盾构机应该要能满足普通压缩空气作业、混合气体作业或饱和潜水作业，不同方式的潜水作业选择取决于压力要求和进仓工作时间的长短。只有在地质条件十分坚硬、渗水度十分低或者强岩层中，才能试图冒险在普通压力下进仓作业。 【关键詞】 高压;潜水;安全性
欧v客车泥水平衡盾构机在工程中如果需要更换刀具，通常要选择地层条件较好的地段作业。土仓基本是保持空仓换刀，要有足够的空间，并且要对仓内实施加压，保持气压平衡以防止掌子面或地表沉陷。作业人员必须要经过专门的训练使其能够适应带压环境并进行作业。本文主要针对泥水平衡盾构机在特殊潜水条件下实现刀具更换进行研究，以此评估盾构机作业的安全性。
气浮导轨1 高压环境作业
在40米深处，即压力相当于4bar，传统作业方式对带压作业工程师在作业区域内进行压缩空气作业已不再理想，况且，下一代隧道将比目前隧道长度更长、地理位置更深，所以，潜水 员和带压作业工程师发挥主导作用将是未来高压作业的必然趋势。
2 工程实例
普通低合金钢2.1德国易北河第四隧道
盾构机直径达14.2米，隧道最薄浅埋断仅为7米，地下水压高达4.5bar，因此易北河第四隧道成为泥水盾构机施工的里程碑。盾构机在隧道南部2561米的挖掘地质是由沙、泥灰和大圆石组成的冰积土，而隧道北部段土质为更为连续的黏性土，有泥沙，含沙砾和大圆石的黏土等。土质的高磨损性导致了刀盘维保进仓作业的频繁进行。我们发现不仅刀具磨损严重，而且刀盘背面也由于持续与开挖仓底部沉积的泥渣不断摩擦而磨损严重。因此压缩空气待压修复作业耗时大量，总耗时6周。在易北河隧道最深处，作业人员在开挖仓中的工作压力最高达到4.5bar。此项目总共进仓作业时间为10920小时，进仓人次为2738次，仓压力最高达到4.5bar，其中237人次的进仓压力大于3.6bar。减压病报告总共为21例，均在小于3.6bar的情况下发生。易北河第四隧道第一次使用了仓。仓通过连接上北大西洋公约（NATO）法兰后再连接到盾构机的压缩空气闸，这样就伤员可以在带压条件下被运送至地面。但十分幸运的是，此次施工并未出现要使用仓的情况。
2.2德国威悉河隧道
它是德国不来梅威悉河北部的1640米双隧道。隧道施工采用的是直径为11.71米的泥水盾构，施工地质为冰积土。冰积土主要有弱土且部分土况十分松散，含硬花岗岩但沙含量少的大圆石，在浅埋段土质为十分松软的黏土和泥煤。在易北河下，发现的塑性黏土已相互黏附成纹理坚硬，剪切强度已达到软弱岩层。隧道仰供块最低点为海平面下40米。由于北海的潮汐，河面水位在海平面上下2米处浮动，也曾最高达到高于海平面5.2米。隧道走势中，地下水压与隧道仰供块之间压力大致在2.5bar至4.0bar之间，在暴潮时水压高达至4.5bar。刀盘维修工作是在大于4.5bar的压缩空气压力下展开的，而碎石机的维修则是在大于5.0bar压力中进行。此外，潜水员也能适应在膨润土压力大于5.0bar环境下工作。常规空气压缩（非混合气体）和吸氧减压操作得以顺利完成。在总共5000小时的带压作业和1400人次的进仓作业中，其中有600小时的作业压力大于3.6bar。减压病报告为15例，均在低于3.6bar的情况下发生。
2.3荷兰Westerschelde隧道
隧道全长6.6千米，它是隧道施工中第一个采用饱和潜水进入开挖仓的隧道项目。两条隧道
