过渡舱应用与特征概述利用压缩空气作为辅助掘进措施的盾构技术日益成熟
目前，随着技术的发展,全气压盾构已经被淘汰，局部气压盾构得到了有效的应用
在大中型直径的局部气压盾构中，都具有气压过渡舱，英文是 Air Lock，国内文献中称为气闸，或称气压过渡舱，容易理解
气压过渡舱是盾构中的特殊结构，它是具有一个或多个舱室的压力容器，舱室之间有通道门，各舱室之间能被封闭，能被压缩空气充压
1气压过渡舱的用途及结构形式在盾构隧道工程的施工过程中, 由于水文地质情况不同，在某些施工区间，盾构开挖舱内具有高于大气压的压力，为了进行维修和地质调查，施工人员需要在高压状态下进入开挖舱
在进出开挖舱的过程当中，一方面应保持开挖舱的压力不发生变化，否则可能造成涌水或其他施工事故；另一方面，由常压区进入高压区或由高压区进入常压区，进舱工作人员必须经过加压或减压的过程，否则会对人体造成气压伤害
为了保证人员的安全，避免涌水或其他施工事故，盾构掘进机的结构中需设有气压过渡舱
通过在气压过渡舱中对进舱人员进行加减压，可以安全地从常压区进入处于高压状态中的开挖舱，或从高压状态中的开挖舱进入常压区，同时保持开挖舱的压力不发生变化，保持压力平衡
气压过渡舱的类型有人员舱、材料舱和混合舱
仅适用于人员进出开挖舱的过渡舱是人员舱，仅适用于材料及设备进出开挖舱的过渡舱是材料舱，既适用于人员又适用于材料及设备进出开挖舱的过渡舱是混合舱
根据盾构的结构特点或使用方的要求，需在盾构中布置不同的气压过渡舱
为安全需要，人员舱至少应有两个直接互相连接的舱室组成
一个舱室作为正常减压的主舱室，一个舱室作为允许人员从常压下直接进入的进口舱室，该舱室可以作为紧急减压舱室
由于盾构的开挖直径不同，或设计理念不同，盾构中的气压过渡舱有不同的结构组成型式
1) 由两个或更多的耐压舱壁构成的舱室和用法兰连接到耐压舱壁上的分离式舱室组成，常用于大直径的盾构
大直径盾构内部空间较大，可以把气压过渡舱的一部分做成分离式舱室
分离式舱室既可以单独加工、单独试验，也可以单独运输
分离式舱室依靠高强度螺栓连接到耐压舱壁的法兰上，法兰之间用密封件保证气密性
2) 由盾构壳体内两个或更多的耐压舱壁构成的舱室组成，没有分离式舱室，见图 2，常用于中小直径的盾构
中小直径盾构内部空间较小，不能安装分离式舱室，为了合理利用盾构内部的空间，在盾构壳体内，利用多个耐压舱壁围成气压过渡舱的舱室
气压过渡舱是盾构壳体焊接钢结构的组成部分
2进舱与出舱注意事项2.1 危险性的评估1 ）水文地质状况 应仔细调查掘进面的水文地质状况，确定掘进面的土体稳定情况，确定是否会涌水，是否有危险性气体等；确定掘进面的水土压力
2 ）人体伤害因素 对可能造成人体伤害的因素都应充分进行评估，如触电、机械伤害、噪声伤害等
确定安全保障措施是否可靠
3 ）减压表 根据压力的大小及舱内作业时间的长短，选择或制定合适的减压表并严格执行
2.2 保持开挖舱压力平衡保持开挖舱压力平衡措施有加泥平衡、加气平衡
但需要人员进入开挖舱时，开挖舱内必须有能够容纳人的空间，这时应采用加气平衡措施
为了这个目的，盾构中应具有可靠的控制空气压力平衡系统
启动该系统时应注意压缩空气从以下各处的逃逸的情况：①掘进面向土体中渗透；②从前后盾的铰接部位泄露；③从排料系统随弃土（碴）逸出
2.3 紧急舱的使用当有紧急情况时，人员或材料及设备可以在进口舱室内进行紧急减压
