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摘要：有毒有害气体为隧道施工过程中经常遇到的情况.六盘山隧道为新建天平铁路第一特长隧道,隧道2#斜井施工区需要穿越含H2S地层,有毒有害气体施工质量都对隧道施工产生很大的影响,施工中的每一点疏忽都可能造成安全隐患.因此,论文就隧道穿越该段施工中的工序控制、规范施工进行论述,就施工过程中加强管理等措施进行分析,提出了隧道穿越有毒有害气体环境下的隧道施工的预防、治理措施,确保了隧道的施工安全,取得了良好的效果.

关键词：隧道工程H2S气体防治措施施工技术

中图分类号：U457文献标志码：A文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0040-04

1工程概况

新建天平铁路六盘山隧道位于甘肃省平凉市华亭县六盘山山脉,隧道起讫里程DIK83+498～DIK100+217,全长16719m,为全线最长的小断面越岭隧道.隧道进口位于华亭县麻庵乡三角城左侧河谷内,出口位于华亭县西华镇青林村.隧道全部段落均为下坡,坡率分别为5‰/2752m、6‰/400m、13‰/13550m、0‰/17m.进口端574m为莲花台车站双线隧道.根据区域地质资料及现场调查显示,隧道通过二条区域性大断裂和一条次级断层,二处不整合接触节理密集带等.隧道设计断面较小（Ⅱ级44.42m2、Ⅲ级48.22m2、Ⅳ级49.45m2、Ⅴ级54.75m2）,各工序施工干扰大,机械通行会让困难,导致施工进度缓慢,如何解决小断面隧道快速施工,是我项目部一直研究的课题.

2隧道穿越有害气体段安全施工技术

2.1H2S气体的产生情况

2012年11月6日六盘山隧道2#斜井,掌子面施工至DIK90+673时,出现臭鸡蛋气味；随着施工的推进,气味逐渐加重,导致作业工人出现不同程度的恶心,并伴有呕吐现象.随后于2012年11月8日在掌子面进行了TSP探测；2012年11月11号在掌子面DIK90+692进行了超前水平钻探.超前地质预报、钻探结果及现场观测表明：掌子面DIK90+692～DIK90+699共7m范围内,其围岩掌子面基本相同,以砂岩夹泥岩为主；其后围岩强度有增加趋势.在掌子面超前钻进过程中,钻杆沾有黑色油状物,难溶于水；在隧道的日常巡查中,发现已完成初支段局部有黑色发青油色物质渗出,在DIK90+580线路右侧初支表面可见较大范围的油渍痕迹（见图2）.

至2012年11月14日,掌子面推进到DIK90+704后发现围岩岩相出现变化,岩石颜色逐渐变成深灰色,臭味加重,且掌子面线路右侧出现较大的基岩裂隙水（见图1）.掌子面附近被水浸过的混凝土颜色变为深绿色,且拱顶超前锚杆上有油渍滴出,经观察此物质对混凝土及钢筋有腐蚀作用.随着时间的延长,掌子面围岩上聚集了越来越多的油状物.在此期间,施工作业过程中共有3人次出现留鼻血症状,多人出现头晕呕吐症状,共计9人次到华亭人民医院就诊.

2.2水及H2S气体的检测

掌子面施工到DIK90+673时,出现臭鸡蛋味气体时出现的基岩裂隙水,设计院水样分析pH值为8.6,硫酸根离子高达6538.8mg/L,此外还含有氯离子和碳酸根离子.此处的基岩裂隙水能严重的化学侵蚀环境.在掌子面附近的弃砟表面出现大量的絮状结晶盐（见图3）.

2012年11月24日施工单位委托西安建筑科技大学对2#斜井出现的有害气体及水样进行了取样（见表1）,2012年11月25日～11月28日进行了检测,经检测该气体组成为硫化氢（H2S）、一氧化碳（CO）,H2S气体检测最高为6.03mg/m3,水样中（S2-）含量为18.79～23.11mg/L（详见检测报告）.后现场使用复合气体探测仪测出掌子面通风前CO浓度为18～22ppm,通风后CO浓度为10～14ppm；斜井内CO浓度为40ppm（见图4）.

