第３６卷第１０期 隧道建设 Ｖ０１．３６ Ｎｏ．１０ ２０１６年１Ｏ月 Ｔｕｎｎｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ０ｃｔ．２０１６ 成兰铁路跃龙门隧道Ｈ２ Ｓ整治措施的探讨 周跃峰，李传富，宋贵明 （中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都６１００３１） 摘要：为了解决铁路隧道施工及运营期间有害气体Ｈ：ｓ的危害，通过对Ｈ：ｓ产生原因、隧道内分布特征和危害情况的分析，采用工 程类比和理论计算的研究方法，得出施工期加强超前探测、加强通风稀释和制定专项劳动保护措施，运营期采用水气分离排放的处 理方案，从而确保隧道施工和运营安全。 关键词：铁路隧道；Ｈ：Ｓ；通风；封闭；排放 ＤＯＩ：１０．３９７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７４１Ｘ．２０１６．１０．０１４ 中图分类号：Ｕ ４５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２—７４１Ｘ（２０１６）１０—１２５１—０７ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｈ２ Ｓ ｉｎ Ｙｕｅｌｏｎｇｍｅｎ Ｔｕｎｎｅｌ ｏｎ Ｃｈｅｎｇｄｕ－Ｌａｎｚｈｏｕ Ｒａｉｌｗａｙ ＺＨＯＵ Ｙｕｅｆｅｎｇ，ＬＩ Ｃｈｕａｎｆｕ，ＳＯＮＧ Ｇｕｉｍｉｎｇ （Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｒｙｕａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ，ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｄａｍａｇｅ ｏｆ Ｈ２ Ｓ ｔｏ ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ａｄｖａｎｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｋｉｎｇ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｌａｂｏｒ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｔｅｒ—ｇａｓ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｍｅｔｈｏｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ．Ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａｂｏｖｅ・ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ；Ｈ２ Ｓ；ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ；ｓｅａｌｉｎｇ；ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ０ 引言 易产生化学反应，产生少量Ｈ：ｓ气体并溶解于水中， 随着铁路、公路、城市地下工程建设领域的拓宽和 因此也进行了相关方面的研究；国内也有Ｈ ｓ对建筑 地下空间的开发，有害气体已成为工程建设特别是山 材料影响的相关探索 Ｊ。