高原地區(qū)隧道施工對(duì)人體生理和能力學(xué)的影響

高原地區(qū)隧道施工對(duì)人體生理和能力學(xué)的影響

1大氣邊界層數(shù)字水分測(cè)定結(jié)果超過3000米的高原區(qū)的主要特征是缺乏饑餓。隨著海拔高度增加,大氣壓力降低,空氣密度減小,含氧量減少,水的沸點(diǎn)溫度降低;二是寒冷。隨著地勢(shì)升高,年降水量增加,氣溫急劇下降;三是大氣中的雜質(zhì)和水汽含量減少,透明度增大,陽(yáng)光紫外線強(qiáng)烈;四是遠(yuǎn)離城鎮(zhèn),施工保障困難。由鐵道部第十六工程局一處施工的大坂山公路隧道海拔高度3793m,據(jù)中科院蘭州冰川凍土研究所測(cè)試數(shù)據(jù)表明,大坂山隧道洞深在700～1000m處,洞內(nèi)含氧量為海平面的60%,相當(dāng)于洞外海拔4500m的含量,空氣密度為0.774kg/m3。年平均氣溫-3.1℃,最低氣溫-34℃,年降雨量841mm。2高原環(huán)境對(duì)項(xiàng)目實(shí)施的影響2.1呼吸、系統(tǒng)異常(1)生理影響人體利用肺部從空氣中吸收氧氣,血液從心臟流經(jīng)肺部攜帶新鮮氧氣,輸送到人體的各個(gè)部位,用氧來燃燒所吃進(jìn)的食物轉(zhuǎn)化為能量。正常人每100ml動(dòng)脈血,含氧15ml。在高原地區(qū)、大氣與肺泡中氧分壓之差,隨著登高度的增加而減少,直接影響肺泡氣體交換、血液攜氧和結(jié)合氧在組織中釋放的速度,致使機(jī)體供氧不足,產(chǎn)生缺氧。呼吸、循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生一系列生理反應(yīng):一是出現(xiàn)頭痛、頭昏、血壓增高、嘔吐、流鼻血、胸悶、無(wú)力、呼吸困難等癥狀;二是人體抗病能力減弱易發(fā)生流行疾病;三是消化系統(tǒng)功能失調(diào)、進(jìn)食多、消化吸收少,人體消瘦。(2)心理影響缺氧除導(dǎo)致人體生理變化外,還造成心理上的變化,在精神上發(fā)生抑郁不安、意志減弱。(3)體能影響據(jù)醫(yī)學(xué)對(duì)高原病研究結(jié)果表明,人體在海拔3500～4000m地區(qū)其勞動(dòng)能力比平原降低40%～50%。2.2大坂山隧道景觀設(shè)備使用情況(1)功率下降由于大氣密度減少,內(nèi)燃機(jī)械因吸入空氣量減少,改變空燃比致使氣缸內(nèi)有效壓力降低,發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,柴油機(jī)帶增壓裝置下降30%,不帶增壓裝置下降50%。(2)故障增多由于內(nèi)燃機(jī)械在非設(shè)計(jì)工作狀態(tài)下工作,從而造成燃燒惡化、積炭增多、機(jī)械磨損加劇、無(wú)故障工作期縮短。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)內(nèi)燃機(jī)械無(wú)故障工作期較規(guī)定縮短40%～50%,機(jī)電設(shè)備維修保養(yǎng)間隔時(shí)間縮短50%。大坂山隧道內(nèi)燃機(jī)械使用狀況見表1。(3)性能改變由于大氣壓力降低而改變機(jī)械設(shè)備工作性能。一是機(jī)械車輛的油、氣管路在超設(shè)計(jì)壓力狀態(tài)下易破裂泄漏;二是真空度降低造成離心水泵的工作效率降低30%。(4)保障困難由于遠(yuǎn)離城鎮(zhèn),交通閉塞,機(jī)電設(shè)備修理和施工材料供應(yīng)困難。3處理措施3.1地下工程施工能力分析(1)施工人員組織措施一是對(duì)參加高原施工人員從體能、技能上認(rèn)真挑選,上山前做健康檢查;二是設(shè)立衛(wèi)生室,常備氧氣袋,供初上高原者和病員使用,加強(qiáng)衛(wèi)生防病工作,發(fā)現(xiàn)患流行性病的病員及時(shí)送山下醫(yī)治;三是在施工隊(duì)伍安排上吸收當(dāng)?shù)鼐哂械叵鹿こ淌┕そ?jīng)歷的隊(duì)伍參與施工,利用他們的高原施工經(jīng)驗(yàn)和體能穩(wěn)定施工隊(duì)伍。(2)施工設(shè)備組織措施一是在設(shè)備選型上以“選用電動(dòng)設(shè)備,少用內(nèi)燃設(shè)備;選用大型設(shè)備,不用小型設(shè)備;選用增壓設(shè)備,少用非增壓設(shè)備;選用先進(jìn)掘進(jìn)設(shè)備,少用常規(guī)鉆孔設(shè)備”為原則,實(shí)施設(shè)備配套。二是以滿足工程施工需要為前提,根據(jù)工程地理?xiàng)l件、施工條件,考慮高原環(huán)境影響、管線漏損諸因素,按下列公式計(jì)算總用電量:式中P———總用電量;K———電線路能力損耗系數(shù);A———全部電力功率因數(shù);∑Pa———?jiǎng)恿τ秒娍偭?