高海拔隧道施工供氧技術(shù)現(xiàn)狀分析

路晨雨，黃菲雨

(長安大學(xué)，陜西 西安 710064)

0 前 言

隨著我國內(nèi)陸高原地區(qū)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展建設(shè)，高海拔地區(qū)隧道的施工案例也逐漸增多。在高海拔地區(qū)修建隧道有助于改善高原地區(qū)的交通、提高通行能力。但是高海拔地區(qū)隧道的施工存在較為嚴(yán)重的低溫、低氧、低氣壓的問題，在氧氣含量低的環(huán)境中施工，不僅生產(chǎn)效率極其低下、施工質(zhì)量和進(jìn)度無法得到保證，而且施工人員的身體健康甚至生命安全都會(huì)受到嚴(yán)重威脅。因此，缺氧問題是高海拔地區(qū)隧道施工首先要面對的一個(gè)難題?，F(xiàn)有的高海拔隧道供氧的主要技術(shù)有：個(gè)人攜氧法、氧吧車供氧法、隧道內(nèi)全富氧及彌散式供氧法等供氧方法，本文對此進(jìn)行綜合評述。

1 高海拔地區(qū)隧道施工供氧的必要性

需氧是高海拔地區(qū)隧道施工工程過程中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，尤其是高海拔嚴(yán)寒地區(qū)大氣中的氧氣含量僅是平原地區(qū)氧氣含量的50%～60%，在缺乏一定氧氣的環(huán)境中，人們會(huì)由于缺氧而產(chǎn)生不適的感覺，再加上長時(shí)間艱苦的隧道施工作業(yè)，施工人員如果反應(yīng)嚴(yán)重，可能會(huì)喪失勞動(dòng)能力或遇到生命危險(xiǎn)。在高原地區(qū)，尤其是青藏高原地區(qū)是我國很大部分高海拔隧道的修建地，我國在西部大開發(fā)過程中連續(xù)修建了鷓鴣山隧道、昆侖山隧道、風(fēng)火山隧道、羊八井隧道等隧道。它們的成功修建，代表著我國高海拔地區(qū)隧道施工技術(shù)達(dá)到了一個(gè)新的高度，在隧道施工過程中研制適當(dāng)?shù)乃淼朗┕す┭醴桨阁w系，為廣大的施工人員提供有效及時(shí)的吸氧條件，能夠確保施工高效和順利地完工。

2 現(xiàn)有的高海拔地區(qū)隧道施工供氧技術(shù)

2.1 個(gè)人背負(fù)氧氣瓶式攜氧法

隧道及礦山施工主要采用的補(bǔ)氧方法即施工人員個(gè)體背負(fù)氧氣瓶法。此方法為施工人員采用瓶裝氧進(jìn)行補(bǔ)氧的，通常需要背負(fù)1.5 kg重的氧氣瓶，例如在青昆侖山隧道的施工中就采用了這種方法。它的主要優(yōu)點(diǎn)是耗氧的氧氣量小，施工人員吸入的氧氣密度較高，并且設(shè)備簡單，在緊急情況下便于使用。它的缺點(diǎn)是不能長時(shí)間地連續(xù)供氧，每隔一定時(shí)間需要及時(shí)補(bǔ)充，否則會(huì)影響施工作業(yè)的連續(xù)進(jìn)行，再加上每個(gè)施工工人還要背負(fù)的氧氣瓶的重量，對施工人員和施工都極為不利。

2.2 隧道掌子面彌散式供氧法

隧道施工的大部分的工作區(qū)即為掌子面，施工人員需要集中在此工作區(qū)進(jìn)行隧道開挖。但掌子面處與隧道較深處通風(fēng)能力很差，并且由于人員、爆破和設(shè)備十分的耗氧，會(huì)造成該區(qū)域的氧氣含量較低甚至極低。所以問題的關(guān)鍵是只有將氧氣輸送到掌子面，才能解決施工人員的缺氧問題。

彌散式供氧法的主要過程是通過一定的方法將氧氣以彌散的方式分布在隧道的掌子面區(qū)附近，以提高工作區(qū)的氧氣濃度。彌散式供氧裝置、輸氧管道、閥門等部分是掌子面彌散供氧方式的主要組成。彌散式供氧裝置包含兩組對稱的氧氣分布器和連接軟管，氧氣分布器旁邊均勻分布幾個(gè)小孔，氧氣以液態(tài)霧化的方式從中噴出，氧氣霧互相擾動(dòng)，形成氧氣簾。這樣，兩組或幾組氧簾一起組成了氧氣濃度相對較高的局部富氧區(qū)域。由于掌子面施工高度會(huì)隨施工不斷變化，所以我們的氧氣分布器的高度也可以調(diào)節(jié)變化，它們之間的距離也能調(diào)整，保證在不同的施工高度下施工人員的吸氧問題。

2.3 隧道移動(dòng)氧吧車供氧方法

移動(dòng)式氧吧車常常安置在靠近隧道內(nèi)輸氧管道的一側(cè)，距開挖面150 m左右的地方。氧吧車的主要結(jié)構(gòu)為：房體、流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、輸氧管道和輸氧管嘴等。其優(yōu)點(diǎn)是它輕巧、搬運(yùn)方便。輸氧管道與氧氣輸送管道相互連接，將氧氣傳輸?shù)窖醢绍噧?nèi)，通過調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)氧氣含量，工作人員可以根據(jù)流量計(jì)調(diào)節(jié)，吸氧管嘴是用于施工人員吸氧。當(dāng)工作人員感覺到缺氧時(shí)，可以到氧吧車內(nèi)吸氧，對于恢復(fù)體力，提高工作效率十分有效。

2.4 隧道外輔助設(shè)施供氧法

隧道外輔助設(shè)施法比如：在隧道洞口設(shè)吸氧室，施工人員可以在吸氧室進(jìn)行定期氧療，避免因?yàn)殚L時(shí)間在高原工作而發(fā)生高原病，給施工人員或有高原反應(yīng)的人員提供吸氧需要。也有工程施工時(shí)采用隧道內(nèi)專用輸氧管道供氧，并將送氧管路設(shè)置在了隧道內(nèi)，將高濃度的氧氣輸送到掌子面的后方，這也是其供氧和制氧方面與通風(fēng)管路供氧方式所不同的地方。

3 高海拔地區(qū)隧道施工供氧技術(shù)的方案綜合

通過以上分析可知，供氧技術(shù)可結(jié)合不同作業(yè)階段采用不同的供氧方法。例如在噴漿作業(yè)階段，為避免吸入煙灰粉塵，施工人員必須戴防塵口罩。或在施工人員鉆孔時(shí)由于施工空間狹隘可采用局部彌散式供氧。注意要首先進(jìn)行隧道通風(fēng)、排塵(在爆破及噴漿作業(yè)后)，然后用氧簾在工作區(qū)一定范圍內(nèi)形成較封閉的空間。在二襯作業(yè)階段，則可采用移動(dòng)氧吧車供氧，這是因?yàn)檎谱用婢嗍┕ぷ鳂I(yè)面較遠(yuǎn)，而彌散式供氧方案作用范圍較狹隘，不可全面覆蓋該區(qū)域，施工人員可以在移動(dòng)氧吧車中臨時(shí)吸氧，以緩解高原反應(yīng)。

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