成蘭鐵路躍龍門隧道H2S整治措施的探討

周躍峰，李傳富，宋貴明

(中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,四川 成都 610031)

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成蘭鐵路躍龍門隧道H2S整治措施的探討

周躍峰，李傳富，宋貴明

(中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,四川 成都 610031)

為了解決鐵路隧道施工及運(yùn)營(yíng)期間有害氣體H2S的危害，通過對(duì)H2S產(chǎn)生原因、隧道內(nèi)分布特征和危害情況的分析，采用工程類比和理論計(jì)算的研究方法，得出施工期加強(qiáng)超前探測(cè)、加強(qiáng)通風(fēng)稀釋和制定專項(xiàng)勞動(dòng)保護(hù)措施，運(yùn)營(yíng)期采用水氣分離排放的處理方案，從而確保隧道施工和運(yùn)營(yíng)安全。

鐵路隧道；H2S；通風(fēng)；封閉；排放

0 引言

隨著鐵路、公路、城市地下工程建設(shè)領(lǐng)域的拓寬和地下空間的開發(fā)，有害氣體已成為工程建設(shè)特別是山區(qū)和丘陵地區(qū)隧道施工所面臨的一種常見的地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)施工期、運(yùn)營(yíng)期的施工生產(chǎn)和人員安全是一種嚴(yán)重威脅。H2S氣體溢出的案例多見于油井及煤礦等工程中，隧道內(nèi)出現(xiàn)H2S溢出的工程案例較少，TB 1003—2005《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]也僅對(duì)通過瓦斯地層的隧道有相關(guān)要求，而且無H2S相關(guān)的系統(tǒng)整治經(jīng)驗(yàn)。唐協(xié)等[2]對(duì)隧道內(nèi)H2S氣體涌出通道進(jìn)行了研究，并提出了治理措施；郝俊鎖[3]對(duì)穿越含淺層天然氣地層隧道施工所處區(qū)域構(gòu)造位置、地層巖性與淺層天然氣構(gòu)造和儲(chǔ)層關(guān)系以及天然氣儲(chǔ)集層的類型、發(fā)育特征對(duì)隧道的影響等方面進(jìn)行了研究。石油勘探及采挖的過程中有較多H2S氣體伴生的情況，對(duì)其危害及防治有相關(guān)的規(guī)定要求；市政排污管道中容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生少量H2S氣體并溶解于水中，因此也進(jìn)行了相關(guān)方面的研究；國(guó)內(nèi)也有H2S對(duì)建筑材料影響的相關(guān)探索[4-5]。雖然這些研究成果對(duì)特定項(xiàng)目的有害氣體地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、防治提供了較好的參考，但由于各工程環(huán)境有著較大差異，這些研究并未形成有效統(tǒng)一的可推廣成果，目前鐵路工程行業(yè)無規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)可循。如何把握含有害氣體地層對(duì)地下工程的影響和成災(zāi)機(jī)制，采取何種有效措施減少或避免災(zāi)害發(fā)生，研究解決這一難題對(duì)隧道等地下工程安全施工和順利運(yùn)營(yíng)具有重要意義。正在施工的成蘭鐵路躍龍門隧道出現(xiàn)了較長(zhǎng)段落的H2S溢出，通過查閱相關(guān)規(guī)范，理論計(jì)算結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制定了一套行之有效的綜合整治措施。

1 工程概況

成蘭鐵路躍龍門隧道為穿越龍門山山脈的極高風(fēng)險(xiǎn)隧道，雙線雙洞分修，左線全長(zhǎng)19 981 m，右線全長(zhǎng)20 042 m，單面上坡，最大埋深1 450 m。洞身通過地層主要為泥盆系(D)白云質(zhì)灰?guī)r，寒武系(∈1c)粉砂巖、磷灰?guī)r，志留系(S)千枚巖、炭質(zhì)千枚巖夾灰?guī)r，晉寧期輝綠巖(β)，震旦系(Z)硅質(zhì)巖、頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖夾灰?guī)r、白云巖等。洞身共發(fā)育5條斷層、2個(gè)向斜和2個(gè)背斜，其中1條為全新世活動(dòng)斷裂。輔助坑道采用“3橫+2斜+1平”方案，具體布置見圖1。

