高原鐵路隧道施工衛(wèi)生學(xué)研究初探

阮志剛，馬世偉，黃曉瑞，邱永祥

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081）

鐵路隧道施工通常會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵、有毒有害氣體及噪聲危害[1]，而高原隧道施工同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生缺氧問題。高原鐵路如川藏鐵路全線具有地形起伏劇烈、工程地質(zhì)復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境敏感，氣候條件惡劣，自然災(zāi)害頻發(fā)，施工條件艱難等特點(diǎn)[2]，新建隧道占線路長(zhǎng)度比例高，高海拔、大高差、長(zhǎng)大隧道的混合難題對(duì)施工人員的健康保障提出了新的要求。為此，完善高原鐵路施工衛(wèi)生技術(shù)，對(duì)確保高原鐵路系統(tǒng)全生命周期中人員健康和安全具有重要意義，本文結(jié)合既往科研及經(jīng)驗(yàn)，初步提出高原鐵路隧道施工衛(wèi)生學(xué)研究攻關(guān)方向和思路以供參考。

1 隧道施工衛(wèi)生管理研究

1.1 勞動(dòng)能力評(píng)估

高原鐵路隧道施工是低壓缺氧與隧道衛(wèi)生的疊加態(tài)，較平原地區(qū)隧道勞動(dòng)保護(hù)課題難度增加。高原環(huán)境會(huì)對(duì)勞動(dòng)能力產(chǎn)生影響，據(jù)青藏鐵路格拉段研究表明，海拔超過1 500 m 后，露天施工時(shí)每升高1 000 m勞動(dòng)能力下降10%，勞動(dòng)強(qiáng)度約增加1 個(gè)等級(jí)[3-4]，而隧道施工作業(yè)與海拔疊加的影響程度將會(huì)更高，需要開展復(fù)合因子導(dǎo)致的勞動(dòng)能力變化的研究，從而為高原施工勞動(dòng)能力評(píng)估及勞動(dòng)組織調(diào)整提供依據(jù)。

1.2 職業(yè)病危害因素監(jiān)測(cè)

隧道粉塵濃度受隧道涌水量、圍巖等級(jí)、隧道進(jìn)深、施工方法、通風(fēng)方式等影響較大，這些影響因素相互關(guān)系尚不清晰，底數(shù)不清導(dǎo)致在可行性研究和初步設(shè)計(jì)階段難以估計(jì)職業(yè)病防治需要投入的資源。對(duì)此，可考慮結(jié)合在線職業(yè)病危害監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展、鐵路BIM 平臺(tái)及工程管理系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立隧道粉塵估算模型；另一方面，結(jié)合隧道模擬實(shí)驗(yàn)室在理想狀態(tài)下的基礎(chǔ)研究，在推動(dòng)職業(yè)衛(wèi)生監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)超長(zhǎng)復(fù)雜隧道塵毒治理的效果。

1.3 職業(yè)衛(wèi)生信息化

鐵路施工現(xiàn)場(chǎng)的職業(yè)健康體檢、職業(yè)病危害因素檢測(cè)、宣傳培訓(xùn)、警示標(biāo)示與告知、檔案管理、防護(hù)設(shè)施配置與維護(hù)等日常管理產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，既往職業(yè)衛(wèi)生管理僅將相關(guān)資料歸檔保存，海量數(shù)據(jù)并未得到充分的挖掘應(yīng)用，沒有形成人員一一對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致出現(xiàn)健康問題時(shí)難以追根溯源、查明原因。隨著人臉識(shí)別技術(shù)、地理信息技術(shù)、定位技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，自動(dòng)記錄勞動(dòng)者工作、動(dòng)態(tài)完成寫實(shí)記錄成為可能，通過信息化研究，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，全程掌握健康損害的原因及關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從而為提出個(gè)性化的防治措施和健康干預(yù)提供依據(jù)。

2 隧道施工衛(wèi)生技術(shù)研究

2.1 隧道除塵技術(shù)研究

加強(qiáng)施工通風(fēng)是降低粉塵和有害氣體濃度的有效手段，而且對(duì)降低溫度和濕度也有很大作用[5-8]。在隧道施工中運(yùn)用水封爆破技術(shù)、濕式鑿巖和濕噴混凝土施工工藝、靜電吸塵技術(shù)及自動(dòng)化水幕降塵技術(shù)等能夠降低隧道內(nèi)粉塵濃度[9-11]。

