茍紅松，羅占夫，敬桂蓉

（1.中鐵隧道集團(tuán)有限公司勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州 511458；2.四川省利州中專(zhuān)，四川廣元628000）

水工隧洞化學(xué)灌漿期間有害氣體檢測(cè)技術(shù)

茍紅松1，羅占夫1，敬桂蓉2

（1.中鐵隧道集團(tuán)有限公司勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州 511458；2.四川省利州中專(zhuān)，四川廣元628000）

文中針對(duì)水工隧道化學(xué)灌漿期間糠醛-丙酮體系環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料中含有丙酮和糠醛的情況，對(duì)隧洞內(nèi)化學(xué)灌漿期間有害氣體種類(lèi)及其對(duì)作業(yè)人員的影響進(jìn)行了分析總結(jié)，制訂并實(shí)施了隧洞內(nèi)氣體檢測(cè)方案及安全保障措施，保障了作業(yè)環(huán)境安全；提出了隧道化學(xué)灌漿期間需確保檢測(cè)準(zhǔn)確到位，通風(fēng)有效可靠的安全防范策略，可為類(lèi)似工程提供參考。

水工隧洞；化學(xué)灌漿；有害氣體

0 引 言

采用化學(xué)灌漿的方法，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)隧洞工程進(jìn)行防滲和缺陷處理，達(dá)到永久加固的目的。但是化學(xué)灌漿材料中的有機(jī)揮發(fā)物，如丙酮、糠醛等將對(duì)作業(yè)環(huán)境安全和作業(yè)人員的健康安全構(gòu)成影響。為確保隧道內(nèi)作業(yè)人員的安全，成立了專(zhuān)門(mén)的有害氣體檢測(cè)小組，采用人工巡回檢測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式對(duì)洞內(nèi)化學(xué)灌漿期間有害氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)，并及時(shí)增加通風(fēng)設(shè)施，加大隧洞內(nèi)通風(fēng)量，確保了人員健康和作業(yè)環(huán)境安全。

1 工程概況

某盾構(gòu)法施工隧洞全長(zhǎng)4 250 m。隧洞采用雙層襯砌，外襯為預(yù)制鋼筋混凝土管片，內(nèi)徑7.9 m，內(nèi)襯為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，成洞內(nèi)徑為7.0 m。隧洞為雙洞平行布置，中心線(xiàn)間距為28 m。隧洞最大埋深35 m，最小埋深23 m；斷面最大水壓為4.5 MPa。

2 化灌期間施工情況

隧洞充水試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有部分預(yù)留槽、孔道注漿管口及孔道注漿排氣孔有陰濕現(xiàn)象，為確保工程長(zhǎng)期安全運(yùn)行，需對(duì)所有波紋管全部進(jìn)行環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)灌漿。全隧洞共有9 217束錨索、各類(lèi)裂縫130余處，全部需進(jìn)行孔道灌漿施工。施工過(guò)程中需要采用有機(jī)溶劑進(jìn)行灌漿機(jī)清洗，選用當(dāng)前比較常用且毒性較低的丙酮作為清洗劑。

隧洞化灌施工區(qū)劃分為3段，由3個(gè)作業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行施工。設(shè)置3個(gè)孔道灌漿，1個(gè)為拱頂原預(yù)留排氣孔，其余2個(gè)為新增排氣孔，設(shè)置于隧道邊墻兩側(cè)各1個(gè)。在作業(yè)高峰期，隧道內(nèi)有84臺(tái)化學(xué)灌漿設(shè)備同時(shí)作業(yè)。波紋管化灌及裂縫處理灌漿材料選擇糠醛丙酮環(huán)氧樹(shù)脂，存在較大安全隱患。

3 隧洞內(nèi)氣體的種類(lèi)及對(duì)人體的影響

正常的地面空氣進(jìn)入隧洞后，當(dāng)其成分與地面空氣成分相同或近似，符合安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，稱(chēng)為新鮮空氣。由于施工生產(chǎn)過(guò)程，產(chǎn)生了各種有毒有害的物質(zhì)，使隧洞內(nèi)空氣成分發(fā)生一系列變化，其表現(xiàn)為：含氧氣量降低，二氧化碳量增高，并混入了各種有害物質(zhì)，空氣的溫度、濕度和壓力也發(fā)生了變化等。這種充滿(mǎn)在隧洞中各種氣體、粉塵和雜質(zhì)的混合物，統(tǒng)稱(chēng)為污濁空氣。

