高黎貢山隧道1號(hào)斜井正洞小里程WBGT簡(jiǎn)化計(jì)算方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

摘要 為了防止工作人員在高黎貢山隧道施工時(shí)暈倒、休克等突發(fā)狀況的發(fā)生，通過對(duì)高黎貢山隧道實(shí)測(cè)WBGT值與空氣溫度、相對(duì)濕度進(jìn)行相關(guān)性分析、回歸分析，建立與其相對(duì)應(yīng)的WBGT簡(jiǎn)化計(jì)算方法。同時(shí)，根據(jù)大量工人工作時(shí)心率監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)高黎貢山高溫高濕隧道WBGT指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)。通過綜合分析后對(duì)隧道施工管理人員提出幾點(diǎn)建議：（1）作業(yè)人員在一道工序作業(yè)時(shí)間內(nèi)，重勞動(dòng)和極重勞動(dòng)作業(yè)人員持續(xù)勞動(dòng)時(shí)間要控制在2h以內(nèi)；（2）對(duì)于不同強(qiáng)度作業(yè)人員，發(fā)現(xiàn)達(dá)到WBGT指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中差與很差的情況時(shí)，務(wù)必及時(shí)休息并補(bǔ)充水分，必要時(shí)應(yīng)及時(shí)采取發(fā)放冷卻服、投放冰塊等措施；（3）若掌子面附近連續(xù)2～3班所有作業(yè)人員均處在WBGT指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中差與很差的情況時(shí)，負(fù)責(zé)通風(fēng)的工作人員要及時(shí)移動(dòng)通風(fēng)管道至掌子面附近。

關(guān)鍵詞 隧道;WBGT簡(jiǎn)化計(jì)算;WBGT指數(shù);正洞

中圖分類號(hào) U453.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0引言

高黎貢山隧道1號(hào)斜井位于云南省保山市龍陵縣鎮(zhèn)安鎮(zhèn)境內(nèi)，工區(qū)范圍內(nèi)正洞和平導(dǎo)均在地?zé)岫问┕ぃ┕て陂g圍巖溫度最高可達(dá)39℃。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工資料記錄，2018年7月2日至今，主井、副井開挖隧道巖溫值28.5～37.8℃，環(huán)境溫度27.9～37.6℃（加強(qiáng)通風(fēng)后測(cè)量），水溫29.6～37.5℃。正洞開挖隧道巖溫值36.8～38.5℃，環(huán)境溫度33.6～38.7℃（加強(qiáng)通風(fēng)后測(cè)量），水溫36.5～38.4℃；根據(jù)實(shí)測(cè)，環(huán)境溫度、水溫、巖溫均高于28℃，屬于輕微-中等熱害［1］。由于隧道內(nèi)溫度高于隧道外溫度，加上隧道內(nèi)部有地下熱水補(bǔ)充水汽導(dǎo)致隧道內(nèi)部濕度較大［2-3］。

朱能等［4］最先根據(jù)環(huán)境溫度與人體熱平衡之間的關(guān)系，提出將32℃以上的生產(chǎn)環(huán)境視為高溫環(huán)境，相對(duì)濕度在60%以上的環(huán)境稱為高濕環(huán)境的概念。在這種高溫高濕環(huán)境下，工人工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)眩暈，惡心，呼吸不暢等類似中暑癥狀，體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)紊亂，汗腺分泌增加導(dǎo)致體內(nèi)水鹽失衡等癥狀［5-6］。聶興信等［7］提出長(zhǎng)期工作在高溫高濕環(huán)境條件下，人更容易患風(fēng)濕病、皮膚病、皮膚癌和心臟病等職業(yè)疾病。馬維清等［8］通過研究深井高溫?zé)岷?duì)井下作業(yè)人員的影響，指出其會(huì)在生理和心理2方面對(duì)井下作業(yè)人員造成不同程度的影響。張景鋼等［9］基于實(shí)驗(yàn)研究，證實(shí)在高濕熱環(huán)境下，人的反應(yīng)力、注意力、忍耐力都會(huì)明顯下降，進(jìn)而加劇疲勞感，導(dǎo)致動(dòng)作出錯(cuò)率明顯增加。隧道內(nèi)部高溫環(huán)境還是影響出行安全的關(guān)鍵。李建軍［10］基于自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)，研究得出隧道空氣進(jìn)入隧道會(huì)隨溫度變化造成隧道內(nèi)濕滑現(xiàn)象，進(jìn)而影響車輛出行安全。于健［11］基于隧道高地溫地質(zhì)情況，提出建立降溫系統(tǒng)以應(yīng)對(duì)隧道高低溫病害的方法。范磊［12］建立三位非穩(wěn)態(tài)模型研究隧道內(nèi)部溫度場(chǎng)變化，提出縱向通風(fēng)的降溫措施。

