高海拔地區(qū)隧道有害氣體及粉塵防治技術(shù)淺析

吳傳意

（中電建成都建設(shè)投資有限公司，四川 成都 610212）

0 前言

隨著西部大開(kāi)發(fā)、一帶一路的開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加快，出現(xiàn)了越來(lái)越多的特長(zhǎng)隧道，甚至還有高海拔特長(zhǎng)隧道。給建設(shè)者們帶來(lái)了不少挑戰(zhàn)。隨著隧道長(zhǎng)度及獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)度的加大，如何進(jìn)行隧道通風(fēng)、降溫、降低有害氣體含量的通風(fēng)設(shè)計(jì)，改善施工人員工作環(huán)境，保障現(xiàn)場(chǎng)施工正常有序的推進(jìn)，保證施工安全，擺在了建設(shè)者面前。

1 有害氣體的分類(lèi)

隧道內(nèi)常見(jiàn)的有害物質(zhì)有NO、NO2、CO、CO2、SO2、SIO2、CH4、粉塵。可以通過(guò)加強(qiáng)隧道通風(fēng)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、增大供風(fēng)量及采用施工機(jī)械尾氣凈化等措施。施工過(guò)程中，應(yīng)采用綜合措施，并定期檢測(cè)隧道內(nèi)各工作面有害物質(zhì)濃度。

2 粉塵的防治措施

粉塵可以通過(guò)采用濕式鑿巖、濕噴混凝土、水幕降塵、路面灑水、靜電集塵等方式降低粉塵對(duì)施工的影響，嚴(yán)禁采用干式鑿巖。研究表明，掌子面采用濕式鑿巖可以有效降低粉塵濃度，與干式鑿巖相比，可以降低 80%的粉塵含量。濕噴混凝土與干噴相比，能夠顯著降低粉塵含量，目前在隧道施工中，大部分均采用濕噴工藝。水幕降塵及路面灑水對(duì)控制粉塵含量，也能起到一定的作用。曹升亮對(duì)安遠(yuǎn)隧道靜電集塵通風(fēng)方式進(jìn)行了可行性分析,并對(duì)靜電集塵方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)，結(jié)果表明靜電集塵效果良好，但是成本較高。

3 有害氣體的防治措施

有害氣體中NOx多為NO，可采用臭氧（O3）氧化去除。化學(xué)反應(yīng)式為：

但是由于臭氧本身也是污染物，如何對(duì)量進(jìn)行控制，保證臭氧反應(yīng)完全，不造成二次污染比較困難。

對(duì)有害氣體CO的研究較多，楊立新通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外有害氣體相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)查分析建議將有害氣體CO的接觸限值分為高原和非高原情況。相關(guān)的研究表明，爆破及出渣兩個(gè)工序CO的濃度較高，建議采用加強(qiáng)通風(fēng)和掌子面彌散式供氧措施控制CO的濃度。高菊茹等通過(guò)DOC氧化催化器和機(jī)前尾氣凈化器在自卸車(chē)上進(jìn)行試驗(yàn)，分別測(cè)試催化減排措施、助燃減排兩種方法在相同條件下的CO轉(zhuǎn)化效率。在車(chē)輛的正常工作情況下，DOC裝置試驗(yàn)測(cè)得2h后CO轉(zhuǎn)化效率為68%～80%，機(jī)前尾氣凈化器CO的轉(zhuǎn)化效率約為30%。機(jī)前尾氣凈化器雖然效率不及DOC裝置，但是在購(gòu)置成本、使用壽命等方面上具有一定的優(yōu)勢(shì)，也可以在一定程度上減輕隧道內(nèi)CO的排放，具有一定的效果。劉祥以高海拔特長(zhǎng)公路隧道雀兒山隧道為依托，對(duì)高海拔地區(qū)CO濃度標(biāo)準(zhǔn)模型、機(jī)械排污量研究進(jìn)行了研究，建立了一套完整的高海拔地區(qū)CO濃度控制標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械排污量修正模型。張聰以在建隧道工程項(xiàng)目為依托，利用 Fluent軟件，進(jìn)行了爆破后有害氣體擴(kuò)散和出碴過(guò)程工作區(qū)有害氣體濃度場(chǎng)分布規(guī)律的研究，研究結(jié)論得出，掌子面前的渦流區(qū)對(duì)于CO氣體的有效擴(kuò)散起滯留作用,渦流區(qū)中央位置存在CO濃度峰值。CO氣體沿隧道排出過(guò)程可視為“運(yùn)移”和“擴(kuò)散”的疊加。張玉偉等對(duì)海拔4000m以上的雞丑山隧道粉塵和CO進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，爆破和出渣兩個(gè)工序CO濃度較高，出碴時(shí)在距隧道洞口4組位置CO濃度最高達(dá)到401ppm，與規(guī)范要求的上限100mg/m3（80ppm）相比，超標(biāo)嚴(yán)重。

爆破和出渣是CO濃度較高的兩道工序。出渣運(yùn)輸方式的不同，有害氣體排放的量也有所不同。在低海拔地區(qū)氧氣充足，工程機(jī)械尾氣排放的有害氣體濃度低，污染程度低。低海拔地區(qū)的有害氣體主要考慮爆破時(shí)產(chǎn)生的炮煙。在高海拔地區(qū)氧氣含量不如平原地區(qū)，氧氣不足導(dǎo)致油料燃燒不充分，CO排放比平原地區(qū)高，可通過(guò)彌散式供氧的方式，減少油料燃燒不充分的影響。在評(píng)價(jià)有害氣體的影響時(shí)，對(duì)爆破和出渣均應(yīng)考慮。謝尊賢等青藏鐵路關(guān)角隧道的施工機(jī)械的有害氣體排放進(jìn)行了測(cè)試，在高原環(huán)境下的CO和HC的排放量與機(jī)械轉(zhuǎn)速呈指數(shù)關(guān)系，隨著轉(zhuǎn)速的提高，有害氣體的排放顯著增加。

常見(jiàn)的運(yùn)輸方式包括有軌運(yùn)輸、無(wú)軌運(yùn)輸和皮帶機(jī)運(yùn)輸?shù)?。?dāng)采用有軌運(yùn)輸時(shí)，電力機(jī)車(chē)基本上不產(chǎn)生污染，隧道內(nèi)的主要污染物為爆破產(chǎn)生的炮煙。當(dāng)采用無(wú)軌運(yùn)輸時(shí)，不僅會(huì)有炮煙，還會(huì)有運(yùn)輸工具產(chǎn)生的尾氣。尾氣為移動(dòng)污染源，當(dāng)隧道距離較長(zhǎng)時(shí)，產(chǎn)生的廢氣不易排出。當(dāng)條件允許時(shí)，建議優(yōu)先采用有軌運(yùn)輸或皮帶機(jī)運(yùn)輸。當(dāng)采用無(wú)軌運(yùn)輸時(shí)，嚴(yán)禁汽油機(jī)械進(jìn)洞，內(nèi)燃機(jī)械應(yīng)有尾氣凈化裝置。

4 總結(jié)

保證隧道內(nèi)空氣清潔，有害氣體含量在規(guī)范允許范圍內(nèi)，是保障施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，保證作業(yè)人員、機(jī)械高效率的關(guān)鍵。建設(shè)各方應(yīng)引起足夠的重視，采取建立一套完善的通風(fēng)管理體系，并根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)工序進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。日常加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)工作，定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保有害氣體及粉塵含量在規(guī)范允許范圍內(nèi)，滿(mǎn)足施工現(xiàn)場(chǎng)需求。