硫化氫控制措施在隧道施工中的應(yīng)用

彭萬平

摘要： 隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷深入，公路、鐵路隧道修建越來越多，尤其是高速公路與高速鐵路，為了滿足線路需要，在修建過程需要穿越的地層也越來越復(fù)雜。時常遇到瓦斯、硫化氫等有害氣體，尤其是硫化氫氣體，危害很大，且沒有規(guī)范的處理方法，本文根據(jù)現(xiàn)場實際情況，總結(jié)了有效的控制措施，以利于類似工程參照。

Abstract： With the deepening of national infrastructure construction， more and more highways and railway tunnels are constructed， especially for expressways and high-speed trains. In order to meet the needs of the route， the strata to be traversed during the construction process are also getting more complicated. Gas， hydrogen sulfide and other harmful gases are often encountered， especially hydrogen sulfide gas， which has a great harm， and there is no standardized treatment methods. This article based on the actual situation， summarized effective control measures to facilitate similar projects.

關(guān)鍵詞： 隧道施工；硫化氫；控制措施；應(yīng)用

Key words： tunnel construction；hydrogen sulfide；control measures；application

中圖分類號：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）06-0218-02

1 概述

隧道施工中，有害氣體種類繁多，大家所熟知的有瓦斯，很多規(guī)范或書籍中對瓦斯的描述及危害分析有較多的提及，并給出了一些等級的劃分，工程技術(shù)人員在分析隧道危險等級時，會重點(diǎn)考慮。而對于硫化氫氣體，大家認(rèn)知有限，規(guī)范及相關(guān)書籍中鮮有提及，近年來有些隧道還因硫化氫氣體危害，引發(fā)過群死群傷事故，本文結(jié)合硫化氫的特性及現(xiàn)場實際經(jīng)驗，提出一些防范措施，供大家參考。

1.1 依托項目情況 本文主要依托米倉山公路隧道的施工經(jīng)驗，2015年3月隧道作業(yè)人員在施工過程中出現(xiàn)了不同程度的眼睛紅腫、流淚不止、視物不清等不良反應(yīng)，項目部立即委托漢中環(huán)境監(jiān)測中心站對隧道內(nèi)的有害氣體進(jìn)行取樣檢測，發(fā)現(xiàn)其中的硫化氫含量為294mg/m3，接近高度危險區(qū)。項目部針對硫化氫隧道施工難題開展的技術(shù)攻關(guān)，采取強(qiáng)通風(fēng)、勤檢測、主防護(hù)、重預(yù)案的綜合治理原則，在米倉山隧道施工中獲得成功。

1.2 硫化氫理化特性 硫化氫氣體其分子式為（H2S），分子量約為34，而空氣的平均分子量為29，因此硫化氫與空氣相比，顯得比較重，其相對密度為1.19，也就是說，在不攪動的情況下，硫化氫易隧道低洼及封閉處聚集。標(biāo)準(zhǔn)狀況下是一種易燃的酸性無色氣體，硫化氫對神經(jīng)麻具有痹性，當(dāng)濃度較低時，有臭雞蛋氣味，嗅覺閾值（臭味的最低嗅知濃度）：0.00041ppm，濃度高時反而沒有氣味（因為高濃度的硫化氫可以麻痹嗅覺神經(jīng)），即使是低濃度的硫化氫，也會損傷人的嗅覺，不能用鼻子作為檢測這種氣體的手段。

2 硫化氫危害濃度區(qū)域劃分

2.1 中度危險區(qū)域 當(dāng)硫化氫氣體濃度為10mg/m3～300mg/m3（6.6～198ppm）時，可出現(xiàn)眼急性刺痛、流淚等癥狀，若長時間接觸，還可引起肺水腫。

2.2 高度危險區(qū)域 當(dāng)硫化氫氣體濃度為300～760mg/m3（198～502ppm）時，可引發(fā)肺水腫、支氣管炎及肺炎，主要表現(xiàn)為頭痛、頭昏、惡心、嘔吐、排尿困難等。

2.3 極度危險區(qū)域 硫化氫氣體在空氣中的最高容許濃度是10mg/m3，當(dāng)濃度≥760mg/m3（502ppm）時，人會很快出現(xiàn)急性中毒，呼吸麻痹而導(dǎo)致死亡。

3 硫化氫氣體的檢測

3.1 成立硫化氫氣體檢測管理領(lǐng)導(dǎo)小組 一旦發(fā)現(xiàn)有硫化氫氣體，管理人員應(yīng)高度重視，并根據(jù)項目組織機(jī)構(gòu)情況，立即成立硫化氫氣體管理領(lǐng)導(dǎo)小組，全面負(fù)責(zé)硫化氫的防治工作。本著硫化氫安全施工管理的原則，編制硫化氫氣檢測方案、硫化氫氣體施工專項安全方案及應(yīng)急預(yù)案。

