[杭州]地铁工程穿越钱塘江底 意外遭遇大量沼气
2009年04月09日
浙江在线新闻网站
浙江在线04月09日讯
昨日，杭州庆春路过江隧道首台盾构机“钱塘江一号”，在萧山市心北路底江南工作井始发，预计于5月中旬穿越钱塘江。
而同样是盾构施工，原本计划4月初首次穿越钱塘江底的杭州地铁1号线(滨江站至富春路站)过江隧道的施工，却因遭遇大量的沼气，不得不延迟过江。
地铁过江隧道处在钱江三桥与四桥间段，这段钱塘江的江底为什么会有沼气？遭遇沼气的地铁究竟有多危险？杭州地铁如何应对这一罕见困难？
沼气从哪里来？
钱江三桥与四桥江底
意外遭遇沼气
地铁1号线过江隧道的路线是：从滨江站出发，将沿江陵路向西北方向前行，跨过闻涛路后，横穿钱塘江江底，然后沿婺江路推进至富春路站。具体的施工地点，位于钱江三桥与四桥之间。
该区间地铁设左右两条隧道，左线隧道率先始发，计划2009年底前抵达富春路站；右线隧道2010年初抵达。
上海隧道股份有限公司是过江隧道的建设方，他们接受工程后，对地铁1号线过江隧道的初次地质勘测就发现，过江隧道地下含有沼气。
谈到江底的大量沼气，上海隧道股份有限公司项目经理王弘琦很无奈，“竟然有沼气，实在没想到。”
更令建设方意外的是，当他们决定施工，而再次探测江底沼气时，发现的沼气含量，比他们预想中的要多得多。
21至28米段地层
沼气不规则分布
江底沼气的主要成分为甲烷，占总量的91.6%至94.6%。其次是氮气，约占1.9%至5.7%，二氧化碳约占2.58%至3.44%，还有一些微量的一氧化碳。
上海隧道股份有限公司的勘测结果是，这些沼气，主要在钱塘江底以下的21至28米段地层。
“钱塘江底的沼气，主要集中在砂土层、粉土层之间的黏土中，并且以囊状形式分布。”浙江省地质调查院副总工程师陈忠大，对钱塘江下的地质环境相当了解。
他说，沼气的形成，主要是水中动植物被深埋后，长期分解后形成的一种气体。囊状的分布并没有规律，视土中的动植物多少而决定。
钱塘江三次大规模海侵
最近的是公元前10000年
钱塘江底的沼气，从目前的地质勘测来看，江南部分要比江北部分多，也就是说，靠近滨江、萧山的半边江含量更多。
“这跟钱塘江的江底形成历史有关。”陈忠大说。
钱塘江正好处于杭州湾喇叭口。历史上，遭遇过三次大规模海侵。每次海侵，大量的淤泥倒灌回江，将江内的植物、动物掩盖。
“以离现在最近的一次海侵为例，那时，江南一带的地势比江北低，基本上以沼泽地为主。淤泥倒灌入江后，先淹没地势低的地方。”这次海侵，在公元前10000年前后。
多年沉积给动植物分解形成沼气造就了条件。
钱塘江底沼气含量不一
从钱塘江沿线来说，这一段的沼气含量并不算最多。地铁1号线过江隧道所在的钱江三桥与四桥间段的地下层，沼气含量并不是最多的。
浙江省地质调查院的地质调查结果显示，滨江区白马湖段、萧山新街镇段、瓜沥镇段的钱塘江底地层的沼气含量，才是最密集的。
该拿沼气怎么办？
实施“插管手术”排放沼气
那么，地铁的江下施工如何不遭遇或少遭遇沼气的风险呢？
昨天下午，记者在钱江三桥与四桥间的江面上看到，靠近南岸外一两百米处，黄色浮筒做“护驾”，三艘船只在浮筒区内，顺着江宽并排停着。远看过去，船上10多名工人正在忙碌着。
