某鐵路隧道內(nèi)空氣污染物分析及治理

柴倉(cāng)寶

（中國(guó)鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司 安全監(jiān)察室，甘肅 蘭州 730000）

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，隧道占線路長(zhǎng)度比可達(dá)10%以上[1]，運(yùn)營(yíng)隧道中存在著危害人體健康的有害氣體、粉塵、垃圾、放射性污染等，對(duì)隧道施工、維修作業(yè)人員健康產(chǎn)生不良影響。為此，研究人員從粉塵控制技術(shù)、隧道施工和維修危害因素等方面進(jìn)行了調(diào)查分析，提出了防治、控制措施[1-6]。某鐵路隧道是蘭州鐵路樞紐北環(huán)線隧道，位于蘭州市安寧區(qū)大砂坪與仁壽山之間，每月工務(wù)、電務(wù)、供電、通信系統(tǒng)人員進(jìn)入隧道內(nèi)進(jìn)行維修、施工作業(yè)900多人次，停留時(shí)間在20 min ～ 2 h，目前存在隧道內(nèi)粉塵和有害氣體無(wú)法有效排出的情況，影響隧道內(nèi)作業(yè)人員及乘坐通勤列車(chē)職工的安全與健康。為降低隧道內(nèi)粉塵和有害氣體含量、改善隧道內(nèi)空氣質(zhì)量，對(duì)隧道內(nèi)空氣污染物及其來(lái)源進(jìn)行調(diào)查分析，以提出針對(duì)性的治理措施建議。

1 鐵路隧道有害因素調(diào)查分析

1.1 隧道概況

蘭州鐵路樞紐北環(huán)線原設(shè)計(jì)為貨運(yùn)線，為了解決蘭州北站區(qū)各單位人員通勤問(wèn)題，開(kāi)行了通勤列車(chē)，牽引機(jī)車(chē)類(lèi)型為HXD1、SS7E型電力機(jī)車(chē)。2012年12月1日開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)，北環(huán)線車(chē)流密度逐年增大，目前每天約開(kāi)行94對(duì)列車(chē)，其中貨物列車(chē)90對(duì)、通勤列車(chē)4對(duì)。

鐵路隧道為12 526 m的雙線隧道，縱斷面坡度依次為4‰/880 m、3‰/3 568.01 m、11‰/5 650 m、3‰/2 426 m。其中，左線進(jìn)口單線174 m，右線進(jìn)口單線173 m，左線出口單線238 m，右線出口單線337 m，共計(jì)單線922 m和雙線12 112 m。該隧道屬于雙向特長(zhǎng)隧道，隧道未裝設(shè)機(jī)械通風(fēng)裝置。

1.2 有害因素檢測(cè)及分布情況

1.2.1 主要有害因素檢測(cè)情況

為了解隧道內(nèi)空氣污染物及其來(lái)源，分別于2016年11月、2018年4月對(duì)隧道內(nèi)主要有害物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

表1 隧道內(nèi)有害物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

對(duì)比分析2次的檢測(cè)數(shù)據(jù)，該鐵路隧道內(nèi)的污染物呈增加趨勢(shì)，部分時(shí)間段污染物濃度超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。上述數(shù)據(jù)是在對(duì)隧道清理之后測(cè)得，如果未及時(shí)清理或遇隧道內(nèi)集中修作業(yè)、大型機(jī)械作業(yè)，空氣污染程度會(huì)有所增加。

1.2.2 分布情況

經(jīng)調(diào)查，該鐵路隧道內(nèi)的污染物來(lái)源主要包括：①列車(chē)上裝載貨物產(chǎn)生的煤粉塵、水泥塵等；②通過(guò)隧道的列車(chē)機(jī)車(chē)、施工作業(yè)車(chē)輛撒砂產(chǎn)生的矽塵；③內(nèi)燃機(jī)車(chē)、施工作業(yè)車(chē)輛、大型養(yǎng)路機(jī)械、通勤列車(chē)產(chǎn)生的CO、CO2、氮化物；④拋棄物產(chǎn)生的有害氣體；⑤隧道內(nèi)線路施工作業(yè)產(chǎn)生的粉塵，附著在隧道內(nèi)壁上。

1.3 原因分析

（1）該鐵路隧道進(jìn)出口端均為碎石道床，沙土、塵土易堆積附著在道砟上；進(jìn)出口端均為喇叭口，而且隧道內(nèi)行車(chē)速度緩慢，不利于隧道自然通風(fēng)。

（2）該鐵路隧道為特長(zhǎng)隧道，列車(chē)經(jīng)過(guò)隧道時(shí)容易形成瞬間強(qiáng)大的擾動(dòng)氣流，隧道底部道床、排水溝、兩側(cè)人行步道、各類(lèi)電纜溝槽內(nèi)部、避車(chē)洞和斜井洞口洞室等部位的沙土和積塵在列車(chē)運(yùn)行擾動(dòng)下起塵，由于列車(chē)對(duì)數(shù)較多，形成擾動(dòng)—起塵—沉降不斷重復(fù)的二次揚(yáng)塵過(guò)程。