3.2 加強(qiáng)硫化氫氣體監(jiān)測 隧道施工時，一旦發(fā)現(xiàn)有硫化氫，就應(yīng)采用超前探測、自動監(jiān)控系統(tǒng)對硫化氫實時監(jiān)測及人工不定時移動檢測相結(jié)合的綜合檢測方式。超前探測應(yīng)在掌子面前方打設(shè)超前鉆孔，在孔內(nèi)安裝探測儀，要求探測孔連續(xù)且沿隧道縱向有一定的搭接。自動監(jiān)測系統(tǒng)的探頭應(yīng)盡量安裝在隧道底部，探頭應(yīng)定期鑒定，確保探頭的靈敏度滿足要求。選擇便攜式檢測儀式，注意聲光報警的聲音應(yīng)大于隧道施工的噪音，以便有效報警。

根據(jù)對隧道內(nèi)硫化氫氣體濃度檢測的結(jié)果，隨時掌握隧道內(nèi)硫化氫氣體濃度的變化，隧道內(nèi)硫化氫濃度應(yīng)按三級管理，當(dāng)隧道內(nèi)開挖工作面外任何一處硫化氫濃度都低于6.6ppm（10mg/m3）時方可進(jìn)行正常施工，當(dāng)達(dá)到6.6ppm時報警提醒，當(dāng)達(dá)到15ppm（30mg/m3）時停工撤人并加強(qiáng)通風(fēng)和噴灑生石灰霧進(jìn)行處理。

4 硫化氫氣體的防范endprint

鑒于硫化氫既具有爆炸性（爆炸極限：與空氣或氧氣以適當(dāng)?shù)谋壤?.3%～46%體積比）混合就會爆炸），又具有高毒性，因此，必須加強(qiáng)防范，當(dāng)隧道內(nèi)開挖工作面外任何一處硫化氫濃度都低于6.6ppm（10mg/m3）時方可進(jìn)行正常施工。通過加強(qiáng)隧道通風(fēng)稀釋排出硫化氫含量及加入氫氧化鈉溶液或噴灑生石灰與硫化氫有害氣體進(jìn)行化合反應(yīng)。因此，含有硫化氫氣體存在的作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)配備硫化氫監(jiān)測儀與正壓自給式空氣呼吸器。

4.1 加強(qiáng)通風(fēng)管理 采用巷道式通風(fēng)、大功率壓入通風(fēng)機(jī)和硫化氫氣體涌出段巷道中增設(shè)射流風(fēng)機(jī)的混合通風(fēng)方式，通過增加風(fēng)量，加大風(fēng)速等措施，用通風(fēng)稀釋的方法降低硫化氫氣體濃度。配備專業(yè)的通風(fēng)班組，設(shè)置雙回路，確保所有風(fēng)機(jī)都能處在不間斷的高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，防止停風(fēng)而造成硫化氫濃度超標(biāo)。

4.2 采用注漿進(jìn)行封堵 根據(jù)硫化氫的理化特性及圍巖的節(jié)理發(fā)育情況，可在掌子面設(shè)置注漿孔，并壓注水泥漿，對前方裂隙中的硫化氫氣體進(jìn)行有效的封堵。隧道內(nèi)硫化氫氣體來源于巖體裂隙或地下水，可采用5m深的徑向注漿和超前預(yù)注漿封堵巖層裂隙及地下水，主要對隧道輪廓線外側(cè)3mm范圍進(jìn)行有效封堵，以減少硫化氫氣體的溢出量，注漿封堵材料宜選用水泥水玻璃雙液漿。

4.3 超前鉆孔探測及預(yù)排放硫化氫氣體 研判地質(zhì)構(gòu)造，根據(jù)硫化氫的理化特性，可在掌子面前方施做超前水平鉆孔，進(jìn)行預(yù)先集中排放。對地質(zhì)資料提供有水或斷層、裂隙多預(yù)計有硫化氫氣體積聚的地段，采用施作30m長的超前長探孔，孔徑不小于70mm，探測及預(yù)排放硫化氫氣體，防止硫化氫氣體瞬間大量突出，以保證爆破時的安全。同時沿隧道掌子面打設(shè)加深炮孔，每隔1.5m鉆5～6m長的深孔，預(yù)排放巖體中局部裂隙中硫化氫氣體，保證開挖施工的安全。

