高海拔地區隧道有害氣體及粉塵防治技術淺析

吳傳意

（中電建成都建設投資有限公司，四川 成都 610212）

0 前言

隨著西部大開發、一帶一路的開發進程的加快，出現了越來越多的特長隧道，甚至還有高海拔特長隧道。給建設者們帶來了不少挑戰。隨著隧道長度及獨頭掘進長度的加大，如何進行隧道通風、降溫、降低有害氣體含量的通風設計，改善施工人員工作環境，保障現場施工正常有序的推進，保證施工安全，擺在了建設者面前。

1 有害氣體的分類

隧道內常見的有害物質有NO、NO2、CO、CO2、SO2、SIO2、CH4、粉塵。可以通過加強隧道通風、超前地質預報、增大供風量及采用施工機械尾氣凈化等措施。施工過程中，應采用綜合措施，并定期檢測隧道內各工作面有害物質濃度。

2 粉塵的防治措施

粉塵可以通過采用濕式鑿巖、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施工的影響，嚴禁采用干式鑿巖。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控制粉塵含量，也能起到一定的作用。曹升亮對安遠隧道靜電集塵通風方式進行了可行性分析,并對靜電集塵方式進行了經濟效果評價，結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。化學反應式為：

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

對有害氣體CO的研究較多，楊立新通過對國內外有害氣體相關標準的調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。相關的研究表明，爆破及出渣兩個工序CO的濃度較高，建議采用加強通風和掌子面彌散式供氧措施控制CO的濃度。高菊茹等通過DOC氧化催化器和機前尾氣凈化器在自卸車上進行試驗，分別測試催化減排措施、助燃減排兩種方法在相同條件下的CO轉化效率。在車輛的正常工作情況下，DOC裝置試驗測得2h后CO轉化效率為68%～80%，機前尾氣凈化器CO的轉化效率約為30%。機前尾氣凈化器雖然效率不及DOC裝置，但是在購置成本、使用壽命等方面上具有一定的優勢，也可以在一定程度上減輕隧道內CO的排放，具有一定的效果。劉祥以高海拔特長公路隧道雀兒山隧道為依托，對高海拔地區CO濃度標準模型、機械排污量研究進行了研究，建立了一套完整的高海拔地區CO濃度控制標準和機械排污量修正模型。張聰以在建隧道工程項目為依托，利用 Fluent軟件，進行了爆破后有害氣體擴散和出碴過程工作區有害氣體濃度場分布規律的研究，研究結論得出，掌子面前的渦流區對于CO氣體的有效擴散起滯留作用,渦流區中央位置存在CO濃度峰值。CO氣體沿隧道排出過程可視為“運移”和“擴散”的疊加。張玉偉等對海拔4000m以上的雞丑山隧道粉塵和CO進行監測分析，爆破和出渣兩個工序CO濃度較高，出碴時在距隧道洞口4組位置CO濃度最高達到401ppm，與規范要求的上限100mg/m3（80ppm）相比，超標嚴重。

爆破和出渣是CO濃度較高的兩道工序。出渣運輸方式的不同，有害氣體排放的量也有所不同。在低海拔地區氧氣充足，工程機械尾氣排放的有害氣體濃度低，污染程度低。低海拔地區的有害氣體主要考慮爆破時產生的炮煙。在高海拔地區氧氣含量不如平原地區，氧氣不足導致油料燃燒不充分，CO排放比平原地區高，可通過彌散式供氧的方式，減少油料燃燒不充分的影響。在評價有害氣體的影響時，對爆破和出渣均應考慮。謝尊賢等青藏鐵路關角隧道的施工機械的有害氣體排放進行了測試，在高原環境下的CO和HC的排放量與機械轉速呈指數關系，隨著轉速的提高，有害氣體的排放顯著增加。

常見的運輸方式包括有軌運輸、無軌運輸和皮帶機運輸等。當采用有軌運輸時，電力機車基本上不產生污染，隧道內的主要污染物為爆破產生的炮煙。當采用無軌運輸時，不僅會有炮煙，還會有運輸工具產生的尾氣。尾氣為移動污染源，當隧道距離較長時，產生的廢氣不易排出。當條件允許時，建議優先采用有軌運輸或皮帶機運輸。當采用無軌運輸時，嚴禁汽油機械進洞，內燃機械應有尾氣凈化裝置。

4 總結

保證隧道內空氣清潔，有害氣體含量在規范允許范圍內，是保障施工現場環境，保證作業人員、機械高效率的關鍵。建設各方應引起足夠的重視，采取建立一套完善的通風管理體系，并根據施工現場工序進行動態調整。日常加強設備的維護和保養工作，定期進行監測，確保有害氣體及粉塵含量在規范允許范圍內，滿足施工現場需求。