盾构法隧道施工地层中存在可燃气体

盾构隧道施工地层中存在可燃气体。的施工技术李生新、张平、邢文摘：结合西气东输二线钱塘江盾构工程，介绍了盾构隧道施工中的可燃气体，增加了施工风险和施工难度，从施工管理、技术创新、施工方案优化、预防措施等方面实现了有效控制和风险管理。确保安全施工。施工对策如下：关键词：盾构隧道；可燃气体；风险管理；技术革新1以前的声明钱塘江盾构隧道穿越工程主要由淤泥质粘土、粉质粘土和粉砂组成。该地层的典型特征是含有大量古生物和植物等生物，以气包形式存在于泥质和粉质粘土层中。当盾构机被驱动到该位置时，可燃气体的气囊密封被破坏，可燃气体被释放，通过隧道段的环形间隙和盾构尾部密封刷之间的间隙进入隧道。有害物质进入隧道会造成中毒、窒息、爆燃等重大风险。2项目概况2.1概况和地质条件西气东输二线钱塘江盾构工程是西气东输二线南昌至上海支线控制工程之一。浙江省海宁市、杭州市萧山区穿越钱塘江潮汐观测区(如图1)，采用盾构施工。隧道穿越段水平长度为3141米，隧道内径为3.08米，外径为3.54米图1交叉位置示意图根据钻孔揭露和地层的地质时代、成因、岩性、物理力学性质，场地地层分为工程地质层，自上而下共分为8个主要地层和6个夹层。穿越的主要风险是层具有流塑特性的粉质粘土和层具有良好透水性的粉质粘土和粉砂层(如图2所示)。图2钱塘江盾构穿越主要地层剖面图2.2地层中可燃气体存在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，在调查期间，发现甲烷气体以气泡形式逸出，并有少量气泡。在外壳中可以听到少量间歇的起泡声。孔内水位较高，冒泡现象不明显。当水位下降时，冒泡的声音很明显。勘探过程中发现的浅层气主要是零星的甲烷(可燃气体)，间歇鼓泡，气体产量一般较小。根据钻芯分析，储气层主要为淤泥质粉质粘土，含少量腐烂植物，有明显的泥臭味。腐烂植物产生的微量气体通过地下水的作用富集在孔隙含水层中，其主要成分是甲烷(可燃气体)，由于土层中钻孔压力的释放而释放出来。钱塘江盾构隧道开挖至1852-2130米时，地质主要为淤泥质粉质粘土。通过打开机舱门的中心球阀并使用便携式气体检测器进行检测，发现CH4的浓度急剧上升(如图3所示)，并且是以射流的形式。图3可燃气体检测器检测CH4含量三种有害气体地质条件下的施工风险分析与山岭隧道和地铁隧道相比，小断面越江隧道的施工空间较小，地质勘察和地质预处理施工难度较大。主要包括以下几点：3.1地质调查精度的降低盾构穿越河流时，对河流表面进行地质调查比较困难。目前的技术水平仍有很大的局限性。地质调查精度降低，难以找到埋藏在地层中的浅层可燃气体。如果在调查中发现可燃气体的含量和类型，必须提高调查水平。3.2预减压和排气的困难对于非河流穿越的可燃气体地层，可通过插管减压的方法确定可燃气体的含量和位置，并可实现预泄以减少其含量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，其浓度也会迅速上升到爆炸范围。此外，应急物资的分配和通风机的布局受到空间的限制。一旦发生人员中毒、窒息或爆炸事故，无法组织人员迅速撤离，增加了施工风险。4可燃气体地层开挖措施鉴于可燃气体地层中盾构施工存在的巨大风险，在施工过程中应引起高度重视，并制定切实可行的施工方案和应急措施。在施工过程中，应从施工管理、技术创新、降低风险等方面入手，加强隧道内可燃气体检测、隧道及设备防水性能、风险控制和管理，降低可燃气体地层的施工风险，确保人员和财产安全。4.1对策1)可燃气体检测仪器设备及完整性保证由于便携式气体检测器随环境变化的不稳定性，采用合适的监测和报警方法进行实时监测尤为重要。钱塘江盾构采用固定瓦斯监测系统和便携式瓦斯检测仪相结合的检测方法来监测整个掘进过程(图4)。加强隧道内盾构尾部、拖车尾部及主要部件的检测。