圖1 輔助坑道布置(單位：m)

2 H2S產(chǎn)生原因和危害

2.1 2#斜井

躍龍門隧道2#斜井正洞小里程有異常臭雞蛋味，該段埋深400 m，巖性為志留系中上統(tǒng)茂縣群(S2-3mx)千枚巖、炭質(zhì)千枚巖夾灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，富水。經(jīng)便攜式H2S檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，正洞右線小里程方向H2S體積分?jǐn)?shù)為(1～3)×10-6，正洞左線小里程方向H2S體積分?jǐn)?shù)為(3～6)×10-6，濕度70%～76%，洞內(nèi)溫度19 ℃，水溫13 ℃，集中出水口處H2S體積分?jǐn)?shù)可達(dá)(31～36)×10-6。委托專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)H2S體積分?jǐn)?shù)鉆孔檢測(cè)情況如表1所示。

表1 測(cè)試資料統(tǒng)計(jì)表

2.2 3#橫洞

躍龍門隧道3#橫洞發(fā)現(xiàn)有H2S氣體，該段埋深550 m，巖性為志留系中上統(tǒng)茂縣群(S2-3mx)千枚巖、炭質(zhì)千枚巖夾灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，地下水發(fā)育。經(jīng)檢測(cè)在右側(cè)墻角出水孔H2S處體積分?jǐn)?shù)為 91.4×10-6，隨著遠(yuǎn)離出水口H2S氣體體積分?jǐn)?shù)逐漸降低。風(fēng)管口風(fēng)速為13.2 m/s，回風(fēng)巷道內(nèi)H2S氣體體積分?jǐn)?shù)為(1～4)×10-6，濕度70%～76%，洞內(nèi)溫度19 ℃，水溫13 ℃。

2.3 H2S物理化學(xué)及病毒性特征簡(jiǎn)介

硫化氫，分子式H2S，相對(duì)分子質(zhì)量為34.076，有一種特殊的臭雞蛋味，標(biāo)準(zhǔn)狀況下是一種易燃的酸性劇毒氣體。相對(duì)密度為1.19(空氣為1)，易溶于水，亦溶于醇類、石油溶劑和原油，燃點(diǎn)為292 ℃，與空氣或氧氣以適當(dāng)?shù)谋壤?4.3%～46%)混合就會(huì)爆炸。

H2S是一種強(qiáng)烈的神經(jīng)毒物，有劇毒，雖有惡臭，但極易使人嗅覺中毒而毫無察覺，這是因?yàn)镠2S與細(xì)胞色素氧化酶中二硫鍵起作用，影響細(xì)胞氧化過程，導(dǎo)致組織缺氧，不但能使人體血液缺氧中毒，同時(shí)對(duì)眼睛及呼吸道黏膜具有強(qiáng)烈的刺激作用，能引起鼻炎、氣管炎和肺氣腫。其質(zhì)量分?jǐn)?shù)與危害情況的關(guān)系見表2。

表2 H2S含量危險(xiǎn)度表

我國(guó)《煤礦安全規(guī)程》[6]及TB 10027—2012《鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)程》[7]規(guī)定硫化氫在空氣中的最高允許體積分?jǐn)?shù)為6.6×10-6。根據(jù)中國(guó)石油天然氣股份有限公司《預(yù)防H2S中毒事故管理暫行規(guī)定》[8]對(duì)其危害區(qū)域等級(jí)進(jìn)行劃分如表3所示。

