硫化氫控制措施在隧道施工中的應用

彭萬平

摘要： 隨著國家基礎設施建設的不斷深入，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，且沒有規范的處理方法，本文根據現場實際情況，總結了有效的控制措施，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.

關鍵詞： 隧道施工；硫化氫；控制措施；應用

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

中圖分類號：U455.4 文獻標識碼：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，工程技術人員在分析隧道危險等級時，會重點考慮。而對于硫化氫氣體，大家認知有限，規范及相關書籍中鮮有提及，近年來有些隧道還因硫化氫氣體危害，引發過群死群傷事故，本文結合硫化氫的特性及現場實際經驗，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驗，2015年3月隧道作業人員在施工過程中出現了不同程度的眼睛紅腫、流淚不止、視物不清等不良反應，項目部立即委托漢中環境監測中心站對隧道內的有害氣體進行取樣檢測，發現其中的硫化氫含量為294mg/m3，接近高度危險區。項目部針對硫化氫隧道施工難題開展的技術攻關，采取強通風、勤檢測、主防護、重預案的綜合治理原則，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。標準狀況下是一種易燃的酸性無色氣體，硫化氫對神經麻具有痹性，當濃度較低時，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），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 硫化氫危害濃度區域劃分

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

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

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

3 硫化氫氣體的檢測

3.1 成立硫化氫氣體檢測管理領導小組 一旦發現有硫化氫氣體，管理人員應高度重視，并根據項目組織機構情況，立即成立硫化氫氣體管理領導小組，全面負責硫化氫的防治工作。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急預案。

3.2 加強硫化氫氣體監測 隧道施工時，一旦發現有硫化氫，就應采用超前探測、自動監控系統對硫化氫實時監測及人工不定時移動檢測相結合的綜合檢測方式。超前探測應在掌子面前方打設超前鉆孔，在孔內安裝探測儀，要求探測孔連續且沿隧道縱向有一定的搭接。自動監測系統的探頭應盡量安裝在隧道底部，探頭應定期鑒定，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大于隧道施工的噪音，以便有效報警。

根據對隧道內硫化氫氣體濃度檢測的結果，隨時掌握隧道內硫化氫氣體濃度的變化，隧道內硫化氫濃度應按三級管理，當隧道內開挖工作面外任何一處硫化氫濃度都低于6.6ppm（10mg/m3）時方可進行正常施工，當達到6.6ppm時報警提醒，當達到15ppm（30mg/m3）時停工撤人并加強通風和噴灑生石灰霧進行處理。

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的比例（4.3%～46%體積比）混合就會爆炸），又具有高毒性，因此，必須加強防范，當隧道內開挖工作面外任何一處硫化氫濃度都低于6.6ppm（10mg/m3）時方可進行正常施工。通過加強隧道通風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行化合反應。因此，含有硫化氫氣體存在的作業現場應配備硫化氫監測儀與正壓自給式空氣呼吸器。

4.1 加強通風管理 采用巷道式通風、大功率壓入通風機和硫化氫氣體涌出段巷道中增設射流風機的混合通風方式，通過增加風量，加大風速等措施，用通風稀釋的方法降低硫化氫氣體濃度。配備專業的通風班組，設置雙回路，確保所有風機都能處在不間斷的高速運轉狀態下，防止停風而造成硫化氫濃度超標。

4.2 采用注漿進行封堵 根據硫化氫的理化特性及圍巖的節理發育情況，可在掌子面設置注漿孔，并壓注水泥漿，對前方裂隙中的硫化氫氣體進行有效的封堵。隧道內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注漿封堵巖層裂隙及地下水，主要對隧道輪廓線外側3mm范圍進行有效封堵，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 超前鉆孔探測及預排放硫化氫氣體 研判地質構造，根據硫化氫的理化特性，可在掌子面前方施做超前水平鉆孔，進行預先集中排放。對地質資料提供有水或斷層、裂隙多預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加深炮孔，每隔1.5m鉆5～6m長的深孔，預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 在工作面備足量的生石灰溶液，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，同時在裂隙水出水點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水中的濃度。在風鉆打鉆水中加入氫氧化鈉，讓其與逸出硫化氫氣體進行化學反應生成硫化鈉排出，其化學反應方程式為：H2S+2NaOH=Na2S+2H2O。

4.5 對設備進行必要的防爆改裝 考慮到硫化氫氣體在空氣中的爆炸區間比較大，防爆改裝的工程車輛主要分運輸車、裝載機、挖掘機三大類。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械設備又各有差異。所以在防爆改裝過程中，必須針對每臺工程車輛進行測量并制定防爆改裝方案，然后進行防爆改裝零部件的加工制作以及安裝，安裝完畢后進行防爆性能的測試和檢驗，檢驗合格后才能交付使用。

4.6 加強洞內施工排水并對外排水進行有毒物質無害處理 隧道要保持經常性的排水，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進行檢測，并做無害化處理后再排放，以保護環境。

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

4.8 加強洞口門禁管理、嚴控人員防護用品使用 隧道洞口設門禁管理系統，嚴禁采用一切明火作業。在洞口安排3名值班員（24h不間斷），對進人洞內的所有人員進行檢查，嚴查火種，所有進洞人員防護用品佩戴，動火審批手續等。各洞口成立專業硫化氫氣體監控組，所有監控人員必須經專業技術培訓，24h值班檢測，建立檢測記錄臺帳，形成硫化氫管理數據庫，做到分工明確，責任明確，保證儀器精確度，發現異常情況直接向指揮或管理系統人員匯報。

4.9 加強應急管理 在檢測出含有硫化氫氣體后，編制硫化氫處治專項方案、硫化氫氣體中毒應急預案或現場處置方案，并配備發電機組、氧氣袋、自救器等應急物資，并組織現場各級管理人員進行預案的培訓及應急預案進行演練，現場演練嚴格按照方案進行，滿足救援程序和現場管理要求。

5 結束語

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

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