3.1 有害氣體的性狀與危害

隧洞化學(xué)灌漿施工中產(chǎn)生的有害物質(zhì)主要包括：一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOx）、二氧化碳（CO2）、丙酮等有毒有害氣體。有害氣體種類(lèi)及其對(duì)人體的影響見(jiàn)表1。

3.2 缺氧空氣

所謂缺氧是指空氣中的氧濃度小于18%的狀態(tài)，缺氧對(duì)人體的影響視個(gè)人狀況而異。缺氧對(duì)人體的影響參見(jiàn)表2。

表1 隧洞化學(xué)灌漿施工期間主要有害氣體的種類(lèi)和性質(zhì)

表2 空氣缺氧情況下對(duì)人體的影響

3.3 濕空氣

隧洞空氣中多少會(huì)有一些水分，水分的大小視溫度而異，一般隨著高溫而增加。對(duì)某一具體溫度實(shí)際空氣中的水蒸氣量以百分比值表示就是相對(duì)濕度(%)，隧洞內(nèi)的濕度一般多為70%～90%，其變化的主要因素是：①一般說(shuō)，冬季氣溫低，隧洞內(nèi)氣溫上升進(jìn)一步使?jié)穸认陆?。夏季高溫空氣在隧洞?nèi)冷卻使?jié)穸壬仙?。②除漏水外，濕式機(jī)械、噴混凝土、散水及柴油機(jī)排放氣體等都使?jié)穸壬仙?/p>

濕空氣對(duì)人體的影響是：濕度越高，越控制人體的水份蒸發(fā)，即使出汗，蒸發(fā)量也少，故易中暑。高濕易患皮膚病，皮炎等病癥。另外，低溫、高濕作業(yè)場(chǎng)所會(huì)誘發(fā)神經(jīng)疼和風(fēng)濕癥等病癥。

4 隧洞氣體檢測(cè)

由于隧洞已經(jīng)貫通，洞內(nèi)無(wú)大型內(nèi)燃設(shè)備持續(xù)作業(yè)，也無(wú)爆破作業(yè)?；瘜W(xué)灌漿材料中含有少量的丙酮和糠醛，所以洞內(nèi)氣體檢測(cè)應(yīng)對(duì)洞內(nèi)空氣中丙酮濃度、糠醛濃度、氧氣濃度、一氧化碳濃度和風(fēng)速進(jìn)行檢測(cè)。

4.1 人工巡回檢測(cè)

配備專(zhuān)職的檢測(cè)員執(zhí)行兩班制巡回檢測(cè)制度，騎電動(dòng)車(chē)巡回檢測(cè)隧道內(nèi)化學(xué)灌漿50 m范圍內(nèi)及其他各作業(yè)地點(diǎn)附近氣體濃度情況，施工中丙酮用量較大的作業(yè)點(diǎn)應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)頻次。每班下班后將氣體檢測(cè)結(jié)果上報(bào)給項(xiàng)目部安質(zhì)部及洞口值班調(diào)度室。當(dāng)檢測(cè)出現(xiàn)異常時(shí)，隨時(shí)檢查，檢查作業(yè)不得離開(kāi)該工作面。

檢測(cè)員配備便攜式檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)。在符合相關(guān)規(guī)范以及對(duì)比相關(guān)文獻(xiàn)的情況，確定檢測(cè)儀器的型號(hào)。其中丙酮?dú)怏w濃度采用KP826型四合一氣體檢測(cè)儀和CRP-A1型丙酮檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，糠醛濃度采用KP810型糠醛檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，氧氣濃度及一氧化碳濃度采用CRP-A4型四合一氣體檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，風(fēng)速采用6006型手持熱線(xiàn)式風(fēng)速儀進(jìn)行檢測(cè)，風(fēng)流溫濕度采用TES-1360A型溫濕度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)。

4.2 自動(dòng)監(jiān)測(cè)

隧洞中部位置安裝有射流風(fēng)機(jī)、變壓器等大型機(jī)電設(shè)備，在該位置安裝1套丙酮?dú)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，另外在丙酮濃度較高的隧洞出風(fēng)口位置安裝1套丙酮?dú)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