表3 H2S氣體危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)劃分表

H2S具有還原性和很強(qiáng)的腐蝕性，引起的硫酸腐蝕是混凝土腐蝕的主要原因。

2.4 工程區(qū)H2S產(chǎn)生、運(yùn)移特征

H2S主要來源如下：生物降解、微生物硫酸鹽還原、硫酸鹽熱化學(xué)還原及熱化學(xué)分解、巖漿成因。

躍龍門隧道H2S有害氣體產(chǎn)生受控于本隧道特殊的地層巖性(含硫地層)及復(fù)雜活躍的地質(zhì)構(gòu)造，其中深大斷裂構(gòu)造起控制作用。該區(qū)域位于規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的巨型推覆構(gòu)造帶即著名的龍門山構(gòu)造帶，從控制有害氣體產(chǎn)生、運(yùn)移和分布角度入手，涉及的地層主要有志留系中上統(tǒng)茂縣群(S2-3mx1)千枚巖、炭質(zhì)千枚巖夾灰?guī)r，寒武系下統(tǒng)清平組(∈1c)粉砂巖、磷灰?guī)r(本層有不穩(wěn)定的油頁(yè)巖，且在所夾泥灰?guī)r中有瀝青充填，厚280.7 m)，震旦系下統(tǒng)邱家河組(Zbq)硅質(zhì)巖、頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖夾灰?guī)r、白云巖，晉寧期侵入巖(βμ)。褶皺主要有大屋基倒轉(zhuǎn)背斜、老林口倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜和半山腰倒轉(zhuǎn)復(fù)背斜；斷層主要有千佛山斷層。區(qū)域構(gòu)造如圖2所示。

圖2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及礦產(chǎn)金屬異常區(qū)分布圖

在特殊的地層巖性(4套含硫地層及侵入巖)、特殊的金屬含礦異常帶和區(qū)域性褶皺斷裂組合情況下，含硫地層物質(zhì)(集中在寒武系地層及金屬礦化異常帶)在硫酸鹽熱化學(xué)還原情況下，產(chǎn)生H2S，向上飄逸遇水并溶解于地下水中，隨地下水運(yùn)移。在隧道開挖后，由于圍巖體及地下水場(chǎng)受到擾動(dòng)，必然引起內(nèi)部H2S壓力降低，破環(huán)了H2S存在的狀態(tài)和硫化礦水解的原有平衡，H2S便會(huì)隨之涌出；同時(shí)硫化礦也會(huì)不斷水解，生成新的H2S氣體不斷涌出，這就是隧道內(nèi)出現(xiàn)H2S氣體的原因。故在掌子面尤其是集中出水口H2S質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，隨與出水口距離增加其質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐步稀釋降低，在回風(fēng)巷道明顯降低。

2.5 H2S氣體分布特征

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明H2S受控于地質(zhì)構(gòu)造并和地下水具有伴生關(guān)系，呈正相關(guān)關(guān)系。 靠近斷裂帶H2S體積分?jǐn)?shù)明顯升高，涌水量大的位置H2S體積分?jǐn)?shù)也相應(yīng)較大。在無地下水或地下水不發(fā)育地帶，H2S體積分?jǐn)?shù)應(yīng)較小；在寒武系(∈1c)地帶其體積分?jǐn)?shù)可能會(huì)大幅度升高，尤其在金屬礦化異常帶與千佛山斷裂組合地帶其質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能較高。裂隙網(wǎng)絡(luò)及地下水運(yùn)移直接控制H2S氣體分布段落及其體積分?jǐn)?shù)，距離母體遠(yuǎn)近、裂隙網(wǎng)絡(luò)及地下水的發(fā)育程度導(dǎo)致不同地段的H2S含量不均勻，且隨時(shí)間及施工方式的變化，逸出量也有變化。