确保隧道内的可燃气体如可燃气体、一氧化碳、氧气、H2S等可燃气体在第一时间被发现，以便员工及时了解周围环境的情况。监控室监控台监控主机DA疾病b，C图4隧道内固定可燃气体监测报警系统2)专人24小时多点监控建立24小时巡查制度，重点对主机、1#拖车控制台、后拖车、隧道内部和竖井5个部分进行连续监控，确保隧道空气质量符合标准和施工要求。同时，加强对后段泄漏点的监控，并做好监控记录和交接班记录。一旦发现可燃气体泄漏，及时通知井下作业人员，查明泄漏点，并采取封堵、强制通风等措施稀释可燃气体，使浓度控制在1%以下。3)明火控制隧道内可燃气体浓度严格控制在1%。同时，加强安全操作控制，禁止明火和动火作业，是防止可燃气体爆炸的有效手段。在施工过程中，应加强对地下明火的控制措施。严禁在地下吸烟和使用火柴、打火机、电焊等点火物品和操作。未经事先监控，严禁从事电焊、气焊等特殊作业。如果要进行动火作业，必须获得票证许可，操作程序必须标准化。4)提供应急物资和人员培训井下配备气体呼吸器、氧气袋、担架、消防器材和急救药品、防水照明灯等应急用品。防毒面具需要至少一小时的有氧呼吸，紧急防水照明需要至少一小时的工作时间。此外，应对员工进行使用应急设备的培训和应急演习，以确保所有员工在出现问题后能够自救和互救。同时，要定期检查应急物资的完整性，确保所有应急物资能够正常使用。4.2技术创新的保障措施1)对盾尾密封进行预处理和改进，以提高使用寿命，降低泄漏风险通过技术创新，对盾尾密封刷进行预处理，改造盾尾结构，增加橡胶保护套和应急橡胶密封，可以延长盾尾密封刷的使用寿命，提高密封效果。为改造盾尾结构，在盾尾安装了两个橡胶密封和一个充气紧急密封(如图5所示)，可有效防止可燃气体随地层水溢出进入隧道。橡胶密封的应用已成功应用在可燃气体存在的环境中，电火花往往成为燃烧和爆炸的主要原因之一。因此，主机内部使用防爆插座、插头、照明灯、电缆和接线盒。隧道内的电缆与空气管、水汽管和泥浆管分开布置，分别安装在隧道左侧，高压线路、低压线路和通信线路分开布置。在施工过程中，建立检查制度和定期检查制度。班组电工坚持每天检查电气设备，电气工程师负责检查隧道电缆和电气设备的完整性，并做好检查记录。3)24小时不间断通风，做到抽水和使用防止可燃气体浓度爆燃的主要措施之一是加强通风，将可燃气体浓度降低到允许的安全范围内。因此，使用两套通风机，一套备用，一套备用。通风设备采用隧道专用四级可调轴流风机。风量应根据隧道内同时工作的最大人数和防止可燃气体聚集的最小风速等规定计算，隧道内人均风量不小于5m3/min(工作风量)。 工作面风速不小于0.25米/秒。为促进隧道内气流循环，在考虑通风的同时，采取通风措施，达到隧道内气流循环的目的。 还提供了应急照明灯和备用发电机，以确保隧道的正常电力消耗。4.3优化施工方案的措施1)掘进姿态控制严格控制盾构姿态，严禁剧烈纠偏，导致盾尾间隙不均匀，盾尾密封失效，形成盾尾间隙，漏水和可燃气体通过盾尾间隙流入隧道。2)确保装配质量分段组装作业前，应检查分段外观，确保无贯穿裂缝、宽度大于0.3毫米的裂缝和混凝土剥落。组装时，应将管片错位控制在允许范围内。如果管片错位过大，应清除管片错位并重新组装，坚决消除因组装质量差造成的地层与隧道之间的贯通裂缝。组装管片时，必须保护防水材料不受损坏，并严格防止开槽、扭曲和移位的发生。如果发现防水材料损坏，轻则修补，重则更换，以保证管片接头的防水质量。局部损坏的管片应及时修复。3)优化浆液配比，控制灌浆质量为保证灌浆质量，通过模拟地层条件进行灌浆试验，调整和优化浆液配比。同步灌浆和后期灌浆相结合，将管片与地层之间的空隙填满。同时，采用双液注浆、化学注浆等先进封堵技术封堵管片环和纵缝的渗漏点，防止可燃气体随地层水进入隧道。5结论钱塘江盾构隧道施工始于2010年6月，从2011年5月13日持续了341天。施工全过程可燃气体监测采用定点检测和手持移动检测两种检测方法。专人负责检测，填写表格，定期检查应急物资和