虽然这些研究成果对特定 区和丘陵地区隧道施工所面临的一种常见的地质灾 项目的有害气体地质灾害预警、防治提供了较好的参 害，对施工期、运营期的施工生产和人员安全是一种严 考，但由于各工程环境有着较大差异，这些研究并未形 重威胁。Ｈ，Ｓ气体溢出的案例多见于油井及煤矿等工 成有效统一的可推广成果，目前铁路工程行业无规范、 程中，隧道内出现Ｈ Ｓ溢出的工程案例较少， 标准可循。如何把握含有害气体地层对地下工程的影 ＴＢ １００３－－２００５￣铁路隧道设计规范》¨ 也仅对通过瓦 响和成灾机制，采取何种有效措施减少或避免灾害发 斯地层的隧道有相关要求，而且无Ｈ：Ｓ相关的系统整 生，研究解决这一难题对隧道等地下工程安全施工和 治经验。唐协等 对隧道内Ｈ：ｓ气体涌出通道进行 顺利运营具有重要意义。正在施工的成兰铁路跃龙门 了研究，并提出了治理措施；郝俊锁 对穿越含浅层 隧道出现了较长段落的Ｈ：ｓ溢出，通过查阅相关规 天然气地层隧道施工所处区域构造位置、地层岩性与 范，理论计算结合现场实际，制定了一套行之有效的综 浅层天然气构造和储层关系以及天然气储集层的类 合整治措施。 型、发育特征对隧道的影响等方面进行了研究。石油 １ 工程概况 勘探及采挖的过程中有较多Ｈ：ｓ气体伴生的情况，对 成兰铁路跃龙门隧道为穿越龙门山山脉的极高风 其危害及防治有相关的规定要求；市政排污管道中容 险隧道，双线双洞分修，左线全长１９ ９８１ ｍ，右线全长 收稿日期：２０１５—０９—０８；修回日期：２０１６—０４—２７ 第一作者简介：周跃峰（１９７４一），男，河南新乡人，１９９７年毕业于西南交通大学，隧道及地下工程专业，本科，高级工程师，从事隧道设计工作。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｐｒｉｄｅ２０ｇ＠１２６．ｃｏｍ。 隧道建设 第３６卷 ２０ ０４２ ＩＴＩ，单面上坡，最大埋深１ ４５０ １ＴＩ。洞身通过地 层主要为泥盆系（Ｄ）白云质灰岩，寒武系（∈１ｃ）粉砂 岩、磷灰岩，志留系（Ｓ）千枚岩、炭质千枚岩夹灰岩，晋 宁期辉绿岩（Ｂ），震旦系（Ｚ）硅质岩、页岩、炭质页岩 体体积分数为（１～４）×１０～，湿度７０％一７６％，洞内 温度１９℃，水温１３℃。 ２．３ Ｈ Ｓ物理化学及病毒性特征简介 硫化氢，分子式Ｈ：Ｓ，相对分子质量为３４．０７６，有 一夹灰岩、白云岩等。洞身共发育５条断层、２个向斜和 ２个背斜，其中１条为全新世活动断裂。辅助坑道采 用“３横＋２斜＋１平”方案，具体布置见图１。 种特殊的臭鸡蛋味，标准状况下是一种易燃的酸性 剧毒气体。相对密度为１．１９（空气为１），易溶于水， 亦溶于醇类、石油溶剂和原油，燃点为２９２ ｏＣ，与空气 或氧气以适当的比例（４．３％～４６％）混合就会爆炸。 Ｈ：ｓ是一种强烈的神经毒物，有剧毒，虽有恶臭， 图１辅助坑道布置（单位：ｉｎ） Ｆｉｇ．１ Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｔｕｎｎｅｌｓ（ｍ） ２ Ｈ Ｓ产生原因和危害 ２．１ ２ 斜井 跃龙门隧道２ 斜井正洞小里程有异常臭鸡蛋味， 该段埋深４００ ｉｎ，岩性为志留系中上统茂县群（Ｓ２— ３ｍｘ）千枚岩、炭质千枚岩夹灰岩，节理裂隙发育，岩体 破碎，富水。经便携式Ｈ ｓ检测仪进行检测，正洞右 线小里程方向Ｈ ｓ体积分数为（１～３）Ｘ １０ Ｉ¨，正洞左 线小里程方向Ｈ ｓ体积分数为（３～６）Ｘ １０ Ｉ¨，湿度 ７０％～７６％，洞内温度１９℃，水温１３℃，集中出水口 处Ｈ ｓ体积分数可达（３１～３６）×１０～。委托专业机 构对Ｈ：ｓ体积分数钻孔检测情况如表１所示。 