丙酮?dú)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)由RBK-6000-2型氣體報(bào)警控制器與RBT-6000-F型氣體探測(cè)器兩部分組成。儀器由安全員嚴(yán)格按照使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作，其他人員禁止隨便拆開(kāi)儀器、按動(dòng)按鍵等。在使用中避免摔打、碰撞。每隔10 d對(duì)儀器的零點(diǎn)、測(cè)試精度進(jìn)行調(diào)校。此外，及時(shí)擦拭、清掃氣室內(nèi)的及儀器外部的灰塵，保持清潔、美觀。

5 安全保障措施

5.1 施工管理

1）糠醛丙酮環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)漿液根據(jù)每班組施工任務(wù)量，實(shí)行定量發(fā)放，運(yùn)輸過(guò)程中設(shè)專(zhuān)人跟蹤落實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面設(shè)專(zhuān)人24 h輪流看守、管理和配送。

2）每次配料量不得超過(guò)5 kg，取樣后及時(shí)將桶蓋蓋嚴(yán)，盡可能避免丙酮揮發(fā)。3）隧洞內(nèi)作業(yè)人員禁止吸煙，并頒布處罰條例。4）漿液存放處及化灌作業(yè)面附近30 m范圍內(nèi)不得有動(dòng)火及焊接作業(yè)。

5）各作業(yè)面配足相應(yīng)的滅火器等滅火器材，每個(gè)作業(yè)臺(tái)架上配2個(gè)。

6）丙酮監(jiān)測(cè)濃度感應(yīng)及報(bào)警設(shè)備每作業(yè)面均需加密安放，并設(shè)專(zhuān)人對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和反饋。

7）加強(qiáng)通風(fēng)管理，對(duì)化灌作業(yè)面密集點(diǎn)或焊接作業(yè)點(diǎn)設(shè)置局扇通風(fēng)，確?？諝饬魍?，防治有害氣體集聚。

8）現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)和管理人員佩戴防毒口罩、安全防護(hù)眼鏡、防苯耐油手套。

5.2 超限處理

根據(jù)GBZ 2.1-2007《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值 化學(xué)有害因素》定，丙酮的職業(yè)接觸限值為300 mg/m3（115.7 ppm），糠醛的職業(yè)接觸限值為5 mg/m3（1.17 ppm）。

根據(jù)SL378-2007《水工建筑物地下開(kāi)挖工程施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，地下洞室開(kāi)挖施工過(guò)程中洞內(nèi)氧氣體積不應(yīng)少于20%，一氧化碳的容許濃度為24 ppm。另外，一氧化碳的容許含量與作業(yè)時(shí)間：容許含量為50 mg/m3時(shí)，作業(yè)時(shí)間不宜超過(guò)1 h；容許含量為100 mg/m3時(shí)，作業(yè)時(shí)間不宜超過(guò)0.5 h；容許含量為200 mg/m3時(shí)，作業(yè)時(shí)間不宜超過(guò)20 min。按洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算風(fēng)量時(shí)，每人每分鐘應(yīng)供應(yīng)3 m3的新鮮空氣。

當(dāng)隧洞內(nèi)丙酮或糠醛濃度超標(biāo)后，應(yīng)采取以下兩種措施進(jìn)行處理：

1）開(kāi)啟備用風(fēng)機(jī)，加大通風(fēng)量，加強(qiáng)檢測(cè)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)施工中丙酮、糠醛濃度超標(biāo)時(shí)，該地點(diǎn)可繼續(xù)施工，但應(yīng)立即開(kāi)啟備用風(fēng)機(jī)，加大隧洞內(nèi)通風(fēng)量，并絕對(duì)避免火源的產(chǎn)生。同時(shí)檢測(cè)員加大對(duì)該工作面丙酮、糠醛、一氧化碳濃度的檢測(cè)頻率，密切注意其濃度的變化。

2）停止施工，人員撤至洞內(nèi)安全區(qū)域。當(dāng)采取第一項(xiàng)措施30 min后，丙酮、糠醛濃度仍然超標(biāo)，則需停止洞內(nèi)作業(yè)，將人員撤至洞外安全區(qū)域。同時(shí)，切斷洞內(nèi)電源，利用北岸豎井風(fēng)機(jī)繼續(xù)排放洞內(nèi)丙酮?dú)怏w，直至洞內(nèi)有害氣體濃度恢復(fù)正常后方可組織人員進(jìn)入。恢復(fù)施工前，首先對(duì)洞內(nèi)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行檢查，確保完好后，方可復(fù)電正常施工。

