周 佳，夏子通

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

高速公路隧道施工放射性監(jiān)測方法初探

周 佳，夏子通

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

重點介紹了隧道工程放射性監(jiān)測所采用的標準、監(jiān)測對象、儀器、方法和評價指標的計算，以及對異常放射性的處理措施，并對后續(xù)相關(guān)工作的開展提出建議。

隧道；放射性監(jiān)測；放射性影響；方法

隨著中國經(jīng)濟建設(shè)的飛速發(fā)展，大量基礎(chǔ)設(shè)施開工建設(shè)，高速公路就是其中重要的項目類型。而隧道工程是高速公路建設(shè)過程中輻射環(huán)境影響的重點關(guān)注環(huán)節(jié)。

在我國某些省份，花崗巖分布廣泛，客觀上存在較高天然放射性的可能。在高速公路隧道開挖過程中，不可避免的開挖作業(yè)可能對施工作業(yè)人員產(chǎn)生附加γ外照射和 （或）吸入氡氣產(chǎn)生內(nèi)照射。隧道外排水，可能存在放射性指標高，若沒有采取相應措施而排入環(huán)境中則可能對周邊水環(huán)境帶來影響；隧道施工放射性指標異常的廢棄土石不合理的處理、處置也可能對環(huán)境造成不良影響。因此，對隧道工程進行放射性監(jiān)測，以便及時發(fā)現(xiàn)異常和采取有效防護措施，并確保環(huán)境和公眾的安全是十分必要的。

1 放射性監(jiān)測的方法及參數(shù)

1.1 采用的有關(guān)標準和參數(shù)

為了保證施工人員身體健康不受損害，施工環(huán)境不受污染，必須嚴格執(zhí)行國家的有關(guān)規(guī)定和標準。凡屬國家或部頒布標準中已確定的現(xiàn)行管理限值，將直接采用；凡屬國家或部頒布標準中沒有確定的管理限值，管理限值所控制的特定生活環(huán)境或工作環(huán)境使受照射人群的輻射劑量必須低于個人劑量的基本限值，并為其他照射留有余地。采用的有關(guān)標準如下：

