地下洞室健康危害防治技術研究*

張良平，雷 文，婁彩紅，薛新華

(1.中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 611700； 2.四川大學水利水電學院，四川 成都 610065)

0 引言

地下洞室是一個相對密閉環境，施工環境較惡劣，人員在隧洞施工中呆的時間較長，長時間照射接觸肯定有一定傷害，但傷害形式、如何避免和減少傷害等問題是一個相對陌生的領域[1-2]。袁建新[3]以新疆天池抽水蓄能電站為例, 通過研究有害氣體的來源、種類、特征、運移方式等，尋找合適的測試和評估方法，提出針對天池蓄能電站的安全防護措施；梅稚平等[4]介紹了地下洞室有毒氣體的成分、特征、發生條件及危害等，提出具體的工程防護手段；楊文濤等[5]對水電工程地下洞室中可能產生的職業危害及防護方法進行了說明；馬行東等[6]對地下洞室有毒有害氣體成因進行了簡要分析，同時對處理措施進行了重點闡述；劉曉義等[7]研究了水蓄能電站施工期職業病危害的影響因素與防治方案，同時給出相應管理要點。

大崗山泄洪洞工程開挖斷面大，多處存在巖脈破碎帶及斷層，地下水豐富，發生地質災害的幾率較高，同時受到有害氣體、粉塵影響，存在通風、排煙困難等難題，施工環境較惡劣，健康危害問題必須解決，以防止健康危害災害發生。因此，有必要開展相關研究，以采取針對性措施，保證泄洪洞安全、快速、綠色、和諧地完成施工任務，并取得大型地下工程災害防治技術相關經驗和成果。因此，以大崗山水電站泄洪洞工程為依托，探究了地下洞室施工期危害來源及危害機理，同時對γ射線的測定與評估進行了說明，最后提出有害氣體及γ射線的預防和防護措施。

1 工程概況

作為大渡河干流水電規劃的第十四級電站，大崗山水電站壩址位于瀘定—石棉段的大渡河中游，占全流域面積的81%。該水電站最大壩高210m，最大水頭178m，最小水頭156.8m，額定水頭160m，發電引用流量1 834m3/s。該電站泄洪洞由進水口、洞身段、出口段與下游防護工程組成。泄洪洞長1 077.5m，縱坡i為0.103 9。開挖斷面寬16m、高21m，開挖斷面面積接近335m2，為特大斷面洞室。

2 主要危害來源

大崗山泄洪洞坡度i為0.103 9，坡度較陡，進出口工作面受邊坡開挖影響，必須通過施工支洞進入主洞開挖工作面，施工支洞斷面較小，同主洞軸線交角>60°，通風、排煙較困難，但必須進行鉆爆、噴護和機械開挖裝運作業，隧洞為花崗巖體，其中存在有毒氣體和γ射線。因此，危害健康的主要來源為爆破氣體、粉塵、油煙、氡氣、γ射線等。

根據地質資料及放射性和有害氣體測試成果，微新巖體的γ輻射年有效劑量當量平均值為2.15～3.95mSv，高于規定限值，超過GB 18871—2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》中規定γ輻射年有效劑量當量≤1mSv；巖體氡子體平衡當量濃度很高且較穩定，大多介于1 000～5 000 Bq/m3，PD03探洞2005年測試最高達22 814Bq/m3，遠遠高于限值，超過GB 16356—1996《地下建筑氡及其子體控制標準》中規定待建地下建筑物氡子體平衡當量濃度的限值為200Bq/m3。同時，隧洞施工通風排煙困難，存在大量噴護粉塵、爆破有毒有害氣體、施工機械煙塵等對施工人員健康造成危害的因素，施工環境非常惡劣，易發生中毒窒息、輻射危害等健康危害災害。

3 健康危害結果分析

3.1 一般性危害與災害

隧洞施工主要是爆破氣體、粉塵、油煙、氡氣和γ射線危害，爆破氣體和氡氣突然釋放會引發突發事件，且隧洞施工人員眾多，災害發生將造成群體事件，其他危害因素主要是緩釋作用對人體健康危害，當長期在惡劣環境中施工也會造成嚴重的職業病危害，同時也可能是較大的群體事件，并造成惡劣的社會影響和巨大的經濟損失。