如开挖舱内有危险，需立即逃离开挖舱，应先躲避到进口舱室，在进口舱室内进行紧急加减压，然后出舱到达安全区域
有急需的材料及设备需要从舱外运送到开挖舱，可以在进口舱室内进行紧急加压，当进口舱室的压力与主舱室的压力相等时，开挖舱内的工作人员可以从进口舱室取用急需的材料及设备
2.4 避免在高压力状态下进舱掘进面的水土压力越高，进舱作业的计划越复杂，技术性越高，投入成本也越高
在盾构隧道施工过程当中，为了节约成本，降低风险，尽量避免在高水土压的掘进区间进入开挖舱
一方面依靠盾构本身的可靠性，另一方面依靠科学的掘进管理措施，保证在高水土压力的掘进区间开挖舱内不发生任何异常情况
3盾构气压过渡舱的最高工作压力在掘进过程中，为了避免地面沉降，向开挖舱加入泥水或气，使开挖舱的压力大于掘进面水土压力 0.1～0.2bar
在暂停掘进期间，同样的原因，也应使开挖舱的压力大于掘进面水土压力0.1～0.2bar
掘进面的水土压力与隧道区间的水文地质条件有关系
目前一般情况下，城镇地铁盾构隧道掘进面的最高水土压力小于3bar；江河穿越盾构隧道掘进面的最高水土压力小于6bar
特殊情况下，掘进面的最高水土压力会更大
盾构气压过渡舱的最高工作压力应大于掘进面可能遇到的最高压力，但是过高的压力配置会增加不必要的技术经济成本
一般按以下公式确定气压过渡舱的最高工作压力P=P1+Pc式中 P —过渡舱的最高工作压力，bar;P1—开挖面的最高水土压力，bar;Pc—余量，Pc=0～1bar
4加减压呼吸气体人员在高压下进舱出舱的过程，与潜水相类似，人员要经历从常压到高压，再从高压到常压的过程
在增压阶段，随着压力的增加，呼吸气体中的各种气体分压也相应地增加，各种气体对人体产生不同的影响，操作不当会产生氮醉、氧中毒等
在减压阶段，人体外压力降低，如果溶解于人体内的氮气等有害成分不能排出，会引起减压病
为了避免对人体造成伤害，应根据气压过渡舱的工作压力选择合适的加减压呼吸气体，以及拟订合适的减压表
当气压过渡舱的工作压力小于或等于6bar，可以使用可呼吸压缩空气作为加压呼吸气体
当气压过渡舱的工作压力大于6bar时，应使用氧、氦或氮的混合气体作为加压呼吸气体，根据不同的压力改变气体成分的配比
在减压过程中，当舱压降低到 1.5bar 时，可用纯氧呼吸以缩短减压时间和减少减压病的发病率
混合气体（如Nitrox,Trimix 等）是很昂贵的气体，在高压力状况中进舱进行作业，不但投入成本大，操作也复杂
5气压过渡舱的安全保障系统为了保障进舱作业的安全，盾构气压过渡舱中应具有安全保障系统
为了具有较高的技术经济性，气压过渡舱的舱室类型不同，舱室内部应配置的安全保障系统也不同
对于人员舱，应配置的基本安全保障系统有以下几种
1 ）舱室内气压调节控制及通风系统 当需要增压时，能向舱室内提供呼吸压缩气体，提高舱室内的压力
当需要减压时，能排出舱室内的高压气体，降低舱室内的压力
同时，能保证舱室内的通风，排出舱室内的呼吸废气
当需要保持稳定的压力时，能稳定舱室内的压力
2 ）压力平衡装置 自动使两相临舱室压力相等的平衡装置，如平衡阀
平衡阀是单向阀，只允许气体单向流动，应正确安装，否则会引起泄露或更严重的施工事故
3）气体采样分析系统 在盾构隧道工程中，由于地质情况的复杂性，可能会遇到含瓦斯的地层，瓦斯会进入开挖舱，也会进入人员过渡舱；当人员从事进出舱作业时，舱室内会产生大量的呼吸废气
