小编语：近日，第八届（2022）国际隧协大奖的颁奖典礼在线上成功举办，并评选出了8项大奖，点击下方链接即可回顾获奖名单：隧道“奥斯卡”颁奖啦！2022年隧协大奖公布，8项大奖花落谁家？其中，来自美国的“洛杉矶地铁紫线延伸段一期工程”获得了年度重大隧道工程 (€5亿以上），本期小编就大家了解这一项目！
跨越30年的项目
洛杉矶地铁紫线延伸段一期工程全长6.3km，隧道内径5.7m。沿线共设3个车站，建设耗资19亿美元。
看上去略显普通的地铁隧道工程
洛杉矶地铁紫线延伸段一期工程的规模看似平平无奇，但实际上这是一个已经持续了30多年的工程：早在1983年，整条线路和3个车站的位置就已经完成了规划和设计，并准备开建。
1983年该线路上车站的规划设计图
但在1985年，一次事故将整个建设计划推迟了整整33年之久。在1985年3月24日下午，位于项目规划线路上的一家商店发生了剧烈的天然气爆炸，爆炸规模之大，近乎摧毁了整个建筑。经过一系列调查，地质学家们确认了事故原因：“该地区实际上是一片庞大的天然气田，地层中富含甲烷。这些气体渗入了商店地下室后引发了爆炸。”
爆炸发生后，一台钻机正在探测事故地区的地下情况
事故发生后，原本计划穿越该区域的地铁施工被紧急叫停。尽管后来洛杉矶市政府试图通过改动线路来重新启动工程，但一直由于各方反对而无法实施。
设备革新，再次挑战
时间来到2010年，新型地下施工设备开始逐渐成熟。洛杉矶市政府决定重启洛杉矶地铁紫线延伸段。项目承包商认为凭借现有技术，安全的穿越充满甲烷的地层是完全可行。出于对安全措施的自信，项目承包商选择了土压平衡盾构，而非在易燃气体中掘进更安全的泥水平衡盾构。
项目所用的两台土压平衡盾构
业主和项目承包商为安全穿越甲烷区做了一系列前期准备工作：
■ 精选路线：项目前期对沿线地层中的甲烷含量进行了测量，并仔细规划了路线，努力确保沿线地层中的甲烷含量在安全范围内。
按照计划，全线的甲烷含量都在安全范围内
■ 加装防爆保护：尽管做了各种准备，但是在穿越甲烷区时，爆炸的风险总是存在的。为保证意外发生后的人员安全，盾构的各个组件都加装了防爆保护。
■ 增强管片气密性：为避免隧道在施工和运营阶段因气体渗漏引发爆炸，承包商为隧道管片进行了特殊的气密处理，并且为保障管片气密性不会在地震中被破坏，还使用了一种专门研发的抗震接头。
■ 实时气体检测：盾构机内和完工的隧道内，都安装有大量实时报数的甲烷气体检测设备，这套系统在隧道完工后会继续保留，在运营阶段继续发挥作用。
■ 加强通风：甲烷层中还含有大量的硫化氢气体，为处理这一问题，施工方强化了通风系统，避免中毒事件发生。
施工中的隧道
大规模排气作业
盾构在穿越Wilshire/S Crescent Heights路口时，实时气体检测系统不断报警，进一步地质勘查发现周围地层甲烷含量远超预计。针对这一情况，承包商决定在该地区进行大规模排气作业。
甲烷超标区域和监测井/抽气井布置
排气作业中，承包商选择使用土壤气相抽提技术来持续不断地从地层中抽取甲烷，以保证了在盾构通过时，周围地层的甲烷含量在安全范围内。过程中共建设了15个监测井和21个气相抽提井，由于位于城区，所以无法用燃烧的方式处理甲烷，所以施工方采用了热氧化系统来处理这些甲烷。
通过卡车运输的热氧化处理单元
拥有小型化设备的热氧化工作组可以直接在城区街道上对甲烷进行无害化处理，根据承包商统计，施工期间总计有113267.2m³甲烷通过这种方式抽取并处理。
旧油井问题
石油和天然气通常都是伴随出现的，这在洛杉矶也不例外。如今洛杉矶的部分市区在历史上曾经是油田，地层中有大量焦油砂。
焦油砂几乎覆盖了整个盾构
除了焦油砂问题外，紫线延伸段的线路上还有不少旧油井。为了避免旧油井的地下结构影响施工。项目在规划时，尽可能避开了所有已知的旧油井，并且还利用了水平定向钻孔(HDD)和金属/磁性探测器进行超前探测。
旧油井的位置
施工过程中，超前探测两次提前发现了盾构前方的金属障碍物，成功避免了刀盘损坏。
被切割后取出的金属障碍物
第一次发现金属障碍物后。承包商和业主商议决定：将线路向南调整3m，避开障碍物。第二次发现金属障碍物后，承包商首先加固了附近的土层，然后通过人工向前掘进，寻找障碍物；找到障碍物后，使用电气焊切割将障碍物切成小块后运出。
地层加固位置
小编结语：洛杉矶地铁紫线延伸段一期工程是一个成功穿越含易燃气体地层的经典案例，目前项目的一些施工细节还未完全公开，让我们共同期待该项目的后续技术分享！
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