3.2 健康危害的人體組織

根據醫學資料和有關報道，爆破氣體、粉塵、油煙、氡氣主要是危害人體肺部器官。γ射線危害的高度敏感組織是淋巴組織、胸腺(骨髓組織)、胃腸上皮，尤其是小腸隱窩上皮細胞、性腺；危害的中度敏感組織是腎、肝、肺組織的上皮細胞。

3.3 輻射危害及控制標準

1)關于輻射劑量 最常用的輻射劑量有3個，即吸收劑量、當量劑量和有效劑量：①吸收劑量 是指單位質量的組織或器官吸收的輻射能量大小，吸收劑量的單位為戈瑞(Gy)；②當量劑量 是組織或器官接受的平均吸收劑量乘以輻射權重因子后得到的乘積，單位為希沃特(Sv)；③有效劑量 為各組織的當量劑量和各自的組織權重因子的乘積總和，有效劑量的單位也是希沃特(Sv)。

2)劑量率 即單位時間內的吸收劑量。一般來說，總劑量相同時，劑量率越高，生物效應越大。在極小的劑量率條件下，當機體損傷與其修復相平衡時，機體可長期接受照射而不出現損傷。小劑量長期照射，當累積劑量很大時，便可產生慢性放射損傷。

3)對人體危害 γ射線穿透力強，能穿透1m多厚的水泥墻，一個能量為1MeV的γ射線便足以穿透人體。輻射能引起生殖細胞遺傳物質的變化，形成遺傳效應。

3.4 γ射線現場檢測

1)檢測儀器 采用JB4000智能化χ-γ輻射儀(見圖1)，依托工程洞室的不同部位進行γ射線輻射劑量檢測。該儀器主要技術參數如表1所示。

圖1 JB4000智能化χ-γ輻射儀

表1 輻射儀主要技術參數

2)檢測結果及分析 根據揭露的巖石地質情況和洞室各部位埋深、支護形式、支護施工時間，主要在洞室不同部位進行γ射線輻射劑量檢測，并進行記錄。現場檢測工作完成后，根據洞室巖石和地質條件、支護形式等情況，進行γ射線輻射劑量的統計分析工作，為水電工程地下洞室施工γ射線輻射防護提供一定參考。檢測結果如表2所示。

表2 泄洪洞各部位γ射線檢測結果

4 健康預防措施

1)項目部應向業主索取有關職業衛生專篇的可行性論證報告或職業病危害預評價報告。

2)依據建設項目職業病危害預評價報告中確定的職業病危害類別向工程所在地縣級以上衛生行政部門申報職業病危害項目。

3)配備有效的通風、排毒、除塵、消聲、防振、降溫、保暖、供氧等職業病防護設備和應急救援設施，并為勞動者提供防塵毒口罩、耳塞、防護服(鞋帽、手套、眼鏡)等個人使用的職業病防護用品。

4)設專人負責對職業病防護設備、應急救援設施、個人防護用品的經常性維護、檢修。

5)在醒目位置設置公告欄，公布有關職業病防治的規章制度、操作規程、急性職業病危害事故應急救援措施和工作場所職業病危害因素檢測結果。

6)根據工程特點，確定聯系有資質認證的職業衛生技術服務機構對作業場所進行職業病危害因素的檢測、評價。檢測、評價結果及時上報公司環境監測中心，內容主要包括檢測時間、地點、施工工序或工藝流程、生產人數、職業病防護設備運轉的個人防護用品佩帶情況、職業病危害因素檢測結果和檢測時的氣溫、氣壓、風速、相對濕度等。

7)經檢測中心檢測提出的職業病危害因素檢測結果不符合國家職業衛生標準和衛生要求時，項目部應采取相應治理措施，在30d內整改達標，經勞動環境檢測中心進行復檢驗證，復檢所發生的費用由責任單位負責。