短距離內(nèi)H2S隨著在空氣中傳播衰減極為明顯，躍龍門3#橫洞實(shí)測(cè)表明：在集中出水口H2S體積分?jǐn)?shù)可達(dá) 91.4×10-6，隨遠(yuǎn)離出水口H2S體積分?jǐn)?shù)迅速降低，距離孔口 30 cm H2S體積分?jǐn)?shù)降至 13×10-6，距離孔口50 cm H2S體積分?jǐn)?shù)降至 7.3×10-6，此后，在不通風(fēng)情況下，H2S體積分?jǐn)?shù)隨距離變化不大，其體積分?jǐn)?shù)擴(kuò)散情況見圖3。

圖3 H2S含量擴(kuò)散示意圖

2.6 預(yù)測(cè)分布段落

根據(jù)隧區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性和地下水發(fā)育程度，躍龍門隧道H2S分布預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)如表4所示。

表4 躍龍門隧道H2S分布情況統(tǒng)計(jì)表

注：根據(jù)風(fēng)速質(zhì)量分?jǐn)?shù)等檢測(cè)、記錄資料，確定硫化氫涌出量基準(zhǔn)值A(chǔ)=0.000 6 m3/(min·m)。

2.7 水質(zhì)侵蝕性預(yù)判

根據(jù)H2S特性分析，可能存在以下侵蝕類型。

1)混凝土。H2S引起的硫酸腐蝕是混凝土腐蝕的主要原因。

2)鋼筋。H2S對(duì)金屬的腐蝕形式有電化學(xué)嚴(yán)重腐蝕、氫脆和硫化物應(yīng)力腐蝕開裂，以后兩者為主，一般統(tǒng)稱為氫脆破壞。

3)止水帶。橡膠會(huì)產(chǎn)生鼓泡漲大、失去彈性。普通橡膠止水帶不能在H2S環(huán)境下正常使用。

4)防水板。H2S能夠與大部分塑料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，常規(guī)防水板在H2S作用下加快老化，造成滲漏。

根據(jù)地層巖性及構(gòu)造發(fā)育情況預(yù)測(cè)隧道侵蝕性情況如表5所示。

表5 H2S區(qū)域地下水侵蝕性預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)表

3 H2S的危害整治措施

發(fā)現(xiàn)H2S氣體后，制定了H2S氣體段落專項(xiàng)施工方案、施工措施和應(yīng)急預(yù)案，采取了加強(qiáng)通風(fēng)和灑水措施，對(duì)局部有毒氣體易匯集的地方增加局部風(fēng)扇稀釋，且撒生石灰稀釋H2S氣體，禁止進(jìn)洞人員將手機(jī)、打火機(jī)、易燃和易爆物品帶入洞內(nèi)等，同時(shí)也系統(tǒng)研究制定了H2S的整治措施。

H2S的危害按照時(shí)間順序可分為準(zhǔn)備期、施工期及運(yùn)營(yíng)期，按照作用對(duì)象不同可分為結(jié)構(gòu)及人員，按照空間可分為洞內(nèi)及洞外。根據(jù)各階段部位的不同，針對(duì)H2S的整治方案介紹如下。

3.1 準(zhǔn)備期超前探測(cè)

采用物探法查明前方地下水情況，避免富含H2S的地下水涌出，通過鉆設(shè)超前探孔超前探測(cè)掌子面前方H2S氣體蘊(yùn)藏情況，提早探明前方氣體富集情況，避免盲目施工造成氣體突出，從而避免人員傷害。

3.2 施工期安全控制標(biāo)準(zhǔn)

建立全面的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，配備移動(dòng)及固定氣體探測(cè)設(shè)備，隨時(shí)監(jiān)控H2S氣體體積分?jǐn)?shù)情況，鑒于目前鐵路行業(yè)尚無控制標(biāo)準(zhǔn)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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》[9]，安全生產(chǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)為10 mg/m3(體積分?jǐn)?shù)6.6×10-6)，如果其體積分?jǐn)?shù)超過警戒范圍，人員應(yīng)立即撤離現(xiàn)場(chǎng)，并加強(qiáng)通風(fēng)，待其體積分?jǐn)?shù)達(dá)到安全指標(biāo)后方可繼續(xù)施工。