∑Pb———照明用電總量;η———電動(dòng)機(jī)效率;K1———同時(shí)用電系數(shù);K2———?jiǎng)恿ω?fù)載系數(shù)。根據(jù)總用電量架設(shè)電力線安裝變壓器。依據(jù)設(shè)備工作參數(shù)計(jì)算供風(fēng)、供水量和供水壓力,修建臨時(shí)工程設(shè)施。3.2隧道及其他地域內(nèi)的節(jié)能減排措施(1)排煙措施當(dāng)隧道掘進(jìn)500m后,由于大氣壓力低,爆破煙塵和內(nèi)燃機(jī)械廢氣在洞內(nèi)處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),雖用通風(fēng)機(jī)抽排,但耗用時(shí)間長(zhǎng)且效果差,引起施工人員昏厥,激光導(dǎo)向儀失效,后續(xù)工程停工,延長(zhǎng)循環(huán)作業(yè)時(shí)間等問題。因此采用了如下措施:進(jìn)口施工段反坡施工掘進(jìn)400m后,每前進(jìn)200m,從正洞相對(duì)防寒泄水洞橫通道的右側(cè)挖直徑2m的通風(fēng)豎井,在距掌子面30m處安裝通風(fēng)機(jī)將正洞內(nèi)煙塵經(jīng)通風(fēng)豎井排入防寒泄水洞,利用煙囪效應(yīng)將其排出洞外。由于出口施工段為順坡,為克服排煙困難采用兩項(xiàng)措施:一是鉆孔、裝藥作業(yè)時(shí),按每人每分鐘4m3向掌子面供風(fēng)。在爆破、出碴作業(yè)時(shí),按1kg炸藥25m3/min、1kW內(nèi)燃機(jī)械7.7m3/min計(jì)算,用兩臺(tái)55kW軸流式通風(fēng)機(jī)實(shí)施壓入吸出混合式通風(fēng)排煙;二是使用帶廢氣凈化裝置的VOLVO雙向自卸車和帶增壓裝置的裝載設(shè)備出碴,減少內(nèi)燃機(jī)械廢氣污染。(2)防寒保溫措施大坂山隧道施工區(qū)從10月至翌年4月為冬令期,平均氣溫-9℃。冬令期施工采取下列措施:(1)貫通前保溫措施大坂山隧道1995年8月開工進(jìn)洞,寒冬來臨時(shí)在隧道進(jìn)出口均掛特制棉帳蓬簾,出碴排煙時(shí)拉開棉簾,平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài),以阻擋洞外寒冷氣體進(jìn)入洞內(nèi),減少熱能損失,嚴(yán)寒期在進(jìn)出口均加一臺(tái)移動(dòng)火爐,以增加洞內(nèi)施工溫度。(2)貫通后保溫措施隧道一旦貫通,進(jìn)出口高差43m形成的煙囪效應(yīng),使洞內(nèi)空氣對(duì)流迅速增強(qiáng),嚴(yán)重影響后續(xù)工程施工。當(dāng)防寒泄水洞到達(dá)貫通地段時(shí),留2m巖體不再開挖,僅打開一個(gè)小斷面用于排水,用以交換氣體和貫通測(cè)量,待正洞貫通后及時(shí)掩埋防寒洞進(jìn)口和施工保溫出水口,在進(jìn)出口安裝防寒保溫門,合理控制門的開啟與關(guān)閉,冬令期洞內(nèi)施工溫度可保持在3～5℃之間。(3)混凝土施工保溫措施為保證冬令期混凝土施工質(zhì)量,在混凝土配料中加入防凍增氣劑,控制水灰比在0.48。在洞內(nèi)設(shè)拌和站,安裝1t鍋爐,利用蒸汽給混凝土用水加熱和砂石料加溫,以提高混凝土的入模溫度,同時(shí)提高洞內(nèi)施工溫度。(3)設(shè)備維修保養(yǎng)措施因高原施工環(huán)境惡劣,機(jī)械設(shè)備故障多,為此采取下列措施:一是超前預(yù)測(cè),分類備料。對(duì)特種油料易損零配件,按A、B、C分類備料。進(jìn)口備料列為A類,如電腦導(dǎo)向臺(tái)車,VOLVO自卸車的液壓管件,特種潤(rùn)滑油、液壓油、空壓機(jī)油,根據(jù)消耗量,預(yù)測(cè)需用量,提前向挪威AMV公司在中國(guó)代理商力環(huán)公司提出代購(gòu)申請(qǐng)。國(guó)產(chǎn)備件列為B類,如特種鉆桿、鉆頭、連接套,U形橡膠導(dǎo)塊,橡膠輪胎和通用料。產(chǎn)品經(jīng)試用后,與廠家或商家簽定供貨合同。已報(bào)廢但有利用價(jià)值的備件列為C類,如鉆桿彎曲,中空堵塞,鉆臂推桿彎曲,經(jīng)修理后使用。二是按時(shí)保養(yǎng),及時(shí)維修。參照機(jī)電設(shè)備使用維修說明書,結(jié)合高原施工環(huán)境,制定設(shè)備使用維修登記表和維修保養(yǎng)規(guī)定。操作維修人員認(rèn)真填寫設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)、保養(yǎng)檢修項(xiàng)目、消耗油料、配件等。定期分析高原設(shè)備保養(yǎng)維修規(guī)律。三是定點(diǎn)修理,配件代換。在城鎮(zhèn)設(shè)立機(jī)電設(shè)備修理點(diǎn),對(duì)故障設(shè)備及時(shí)修好入庫(kù)