“他们在排放沼气。”上海隧道股份有限公司的施工人员指着江面说，船上用竹筏围起来的地方，就是排气管。
管子长近30米，直接插入江底，管子钻入江底多年的封沉，给沼气一个“吐”气的通道。
目前，释放沼气的管子有10多根。按照预定方案，释放点将有近百个，从江面一直延续到江堤边。
也就是说，这段江底要插100多根释放沼气的“管子”，这有点像医院里给病人插管。
借鉴了穿越黄浦江的经验
这一插管手术，不是首次发明，其实，在穿越黄浦江的第一条过江隧道，也是由上海隧道股份有限公司负责的，而且，穿越黄浦江底时，也遭遇了沼气，当时他们用的就是这个方法。
“虽然黄浦江的地质与钱塘江很不一样，但有一点经验是值得借鉴的。”上海隧道股份有限公司项目部的一位工程人员表示，当时，他们在实施盾构过江前，也检测到江底有沼气，他们采用释放沼气的方法，后来安全地完成过江。
但钱塘江有1.3公里宽，而黄浦江只有它的一半左右，在这么宽的江面实施这一技术，也是第一次尝试。
气体释放水体灌入影响最小
而且，选择在施工前释放沼气，是最佳的方案，这是接受记者采访的多位地质勘测、建筑设计专家共同的观点。
浙江大学建筑设计研究院高工胡根兴说，从力学角度来说，气态、固态、液态三者必须平衡，才能进行安全的地铁地下施工。
“释放气态，是对原土层的平衡破坏力最小的方式，放气是一个循序渐进的过程，气放出后，存气的小空间会被土层中原有的水实时补充，实现力的平衡，不会导致土层结构的大变动。”
华东勘测设计院教授级高工刘世明也表示，液态水补充了气态的沼气，使施工穿土中承受的压力减小。
遭遇沼气有多危险？
沼气过多会导致坍塌
大家都知道，煤矿挖掘的矿洞中容易遭遇沼气，在地铁施工中遭遇沼气是比较少见的。沼气易导致人窒息，易引发大面积爆炸。
施工单位透露，钱塘江江底的沼气压力达到0.4兆帕。
“压力那么大啊。”华东勘测设计院教授级高工胡根兴，是浙江地质勘测方面的权威，他得知这一数据后很惊讶。
过江隧道的施工是运用盾构，盾构仿佛一把自动剃须刀，将土层瓦解，钻探穿越江底。
他解释说，钱塘江底的沼气压力大，说明含量高，所以，必须在施工前释放，否则会导致危险。
“盾构在推进过程中，主要是刀片与土壤发生摩擦，不会产生火花。但推进过程中，对于江底的土层来说，却是一种挤压过程。存在于土层中的沼气，也会被挤压，”当压力集中到一定程度时，它会产生一种反压力释放，会导致坍塌。
华东勘测设计院教授级高工刘世明，是杭州地铁集团的专家团成员，他说，释放沼气也是为了在打通过江隧道后遭遇危险。因为，若大量沼气突然从江底穿出，会遇到空气中的明火而发生火灾。
工人易引发窒息性中毒
钱塘江江宽1.3公里，其中200多米长江面下的土层中含有圆砾层，穿江施工，肯定会遭遇圆砾层，它有大量类似鹅软石的石块，易让盾构刀片快速损耗。
刀片一旦坏了，需要有人进去更换，“沼气除了遇明火易爆外，它还是一种有害气体，人一旦吸入大量沼气，会出现麻醉甚至窒息死亡。”刘世明对遭遇沼气的施工风险有些担心。
因此，释放压力为今后万一换刀片而准备，为盾构机顺利过江出洞创造条件。
施工方也很担忧：“如果沼气过多，盾构控制人员遭遇后，可能出现窒息性中毒。”
胡根兴表示，哪怕施工中一切顺利，今后随着地铁的运行中，土层中的沼气会随地铁震动而跑，一旦聚集到释放压力后，会造成隧道外层土的变形、沉降。