除塵技術(shù)主要依靠通風(fēng)帶走粉塵，然后過濾凈化后排放。對(duì)職業(yè)衛(wèi)生而言，更關(guān)注的是如何將粉塵帶走，分為吹風(fēng)和吸風(fēng)兩類技術(shù)，也有將兩者結(jié)合的吹吸技術(shù)。吹風(fēng)風(fēng)流自出風(fēng)口呈錐形前進(jìn)，吸風(fēng)需要將吸風(fēng)口周圍球形體內(nèi)的空氣吸入，同樣的功率吹風(fēng)明顯比吸風(fēng)更有優(yōu)勢(shì)，一般工廠內(nèi)除塵多采用吸風(fēng)方式，對(duì)隧道除塵而言，吸風(fēng)方式難以達(dá)到保護(hù)勞動(dòng)者健康的目的，主要原因在于掌子面施工作業(yè)面狹窄，產(chǎn)塵點(diǎn)距離人體有一個(gè)鉆桿或噴槍噴射的距離，除塵器吸風(fēng)口不能靠近產(chǎn)塵源，吸風(fēng)口若靠近人體布設(shè)則會(huì)引來更多的粉塵。雖然隧道除塵器、除塵車等技術(shù)已經(jīng)研究多年，但現(xiàn)場(chǎng)難以得到應(yīng)用，原因在于隧道施工通風(fēng)以壓入式為主，污風(fēng)自巷道自然回風(fēng)，對(duì)人體危害嚴(yán)重的呼吸性粉塵隨風(fēng)飄出隧道，若除塵器放到掌子面后方或二襯臺(tái)車前后位置，僅能夠改善二襯臺(tái)車后空氣質(zhì)量，而無法改善多數(shù)作業(yè)崗位的粉塵濃度。在全面降低隧道粉塵濃度不可行的情況下，人體周圍局部空間空氣質(zhì)量的改善成為首選，而正壓式呼吸器可以解決這一難題，如能解決呼吸器的清潔風(fēng)源、耐磨、耐臟、輕便不干擾施工的問題，則也能同時(shí)解決悶熱和高地溫施工問題，這是未來隧道施工粉塵防治的研究方向之一。隨著5G 時(shí)代的來臨，遠(yuǎn)程遙控施工機(jī)械成為可能，施工人員可在正壓式潔凈房?jī)?nèi)遙控操作，為未來徹底解決隧道掌子面粉塵危害問題提供了思路。

2.2 隧道供氧技術(shù)研究

導(dǎo)致高原勞動(dòng)能力下降及高原病發(fā)生的核心問題是低氧。采取安全可靠、經(jīng)濟(jì)科學(xué)又有效的措施進(jìn)行供氧，為施工人員提供方便及時(shí)的吸氧條件，是保證健康、生命安全及提高工作效率的重要途徑[12-13]。針對(duì)后續(xù)高原鐵路建設(shè)，可以借鑒青藏鐵路的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用高原鐵路隧道施工富氧技術(shù)(如隧道掌子面彌散供氧、隧道氧吧車供氧)、高原鐵路施工生活富氧技術(shù)(宿舍富氧、便攜式供氧、固定式供氧、集中式供氧、氧療室)及急性高原病高壓氧艙治療技術(shù)來滿足高原作業(yè)職工的供氧需求。在隧道施工供氧時(shí)，可將大型制氧機(jī)建在隧道口外，通過專用氧氣管路通至掌子面，考慮氧氣的安全性，以供應(yīng)濃度28%以下的氧氣為宜，但低濃度氧氣不如純氧提升隧道氧濃度明顯，故而供氧安全性需要深入研究；此外，也可以將壓縮空氣送至掌子面，接入制氧機(jī)，將氮?dú)馀诺蕉r臺(tái)車后，氧氣供至掌子面。隧道掌子面環(huán)境復(fù)雜、施工狀態(tài)多樣，需研究適宜技術(shù)使終端供氧設(shè)備具備方便移動(dòng)、耐腐蝕、耐磨、不影響施工機(jī)械等特點(diǎn)。

2.3 隧道高溫防控技術(shù)研究

隧道工程埋深增加，地溫一般也逐漸增加，有些高原鐵路部分隧道穿過地?zé)釒В捎诃h(huán)境的特殊性，加上通風(fēng)不良、排水不暢等原因，洞內(nèi)可能出現(xiàn)高溫和高濕現(xiàn)象，作業(yè)人員從事重體力勞動(dòng)，極易導(dǎo)致高溫中暑。為了解決巖溫高這一難題，目前國(guó)內(nèi)高地?zé)崴淼朗┕ねǔ?huì)采用接力風(fēng)機(jī)加強(qiáng)通風(fēng)、安裝自動(dòng)噴淋系統(tǒng)灑水、在洞內(nèi)放置冰塊等措施降溫[14]。在高原鐵路高地溫隧道施工過程中，應(yīng)研究局部降溫和整體降溫相結(jié)合的方式，在保障施工安全的同時(shí)達(dá)到保障職工健康的目的。

3 結(jié)束語

隧道衛(wèi)生屬于公共衛(wèi)生領(lǐng)域的一部分，是研究和解決隧道環(huán)境因素對(duì)職業(yè)人群健康影響的學(xué)科，公共衛(wèi)生領(lǐng)域和衛(wèi)生工程一直是事件推動(dòng)發(fā)展的學(xué)科，勞動(dòng)保護(hù)水平是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展、人的意識(shí)提高及在重大事件和工程中階段式提高的。供氧技術(shù)在青藏鐵路格拉段實(shí)踐中得到發(fā)展，在后續(xù)高原鐵路工程實(shí)踐中將會(huì)進(jìn)一步拓展，而隧道粉塵防護(hù)及高溫防控等衛(wèi)生防護(hù)技術(shù)將會(huì)在高原鐵路建設(shè)中迎來創(chuàng)新和發(fā)展的契機(jī)。