（3）該鐵路隧道為雙線隧道，列車(chē)進(jìn)入隧道時(shí)形成的活塞風(fēng)作用較單線隧道弱?；钊L(fēng)作用在隧道進(jìn)出口段較為明顯，并呈現(xiàn)向隧道中心逐漸減弱的態(tài)勢(shì)，隧道進(jìn)出端的揚(yáng)塵和有害氣體能夠通過(guò)活塞風(fēng)帶出一部分，但隧道中間段活塞風(fēng)效應(yīng)變?nèi)?，在沒(méi)有通風(fēng)的情況下該段污染加重。上下行線活塞風(fēng)相互阻抗、干擾，加劇了隧道內(nèi)污染物的滯留，導(dǎo)致污染物更加難以排出。

（4）該鐵路隧道運(yùn)行的機(jī)車(chē)上下坡道撒砂產(chǎn)生的粉塵，隧道內(nèi)施工擾動(dòng)帶來(lái)的粉塵，未及時(shí)清理引起隧道內(nèi)污染。

2 污染治理建議

（1）根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB 10003—2016)11.3.3“運(yùn)營(yíng)通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)牽引種類(lèi)、隧道長(zhǎng)度、線路平面與縱斷面、道床類(lèi)型、行車(chē)速度和密度、氣象條件及兩端洞口地形條件等因素綜合確定：電力機(jī)車(chē)牽引，長(zhǎng)度大于20 km的高速鐵路隧道及長(zhǎng)度大于15 km的貨運(yùn)專(zhuān)線、客貨共線鐵路隧道應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)；有特殊要求的鐵路隧道應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)”[7]等規(guī)定，結(jié)合該鐵路隧道為雙線特長(zhǎng)隧道，進(jìn)出口均為喇叭口形式等實(shí)際情況，隧道內(nèi)粉塵、有害氣體無(wú)法利用列車(chē)在隧道內(nèi)的活塞作用和自然風(fēng)帶出，應(yīng)考慮在隧道預(yù)留風(fēng)機(jī)段內(nèi)加裝機(jī)械通風(fēng)，或采取通風(fēng)豎井加裝風(fēng)機(jī)、車(chē)載風(fēng)機(jī)、車(chē)載除塵器等治理方案。

（2）采用除塵車(chē)、高壓水槍沖洗和人工清掃的方式，對(duì)隧道底部道床、排水溝、兩側(cè)人行步道、各類(lèi)電纜溝槽內(nèi)部、避車(chē)洞和斜井洞口洞室等部位的沙土和積塵進(jìn)行徹底的清掃、鏟除，將這些污染物排出隧道，并做好維護(hù)保養(yǎng)

（3）優(yōu)化生產(chǎn)流程，調(diào)整維修作業(yè)模式，減少內(nèi)燃機(jī)車(chē)、軌道車(chē)、大型養(yǎng)路機(jī)械進(jìn)入隧道內(nèi)作業(yè)的頻次，減少煙塵、CO、CO2等廢氣在隧道內(nèi)的排放。

（4）提高隧道內(nèi)工務(wù)、電務(wù)、供電、通信設(shè)備質(zhì)量，減少施工慢行處所；提高列車(chē)通過(guò)隧道運(yùn)行速度，減少撒砂，降低矽塵含量。

（5）加強(qiáng)個(gè)人防護(hù)，給隧道內(nèi)巡檢人員、施工維護(hù)人員、機(jī)車(chē)乘務(wù)人員、通勤車(chē)乘務(wù)人員配發(fā)防塵口罩，并嚴(yán)格按要求使用。同時(shí)，對(duì)患有職業(yè)禁忌癥的職工應(yīng)按規(guī)定及時(shí)調(diào)離，保護(hù)作業(yè)人員身心健康。

3 結(jié)束語(yǔ)

鐵路特長(zhǎng)隧道增多、防塵防毒措施不到位帶來(lái)隧道內(nèi)空氣污染問(wèn)題已經(jīng)引起高度重視。各相關(guān)部門(mén)應(yīng)樹(shù)立“超前防范，綜合治理”的思想，綜合考慮隧道長(zhǎng)度、行車(chē)速度和密度、兩端洞口地形條件等因素，合理設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)通風(fēng)方案，落實(shí)鐵路建設(shè)項(xiàng)目“三同時(shí)”規(guī)定，保證隧道等運(yùn)營(yíng)場(chǎng)所防塵、防毒措施與主體工程同步投入使用，確保作業(yè)人員安全與健康。