沼气也会渗入地铁通道
杭州市地铁集团一名姓姜的工程师告诉记者，钱塘江底的沼气含量不释放，不仅对施工造成较大压力，今后地铁通行过程中，沼气也会渗入。
悬疑：江底究竟有多少沼气？
只能测个大概无法精确测算
钱塘江底，究竟有多少沼气？施工单位的地质勘测报告中，没有总量预测。
“做不到精准。”陈忠大说，钱塘江底的沼气与我国西北地区的沼气不同，它不是一条能开发的沼气带，而是一个个形成在土壤间的沼气囊。每个囊的大小也不同，无法算出来，“地底的情况很复杂，更何况是江底呢？”
胡根兴曾多次因课题需要测量过钱塘江底沼气的情况，他也赞同陈忠大的说法。
“江河底下的沼气形不成规模，测量出总量是不可能的，只能测个大概。”
一种方法是通过静力测探仪，通过压力钢管深入江河底泥，从沿着钢管壁上来的沼气压来判断。
还有一种测量方法，就是通过打桩的形式，把管子打到一定的深度，测量气压喷出来的压力。
还有一个危险
过江隧道还怕承压水的威胁
也能导致隧道坍塌
庆春路过江隧道、地铁1号线过江隧道，都要面对承压水的威胁。施工方表示，隧道穿越钱塘必须经过含水层，水压大，水量丰富，渗透可能性就大。
承压水究竟是什么？
专家解释说，它是充满两个隔水层之间的含水层中的地下水。承压水由于顶部有隔水层，它的补给区小于分布区，动态变化不大，不容易污染。它承受静水压力，但当钻孔打到含水层时，水便喷出地表，形成自喷水流。
“我们江底施工遭遇它，不是好消息。”庆春路过江隧道施工负责人表示，如果盾构在江底挖掘过程中，不能平衡压力，不慎就会引起承压水喷射，导致隧道坍塌。
避免承压水喷射，关键是保持江底隧道压力平衡。对此，庆春路、地铁1号线过江隧道项目部负责人员均表示，有信心避免状况出现。
地铁1号线过江隧道盾构机配置了防喷应急装置，预防承压水导致的盾尾渗漏。
庆春路过江隧道项目采用的巨型泥水平衡盾构机，可有效防止承压水出现。
-相关□时报记者娄麒通讯员方永斌
庆春路过江隧道盾构始发
是地铁盾构两倍大
昨日，杭州庆春路过江隧道首台盾构机“钱塘江一号”，在萧山市心北路底江南工作井始发，标志着过江隧道工程盾构段正式施工。
昨天上午，记者在七层楼高的盾构始发井内，见到这台“巨无霸”钱塘江一号，直径11.65米，比地铁盾构机还大一倍，每台价值达1亿6千万左右。
“把它搬到杭州，可真不容易。”项目总工程师王承山说，通过大件拆分，光主机就6块，每块重达150吨。从武汉走运河，途经常州，1月25日抵达杭州运河码头，再由大型卡车运送至工地。
王承山表示，盾构将于5月中旬进入江底掘进，今年10月抵达对岸。
“前期探测发现钱塘江潮汐对施工影响不小。”他说，钱塘江水深平均8米，最深14米，水深浅不均，导致压力不平衡，江底带压进仓作业难度高，而盾构刀片必须人工调换，所以，也存在较大风险。
王承山表示，过江隧道确保100年的使用年限。
隧道北接杭州钱江新城庆春东路，南接萧山钱江世纪城市心路，连接“钱江新城”和“钱江世纪城”这两个城市新中心。总投资19.5亿元，位于钱江三桥下游2.3公里处，全长5352米，其中隧道主线全长3024米。隧道为双洞双向四车道，设计行车时速60千米，将于2010年底建成通车。
来源：
青年时报
作者：
张晶 娄麒 赵舒静 高芸芸
编辑：
孔令舒
