深圳市某引水隧洞氡气防护技术监测试验研究

时间：2022-01-24 理论教育版权反馈

【摘要】：深圳市某引水隧洞氡气防护技术监测试验研究曾　魁[1]，何广海摘　要:清林径引水调蓄工程3＃隧洞长4 010m，属于低丘陵地貌，隧洞围岩由晚侏罗系花岗岩及第四系地层组成。如何降低隧洞工作面中氡的浓度及相应的防护措施是本监测试验研究的主要工作。2　基本地质条件及工作背景清林径水库3＃隧洞位于深圳市中北部，全长4 010m，属于丘陵地貌，地面高程48～220m，整体地形两头高中间低，隧洞底板高程约50m。

深圳市某引水隧洞氡气防护技术监测试验研究_深圳地质工程三十

曾　魁^[1]，何广海

（深圳市水务规划设计院，深圳518008）

摘　要:清林径引水调蓄工程3^＃隧洞长4 010m，属于低丘陵地貌，隧洞围岩由晚侏罗系花岗岩及第四系地层组成。本文对该隧洞530～540m区间进行正常施工工况和采取施工措施后工况氡气防护技术开展监测试验和研究工作，并在此基础上提出了相应的工程防护措施。

关键词:3^＃隧洞；氡气；监测；防护

Radon Gas Protection Technology Monitoring Experimental Study in a Diversion Tunnel in Shenzhen

Zeng Kui，He Guanghai

（Shenzhen Water Resources Planning ＆Design Institute，Shenzhen518008）

Abstract:The Qinglin diameter water storage project 3^＃tunnel is 4 010mlong，belongs to the low hilly topography，the tunnel surrounding rock is made up of late Jurassic granite formation and fourth department.In this paper，through radon gas protection technology monitoring test and research work in 530～540mrange for normal construction condition and construction measures，and put forward the corresponding engineering protection measures on this basis.

Key words:the 3＃tunnel；radon gas；monitoring；protection

1　引言

隧洞施工中惰性气体氡是由矿体中镭、铀衰变产生的，在岩石中运移，不断从矿石表面析出到工作场所的空气中。进入空气中的氡随着气流流动，同时产生固体衰变产物氡子体218Po（RaA）等，衰变过程主要伴有α、β和γ三种射线放出。氡及其子体能附着于空气中的气溶胶上，通过呼吸被吸入体内沉淀在气管壁或肺叶上，造成氡及其子体衰变时产生的α粒子在人体内长期照射，引起相应的健康影响，《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871—2002）的附录H中规定工作场所中氡持续照射情况下补救行动的水平是在年平均活度浓度为500～1 000Bq/m³（平衡因子0.4）范围内，达到500Bq/m³时宜考虑采取补救行动，达到1 000Bq/m³时应采取补救行动。如何降低隧洞工作面中氡的浓度及相应的防护措施是本监测试验研究的主要工作。

2　基本地质条件及工作背景

清林径水库3＃隧洞位于深圳市中北部，全长4 010m，属于丘陵地貌，地面高程48～220m，整体地形两头高中间低，隧洞底板高程约50m。场地地层自上而下为第四系残坡积砾质黏性土（Q^el＋dl）、晚侏罗系中粒黑云母花岗岩（J₃N）。隧洞Ⅱ类围岩3 125m，约占隧洞总长的78%；Ⅲ类围岩850m，约占隧洞总长的21%；Ⅳ类围岩25m，约占隧洞总长的0.6%；Ⅴ类围岩10m，约占隧洞总长的0.25%。

本监测试验位于隧洞530～540m区间，围岩类别为Ⅱ类，采用钻爆法施工，施工流程主要由风钻钻孔→装放炸药→爆破后通风→出渣→支护（喷浆风钻钻孔→……。

为了降低隧道施工过程中氡气的浓度，施工方采用压入式送风的常规通风方案:压入式送风轴流式风机1台，风机型号为SDF—NO8，功率为30kW，设计风量为500～690m³/min，通风管道采用高强度尼龙风带，管径DN800，送风口离掌子面约40m。施工方还根据本监测试验的要求，对工作面采取送风加洒水5min的防护方案，以明确洒水5min是否能有效降低作业面空气中的氡气。

3　试验方法

本监测试验采用P30测氡仪在隧洞施工现场每个工作点进行循环连续监测，分为常规监测与试验性监测两种工况:常规工况监测主要监测正常施工常规通风情况下的打钻、爆破后、出渣和喷浆4个工作面的氡浓度；试验性监测主要对打钻、爆破后通风30min后和出渣3个工作面进行氡浓度检测，分为常规通风和常规通风加洒水5min两种工作情况。

氡浓度的采样方式为每个工作面选取1个测点，每个工作面每隔10min采集样品1次，测量时间以实际作业时间为准。

4　监测结果分析

4.1　风速、风量

常规通风情况下风速、风量测量结果如表1所示。常规通风情况下作业面和掌子面的风速均小于0.25，未能满足《工作场所防止职业中毒卫生工程防护措施规范》工作场所有毒有害物质排毒控制风速在0.25～3m/s之间，常用风速为0.5～1.5m/s的要求。

表1　常规通风情况下风速和风量

4.2　空气中氡浓度

各作业面各工况下的空气中氡浓度检测结果汇总如表2所示。

表2　各作业面各工况下的空气中氡浓度检测结果

对表中结果分析如下:

（1）常规通风工况下各作业面空气中氡浓度比较。常规通风工况下的爆破后、出渣时和打钻时3个作业面空气中氡浓度均高于喷浆作业时的氡浓度，差异均具有统计学意义（P＜0.01），说明喷浆作业能起到减少氡析出的作用。

（2）相同作业面不同工况下空气中氡浓度比较。试验通风加洒水工况下和通风工况下的打钻作业时，空气中氡浓度均低于常规通风工况下打钻作业时的氡浓度，差异具有统计学意义（P＜0.01），说明作业前洒水和延长通风时间，都能起到降低作业面空气中氡浓度的作用。

试验通风工况下的出渣作业时，空气中氡浓度低于常规通风工况下出渣作业时的氡浓度，差异具有统计学意义（P＜0.01）。原因可能是试验通风工况下爆破以后通风时间较长，明显地降低了出渣作业开始时的氡浓度，而通风加洒水工况下爆破以后通风时间较短，出渣作业开始时的氡浓度相对较高，导致氡浓度与常规通风工况下氡浓度相比差异不具有统计学意义（P＞0.05）。

（3）白天与夜晚时段作业面空气中氡浓度比较分析。隧洞内作业场所白天时段与夜晚时段的作业时间汇总和氡浓度检测结果见表3。从表中可以看出:白天时段与夜晚时段相比，各作业面作业时间构成比差异具有统计学意义（P＜0.01），夜晚时段主要以出渣和打钻作业为主，白天时段主要以出渣、爆破和打钻作业为主；由于出渣和打钻作业时的氡浓度相对较高，导致白天时段与夜晚时段相比，氡浓度差异具有统计学意义（P＜0.01），夜晚时段氡浓度较大，差值的95%CI为-92.23～-38.25。

表3　白天与夜晚时段作业面空气中氡浓度结果

注:e.与白天时段相比，P＜0.01；f.与白天时段相比，P＜0.01。

（4）对相同通风状态时，洒水与不洒水状态下氡浓度变化趋势分析。从图1可以看出，监测试验中爆破后洒水状态下的氡浓度在通风时间达到150min时降到最小值，约为原来的35%；爆破后不洒水状态下在通风时间达到150min时只降到了原来的50%。说明爆破后同样通风情况下氡浓度下降趋势洒水工况比不洒水工况明显。