杭州地铁工程穿越钱塘江底 意外遭遇大量沼气

下沙大学生网

　　 0 l7 @2 |: x4 f5 N 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。

Q$ ~. }$ H5 k. H3 J 7 T, F. d; [* Y- U1 ~! u

　　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。

( X3 a$ U( A9 A$ ~ : Z3 r- b) M1 o% Q- s, Y: c; n8 l, ] ' j0 V p! o* m; X0 I% E* Z

　　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？

* I8 J" b9 p* a# g2 o1 Z Z: V9 u

　　沼气从哪里来？

3 t* B3 K) r7 u2 A( K

　　钱江三桥与四桥江底

2 X j! x- a: F5 Q ' j- `; H! Y- [9 T# d4 A) Z , b! b# o: V4 U2 z

　　意外遭遇沼气

, R& a/ c: m E- G7 t ; l' n% n% {0 m& \! ] 4 s: [+ v7 t! u9 ~( v/ e; g

　　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。

. P+ a5 _# j; Q2 p/ V; i

　　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。

1 E; v; E8 Q+ g7 Q: H

　　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。

4 u+ H, S. O, a |& u. H u; ]- L |

　　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。”

1 u& E5 r7 M$ g. ^8 O+ H* \; I ; b' o" i, _6 R % C5 G. R1 |3 i( K# D( y

　　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。

0 k% w3 w- A9 r2 Q

　　21至28米段地层

. W7 J% d& S) h# f/ y: j* k

　　沼气不规则分布

% w* D' ^5 f' C3 G) \: f - {3 v8 Z3 e( ?& P + t& P1 Z( F# K! f' |# X

　　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。

7 J3 p1 V( B: G4 }7 s3 X9 ? 8 F+ t. o& f' W' l! }' g " E& ], Y2 L2 z7 n

　　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。

3 m8 O5 H7 v7 X+ M% T

　　“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。

# R* d+ w& {3 t% }" o1 N8 r

　　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。

7 b$ [$ ^9 {1 `0 x. O % ^2 c% V7 _; c$ R9 k1 g+ B ) z) m5 {' n" U/ R# f

　　钱塘江三次大规模海侵

: \; G- N2 m4 o 6 ^; a8 K4 S' w" b8 J. C " v! j. p) m) k

　　最近的是公元前10000年

3 o! L/ y# @. h# k' d+ c

　　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。

2 v* w5 C, ~, Z5 O& z% V& x( J

　　“这跟钱塘江的江底形成历史有关。”陈忠大说。

8 a) N& o* N: o" @) V9 l, [, K

　　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。

* m. t. F/ c4 A; d6 N 1 }3 G3 }- T* V u5 L

　　“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。

' ?/ J# x- O" c0 w" r- [ # b! L- T* u8 ]* V9 b

　　钱塘江底沼气含量不一

# ~ e j6 d) P( [; W$ R * d+ w; y% l% u7 H5 N9 j+ U

　　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？

+ O$ v) ^% q- Z5 f! J2 ^

　　实施“插管手术”排放沼气

* ^8 s/ R" i* c7 Z. J' z; Y ; o5 u' ?7 k/ _! ]5 G# F

　　那么，地铁的江下施工如何不遭遇或少遭遇沼气的风险呢？

1 ^/ q) w4 v+ F4 D* Y 2 S2 K q6 Y- }. I" ^) Y$ n3 i$ Z

　　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。

5 T1 d; C% b: E& i' }/ _& p5 V+ p4 I ; n# y+ {* Z. K- Q8 y

　　“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。

% s- w7 ?4 u4 i# R" N- W. s" Y + g8 k4 j3 X% [1 G1 q

　　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。

4 f: q/ t0 A& W) W9 v% a 8 V: b4 m' m) g+ S- D' d2 d1 K! V

　　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。

3 q( q) K q7 w4 E- H7 \" \4 T $ K+ {3 \4 ~6 j/ P% {1 @5 ~

　　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。

: ]- J0 L* U, H5 @0 i( }0 [ " ^. ^+ x1 J a" |& _

　　借鉴了穿越黄浦江的经验

1 V) E: Z& o* _/ \+ n& b

　　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。

1 x: o3 B8 X3 @- ?/ Z% u6 r* l: k

　　“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。

5 V" L6 I/ ~! V5 C& l6 S . M, S* f1 X: A) X9 f

　　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。

" E7 j w- D4 n5 l8 l4 t 6 }4 k1 s2 }$ J8 v2 _7 \ ( g0 s0 u- O- @1 x

　　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。

, i# y. e3 {$ @6 r2 P - W8 m+ c3 H3 n % j0 I, T# {# l4 q# z& G

　　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。”

