青島至京滬高鐵輔助通道重點隧道地表放射性調查評價

［摘要］鐵路隧道施工中由于受地質巖體影響很容易出現放射性異常，半密閉空間會導致人體內照射的可能性增加。對青島至京滬高鐵輔助通道的六座重點隧道開展地表放射性調查評價，評估了后期施工過程可能出現的放射性異常。調查結果顯示，未發現明顯γ異常點段，輻射水平對人居環境和施工人員的影響未超劑量限值，隧道范圍內正長花崗巖和石英二長巖等所引起地表放射性核素略有升高，但總體天然放射性輻射水平基本屬于正常水平。

［關鍵詞］放射性；隧道；花崗巖

有些特殊作業場所環境中，存在著較高劑量的輻射場，不同程度影響了現場施工人員及周邊人居環境的安全與健康[1]。尤其是鐵路隧道在施工掘進過程中，很容易遇到放射性巖體、高輻射帶等放射性異常地區，再加上施工現場基本屬于半密閉空間，容易造成人體吸入氡含量超標，對施工人員及周邊人居環境造成輻射危害，因此有必要在鐵路隧道勘察階段開展放射性調查評價，為后期隧道施工過程中的輻射防護措施提供數據參考和建議[2，3]。

1 隧道地質情況

根據工勘資料顯示，青島至京滬高鐵輔助通道共有六座隧道可能存在放射性隱患，它們位于山東省東中部，青島市黃島區、濰坊諸城市境內，屬丘陵地貌單元，青島市黃島區境內地形起伏較大，濰坊諸城市境內地形起伏較小。青島至京滬高鐵輔助通道鐵路大致呈東西走向，小里程地勢低、沿線向大里程方向地勢逐漸降低，海拔93.53～362.19 m，高差268.66 m。每座隧道的地質概況如表1所示：

2 調查評價方案

2.1 調查內容

隧道調查線路與隧道軸線方向一致，通過調查環境γ輻射劑量率、地表放射性核素比活度（238U、232Th、40K）、土壤氡濃度、巖石巖心等取樣核素比活度（238U、226Ra、232Th、40K）水中U、Rn、Ra、總α、總β，同時包括對偏高區或異常點、段的重點取樣，調查測量中遇到鉆孔巖芯進行取樣，現場對巖芯進行放射性編錄，綜合各調查項目的放射性水平，計算各點的放射性內、外照射指數，為評價預測施工、運營期間環境放射性影響提供依據[4]。

2.2 調查方法

調查所用到的所有儀器均經計量站檢定合格，實驗室分別對其檢定證書進行了方法確認，證明所用儀器能夠滿足規范標準的要求。

γ輻射劑量率使用FH-40G+FHZ 672E-10型多功能劑量率儀進行測量，方法執行《環境γ輻射劑量率測量技術規范》（HJ 1157-2021），測量時儀器探頭距地面1 m高，連續讀數10次并取其平均值。

地表放射性核素比活度使用RS230型便攜式γ譜儀進行測量，方法執行《地面伽瑪能譜測量規范》（EJ/T363-2012），測點定位后將儀器探頭垂直放于較平坦地面上，測量時間為120 s并記錄讀數。

土壤、空氣、水質氡濃度均使用RAD7測氡儀進行測量，方法執行《民用建筑工程室內污染控制規范》（GB50325-2020），測量的具體步驟參照《RAD7使用說明書》。

在現場調查過程中取有代表性的巖石、土樣、鉆孔樣，每個樣品重量不少于2 kg，在實驗室經過破碎、烘干、密封處理后使用多道γ能譜儀進行測量226Ra、232Th和40K核素的比活度，并參照《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566-2010）計算內外照射指數。取得水樣則先進行酸化，使用BH1216-Ⅲ型低本底α、β測量儀以及激光鈾分析儀等設備進行水質放射性核素測量。

3 放射性調查結果及評價

本文通過對六座隧道的現場監測及取樣檢測，基本查明了隧道地表區域范圍的輻射水平，調查結果數值均未扣除儀器對宇宙射線的響應值（本底值）[5]。

3.1 γ輻射劑量率

由γ輻射劑量率的調查數據（圖1）可以得出，隧道①地表的γ輻射劑量率范圍是896.0～179.6 nGy/h，統計平均值為141.4nGy/h，變化系數為12.3%，高于山東省平均水平60～70 nGy/h 水平（圖中用紅線表示），主要是隧道范圍內中生代燕山期正長花崗巖（ξγ3）及石英二長巖（η053）富含放射性核素所引起。隧道②地表γ 輻射劑量率范圍在84.5～176.1 nGy/h 間，統計平均值為110.7 nGy/h，變化系數為19.3%，高于山東省平均水平60～70 nGy/h 水平，主要是隧道范圍內燕山晚期二長花崗巖（ηγ53）富含放射性核素所引起[6]。其余四個隧道基本與當地本底值一致。其中明顯高于環境本底值的隧道①地表γ 輻射劑量率等值線圖如圖2所示：