（1）《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871—2002）

（2）《核輻射環(huán)境質(zhì)量評價的一般規(guī)定》（GB11215—1989）

（3）《公路建設(shè)項目環(huán)境影響評價規(guī)范》（JTJ005—1996）

（4）《鈾礦地質(zhì)輻射防護和環(huán)境保護規(guī)定》（GB15848—2009）

（5）《建筑材料放射性核素限量》（GB6566—2001）

（6）《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB50325—2001）（2006 年版）

（7）《環(huán)境核輻射監(jiān)測規(guī)定》（GB12379—1990）

（8） 廣東省 《水污染物排放限值》（DB44/26—2001）

（9）《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》（國家衛(wèi)生部，2001.9）

（10）《擬開放場址土壤中剩余放射性可接受水平規(guī)定（暫行）》（HJ53—2000）

（11）《廣東省放射性廢物管理辦法》（省政府第65號令，2001.6）

（12）《鈾礦地質(zhì)輻射環(huán)境影響評價要求》（EJ/T977—1995）

（13）《環(huán)境地表γ輻射劑量率測量規(guī)范》（GB14583—1993）

（14）《土壤中放射性核素的γ能譜分析方法》（GB11743—1989）

（15）《地面 γ 能譜測量技術(shù)規(guī)程》（DZ/T0205—1999）

（16）《城市放射性廢物管理辦法》（國家環(huán)境保護局，1987）

（17）《氡及其子體測量規(guī)范》（EJ/T605—1991）

（18）《環(huán)境空氣中氡的標準測量方法》（GB/T14582—1993）

本次監(jiān)測所采用的標準及參數(shù)見表1。

表1 相關(guān)參數(shù)與標準［1-4］Table 1 The related parameters and standards［1-4］

1.2 監(jiān)測對象

隧道內(nèi)圍巖中的放射性核素發(fā)射出γ和β射線，對施工人員產(chǎn)生外照射，隨著巖石中鐳含量的不同，劑量率也有變化。測量隧道環(huán)境γ輻射劑量率，可對施工人員所受的照射劑量進行評價。通過對隧道碴石進行γ能譜監(jiān)測做放射性比活度分析，以便篩選符合標準要求的碴石進行有效回收利用。從開挖后裸露的巖石及裂隙水中逸出的氡氣及氡子體將對隧道的施工人員產(chǎn)生內(nèi)照射，隧道開挖過程中，粉塵的危害不單是粉塵中游離SiO2可以導致施工人員的塵肺病，而且粉塵中有放射性同位素，這不僅加速塵肺病的發(fā)展，更能促進施工人員肺癌的發(fā)生。施工中產(chǎn)生的放射性廢水如果沒有經(jīng)過處理，外排也將會對環(huán)境造成污染。

因此，本次研究監(jiān)測的對象為：空氣吸收劑量率、巖石放射性核素226Rn、232Th和40K的放射性比活度、粉塵濃度、空氣氡濃度和水中總α、總β的濃度。

1.3 監(jiān)測儀器及方法

1.3.1 γ輻射劑量率

按照 《環(huán)境地表γ輻射劑量率測定規(guī)范》（GB/T14583—1993）的要求和方法進行現(xiàn)場測量［5］。測量儀器采用BH3103B便攜式 X-γ劑量率儀，測量下限為10 nGy·h-1，經(jīng)中國計量研究院檢定合格。測量前，先將儀器預熱15 min以上；測量時，將探頭放在三角架上，探頭距地面1 m；設(shè)置好測量程序，儀器以每五秒鐘1個的速率自動讀數(shù)。

結(jié)合隧道施工實際情況，沿隧道施工開挖方向每5 m設(shè)置一個監(jiān)測點位，每個監(jiān)測點首先巡測空氣吸收劑量率，然后選取代表點進行測量，通常監(jiān)測點選在隧道斷面中央。儀器以每五秒鐘1個的速率自動讀取10個數(shù)據(jù)，計算平均值和標準偏差，將平均值作為該點位代表值。

1.3.2 巖石放射性核素

按照 《地面 γ 能譜測量技術(shù)規(guī)程》（DZ/T0205—1999）的要求和方法進行現(xiàn)場測量［6］。測量儀器采用HD-2002型便攜式微機γ能譜儀，經(jīng)國防科技工業(yè)1313二級計量站檢定合格。測量前，先檢查電池電量及儀器自穩(wěn)狀態(tài)；將測量時間設(shè)為100 s；當探頭緊貼測點處巖石時，開始測量。

結(jié)合隧道施工實際情況，從洞口開始，沿隧道施工開挖方向約每15 m設(shè)置1個監(jiān)測點位，測點選在施工過程中新開挖裸露巖石表面。

1.3.3 空氣氡活度濃度

按照 《環(huán)境空氣中氡的標準測量方法》（GB/T14582—1993）的要求和方法進行現(xiàn)場測量［7］。測量儀器采用FD216型環(huán)境氡測量儀，測量下限為3 Bq·m-3，經(jīng)中國計量科學研究院檢定合格。測量前，先將儀器預熱30 min以上；按要求設(shè)置 “系數(shù)”、 “測量時間”等參數(shù)；儀器經(jīng) “充氣—測量—顯示測量結(jié)果—排氣”完成一個測量過程。

