安大略百年下水干道工程中的上層污水隧道
自然界中，有機(jī)物腐爛會(huì)使甲烷和硫化氫等氣體大量?jī)?chǔ)存在地層中，其中，硫化氫便是地層內(nèi)常見(jiàn)氣體中的一種：
■ 加拿大安大略省的百年下水干道工程的上層污水隧道長(zhǎng)5.2km，直徑2.4m，施工中不僅遭遇地下水，更有大量硫化氫氣體，最高體積濃度達(dá)200ppm，平均體積濃度也在40-50ppm。
■ 由于15ppm以上的硫化氫氣體便會(huì)對(duì)人體造成損害，2.4m直徑的隧道內(nèi)通風(fēng)條件又較為有限，工人在隧道內(nèi)必須佩戴全套空氣過(guò)濾設(shè)備。
■ 此外，硫化氫氣體還具有較強(qiáng)腐蝕性，使隧道內(nèi)裝備與設(shè)施失效。實(shí)際施工中，銅制電話(huà)線(xiàn)路常常在一夜之間失效，不得不經(jīng)常更換；TBM零件表面也由于腐蝕而發(fā)黑。
若工程預(yù)期在地層內(nèi)存在有害氣體，則必須針對(duì)隧道裝備進(jìn)行改進(jìn)，使其具備防爆防火防腐蝕等性能，并采用不同方法，將氣體從隧道內(nèi)安全排出。
業(yè)內(nèi)規(guī)范
上世紀(jì)70年代廣告頁(yè)中的Jarva敞開(kāi)式TBM
過(guò)去，在易燃易爆氣體環(huán)境下進(jìn)行隧道掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)極高；隨著技術(shù)的進(jìn)步，業(yè)內(nèi)也制定了相關(guān)法規(guī)，但諸如美國(guó)礦山安全與健康管理局（MSHA）等制定的相關(guān)規(guī)范有時(shí)卻限制了TBM在該條件下的應(yīng)用，幾乎封死了在美國(guó)的煤礦工程中應(yīng)用現(xiàn)代TBM的可能。
■ 以1970年代由Jarva制造的4.3m敞開(kāi)式TBM為例，該設(shè)備用于賓夕法尼亞州一個(gè)礦井中長(zhǎng)745m的斜向坡道開(kāi)挖。
■ TBM完全基于MSHA安全規(guī)范制造：整臺(tái)設(shè)備為全封閉式一體化結(jié)構(gòu)，電纜均包覆于防火套管內(nèi)，臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗較低，電壓也限制在4160 VAC，與現(xiàn)代化TBM的功率要求相去甚遠(yuǎn)。
■ 施工中的變壓器也只能在斷電時(shí)移動(dòng)，影響TBM運(yùn)作。
目前，隧道工程中針對(duì)有害氣體的規(guī)范因國(guó)家而異。通常，規(guī)范要求工程中應(yīng)用防火、防爆設(shè)備；氣體監(jiān)測(cè)與稀釋也是常用手段；針對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的特殊設(shè)計(jì)同樣普遍：TBM內(nèi)加裝防爆艙與“排氣加壓系統(tǒng)”，直接將清潔空氣泵入艙內(nèi)，確保有害氣體不會(huì)進(jìn)入艙內(nèi)。
目前，歐洲常用Class1 Division 2 防爆標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)要求在TBM設(shè)計(jì)中納入防爆要求：
■ 符合規(guī)范的設(shè)備需要考慮合金成分、阻燃與防靜電性能設(shè)備表面溫度，工作區(qū)域溫度限制等。
■ 施工中不允許常規(guī)熱加工，包括切割、焊接等；TBM零件也需要使用手工工具固定、折疊與拆卸。
工程應(yīng)用
隨著城市中穿越含有害氣體的復(fù)合地層的隧道工程數(shù)量越來(lái)越多，這些應(yīng)對(duì)措施可能會(huì)逐漸推廣得以應(yīng)用。管廊氣體檢測(cè)儀而隨著這些措施的成功案例不斷增加，在高濃度氣體和污染物下實(shí)現(xiàn)安全掘進(jìn)隧道的目標(biāo)似乎已經(jīng)觸手可及。