所以应对舱室内外的气体进行采样分析，保证有效的通风，保障安全
4）吸氧装置（包括纯氧及浓度超过 25% 的混合气体） 在减压过程中应吸纯氧，在舱压大于 6bar 时应采用混合呼吸气体
5 ）空调 在舱室内压力不发生变化的情况下，为了保持舱室内的气温在 18～30℃之间，应设置空调系统
鉴于舱室环境的特殊性，一般在人员舱中布置一个小功率的电加热器，便于弥补减压过程当中引起的温度降低
6 ）灭火系统 由于舱室内可能有高浓度氧及可燃气体或其他可燃物质存在，不能完全排除火灾的危险性，所以应配置水喷淋灭火系统和手持式灭火器
7 ）照明和应急照明系统 应急照明时间最少是 60min
8 ）通讯系统 舱室内的人员通过电话通讯系统与外界进行联系，应配置两套不同的通讯系统，保障通讯的可靠性
一套是普通拨号电话，另一套应是声能通讯电话
9）压力记录仪、温度仪 测量并记录舱室内的大气压力，测量舱室内的温度
10）钟表 电池供电式，能显示秒读数，便于依据减压表规定的时间进行作业
混合舱与人员舱的安全保障系统配置相同
材料舱的安全保障系统配置比较简单，仅有气压调节控制及通风系统、照明和应急照明系统及通讯系统
为了提高舱内人员的舒适性，也可以根据需要增加与之有关的系统配置
各系统当中的元器件应满足使用环境条件的要求：防尘、防水、防爆、耐高压
6盾构气压过渡舱的技术标准盾构气压过渡舱是承受内压及外压，以空气或氧气（混合气体）为主要加压介质，用于建筑工程施工活动的载人压力舱体，与《特种设备安全监察条例》关于载人压力容器的释义相符合，所以应该认为盾构气压过渡舱是一种载人压力容器
根据《特种设备安全监察条例》规定，具有载人压力容器设计及制造资质的企业，才能从事盾构气压过渡舱的设计及制造活动《
压力容器安全技术监察规程》第 8 条规定，压力容器的设计制造必须符合相关标准的要求
盾构气压过渡舱的设计及制造应当符合关于盾构气压过渡舱的标准要求
由于各国的情况不同，对盾构气压过渡舱的安全标准规定内容也不同
针对气压过渡舱，欧洲于 2003 年颁布了 EN12110《Tunnelling Ma-chines- AirLocks- Safety requirements》
近来，从欧洲引进的大中型直径盾构，都具有气压过渡舱，并且具有声明遵守该标准的技术文件
加拿大 L O V A T 公司大中型直径的盾构，都具有气压过渡舱，并且具有 A S M E P H V O - 1 安全标准书面证明，并声明按 C S A 标准制造
目前，国内许多企业在消化吸收国外盾构的基础上，大力开展盾构的研制工作
在国内标准当中（国家标准、行业标准、地方标准和企业标准），还没有关于盾构气压过渡舱的规范性文件
在盾构气压过渡舱的设计制造及使用管理方面，存在安全隐患
国内有的企业按 Ⅰ 类压力容器，根据 GB150 - 1998 进行盾构气压过渡舱的设计制造
因为 GB150-1998 没有阐明安全保障系统，仍然存在安全隐患
应当针对盾构气压过渡舱制订专门的规范性文件，规范其设计制造及使用管理行为，保障安全
在最近引进的盾构中，对于气压过渡舱的安全保障系统的配置，制造商虽然书面声称符合某标准的要求，但实际配置情况并不完全满足该标准的规定内容，所以在引进国外先进盾构技术的时候，也应及时掌握其相关技术标准的发展变化情况
根据标准规定的内容进行检查核对，便于及时更正或进行索赔
以上内容由大学时代综合整理自互联网，实际情况请以官方资料为准。