結(jié)合隧道施工實際情況，沿隧道施工開挖方向每100 m設(shè)置1個監(jiān)測點位，監(jiān)測點位選在隧道斷面中央。

1.3.4 粉塵濃度

測量儀器采用P-5L2C型便攜式微電腦粉塵儀。該儀器經(jīng)北京賓達綠創(chuàng)科技有限公司檢定合格，取得中華人民共和國計量器具許可證（CMC），并通過中國預防醫(yī)學科學院環(huán)境工程研究所、環(huán)境監(jiān)測研究所的檢定和中國環(huán)境監(jiān)測總站的認可。測量前，先將儀器預熱3～5 min；然后檢查電池電量；再按標準程序校正儀器；根據(jù)現(xiàn)場粉塵種類，按照《公共場所空氣中可吸入顆粒物（PM10）測定方法——光散射法》（WS/T206—2001）和《鐵路作業(yè)現(xiàn)場相對質(zhì)量濃度與質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換方法》（TB/T2323—1992）相關(guān)規(guī)定選擇和設(shè)置K和K1值 （K值代表TSP；K1值代表 PM10）；切換到 “質(zhì)量濃度”模式，將時間設(shè)為1 min，開始測量。

結(jié)合隧道施工實際情況，沿隧道施工開挖方向每100 m設(shè)置一個監(jiān)測點位，監(jiān)測點位選在隧道斷面中央。

1.3.5 水樣放射性指標

根據(jù) 《水質(zhì)采樣方案設(shè)計技術(shù)規(guī)定》（GB12997—1991）、 《水 質(zhì) 采 樣 技 術(shù) 指 導 》（GB12998—1991）等相關(guān)要求進行水樣采集。

使用有機材質(zhì)的聚乙烯塑料采樣容器，裝取待分析水樣5 L；塑料容器塞進內(nèi)塞，擰緊外蓋，寫好樣品標簽；根據(jù)監(jiān)測方案并結(jié)合隧道施工實際情況，沿隧道施工開挖方向每100 m采集水樣1個。采樣完畢后盡快送分析測試研究所測量。

2 評價指標的計算公式

放射性對人體產(chǎn)生的照射效果是通過年照射劑量當量值和年有效劑量當量值來體現(xiàn)的。通過以下幾個公式可進行放射性核素含量分析及相應的評價指標計算。

2.1 空氣吸收劑量率、空氣氡活度濃度與年有效劑量當量的關(guān)系

（1）空氣吸收外照射劑量計算公式：

式中：HP（d）——空氣吸收外照射所致有效劑量，Sv·a-1；0.7——劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)；R——空氣吸收劑量率增量，Gy·h-1；T——工作時間，h·a-1。

（2）吸入氡子體所致個人有效劑量當量的計算公式：

式中：DRn——氡子體所致的個人有效劑量當量，Sv·a-1；CRn——氡活度濃度增量，Bq·m-3；T——工作時間，h·a-1；DFRn——吸入氡子體的劑量轉(zhuǎn)換因子， Sv·（Bq·h·m-3）-1。

表2給出了吸入氡子體的劑量轉(zhuǎn)換因子。

（3） 參數(shù)選擇

偏安全考慮，空氣吸收劑量率增量：選取測量結(jié)果中最大監(jiān)測值與當?shù)卦捌骄諝馕談┝柯手?；氡活度濃度增量：選取測量最大監(jiān)測值與當?shù)丨h(huán)境氡活度濃度室外本底值之差。

表2 吸入氡子體的劑量轉(zhuǎn)換因子Table 2 The conversion factors of committed effective nuclides dose

（4） 計算結(jié)果

隧道施工人員所受最大可能附加劑量為Hp（d）＋DRn。

2.2 巖石放射性核素內(nèi)、外照射指數(shù)計算方法

內(nèi)照射指數(shù)按《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB50325—2001）2.3中推薦的公式計算：

式中：IRa為內(nèi)照射指數(shù)；CRa為建筑材料中天然放射性核素226Ra的放射性比活度，Bq·kg-1。

外照射指數(shù)按《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB50325—2001）2.4中推薦的公式計算：