3.3 運(yùn)營(yíng)期的監(jiān)測(cè)及控制措施

當(dāng)隧道建成后，應(yīng)建立監(jiān)控體系，分段設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面，對(duì)H2S體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行全天連續(xù)監(jiān)測(cè)，并設(shè)定控制閾值，當(dāng)大于閾值時(shí)自動(dòng)報(bào)警，并自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)通風(fēng)[10]，確保洞內(nèi)H2S體積分?jǐn)?shù)在安全范圍內(nèi)。對(duì)排水口、檢修通道等可能富集有害氣體及水的地方設(shè)置警示標(biāo)志，避免人員誤入造成傷害。運(yùn)營(yíng)通風(fēng)應(yīng)與有害氣體的排放結(jié)合，通風(fēng)路徑和設(shè)備應(yīng)考慮有害氣體排放的需求。

3.4 結(jié)構(gòu)的處理措施

3.4.1 建筑材料抗侵蝕

目前針對(duì)H2S鐵路行業(yè)無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，鐵路混凝土結(jié)構(gòu)在特殊環(huán)境下的耐久性設(shè)計(jì)，應(yīng)事先通過專門的研究和論證[11]；因此，施工中應(yīng)加強(qiáng)地下水化驗(yàn)工作，逐段核實(shí)侵蝕等級(jí)，根據(jù)侵蝕等級(jí)采用相應(yīng)等級(jí)的高性能混凝土，鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)滿足耐腐蝕需要，襯砌按全封閉原則進(jìn)行設(shè)計(jì)[12]。

H2S氣體和H2S溶液均會(huì)降低止水帶的力學(xué)性能[13]，止水帶應(yīng)考慮采用能夠抵抗H2S侵蝕的材料；防水板也應(yīng)采用能夠抵抗H2S侵蝕的材料。

注漿材料也要具有相應(yīng)的耐侵蝕性[14]，且耐久性滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4.2 氣體的封堵

基巖裂隙水應(yīng)完全封堵，集中出水點(diǎn)應(yīng)盡量封堵，當(dāng)不能封堵時(shí)應(yīng)考慮集中引排，地下水原則上不進(jìn)入側(cè)溝內(nèi)。原則上低度區(qū)采用局部注漿封堵，中度區(qū)采用徑向注漿封堵，高度區(qū)采用超前注漿與徑向注漿相結(jié)合的方式進(jìn)行封堵。

根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果，氣體溢出體積分?jǐn)?shù)較高的段落采用全封復(fù)合襯砌，根據(jù)氣體壓力及質(zhì)量分?jǐn)?shù)情況，按照設(shè)計(jì)方案在襯砌內(nèi)添加氣密劑。

輔助坑道根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，原則上也要對(duì)氣體進(jìn)行封堵，應(yīng)設(shè)置二次襯砌及防水板，必要時(shí)進(jìn)行注漿封堵地下水。

3.5 施工人員的勞動(dòng)保護(hù)

目前H2S工作環(huán)境的勞動(dòng)保護(hù)尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，隧道施工建議參照石油部門行業(yè)規(guī)定，結(jié)合TB 10120—2002《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》[12]要求制定。

3.6 洞內(nèi)有害氣體及水的排放

3.6.1 通風(fēng)方案

通風(fēng)稀釋有害氣體是施工階段降低有害氣體風(fēng)險(xiǎn)的主要手段，良好的通風(fēng)是安全生產(chǎn)的重要前提[15]。考慮相鄰工區(qū)貫通后，可實(shí)現(xiàn)巷道式通風(fēng)，供風(fēng)能力大大增加，因此相鄰工區(qū)貫通前的通風(fēng)方案研究是重點(diǎn)，根據(jù)當(dāng)前工程條件研究以下幾個(gè)方案，方案示意見圖4。

