作业时间、加压和减压时间。协助医生对患者进行紧急医疗救助。第17页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/202318三、饱和带压人员及物资配置8物资管理员1混合气计算、配备管理，作业材料、应急物资、危险品管理等。10盾构司机1对盾构供水、供电、通风、通信、照明系统主要设备运转情况进行监控，联络协调相关资源。11机电工程师2～3根据刀盘磨损情况进行检查，测量相关数据，提出刀盘修复方案。作业完成后，对作业效果进行判定；饱和系统检查、维护，现场技术工作。12土木工程师2对掌子面稳定情况进行监控，对突发情况进行评估和判定，并及时采取合理措施。13安全员1对仓内有害气体进行检测、评估和判定，监督并及时制止违规作业，并掌握人员急救技能。14进仓辅助人员5～7保障隧道运输通道畅通，完成带压进仓前的材料准备，混合气更换，以及穿梭舱的倒运。15值班维修工3对盾构的机械设备进行维修和保养，根据现场需求对机械设备进行安装和维修。16值班电工2高低压电工各一名，持证上岗，盾构的供电、照明系统进行维保和监控，根据现场需求对用电设备进行安装及拆除。第18页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/202319三、饱和带压人员及物资配置序号名称规格单位数量用途1混合气体50L组若干饱和作业需求2医疗气体50L组若干治疗用气3钠石灰kg若干干燥剂和二氧化碳4活性炭Kg若干吸附各种有害物质饱和带压作业所需主要物资第19页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/202320饱和带压所有混合气（参考南京纬三路中交隧道局作业）气体种类产品描述包装规格用途TRIMIX（三元混合气）5%O2+75%He+BalN250L200BarMCP15饱和带压换刀作业用气TRIMIX（三元混合气）10%O2+55%He+BalN250L200BarMCP15饱和带压换刀作业用气HELIOX（氦氧混合气）50%O2/50%He50L150BarMCP15治疗用气HELIOX（氦氧混合气）35%O2/65%He50L150BarMCP15治疗用气HELIOX（氦氧混合气）20%O2/80%He50L150BarMCP15治疗用气

备注：50L—气瓶水容积；200Bar/150Bar—混合气充装压力；MCP15—15个50L的气瓶串联起来组成的气瓶组。

第20页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/202321饱和带压所需混合气

氦气：价格昂贵，在氦氧饱和作业成本占据相当大的比例。国内氦气基本都用于军工业，气体回收装置是对氦气的回收。氦气供应商：林德气体为德国企业在中国设置的机构是全球最大的氦气供应商，在美国、澳大利亚以及中东都有氦气资源，供应稳定。同时在中国大陆地区，林德分别从4个地方对进口氦气进行清关，分别是上海海关、深圳海关、成都海关和天津海关。南京中交隧道局纬三路饱和带压作业使用的混合气由林德气体提供。据调查目前国内还有一家公司普莱克斯(中国)投资有限公司，美国在中国投资的专业气体供货商。第21页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/202322四、饱和带压实施流程及要点1、饱和带压作业流程图第22页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/202323四、饱和带压实施流程及要点2、泥膜（1）泥水盾构：根据泥膜建立需求，确定高粘度泥浆配比、方量，高粘度泥浆配置完成后，通过注浆泵注入至开挖仓，同步对开挖仓内的浆液进行置换。（2）土压盾构：将配置好的膨润土通过注浆泵注入至开挖仓内，同步对开挖仓内的渣土进行置换。（3）高粘度泥浆、膨润土置换完成后，应缓慢转动刀盘进行搅拌，然后静置泥浆并适当提高开挖仓压力，使浆液均匀渗透掌子面，建立泥膜，达到保压时间要求后，根据作业液位需求降低开挖仓内渣土、泥浆高度。根据仓内压力变化、补气量变化、气垫仓内液位变化情况对泥膜形成质量进行初步判定。第23页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/202324四、饱和带压实施流程及控制要点3、生活舱加压（1）氧分压配置1)允许加压到达预计饱和压力时舱室氧分压超过40kPa,但应控制在依靠舱内饱和带压人员经12h呼吸能降到40kPa的范围内。2)饱和带压加压应分为两个阶段，第一阶段采用富氧氦氧混合气加压，第二阶段采用贫氧混合气（可以采用氧浓度为2%的氦氧混合气）加压。3)第一阶段加压采用的富氧氦氧混合气加压深度可以参考饱和作业项目实际情况，也可通过计算获得，但不应少于0.15bar。4)如为了控制加压到饱和带压压力时舱室的氧分压，可采用氧浓度低于2%的氦氧混合气进行第二阶段加压，应经过作业单位批准并有安全措施。（2）加压速度1)采用富氧氦氧混合气完成第一阶段加压，加压速度不大0.1bar/min。2)完成第一阶段加压后，停留检查舱室密封情况、呼吸面罩供气状况。如有异常，应将舱室减至常压。3)加压过程中应急呼吸气的配置应满足在使用深度的氧分压为20kPa至250kPa,适宜的氧分压为40kPa至100kPa。第24页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/202325四、饱和带压实施流程及控制要点4、生活舱减压a）饱和带压作业完成后或达到减压表规定的作业周期（原则上28天），通过生活舱减压出舱。b）减压表的制定可参考：德国北海公司饱和作业企业标准（注：1bar=1000mb）饱和压力（bar）每降0.05bar最大减压速率所需时间(min)舱内氧气含Bar/hBar/24h18-620500mb+30mb0.152.706-325500mb+30mb0.122.163–1.530500mb+30mb0.11.801.5-04022%(21-23%)0.0751.35第25页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/202326四、饱和带压实施流程及控制要点5、生活舱环境要求通过仪表、气体检测分析仪的显示、舱内视频监控、通讯系统，生命支持技术员必须不断地监控进舱作业人员的情况，并频繁控制舱内环境参数，包括作业压力、气体分压、成份比例、湿度、温度等。若需要，开启舱内紧急净化设备，协助混合气体混合。（1）舱室环境参数1)饱和带压压力

设定饱和带压压力±0.05bar。2）氧分压40kPa士2kPa。（1bar=100kpa）3）二氧化碳分压

不大于0.6kPa。4)氮分压

不大于100kPa第26页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/202327四、饱和带压实施流程及控制要点（2）温度应以饱和带压人员感觉舒适为宜，适宜温度范围参照下表：氦氧饱和潜水不同饱和压力的舱室温度范围压力（bar）温度（℃）0～522～275～1025～2910～1527～3015～2028～31（3）根据饱和压力的不同，相对湿度如下饱和压力小于18bar，相对湿度40％～60％；饱和压力大于18bar，相对湿度40％～50％。第27页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14/04/202328四、饱和带压实施流程及控制要点6、舱室管理（1）饱和作业期间使用的所有舱室，在一定压力下，必须进行24小时的全程监控，舱室参数每小时要测定1次。（2）记录对饱和带压人员的观察情况、饱和带压人员需求、物料舱使用、厕所使用、排舱底水、更换消耗品及气体分析仪等运行状况。（3）人员洗澡、使用厕所、使用物料舱、排舱底水、变动舱室阀门状态等应经生命支持员同意。（4）如涉及生活舱压力等级变化，包括中间加压或减压，应按变换饱和压力的规定进行。（5）物品传递前要确认物品安全性且不应装满到物料仓容积的2/3，并检查排气阀口，防止堵塞。（6）卫生间冲洗和排空污水罐时，舱内外人员应配合，按规定程序操作。正在使用时，不得冲洗和排污。第28页，共30页，2023年，2月20日，星期一盾构饱和带压进仓技术交流14