式中：Ir為外照射指數(shù)；CRa、CTh和CK分別為建筑材料中天然放射性核素226Ra、232Th和40K的放射性比活度，Bq·kg-1。

3 監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)處理及分析

3．1 γ輻射劑量率監(jiān)測結(jié)果分析

圖1為隧道內(nèi)連續(xù)一個月采用BH3103B便攜式X-γ劑量率儀測量的結(jié)果，結(jié)果表明：隧道施工過程中，空氣吸收劑量率的范圍為100～150 nGy·h-1，總體在當?shù)卦翱諝馕談┝柯时镜追秶▏噎h(huán)保總局，《中國環(huán)境天然放射性水平》， 1995） 為 5.2×10-8～16.5×10-8Gy·h-1，平均值為11.6×10-8Gy·h-1，部分路段略高于當?shù)卦翱諝馕談┝柯时镜追秶钠骄怠?/p>

3．2 就地γ能譜監(jiān)測結(jié)果分析

通過對隧道碴石進行γ照射量率監(jiān)測和取樣做放射性比活度分析，以便篩選符合標準要求的碴石進行有效回收利用。

開挖碴石中取用材料天然放射性核素226Ra、232Th和40K放射性比活度應滿足 《建筑材料放射性核素限量》（GB6566—2001）的要求［8］， 即：

（1）建筑主體材料

天然放射性核素226Ra、232Th和40K放射性比活度同時滿足IRa≤1.0和Ir≤1.0，或?qū)τ诳招穆蚀笥?5%的建筑主體材料同時滿足IRa≤1.0和Ir≤1.3時，其產(chǎn)銷與適用范圍不受限制。

（2）裝修材料

裝修材料同時滿足IRa≤1.0和Ir≤1.3要求的為A類裝修材料。A類裝修材料其產(chǎn)銷與適用范圍不受限制；不滿足A類裝修材料要求但同時滿足IRa≤1.3和Ir≤1.9要求的為B類裝修材料。B類裝修材料不可用于Ⅰ類民用建筑的內(nèi)飾面，但可用于Ⅰ類民用建筑的外飾面及其他一切建筑物的內(nèi)、外飾面；不滿足A、B類裝修材料要求但同時滿足Ir≤2.8要求的為C類裝修材料。C類裝修材料只可用于建筑物的外飾面及室外其他用途；Ir＞2.8的花崗石只可用于碑石、海堤和橋墩等人類很少涉及到的地方。

開挖碴石的主要成分是花崗巖，直徑為50～800 mm，其內(nèi)、外照射指數(shù)滿足《建筑材料放射性核素限量》（GB6566—2001）中B類裝修材料的要求，運輸經(jīng)場外碎石機破碎和其他一系列加工后可以作為隧道和施工場外路基使用。

3．3 空氣氡活度濃度監(jiān)測結(jié)果分析

通過監(jiān)測結(jié)果的對比發(fā)現(xiàn)，爆破作業(yè)完成后重型機械進場進行開挖作業(yè)時，掌子面的氡活度濃度可以達到69.5 Bq·m-3，高出當?shù)仄骄担ó數(shù)丨h(huán)境氡活度濃度本底，室內(nèi)：19.0 Bq·m-3， 室外： 15.4 Bq·m-3）［9］， 應采取通風措施，使氡活度濃度降低。

3．4 粉塵活度濃度監(jiān)測結(jié)果分析

當隧道進行爆破作業(yè)、重型機械開挖作業(yè)和噴錨作業(yè)時，掌子面的粉塵濃度會有超標現(xiàn)象，但通過加濕作業(yè)和通風作業(yè)可以使粉塵活度濃度降低到2 mg·m-3以下。

3．5 隧道中水樣放射性物質(zhì)含量的監(jiān)測

通過監(jiān)測結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)靠近掌子面的巖石隙水、隧道的滲水有超標現(xiàn)象，但流經(jīng)排水溝，到達洞口的水的總α、總β是符合標準的。這說明施工過程中的用水和巖石隙水、隧道的滲水混合后經(jīng)排水溝的沉淀作用可以使其達到排放標準。

