近日，市鐵投集團(tuán)牽頭的“溫州市域鐵路S2線一期工程過江隧道段淺層氣體探測及處置技術(shù)研究”項目獲得浙江省科學(xué)技術(shù)成果認(rèn)定。

本項研究應(yīng)用對象為溫州市域鐵路S2線一期工程SG5標(biāo)甌江北口隧道工程，該工程盾構(gòu)段從靈昆江南工作井始發(fā)，至樂清黃華工作井接收，盾構(gòu)區(qū)間長2.664km，隧道外徑14.5m，隧道最大埋深達(dá)60m。甌江北口隧道是全國首條超大直徑復(fù)合襯砌盾構(gòu)隧道，也是溫州市首條用盾構(gòu)法施工的隧道，填補(bǔ)了溫州軌道交通在盾構(gòu)法隧道施工方面的空白。

盾構(gòu)推進(jìn)線路上的軟土地層富含淺層氣體是該隧道段的典型地質(zhì)特征之一。勘探發(fā)現(xiàn)，軟土地層中淺層氣體體量大，劇烈噴射時最大噴射高度可達(dá)10米，持續(xù)3個小時，帶出大量的泥水和沙粒，嚴(yán)重影響后期施工的安全性。根據(jù)工程經(jīng)驗，淺層氣體對盾構(gòu)隧道建設(shè)主要有三個方面危害：一是淺層氣體賦存氣壓大小不等，會造成同一軟土地層承載力差異，加大盾構(gòu)隧道施工控制難度；二是盾構(gòu)推進(jìn)施工會造成大體量及大壓力淺層氣體氣囊泄壓，破壞土層結(jié)構(gòu)，降低土層力學(xué)性能，引起地層不均勻沉降，甚至?xí)?dǎo)致土體發(fā)生大變形或坍塌沖擊，對盾構(gòu)掘進(jìn)及管片安全產(chǎn)生不利影響；三是當(dāng)土體中氣體濃度超過一定量值時，盾構(gòu)刀片與零星孤石等摩擦后會起火，此時若淺層氣體氣囊囊體較大或壓力較大，則會產(chǎn)生爆炸，造成重大工程事故。此外，淺層氣體若進(jìn)入盾構(gòu)工作艙內(nèi)，也會對艙內(nèi)工作安全和作業(yè)人員健康產(chǎn)生影響。

針對以上問題，市鐵投集團(tuán)協(xié)同上海隧道工程有限公司及溫州大學(xué)研究獲得含氣土體的綜合性能指標(biāo)，包括力學(xué)性能、氣體滲透性能、電-磁-振動反應(yīng)特性等，形成系統(tǒng)的深厚軟土地區(qū)淺層氣體綜合探測技術(shù)方法，形成適于盾構(gòu)隧道施工工藝的不同賦存形態(tài)的淺層氣體處置技術(shù)工法。對盾構(gòu)區(qū)間的有害氣體進(jìn)行提前釋放，并對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行了針對性的防爆改造及動態(tài)監(jiān)測，最大限度地降低了有害氣體對盾構(gòu)施工的影響。

研究成果在甌江北口隧道的應(yīng)用，成功解決了盾構(gòu)隧道穿越富含淺層氣體軟弱地層的技術(shù)難題，保障了工程順利推進(jìn)，并為后續(xù)類似項目實施積累了寶貴經(jīng)驗。