圖4 躍龍門隧道增設(shè)通風(fēng)巷道平面示意圖

1)風(fēng)管壓入式方案(為當(dāng)前條件下極限通風(fēng)能力的研究)。

2) 隔離風(fēng)道方案(3#橫洞增設(shè)隔離風(fēng)道)。

3)增設(shè)3#橫洞副洞方案(實(shí)現(xiàn)巷道式通風(fēng))。

4)新增斜井方案。

根據(jù)風(fēng)道內(nèi)風(fēng)速不超過20 m/s(文獻(xiàn)報(bào)道科研成果)，以及回風(fēng)巷內(nèi)風(fēng)速不超過6 m/s[16]，計(jì)算風(fēng)道及巷道的極限通風(fēng)能力，用以檢算其對(duì)應(yīng)稀釋H2S體積分?jǐn)?shù)至6.6×10-6的能力，結(jié)果如表6所示。

表6 各方案風(fēng)量及稀釋有害氣體能力對(duì)比

根據(jù)H2S的監(jiān)測(cè)顯示，設(shè)置初期支護(hù)后，H2S涌出量約為新開挖面的15%～20%。按保守考慮，認(rèn)為注漿全封堵前，初期支護(hù)段落的H2S涌出量按新開挖的25%考慮應(yīng)較為合理。考慮輔助坑道開挖暴露面積，其延米涌出量按正洞的70%考慮；Ⅳ級(jí)圍巖進(jìn)尺3 m，初期支護(hù)未注漿封堵段32 m考慮。計(jì)算正洞及輔助坑道H2S涌出量見表7。

根據(jù)預(yù)測(cè)，H2S涌出量每延米大于4A的段落總長(zhǎng)為355 m，僅占總段落長(zhǎng)度3.4%。考慮按最高段落進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)顯然不經(jīng)濟(jì)。本次擬將通風(fēng)能力按滿足4A的涌出量進(jìn)行控制，當(dāng)部分現(xiàn)場(chǎng)涌出量高于該值時(shí)，采用撒生石灰、噴水霧及適當(dāng)延長(zhǎng)通風(fēng)時(shí)間等方式進(jìn)行考慮。由此校核段落通風(fēng)稀釋能力如表8所示。

表7 段落涌出量計(jì)算表

表8 H2S稀釋能力校核

根據(jù)當(dāng)前地質(zhì)預(yù)測(cè)情況，通過對(duì)各方案的通風(fēng)能力進(jìn)行計(jì)算，普通的風(fēng)管壓入式通風(fēng)已不能滿足有害氣體稀釋要求，而采用隔離風(fēng)道的通風(fēng)方案、增設(shè)3#橫洞或增設(shè)通風(fēng)斜井，能滿足大部分段落的H2S稀釋通風(fēng)需要。

3#橫洞長(zhǎng)達(dá)2.4 km，利用現(xiàn)有斷面進(jìn)行長(zhǎng)距離隔離風(fēng)道改造，技術(shù)不成熟，通風(fēng)可靠性低，因此推薦采用增設(shè)第2橫洞方案；2#斜井長(zhǎng)度599 m，采用了增設(shè)隔離風(fēng)道方案。

3.6.2 排放方案

運(yùn)營(yíng)期間水氣排放考慮2種方案進(jìn)行比選，即水氣分離方案和水氣混合引排方案。并對(duì)各方案優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較見表9。

水氣分離引排方案1：加大隧道縱向盲管，在橫通道或洞室處水氣分離，水、氣分別封閉排放。

水氣分離引排方案2：保持既有縱向盲管系統(tǒng)不變，在盲管系統(tǒng)引入洞內(nèi)時(shí)設(shè)置水氣分離裝置，分別引流地下水和氣體至洞內(nèi)專用管道。其具體設(shè)計(jì)方案如圖5所示。

