[摘 要]通过杭州地铁 1 号线某区间的施工经验，阐述了盾构在软土地层中安全穿越含有害气体地层的应对措施。通过施工前排放有害气体，隧道内设置机械通风，施工过程中对有害气体的实时监测等措施，确保了整个施工期间的安全，消除了有害气体在地铁隧道施工中存在的隐患。
[关键词]隧道工程; 盾构; 有害气体; 沼气; 机械通风; 安全措施
1 工程概况
根据杭州地铁 1 号线某区间的《地下有害气体特征性研究报告》，得知局部地段观察孔有不同程度的气、砂、泥浆井喷现象，其中喷出高度达 3 ～ 4m，喷出最长时间持续 18h，气体可点燃，火焰高 3 ～4m。经过检测采样分析，区间内局部地层存在的有害气体中主要含有甲烷、氮气、二氧化碳和一氧化碳，其中以甲烷含量最高，主要赋存在⑧2淤泥质粉质黏土夹粉砂层，埋深 27 ～ 33m，理论峰值压力为0. 4MPa，最大流量约 23. 6m3/ h。
区间隧道主要穿越⑥1淤泥质粉质黏土，土层性质: 饱和，流塑，含少量有机质，夹薄层状粉土。无摇震反应，切面较光滑，干强度中等，韧性中等。普遍分布，层顶深 10. 47 ～ 17. 49m，层顶高程- 11. 630 ～ - 5. 000m，层厚 10. 61 ～ 18. 34m。 该层分布有透镜体状的沼气，也为沼气的主要气源层。在⑥1淤泥质粉质黏土下一层为⑧2淤泥质粉质黏土夹粉砂，该层为沼气的主要储存层，其土层性质为饱和，流塑 ～ 软塑，夹粉细砂和砂质粉土，局部为粉质黏土，性质不均，含有机质、腐殖质。砂以粉砂为主，含少量贝壳碎屑。无摇震反应，切面稍光滑，干强度中等，韧性中等。
2 施工措施
对于盾构区间存在高压沼气的情况，专门成立了防治有害气体的课题组，并邀请相关专家进行研究，最终确定采取以下主要措施进行防治。
1) 地面排放沼气，降低沼气压力到安全范围。
2) 在盾构施工过程中采取加强通风措施，防止沼气聚集。
3) 建立沼气监测系统，对隧道内的有害气体进行实时监控。
2. 1 地面排放沼气
在本区间盾构推进施工前 2 个月，对重点部位的地下有害气体进行提前排放降压。
2. 1. 1 排放控制原则和标准
1) 均衡放气原则 有害气体释放的速率应不产生对放气孔周围地层的显著扰动，进行缓慢均衡放气，以不带出泥砂为控制标准，释放过程注重压力的动态平衡。
2) 安全性原则 注重防火、防喷措施。 为了达到上述原则要求可采取以下 2 种措施: ①探杆端头的钻眼应多而密，且钻眼口径应尽可能小，同时滤网应采用纹路细密、韧性高的材料; ②在压力沉淀池的出气口处增设截流阀和减压阀，可调节排放的压力和流量，真正做到有控放气。
3) 排放暂定标准 排放后滨康路站—西兴站区间里程 K2 + 276—K3 + 224 的有害气体压力 <0. 05MPa，降低因有害气体而导致工程事故的风险。
2. 1. 2 排放沼气施工工艺
施工工艺流程如下: 全站仪放样→搭设施工平台→静压至预定深度→排放沼气→施工前检验是否合格→盾构施工。
施工前仔细核对该孔位的地质资料及有害气体埋置深度、压力和储量大小。施工时将探杆静压至含气层深度，略微上拔，将探头甩入土中，利用含气层与探杆内的压差，在含气层自然能量条件下，通过探杆使气体逐渐释放出来，减小气量、降低压力。放气一段时间后，若出现喷发泥砂状况，则迅速调节减压阀及出气口阀门，减小出气口的流量，必要时可关闭出气口阀门，静置一段时间再慢慢打开出气口阀门。若出气口不再喷出气体，用空气压缩机向探杆内注入 0. 7MPa 压力的空气，3min 后关闭空压机，若仍无气体喷出，则收回探杆进行下一孔的施工。在放气过程中，可通过闸阀实施控制性放气，观察气压状态，控制放气流量，连续记录有关参数，做好排放施工记录。
为了检验是否降低区间重点范围内有害气体压力和流量，盾构掘进施工前再次实施钻孔查气。若探明有害气体压力 > 0. 05MPa，则继续加密勘探孔放气; 若有害气体压力 < 0. 05MPa，方可进行盾构施工。经检验有害气体的压力 < 0. 05MPa，满足盾构施工要求。
2. 2 隧道内加强通风措施
隧道配备了 1台 2 × 55kW 轴流风机和Ф1 000mm拉链式软风管进行压入式通风，如图 1，2所示。同时在盾构机连接桥部位增设 2 台小型电风扇综合通风，保证隧道内通风顺畅，防止沼气聚集。
2. 3 建立沼气监测系统
在螺旋出渣口和盾构前体安装了固定的气体监测系统，当甲烷浓度达到 0. 5% 时，设备将会自动开启警报，此时作业班组停止施工作业，采取加强通风措施; 当浓度达到 1% 时，施工人员全部撤出隧道，加强通风，当浓度降低到正常水平后方可继续作业。隧道内还配备了 JCB-CJ97A 型便携式甲烷检测报警仪，可在隧道内任意一处进行检测。
3 结语
沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。因此，在盾构隧道施工时的风险源系数较大，采取一定措施是可以规避该风险源的。隧道开工前的地面排放沼气是重点，排放质量直接影响盾构施工的安全，必须仔细认真地完成该项工作。对隧道内有害气体的监测，加强隧道内的通风是确保盾构安全施工的有力保障。通过以上措施，使得区间隧道顺利贯通，为其他类似工程提供借鉴，具有较为广阔的推广前景。
此外，地铁隧道运营期是全寿命周期最重要的一段时间，也是建设的目的。建议地铁隧道在运营期间设置机械通风设备，当列车通过隧道的活塞作用和自然风无法满足标准要求时，采用机械通风将有害气体排除。建立有害气体监测系统，对隧道内的有害气体进行实时监测，并在超出警戒值时起到报警功能。由于杭州地铁还没有开始运营，因此运营期间的有害气体处理措施有待完善。
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