4 隧道施工人員年有效劑量當量估算

通過公式（1）、（2）可以計算出空氣吸收外照射劑量和吸入氡子體所致個人有效劑量當量，兩者相加便可得知隧道施工人員所受最大可能附加劑量（表3）。

表3 施工人員所受最大可能附加劑量Table 3 The maximum additional dose exposed to the staff in construction

5 結(jié)論和建議

綜上所述，可以從隧道放射性監(jiān)測的工作程序和工作方法上得出以下結(jié)論：

（1）隧道工程的放射性監(jiān)測可以按照以下的工作程序進行：分析放射性物質(zhì)的影響、相關(guān)標準和參數(shù)的選擇、監(jiān)測內(nèi)容的確定、監(jiān)測布點的設(shè)置、監(jiān)測結(jié)果的分析和防護措施。

（2）即使在高氡活度濃度和高粉塵活度濃度地段進行施工，只要做好相應的防護措施，加強通風等措施，可以將氡活度濃度和粉塵活度濃度降低到合理的水平范圍之內(nèi)。

（3）確保工期，在施工期間，要做好放射性跟蹤監(jiān)測，密切注視地下水和空氣中放射性物質(zhì)的變化，積極做好施工組織和防護，及時、準確地做好變更設(shè)計和記錄工作，為整個工程提前完工創(chuàng)造良好的條件，也為今后開展類似的工作提供寶貴的經(jīng)驗。

（4）通過該工程施工使筆者認識到，對于類似的具有開拓性的復雜工作，建設(shè)、設(shè)計、施工和監(jiān)理等幾方面密切合作而又各司其職是非常重要的?？茖W合理的勘測設(shè)計和優(yōu)秀的施工組織，以及現(xiàn)代化的施工、監(jiān)測設(shè)備是工程圓滿完成的關(guān)健。

（5）在測量現(xiàn)場，加強測量工作者自身的個人防護也是十分必要的。

［1］ 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB18871—2002電離輻射防護與輻射源安全基本標準［S］.北京：中國標準出版社，2002.

［2］ 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、中華人民共和國建設(shè)部.GB50325—2001民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范：2006年版［S］. 北京：中國標準出版社，2001.

［3］ 廣東省環(huán)境保護局.DB44/26—2001水污染排放限值［S］.北京：中國標準出版社，2001.

［4］ 國家環(huán)境保護局.GB15848—1995鈾礦地質(zhì)環(huán)境保護規(guī)定［S］.北京：中國標準出版社，1995.

［5］ 國家環(huán)境保護局.GB12379—1990環(huán)境核輻射監(jiān)測規(guī)定［S］.北京：中國標準出版社，1990.

［6］ 中華人民共和國國土資源部.DZ/T0205—1999地面γ能譜測量技術(shù)規(guī)程［S］. 北京：中國標準出版社，1999.

［7］ 國家環(huán)境保護局.GB/T14582—1993環(huán)境空氣中氡的標準測量方法［S］.北京：中國標準出版社，1993.

［8］ 中華人民共和國建設(shè)部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB6566—2001建筑材料放射性核素限量［S］.北京：中國標準出版社，2001.

［9］ 萬玉松，等.廣東省部分大型建設(shè)工程中環(huán)境氡濃度調(diào)查研究［C］//全國天然輻射照射與控制研討會論文集.北京：國家環(huán)境保護局.2000：167-170.

The preliminary methodological study of radioactive monitoring in high way tunnel construction

ZHOU Jia，XIA Zi-tong
（Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China）

This paper mainly introduces the standards， items， instruments， methods and the selection of assessment parameters and especially the ways to deal with the radioactive wastes during tunnel construction.Some suggestions have been put forward for future environmental monitoring.

tunnel； radioactive monitoring； radioactive impaction； methodology

TL75+1；X830.2

A

1672-0636（2010）04-0239-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.04.010

2010-08-12

周 佳（1973—），女，博士，山西太原人，高級工程師，從事環(huán)境保護與評價工作。E-mail:jia.zhou@cea.fr