类使用的是11.33米的泥水盾构。隧道地质由中等至良好的中空第四纪砂和大约2千米长的大量第三硬泥土质组成。在隧道最深处的黏土下，同时也发现大量第三金沙。隧道仰拱块最低点为海平面下60米，水位大致都在海平面上下2.5米浮动，也曾最大超出海平面4米。隧道覆土在28米至40米不等。易北河隧道的工作压力最高为4.5bar，而威悉河隧道的工作也只是在最高5.0bar的压力下进行的。但Westerschelde隧道的工作压力将高达8.5bar。鉴于在8.5bar的压缩空气下，呼吸空气中的氮气会使人引起昏迷，所以在8.5bar的压力下无法开展压缩空气作业。因此，从一开始就使用混合气体作业。几十年来，大量的已经证实且被应用在国际商业海上潜水的潜水方案和潜水程序，同样也能在大于5.0bar的盾构类隧道施工中。其中就有混合气体的使用。这些混合气体是用氧气和不同惰性气体按照不同压力要求配比而成，它能使潜水员在待压条件下连续工作几天甚至几周，这种方法也称作饱和潜水法。在压力为3.0bar到6.0bar的条件下，饱和潜水作业也可以把压缩气体当成工作气体，此种方案也是将来潜水的趋势。混合气体作业的安全成功进行需要十分周密的盾构机准备及必要的后勤配合。鉴于隧道覆土浅薄，在刀盘的开挖仓中降低膨润土压力将变的十分危险。因此，受过专业训练的潜水员将进行刀具的检测和更换工作，以防需要开展修补或保养工作。Westerschelde项目中总共进行了6次饱和潜水作业，合计时间为40天，每次
减压时间为4天。在混合气体条件下的进仓作业总共10次。此外还有546人次，合计1652小时的普通压缩空气进仓。减压病报告为5例，并且全部都在地面仓治愈。
陈利丹2.4中国南京长江隧道
它是在中国南京的穿越长江的隧道项目，为全长2990米的双隧道，使用的是两台直径为14.96米的泥水盾构机，掘进地质为黏土和细沙组成的软冲积层。隧道仰供块最深处低于海平面65米，由于潮汐影响，河面水位在正负海平面1.5米范围内波动。此项目的主要施工任务为压缩气体内进行焊接作业。根据以往的研究与经验，在压缩气体内进行焊接作业并不成问题。但由于此次刀盘六个刀臂的铲刀均需翻新，所以任务十分艰巨。在焊接进行前，刀盘边侧需焊接支撑。为此，我们全天候日夜连续工作了12周。工作压力已经达到5.4bar，为稳定压力，我们添加了高密度、高黏稠度的混合物的膨润土。刀盘维修作业的压力最高达到5.4bar，碎石机维修作业压力最高至6.5bar，但普通压缩空气作业（非混合气体）以及含氧减压都顺利进行。在总共4000小时的待压作业中，共进行了850人次进仓作业，减压病报告仅为3例。
libsvm3 结论
大于4bar压力的高压地下水压力使隧道作业更加困难，对刀具设计和加工技艺也提出更高要求。盾构机、隧道设备和隧道作业程序的设计中，其性能之一应该可以提供可靠充足的、且持续的支撑压力，用以在掘进或进仓时平衡地下水压。隧道掘进如果是在硬土或岩石中进行，高压地下水对泥水盾构或EPB盾构都将不会产生大问题，因为隧道掌子面可以保持稳定，而且土质渗透性低阻住了地下水的渗出。如果在粗粒土或不稳定岩石层中掘进，则需要可以提供可靠稳定的掌子面支撑保持掌子面稳定并避免在进仓和掘进中泥土大面积塌方。对于泥水盾构来说，取得稳定的掌子面将会相对容易一些。地下水压力大小，土质磨损度，已经打下隧道不同地质的长度决定了进仓时的进仓条件，所以盾构机应该要能满足普通压缩空气作业、混合气体作业或饱和潜水作业，不同方式的潜水作业选择取决于压力要求和进仓工作时间的长短。只有在地质条件十分坚硬、渗水度十分低或者强岩层中，才能试图冒险在普通压力下进仓作业。但是，现场同时也应保证能够在需要时随时提供压缩气体支撑或地面仓救护。以往的经验已经证实了饱和潜水作业是一种十分成功可行的隧道高压潜水作业，同时，在压缩空气下作业的压力可以高达6.5bar，但此时的工作效率并不十分乐观，而持续的训练以及隧道挖掘机的不断改良将给我们提供一个十分光明的隧道施工未来。
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