2.3H2S气体对人体的危害及施工重、难点

H2S气体是强烈的神经毒素,对鼻腔粘膜有强烈刺激作用.六盘山隧道2#斜井单头工作面掘进段落长,存在长距离反坡施工、通风（最长达4162m）、大高差施工排水等施工难点；地质情况复杂,断面小,工序干扰大,工程风险大,工期紧张,2#斜井平凉方向与3#斜井天水方向之间为六盘山隧道节点工期控制段落,对工期影响较大.环境保护任务重、责任大.工程沿线地区植被发育,森林密布,属甘肃省重点森林保护区,生态环境脆弱,环、水保要求高,施工过程中必须自始至终做好弃碴、污水排放等工作,努力将工程施工对周围环境的影响降至最低,建设绿色生态铁路.2#斜井有毒有害气体段施工重、难点及施工对策见表2所示.

2.4有毒有害气体及水的控制措施

2.4.1有毒有害气体的监测

由天平铁路第四项目部安质部组建专门的监测机构,由安全总监周会带领,在含H2S、CO气体的段落必须进行作业前对施工段的气体浓度检测.按照及时、高效的原则进行日常施工监测.为保证检测的有效性、准确性及专业性,成立以现场专职安全员为主,针对有毒有害气体的检测工班.在正式检测之前对所有参与检测的人员进行培训,主要在如何检测、如何记录、出现异常情况如何处理等方面进行重点培训,培训后进行考核,考核合格方可上岗.

针对隧道内不同气体,分别进行检测,及时记录.检测分为固定检测和移动检测.可同时对H2S、CO、O2进行检测.固定检测为全天不间断检测,设置于距离掌子面20m处,在初支焊接,固定台架,将固定式检测仪器放置在台架上.移动检测采用便携式检测设备,主要在施工作业前,作业过程中进行检测,检测频率约20～30（min/次）,在检测过程中可加大检测次数,频繁进行检测.每工序作业前对国内气体施行检测签证制度,要求有毒有害气体降到施工允许浓度,并经现场监理和现场负责人共同签认后才允许作业人员进入施工.对H2S气体固定检测仪器选用CGD-I-1H2S型检测仪,其检测范围为0～1000ppm,当浓度超过10ppm时仪器报警.移动检测选用ADY-4手持式复合气体检测仪,其检测范围为0～100ppm,当浓度超过5ppm时仪器报警.当浓度超过10ppm时,迅速撤离人员,加强通风.对CO气体固定检测仪器选用CGD-I-1CO型检测仪,其检测范围为0～2000ppm,当浓度超过50ppm时仪器报警.移动检测选用ADY-4手持式复合气体检测仪,其检测范围为0～1000ppm,当浓度超过30ppm时仪器报警.当浓度超过50ppm时,迅速撤离人员,加强通风.对CO2气体固定检测仪器选用CGD-I-1O2型检测仪,其检测范围为0～30%,当浓度低于19%时仪器报警.移动检测选用ADY-4手持式复合气体检测仪,其检测范围为0～25%,当浓度低于19.5%时仪器报警.当浓度低于19.5%时,迅速撤离人员,加强通风.

2.4.2含H2S、CO气体段落施工通风

含H2S、CO气体段落加强通风.采用混合式通风,洞外增加一台220kw压入式风机,在斜井X11+00处和正洞DIK90+320大避车洞处各加设一台220kw压入式风机,与洞外压入式风机形成接力,风带接至距离掌子面不大于20m的位置,对掌子面进行24小时不间断通风.在距离掌子面40m处增设吸出式风机,风机前端接加劲管至掌子面,以利于掌子面附近气体被吸出.具体风机平面布置见图5所示.风机选用SDF（B）-NO.10～12.5型通风机.风管选用φ1300mm的PVC高强长纤维布基拉链式软风管,风管节长25m,转弯处用薄壁钢管.软风管悬挂在拱腰位置.

2.4.3对含H2S、CO气体段施工前预排放

为预防出现有毒可燃性气体浓度突然增大,保证施工安全顺利进行,在掌子面开挖前对掌子面施做超前探孔,超前探测气体浓度、围岩及地下水情况,每35m施做3个长度不小于40m的超前探孔.在施工中重视超前地质预测预报工作,坚持超前探孔,保证探孔施工的连续性,有疑问段应采用短探孔验证,做到对前方情况心中有数,确保万无一失.

六盘山隧道穿越有毒有害气体地层施工技术参考属性评定
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