8 B9 {) D- f6 G9 M) j8 ~9 t 6 H, M* E, `2 }2 ?

　　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。

1 @: ` e2 t7 t6 x & q) _; t! d; R8 K: h# u* a7 ~# R 7 C! T1 |2 y) Y T5 c

　　遭遇沼气有多危险？

) B- w' l7 w! |6 P 4 x" U5 |1 ^/ i0 J1 u 2 Q, @& ?8 O$ \ J

　　沼气过多会导致坍塌

/ r, P( W) i% Z7 |

　　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。

* X! R: f% B- R2 Q- ^+ I

　　施工单位透露，钱塘江江底的沼气压力达到0.4兆帕。

, r. c& E2 G# i" c9 o5 e9 @. Z " b H$ s9 w1 M1 B 5 @) _7 C! ]8 g3 w2 U& }- D- l

　　“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。

" G- w) Y, g$ {2 b+ v7 g( Q, t& H 4 b" N9 \3 \0 i% _

　　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。

# z3 ^4 ]1 y+ c. C

　　“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。

0 @. z; [$ B9 ]! Y" n , c: O' p2 V6 m3 C

　　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。

. r; h+ Y- ?. z& y1 H3 C0 W 2 r. a4 [, W8 o' ~$ R $ _4 N+ M7 K6 V

　　工人易引发窒息性中毒

! i+ G" E- Y6 `

　　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。

, A4 c# Z! r3 c* d/ q

　　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。

$ D9 j- o& \( B" ?9 Y; T

　　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。

4 Z p4 |4 j I8 ~% \3 y $ r; |( ^5 Y, d' g 1 l% X& w$ c4 ]' D% }% N/ a

　　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。”

/ D* u1 Y% A% t- z3 D9 }: \ 2 ^" y/ O% Q* x# ]. a/ t* \ % X6 t9 Q. B. C/ E% v

　　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。

3 B& \; A0 |3 M$ V

　　沼气也会渗入地铁通道

, }7 V# v3 j# Q* `+ e: {1 c % U! i4 N! t/ v$ J. g! L5 `- u

　　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。

9 \! T& J* s% {; B / _2 C( y! r1 v; m) X 4 W* H( y$ O" O5 P: }

　　悬疑：江底究竟有多少沼气？

9 b; ^1 s- @( ?, M4 h( Q, W: @1 |& | 3 ~ y$ Z9 O3 o- S3 u

　　只能测个大概无法精确测算

]0 u/ l3 q9 I9 l$ G& d, |2 d2 z _ 8 t5 V! n+ {0 p Q5 v& d( x# O

　　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。

6 N4 B+ e7 n" G$ _& j , T# i# ~+ j* E+ D# M# Z 4 H( V( O; C0 L! g% y' U( V6 q1 f - L; B" _6 l9 m! F& q+ Z6 Q4 J4 ?

　　“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？”

4 Q, u7 M: w& p# W7 Q) J% P- R8 l " \6 s$ L- y! p6 W - }: M. }8 ~/ A! t: {

　　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。

# s& P2 n, m# |. E* ~$ s6 n4 A 5 o0 A$ z5 c( d7 l$ z

　　“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。”

8 k' K2 C, w6 \3 i0 i' V 0 w7 k7 N6 r; R1 Q" }' }

　　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。

- l$ \! G: w7 F6 M% d , U* W5 F& n7 h) ~& V+ B/ F: C - h! H# E- G7 ?7 \/ M; w

　　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。

* {, g9 x; B& A0 [7 i 4 O6 [1 T# S: y3 o0 k 0 @% r2 D% z0 h) |

　　还有一个危险

9 I8 O3 x2 o; @8 S4 u2 ~

　　过江隧道还怕承压水的威胁

+ O: I5 ^5 O; S7 J: _4 x & w0 @( N2 D% J* k Q( g0 G7 x

　　也能导致隧道坍塌

8 X9 d7 k4 @/ G. l& H0 `$ g $ U) @. k! U; A. w. H

　　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。

* G, w/ p* ?6 V8 E' e 7 c$ w; C4 z. x2 a) m' k1 w + ]( Y9 I% p4 `. K & i y8 J& f$ z# Y( J: D! e

　　承压水究竟是什么？

+ k7 _; ^/ C7 z2 ~6 ^ . m$ O5 f3 i* g f4 ` ! `3 ]3 p" E, i( G. |% M

　　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。

8 ]0 X2 ?4 h# }

　　“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。

4 O) Z1 X8 s4 x2 U3 n

　　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。

6 o- ?- {$ Q6 p" q, f. z; ` Q: b5 C, K3 n

　　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。

7 B! B) t8 J- J& W, g& Z7 H% R 9 K* o* d0 F2 e/ P& t Y8 B8 Y! F: |4 {$ }2 E) k: E 3 J; C e w6 g0 n5 |" i, }

　　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。

5 i0 u) g& y9 m% o/ ~ - \# T) M: k5 W

　　-相关□时报记者娄麒通讯员方永斌

}4 m9 Y# C+ U8 T: ], e

　　庆春路过江隧道盾构始发

- v' D& T9 J% a ! W) I8 `) o H+ e0 K* Y7 E

　　是地铁盾构两倍大

9 q! ?6 v8 _, E

　　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。

6 k. v) c3 J( {! e' w$ X / U- C$ l0 s( Y 0 T% |" Q# U. n

　　“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。

; P/ t2 f9 L2 Q* r+ U! H6 F 4 E- Y8 ^. h7 M% Z) @' f

　　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。

7 C: Q7 ~$ Z) b% g. |) c 7 J/ e: k( t1 d1 Y( K

　　“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。

8 h) _; i' t9 ^3 w 0 D! k3 n0 w6 i# e6 u

　　王承山表示，过江隧道确保100年的使用年限。

8 c' B6 W( x8 y0 `* \& h. r) F " i# O7 |! C7 J: t% ^ - t3 @+ ^2 R) Z2 i& a# F 7 t* o& R# r9 Y7 o0 G5 ?- H

　　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。