4.4 通過中和稀釋降低有害氣體濃度 在工作面?zhèn)渥懔康纳胰芤?，每個工作班在硫化氫易聚集處拋灑一遍，覆蓋整個積水范圍、出水點(diǎn)，同時在裂隙水出水點(diǎn)噴含有堿性溶液的水霧溶解硫化氫氣體，降低其在空氣中和洞內(nèi)水中的濃度。在風(fēng)鉆打鉆水中加入氫氧化鈉，讓其與逸出硫化氫氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成硫化鈉排出，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：H2S+2NaOH=Na2S+2H2O。

4.5 對設(shè)備進(jìn)行必要的防爆改裝 考慮到硫化氫氣體在空氣中的爆炸區(qū)間比較大，防爆改裝的工程車輛主要分運(yùn)輸車、裝載機(jī)、挖掘機(jī)三大類。由于各種工程車輛品牌和型號眾多，每個品牌每個型號的機(jī)械設(shè)備又各有差異。所以在防爆改裝過程中，必須針對每臺工程車輛進(jìn)行測量并制定防爆改裝方案，然后進(jìn)行防爆改裝零部件的加工制作以及安裝，安裝完畢后進(jìn)行防爆性能的測試和檢驗，檢驗合格后才能交付使用。

4.6 加強(qiáng)洞內(nèi)施工排水并對外排水進(jìn)行有毒物質(zhì)無害處理 隧道要保持經(jīng)常性的排水，及時把坑道積水排干，不積水或少積水，盡快將硫化氫氣體排出洞外，以防硫化氫氣體溶于水而埋下隱患。對排出洞外的水還應(yīng)進(jìn)行檢測，并做無害化處理后再排放，以保護(hù)環(huán)境。

4.7 個人防護(hù) 每個進(jìn)洞施工人員必須攜氣式空氣呼吸器，每次使用前應(yīng)檢查氣瓶壓力預(yù)計可使用時間，低氣量報警時應(yīng)及時撤出作業(yè)場所。

4.8 加強(qiáng)洞口門禁管理、嚴(yán)控人員防護(hù)用品使用 隧道洞口設(shè)門禁管理系統(tǒng)，嚴(yán)禁采用一切明火作業(yè)。在洞口安排3名值班員（24h不間斷），對進(jìn)人洞內(nèi)的所有人員進(jìn)行檢查，嚴(yán)查火種，所有進(jìn)洞人員防護(hù)用品佩戴，動火審批手續(xù)等。各洞口成立專業(yè)硫化氫氣體監(jiān)控組，所有監(jiān)控人員必須經(jīng)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，24h值班檢測，建立檢測記錄臺帳，形成硫化氫管理數(shù)據(jù)庫，做到分工明確，責(zé)任明確，保證儀器精確度，發(fā)現(xiàn)異常情況直接向指揮或管理系統(tǒng)人員匯報。

4.9 加強(qiáng)應(yīng)急管理 在檢測出含有硫化氫氣體后，編制硫化氫處治專項方案、硫化氫氣體中毒應(yīng)急預(yù)案或現(xiàn)場處置方案，并配備發(fā)電機(jī)組、氧氣袋、自救器等應(yīng)急物資，并組織現(xiàn)場各級管理人員進(jìn)行預(yù)案的培訓(xùn)及應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行演練，現(xiàn)場演練嚴(yán)格按照方案進(jìn)行，滿足救援程序和現(xiàn)場管理要求。

5 結(jié)束語

總之，針對硫化氫隧道的防范，目前公路、鐵路還沒有相應(yīng)的施工規(guī)范，米倉山隧道通過不斷的采用“新工藝、新材料、新技術(shù)、新設(shè)備”綜合技術(shù)，有效防治了硫化氫氣體，為今后探索硫化氫防治提供技術(shù)支撐。該措施在技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、施工上可行，在保證施工安全可控的前提下，優(yōu)化了施工工藝，在實施過程中取得較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為后續(xù)類似項目施工，可提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]GBZ/T160.33（7）—2004，工作場所空氣中有毒物質(zhì)測定 硫化物[S].

[2]GBZ159—2004，工作場所空氣中有害物質(zhì)監(jiān)測的采樣規(guī)范[S].

[3]SY6227-2005，含硫氣田硫化氫監(jiān)測與人身安全防護(hù)規(guī)定[S].

[4]MT989-2006，礦用防爆柴油機(jī)無軌膠輪車通用技術(shù)條件[S].

[5]CN-GB.天燃?xì)?含硫化合物的測定 第1部分：用典量法測定硫化氫含量[S].2010.

[6]崔玖江.隧道與地下工程修建技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.endprint