3.2 地表放射性核素

地表放射性核素主要是238U、232Th、40K，其核素比活度調查結果（圖3）顯示：隧道①的238U、232Th、4 0K均超過了山東地區平均值（圖中用紅線表示），其中232Th的數值最為異常，主要是隧道范圍內中生代燕山期正長花崗巖（ξγ3）及石英二長巖（η053）富含放射性核素所引起；隧道②和③的232Th和40K均遠當地本底值，主要是隧道范圍內中生代燕山期石英二長巖和燕山晚期二長花崗巖（ηγ53）富含放射性核素所引起。隧道①地表放射性核素（238U、2 32Th、40K）等值線圖分別如圖4～6所示。

3.3 土壤氡水平

六座隧道的土壤氡水平如下表所示，其中隧道①的土壤氡濃度最大值達到了12393 Bq/m3，平均值為2105 Bq/m3，雖然變化系數高達115.6%，但總體氡濃度屬于正常水平，其他5座隧道的土壤氡水平基本一致，低于《民用建筑工程室內污染控制規范》（GB 50325-2020）要求的限值20000 Bq/m3；且線路不經過全新世活動斷裂，區域內褶皺構造不發育。根據區域地質圖及現場調查，隧道區未見斷裂構造發育。因此，調查區內由氡形成的輻射環境仍屬于正常本底范圍是安全的，在調查區內新建擴建的建筑工程，在施工、運營中不需做防氡處理。

3.4 空氣氡水平

空氣氡濃度水平能有效評估人員的輻射吸收劑量，項目施工過程中的隧道內空氣氡濃度只高不低。根據表2數據顯示，六座隧道的空氣氡濃度屬于正常水平。

3.5 水中U、Rn、Ra、總α、總β含量

根據現場取樣檢測，六座隧道的地下水體總α 測值范圍0.017～0.071 Bq/L；總β 測量范圍0.027～0.085 Bq/L，U測值范圍0.0010～0.0151 mg/L，Ra測值范圍0.034～1.05 Bq/L，水中Rn測值范圍0.13～6.25 Bq/L，隧道④、⑤、⑥的地下水體中氡含量接近或略高于限值標準，同時隧道⑤地下水體中鐳含量接近限值標準，所有隧道的水質檢測平均值基本符合飲用水質標準要求。

3.6 內、外照射指數

巖石取樣均勻分布在整個調查區內，加強對偏高區或異常點、段的取樣，調查測量中遇到鉆孔巖芯進行取樣，現場對巖芯進行γ和γ能譜編錄。隧道調查區巖石樣品室內分析內照射指數IRa為0.08～0.15，外照射指數Ir為0.44～0.71。根據3.2地表放射性核素比活度計算，得到六座隧道的內照射指數IRa為0.09～0.17，外照射指數Ir為0.31～0.84。

綜上所述，巖石取樣分析和現場地表放射性核素測量所得到的巖石所致內、外照射指數基本一致，均小于《民用建筑工程室內污染控制規范》（GB 50325-2020）中要求IRa≤1.0、Ir≤1.3的限量，因此可以初步認為調查的隧道內巖石滿足標準內A類石材的要求，其使用范圍不受限制。

5 結論與建議

本次調查的環境γ輻射劑量率測量未發現明顯γ異常點段，由空氣氡形成的輻射環境是安全的，總體隧道地面調查區天然放射性輻射水平屬于正常水平。隧道在施工期間所產生的廢渣（石），其內外照射指數基本滿足A類裝飾裝修材料要求，但由于巖心樣檢測數量有限，施工過程還應該進行取樣調查。由于隧道不經過全新世活動斷裂，區域內褶皺構造不發育，根據區域地質圖及現場調查，隧道區未見斷裂構造發育，因此，調查區內由氡形成的輻射環境仍屬于正常本底范圍是安全的，放射性輻射水平對人居環境和施工人員及旅客運營的影響未超限值。在調查區內新建擴建的建筑工程，在施工、運營中不需做防氡處理。隧道范圍燕山期石英二長巖、正長花崗巖、二長花崗巖，晉寧期二長花崗巖等富含放射性釷核素所引起地表放射性核素略有升高，不過仍屬于正常背景水平。

[參考文獻]

［1］劉鴻詩，張亮，李瑩，等. 湖北、湖南、江西、浙江和安徽省石煤礦區碳化磚房室內、室外氡濃度調查研究［J］. 輻射防護通訊，2005，25（6）：29-33.

［2］潘自強. 電離輻射環境監測與評價［M］. 北京：原子能出版社，2007：439-441.

［3］王文華，劉菁華，楊嘉明，等. 引綽濟遼工程文得根引水隧洞放射性調查評價［J］. 世界地質，2018，37（2）：646-654.

［4］劉自超，張超輝，王亮，等. 滬渝蓉高速鐵路某隧道的放射性調查評價［J］. 四川地質學報，2023，43（1）：158-162.

［5］陳瑋，於國兵，等. 皖南石煤開發利用對周圍環境放射性水平影響調查［J］. 中國輻射衛生，2018，28（5）：80-83.

［6］陳靜. 淺談放射性核素與花崗巖的關系［J］. 廣東建材，2011（8）：147-149.