盾构法隧道施工地层中存在可燃气体

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1、.WORD文档下载可编辑.盾构法隧道施工地层中存在可燃气体的施工技术李胜新陈宙张平邢舒宁摘要：结合西气东输二线钱塘江盾构工程实例，本文介绍了盾构法隧道施工中存在可燃气体，增加施工了风险与施工难度，从施工管理、技术创新、优化施工方案、防范措施等方面实现了有效控制与风险管理，保障了安全施工。现将施工应对措施介绍如下：关键词：盾构法隧道；可燃气体；风险管理；技术创新1前言钱塘江盾构法隧道穿越工程，主要地层为淤泥质黏土、粉质粘土与粉砂层。该地层的典型特征是含有大量古生物、植物群等有机物，在淤泥质、粉质粘土层中含有团状气包的形式存在。随盾构机掘进致该部位时，可燃气体气包

2、密封被破坏，可燃气体被释放出来，通过隧道管片环缝、盾尾密封刷间隙等部位，进入隧道内部。当有害进入隧道内将会造成中毒、窒息、爆燃等重大风险危害。2工程概况2.1概况及地质条件西气东输二线钱塘江盾构工程是西气东输二线管道南昌－上海支线控制性工程之一。在浙江省海宁市和杭州市萧山区之间穿越钱塘江观潮区（如图1），采用盾构法施工，隧道穿越段水平长度3141m，隧道内径为3.08m，外径为3.54m。图1穿越位置示意图依据专业资料整理分享.WORD文档下载可编辑.钻探揭露及土体形成的地质时代、成因、岩性、物理力学性质等特性对场区的地层进行工程地质分层，自上而下共分为8个主

3、要地层，6个夹层。穿越主要风险为具有流塑特性的⑥层淤泥质粉质粘土层和透水性较好的⑦层粉质粘土夹粉砂层（如图2）。图2钱塘江盾构穿越主要穿越地层断面图2.2地层存在可燃气体的判断依据根据《西气东输二线管道工程钱塘江盾构隧道穿越岩土工程勘察报告》，在勘察过程中钻探发现有沼气呈气泡状逸出，有少量冒气现象，套管内可听见少量间歇性的水泡声，孔内水位较高，冒气现象不明显，当水位下降时，水泡声明显。在勘探过程中发现的浅层气主要为零星沼气（可燃气体），表现为间歇性冒水泡状，一般出气量小。根据钻探岩芯分析，贮气层主要为淤泥质粉质粘土，含少量腐植物，具明显泥腥臭，腐植物腐化产生的

4、微量气体经地下水运行富集在孔隙含水层中，其主要成分是沼气（可燃气体），由于土层钻孔压力释放造成气体释出现象。钱塘江盾构施工掘进至1852—2130米时，地质主要为淤泥质粉质粘土。通过打开舱门中心球阀，使用便携式气体检测仪检测，发现CH4的浓度急剧上升，（如图3），程喷出状。专业资料整理分享.WORD文档下载可编辑.图3可燃气体检测仪检测出CH4含量3害气体地质条件下施工风险分析相对于山体隧道、地铁隧道而言，小断面穿江隧道施工空间更小，地质勘察、地质预处理的施工难度更大。主要包括以下几点：3.1地质勘察精确度降低对穿江盾构施工而言，在江面进行地质勘察作业难度相对

5、较大，目前的技术水平还有很大的局限性，地质勘察精度降低，难以发现地层中埋藏浅含可燃气体。在勘查中发现可燃气体含量和种类，必须提高勘察水平。3.2预前减压与排气实施困难针对非河流穿越可燃气体地层，可以采用插管减压法测定可燃气体含量与位置，并实现预排放，达到降低其含量、压力的目的。对于穿江隧道，在江面上进行插管排气作业难度大。钱塘江盾构施工中，受钱塘江大潮的影响，无法进行插管排气作业。3.3受限空间作业，施工风险更大小断面盾构施工属于受限空间作业，即使少量可燃气体进入隧道，其浓度也会快速上升到爆炸范围。另外应急物资配备、通风机布局等都受到空间限制，在发生人员中毒、

6、窒息或爆燃事故，无法组织人员快速撤离，增加了施工风险。4可燃气体地层掘进措施针对可燃气体地层盾构施工存在的巨大风险，项目在组建期间就应该给予高度重视，制定可行的施工方案和应急措施。施工中要从施工管理、技术创新、风险消减等多方面着手，加强隧道内可燃气体检测、隧道和设备防水性能，风险控制与管理，消减可燃气体地层的施工风险，确保人员生命财产安全。专业资料整理分享.WORD文档下载可编辑.4.1应对措施1）可燃气体检测仪器配备及完好性保证由于便携式气体检测仪随着环境变化具有不稳定性，因此采用恰当的监测报警方法进行实时监测显得尤为重要。钱塘江盾构采用了固定式气体监测系统

7、和便携式气体检测仪相结合的检测方式对掘进隧道进行全程监控（图4）。加强对盾尾、拖车尾部和隧道内主要部位的检测。确保第一时间发现隧道内部可燃气体、CO、氧气和H2S等可燃气体，方便员工及时了解周围环境的状况。监控室监控台监控主机DAB病、、C图4隧道固定可燃气体监测报警系统2）24小时专人不间断多点监测控制建立24小时巡检制度，重点对主机内、1#拖车操作台、后部拖车、隧道内部和竖井5个部位进行不间断监测，确保隧道空气质量达标，满足施工要求。同时，加强对后部管片渗漏水点的监测，做好监测记录和交接班记录。一旦发现有可燃气体泄漏，及时通报井下作业人员，并查清泄露点，采

8、取封堵、强制通风等措施稀释可燃气体，将