5 降低健康危害措施

5.1 改善施工環境措施

1)優化施工支洞布置最大限度降低排煙難度 泄洪洞布置2條施工支洞作為主洞施工通道，施工支洞的布置角度、坡度及長度與洞徑大小直接影響通風、排煙效果，尤其上行施工支洞影響加大。本工程為了滿足交通要求，洞徑優化余地有限，但根據地形條件和場外交通條件，坡度、長度可作優化，以達到更有利于通風、排煙的目的。根據現場地形和地質情況，明確優化的可行性，泄洪洞主洞上游側1號施工支洞屬于下行洞，可采取減少長度并同時提高坡度的優化措施，主洞下游側2號施工支洞屬于上行洞，除減少長度外，盡量降低上行坡比。優化情況如表3所示。由于在坡度和長度上進行了優化，至少在相同通風功率條件下，通風排煙的能力得到了提高。

表3 施工支洞特性對比

2)控制爆破規模選擇合適的爆破時間 泄洪洞由于分層高度降低，總體爆破規模得到控制，但天氣原因是影響通風散煙的一個重要因素，盡量根據天氣情況合理安排生產，選擇合適的爆破時機。

3)延長通風、排煙時間優化通風方式 2號施工支洞為上行洞，隨著隧洞延伸，通風、排煙更困難，在工期較緊情況下延長通風時間，實施較困難，主要是通過增加通風設備解決。

4)減少噴護粉塵影響 噴護是隧洞施工中主要粉塵來源之一，尤其有滲水部位，主要從優化配合比和操作培訓、加強防護等方面解決。

5)加強設備保養、維護 隧洞設備油煙即使通風良好，但散煙效果一直不是很理想，減少油煙排放是解決的根本，保證設備良好的燃燒狀況、設備正常高效率使用需平時加強設備的維護和保養，同時高污染設備禁止在洞內施工。

5.2 創造良好的生活、工作環境措施

隧洞施工環境可盡可能地得到改善，但相對于洞外環境，仍相當惡劣，施工人員長期工作在隧洞環境，職業健康危害仍明顯，只有加強外部環境建設，創造良好的工作、生活環境，并且有樂觀生活態度，提高人體自身免疫功能，才能盡可能避免職業健康傷害，減少健康危害災害發生。可從以下4個方面來進行：①美化亮化營地建設，生活設施配置盡量齊全完善；②完善娛樂設施，提倡健康娛樂；③針對隧洞健康危害因素對人體危害的身體組織情況進行飲食調整；④加強健康教育，注意個人衛生。

5.3 γ射線輻射防護措施

1)時間防護 累計照射劑量與時間成正比，盡量單次減少受照時間，可有效降低外輻射對人體危害。工程上可采用輪班制，本泄洪洞開挖過程中施工人員1天3班輪換、半年替換的措施有效控制了γ輻射年有效劑量當量值。

2)距離防護 劑量率與距離的平方成反比，施工人員距輻射源越遠危害越低。工程上可采取遙控等遠距離施工措施，盡量避免直接接觸輻射源，可有效降低γ輻射瞬時照射劑量當量。

3)屏蔽防護 γ射線具有很強的穿透能力，在空氣中的射程通常為幾百米。要想有效阻擋γ射線，一般需采用厚混凝土墻或重金屬(如鐵、鉛)板塊。

4)職業健康勞動保護制度建立 ①對施工人員射線劑量檢測，每月報告1次個人接觸的輻射劑量；②工作人員執行防護規章制度；③定期進行防護檢查，工作人員每半年檢查血常規1次，每年系統體檢1次；④適當增加營養，增加室外活動，避免過于勞累；⑤合理排班，嚴格休假管理。

6 結語

1)根據對地質條件的分析，危害健康主要來源為爆破氣體、粉塵、油煙、氡氣、γ射線，其中γ射線的危害程度最大。

2)對γ射線危害人體的機理和控制當量進行了說明。采用JB4000型智能化χ-γ輻射儀，進行γ射線輻射劑量的統計分析工作，其成果可為水電工程地下洞室施工γ射線輻射防護提供一定參考。

3)結合具體工程實際，提出健康危害預防措施及降低健康危害措施。其中，降低危害措施可從改善施工環境、創造良好的生活工作環境及γ射線輻射防護等幾個方面著手。