水氣集中引排方案3：對(duì)全部排水系統(tǒng)進(jìn)行密閉處理，利用既有排水系統(tǒng)進(jìn)行引排。

水氣集中引排方案4：環(huán)向、縱向盲管引入洞內(nèi)時(shí)直接引入鍍鋅鋼管，水、氣設(shè)置專用管道集中引排方案。

表9 水、氣排放方案對(duì)比

圖5 方案2水氣分離引排

水氣集中引排方案5：設(shè)置隧道體外排水系統(tǒng)。

推薦方案為水氣分離引排方案2。考慮當(dāng)前水體監(jiān)測(cè)，水中溶解H2S較少，氣體單獨(dú)引排后，水中析出H2S基本形不成壓力，通過密閉水溝基本能達(dá)到隔離要求，而且單獨(dú)引排后，能盡可能減小洞內(nèi)通風(fēng)壓力，且技術(shù)成熟檢修相對(duì)方便。

3.7 洞外有害氣體及水排放的控制

有害氣體及水排出洞外后，能否滿足環(huán)境排放要求，需根據(jù)施工和運(yùn)營(yíng)期的監(jiān)測(cè)結(jié)果確定，必要時(shí)設(shè)置專用的處理設(shè)施。

4 結(jié)論及建議

針對(duì)隧道內(nèi)H2S有害氣體的整治措施研究，我國(guó)積累的經(jīng)驗(yàn)較少，特別是沒有系統(tǒng)整治的先例，本文通過對(duì)H2S產(chǎn)生原因、危害、隧道內(nèi)分布特征和侵蝕性分析，根據(jù)相關(guān)行業(yè)和國(guó)家規(guī)范制定了施工期和運(yùn)營(yíng)期的安全控制標(biāo)準(zhǔn)，提出了準(zhǔn)備期超前探測(cè)，結(jié)構(gòu)設(shè)防、勞動(dòng)保護(hù)、加強(qiáng)通風(fēng)、注漿封堵和氣體排放的綜合整治措施，在現(xiàn)場(chǎng)取得了良好的效果，也希望能為今后隧道建設(shè)中的類似問題提供借鑒。

目前我們的研究還有一些問題尚無最終結(jié)論，譬如：運(yùn)營(yíng)期隧道內(nèi)H2S的控制標(biāo)準(zhǔn)、其排放對(duì)環(huán)境的影響及對(duì)應(yīng)處理措施等。因此隧道貫通后尚有待進(jìn)一步研究解決，特別是勞動(dòng)保護(hù)等相關(guān)問題需要跨行業(yè)進(jìn)行研究，下一步將聯(lián)合相關(guān)單位繼續(xù)深入開展相關(guān)內(nèi)容的研究工作。

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Discussion on Control Measures for H2S in Yuelongmen Tunnel on Chengdu-Lanzhou Railway

ZHOU Yuefeng,LI Chuanfu,SONG Guiming

(ChinaRailwayEryuanEngineeringGroupCo.,Ltd.,Chengdu610031,Sichuan,China)

The causes,distribution characteristics and damage of H2S to railway tunnel construction and operation are analyzed.The engineering comparison and theoretical calculation are carried out.A series of technologies,including strengthening advance detection,strengthening ventilation and making professional labor protection measures during tunnel construction and water-gas separation discharge method during tunnel operation,are adopted.The safety of tunnel construction and operation can be guaranteed by using above-mentioned technologies.

railway tunnel; H2S; ventilation; sealing; discharge

2015-09-08;

2016-04-27

周躍峰(1974—)，男，河南新鄉(xiāng)人，1997年畢業(yè)于西南交通大學(xué)，隧道及地下工程專業(yè)，本科，高級(jí)工程師，從事隧道設(shè)計(jì)工作。E-mail：pride20g@126.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.10.014

U 45

A

1672-741X(2016)10-1251-07