基于此，本文擬通過對(duì)高黎貢山隧道1號(hào)斜井正洞小里程的空氣溫度、相對(duì)濕度以及WBGT進(jìn)行測(cè)量。進(jìn)一步通過對(duì)高黎貢山隧道正洞小里程實(shí)測(cè)WBGT值與空氣溫度、相對(duì)濕度進(jìn)行相關(guān)性分析與回歸分析，建立基于空氣溫度、相對(duì)濕度的正洞小里程WBGT簡(jiǎn)化計(jì)算方法。同時(shí)，根據(jù)大量工人工作時(shí)心率監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)高黎貢山高溫高濕隧道正洞小里程WBGT指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)，以確定不同工種對(duì)應(yīng)的工作環(huán)境極限。通過明確不同工作強(qiáng)度作業(yè)人員在隧道正洞小里程作業(yè)環(huán)境下工作的可承受度，進(jìn)而為管理人員排班安排及防護(hù)、應(yīng)急救援等工作的有效開展提供理論指導(dǎo)。

1實(shí)驗(yàn)儀器與方法

1.1實(shí)驗(yàn)儀器

心率傳感器（型號(hào)：PolarH7，F(xiàn)inlandPolarElectronicsCo.，Ltd.）；多功能測(cè)試儀（型號(hào)：JT2020，北京世紀(jì)建通科技股份有限公司）。

1.2測(cè)試過程

根據(jù)GBZ189-2007《工作場(chǎng)所物理因素測(cè)量第10部分：體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隧道施工人員進(jìn)行分級(jí)，分別為輕型、中型、重型、極重型體力勞動(dòng)。對(duì)4種勞動(dòng)強(qiáng)度的不同工種工人各選取20人進(jìn)行心率測(cè)試，且不同勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)被測(cè)試人員在大、正洞小里程作業(yè)人數(shù)各占一半，并同時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境指標(biāo)。具體測(cè)試過程：心率測(cè)試：將心率傳感器綁于被測(cè)試工人胸前，開始測(cè)試，并連續(xù)監(jiān)測(cè)2h；2環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)（空氣溫度、黑球溫度、濕球溫度、相對(duì)濕度、環(huán)境風(fēng)速）：利用多功能測(cè)試儀對(duì)環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)連續(xù)監(jiān)測(cè)2h，與心率測(cè)試同步進(jìn)行。

2高黎貢山隧道1號(hào)斜井正洞小里程WBGT簡(jiǎn)化計(jì)算方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.1高黎貢山隧道1號(hào)斜井正洞小里程WBGT簡(jiǎn)化計(jì)算方法

2.1.1相關(guān)性分析

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸分析，判斷空氣溫度、相對(duì)濕度與正洞小里程實(shí)測(cè)WBGT的相關(guān)性。從而進(jìn)一步明確高黎貢山隧道1號(hào)斜井正洞小里程WBGT的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。繪制相關(guān)散點(diǎn)圖如圖1所示。