當(dāng)隧洞內(nèi)一氧化碳濃度超標(biāo)或氧氣濃度低于限定值時(shí)，應(yīng)立即開(kāi)啟備用風(fēng)機(jī)，加大通風(fēng)量，并加強(qiáng)檢測(cè)。

5.3 急救措施

丙酮及糠醛中毒急救措施：皮膚接觸，脫去污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚后及時(shí)就醫(yī)。眼睛接觸，提起眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗后及時(shí)就醫(yī)。吸入，迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處，保持呼吸道通暢，如呼吸困難，給輸氧，如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸，及時(shí)就醫(yī)。食入，飲足量溫水，催吐，就醫(yī)。

6 檢測(cè)結(jié)果

1）隧洞化學(xué)灌漿期間檢測(cè)期間，丙酮濃度為0～25 ppm，糠醛濃度為0～0.1 ppm，均小于GBZ 2.1-2007中規(guī)定的容許濃度。一氧化碳濃度0～13 ppm，氧氣濃度為20.7%～20.9%，無(wú)超限情況。

化學(xué)灌漿期間開(kāi)啟了北岸主通風(fēng)機(jī)，并在洞內(nèi)安裝4臺(tái)射流風(fēng)機(jī)，洞內(nèi)風(fēng)速最大達(dá)1.35 m/s,完全滿(mǎn)足洞內(nèi)需風(fēng)要求。

2）采用了CRP-A1型丙酮檢測(cè)儀（催化燃燒原理）與KP826型4合一氣體檢測(cè)儀（電化學(xué)原理）2種類(lèi)型的檢測(cè)儀進(jìn)行丙酮濃度測(cè)試，其中KP826型四合一氣體檢測(cè)儀靈敏度較高，但易受到其他氣體干擾。

3）規(guī)范要求的糠醛的職業(yè)接觸限值為5 mg/m3（1.17 ppm），檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，一般0.02～0.05 ppm時(shí)即可聞到強(qiáng)烈的苦杏仁味道。

7 結(jié) 論

1）水工隧洞化學(xué)灌漿期間，必須對(duì)作業(yè)環(huán)境內(nèi)有害氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)，并確保檢測(cè)準(zhǔn)確、到位，保障作業(yè)人員的職業(yè)健康安全。

2）加強(qiáng)通風(fēng)是預(yù)防及處理化學(xué)灌漿期間有害物質(zhì)濃度超標(biāo)的重要措施，必須確保通風(fēng)有效及可靠，隧洞化學(xué)灌漿期間，糠醛的苦杏仁氣味較為明顯，及時(shí)采取加強(qiáng)通風(fēng)的方式后，未出現(xiàn)其濃度超標(biāo)情況，保障了隧洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境安全。

3）糠醛為有中等毒性的限用化合物，在糠醛-丙酮體系環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料配方中的用量達(dá)10%～30%，施工期間刺激性氣味較大，不利于作業(yè)人員的健康及安全，水工隧洞內(nèi)進(jìn)行化學(xué)灌漿時(shí)應(yīng)盡量選用環(huán)保型材料，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

［1］楊建明.新疆達(dá)坂隧洞不良地質(zhì)洞段TBM施工新型化學(xué)灌漿技術(shù)應(yīng)用［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2009（01）：57-60.

［2］吳懷國(guó).煤礦、隧洞等地下工程復(fù)雜地質(zhì)災(zāi)害快速處理用新型化學(xué)灌漿材料和技術(shù)應(yīng)用介紹［A］.中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì).第十屆全國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集［C］.中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)，2008，7.

［3］白明，姚鑫晨.聚氨酯/環(huán)氧復(fù)合化學(xué)灌漿在隧洞防滲中的應(yīng)用［J］.大壩與安全，2012（05）：53-55.

［4］衛(wèi)生部政策法規(guī)司編.中華人民共和國(guó)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)匯編（2007年度）上［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009，08.

［5］DL/T 5099-2011，水工建筑物地下開(kāi)挖工程施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［6］IEC 60079-2 Explosive atmospheres-part 2:Equipment protection by pressurized enclosure［S］.International Electrotechnical Commission,Geneva 20,Switerzland.

［7］GBZ 2.1-2007，工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值-化學(xué)有害因素［S］.

［8］GB50493-2009，石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［9］SY 6503-2008，石油天然氣工程可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［10］中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院編.作業(yè)場(chǎng)所職業(yè)危害檢測(cè)檢驗(yàn)技術(shù)［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2012.

U45

A

1002－0624（2016）12－0067－04

2016-04-21