圖1（a）、圖1（b）中的2條實(shí)線分別是空氣溫度、相對(duì)濕度與WBGT的回歸線，并且回歸線兩側(cè)的虛線是總體均數(shù)為95%的置信區(qū)間。從圖1可以看出正洞小里程WBGT與空氣溫度、相對(duì)濕度分別呈正、負(fù)相關(guān)。通過Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)一步明確相關(guān)性強(qiáng)弱發(fā)現(xiàn)，洞小里程WBGT與空氣溫度的Pearson相關(guān)性系數(shù)為0.924，與相對(duì)濕度的Pearson相關(guān)性系數(shù)為-0.740。通過對(duì)Pearson相關(guān)系數(shù)分析可知，空氣溫度與正洞小里程WBGT的相關(guān)性比相對(duì)濕度對(duì)影響更大。

2.1.2分層回歸分析

本研究通過分層回歸法驗(yàn)證空氣溫度、相對(duì)濕度對(duì)預(yù)測(cè)正洞小里程WBGT的有效性，分層回歸模型的統(tǒng)計(jì)信息為R=0.938^a、R²=0.879、標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)的誤差為0.346，回歸系數(shù)及模型的假設(shè)檢驗(yàn)等具體結(jié)果見表1。

模型主要考慮空氣溫度和相對(duì)濕度2個(gè)變量，R²=0.879，F(xiàn)=5154.959（Plt;0.001），調(diào)整后R²=0.879，回歸模型具有合理性。

以空氣溫度和相對(duì)濕度為自變量得到正洞小里程WBGT的簡(jiǎn)化計(jì)算回歸方程為式（1）。

WBGT=-8.989+1.018t_a+0.081RH （1）

標(biāo)準(zhǔn)化回歸方程為式（2）。

WBGT=1.223t^*_a+0.340RH^* （2）

正洞小里程WBGT預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示。觀察圖2可知，正洞小里程WBGT實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間擬合效果較好，測(cè)量時(shí)段內(nèi)兩者平均絕對(duì)誤差為0.92℃。因此，針對(duì)正洞小里程WBGT的簡(jiǎn)化計(jì)算方法具有很高的準(zhǔn)確性。就標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)而言，空氣溫度比相對(duì)濕度對(duì)因變量正洞小里程WBGT影響更大（表2）。

2.2高黎貢山隧道1號(hào)斜井正洞小里程WBGT評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)每位工人被測(cè)試過程的平均心率與作業(yè)過程中環(huán)境正洞小里程WBGT（預(yù)測(cè)值）的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分析后對(duì)不同工種進(jìn)行分級(jí)，詳見表2。

根據(jù)表2構(gòu)建適用于高溫高濕隧道的正洞小里程WBGT指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，詳見表3。

3結(jié)論

空氣溫度、相對(duì)濕度與正洞小里程WBGT有顯著相關(guān)性。另外，通過綜合分析后對(duì)隧道施工管理人員提出幾點(diǎn)建議：

（1）作業(yè)人員在一道工序作業(yè)時(shí)間內(nèi)，重勞動(dòng)和極重勞動(dòng)作業(yè)人員持續(xù)勞動(dòng)時(shí)間要控制在2h以內(nèi)。

（2）同一班組的人員可通過調(diào)整分工，定時(shí)補(bǔ)水、休息來避免長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)勞動(dòng)。

（3）通過對(duì)作業(yè)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)于不同強(qiáng)度作業(yè)人員，發(fā)現(xiàn)達(dá)到WBGT指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中差與很差的情況時(shí)，務(wù)必及時(shí)休息并補(bǔ)充水分，必要時(shí)采取發(fā)放冷卻服、投放冰塊等相應(yīng)治理措施。

（4）若掌子面附近連續(xù)2～3班所有作業(yè)人員均處在WBGT指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中差與很差的情況時(shí)，負(fù)責(zé)通風(fēng)的工作人員要及時(shí)移動(dòng)通風(fēng)管道至掌子面附近。

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