表１测试资料统计表 Ｔａｂｌｅ １ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｅｓｔ ｄａｔａ ２．２ ３ 横洞 跃龙门隧道３ 横洞发现有Ｈ ｓ气体，该段埋深 ５５０ ｍ，岩性为志留系中上统茂县群（Ｓ２—３ｍｘ）千枚 岩、炭质千枚岩夹灰岩，节理裂隙发育，岩体破碎，地下 水发育。经检测在右侧墙角出水孔Ｈ ｓ处体积分数 为９１．４×１０～，随着远离出水口Ｈ Ｓ气体体积分数逐 渐降低。风管口风速为１３．２ ｍ／ｓ，回风巷道内Ｈ ｓ气 但极易使人嗅觉中毒而毫无察觉，这是因为Ｈ：ｓ与 细胞色素氧化酶中二硫键起作用，影响细胞氧化过 程，导致组织缺氧，不但能使人体血液缺氧中毒，同 时对眼睛及呼吸道黏膜具有强烈的刺激作用，能引 起鼻炎、气管炎和肺气肿。其质量分数与危害情况 的关系见表２。 表２ Ｈ Ｓ含量危险度表 Ｔａｂｌｅ ２ Ｒｉｓｋ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ Ｈ２ Ｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ 含量（×１０ ） 反应 ｌ ０ｏｏ～２ ０００ 短时间内死亡 ６ｏｏ １ ｈ内死亡 ２ｏｏ～３００ １ ｈ内急性中毒 １ｏｏ～２００ 嗅觉麻痹 ５０～１００ 气管刺激、结膜炎 Ｏ．４１ 嗅到难闻的气味 Ｏ．０ｏ０ ４１ 人开始嗅到臭味 我国《煤矿安全规程》 及ＴＢ １００２７－－２０１２（（铁路 工程不良地质勘察规程》 规定硫化氢在空气中的最 高允许体积分数为６．６×１０～。根据中国石油天然气 股份有限公司《预防Ｈ ｓ中毒事故管理暂行规定》 对其危害区域等级进行划分如表３所示。 表３ Ｈ Ｓ气体危险区域等级划分表 Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｓｋ ｏｆ Ｈ２ Ｓ 危险区域等级 内容 极度危险区域 当体积分数≥５０２ Ｘ １０ 时，人很快出现急性中 毒，呼吸麻痹而死亡，此区域属于极度危险区域 当体积分数介于（１９８—５０２）×１０ 时，可引发肺 高度危险区域 水肿、支气管炎及肺炎、头痛、头昏、恶心、呕吐、排尿 困难，此区域属于高度危险区域 当Ｈ２ｓ体积分数为（６．６～１９８）×１０ 时，可出现 中度危险区域 眼急性刺激症状，稍长时间接触引起肺水肿，此区域 属于中度危险区域 低度危险区域 当Ｈ２ｓ体积分数为０～６．６ Ｘ１０ 时，此区域属于 低度危险区域 第１０期 周跃峰，等：成 铁路跃尼ｆ Ｊ隧道１ｌ２ｓ整治卅施的探 １ｆ Ｈ，ｓ具有还原性和很强的腐蚀 １－：，引起的硫酸腐 蚀是混凝土腐蚀的主要原因。 ２．４工程区Ｈ，Ｓ产生、运移特征 有伴生关系一Ｉ Ｉ¨－＂叩－Ｈ关关系。靠近断裂带Ｈ Ｓ体积分数 明显升高，涌水髓大的化置Ｈ，Ｓ体积分数也相应较大。 在无地下水或地下水不发育地带，Ｈ，ｓ体积分数应较 小；在寒武系（∈Ｉｃ）地带其体积分数可能会大幅度升 Ｈ，ｓ主要来源如下：生物降解、微生物硫酸盐还 原、硫酸盐热化学还原及热化学分解、岩浆成因。 高，尤其在金属矿化异常带 下佛【Ｉｌ１断裂组合地带其质 分数可能较高。裂隙网络及地下水运移直接控制 Ｈ，Ｓ气体分布段落及其体积分数，距离母体远近、裂隙 网络及地下水的发育程度导致不同地段的Ｈ，Ｓ含 小 跃龙门隧道Ｈ！Ｓ有害气体产牛受控于本隧道特 殊的地层岩 （含硫地层）及复杂活跃的地质构造，其 中深大断裂构造起控制作用。该 域位于规模宏大、 结构复杂的ｒ 推覆构造带即著 的龙门Ｉ Ｌｌ构造带， 从控制有害 体产牛、运移和分佰角度人手，涉及的地 层主要有志留系叫ｌ１上统茂县群（Ｓ２—３ＩｌｌＸ１）千枚岩、炭 质干枚岩夹灰柑，寒武系下统清平组（∈１ｃ）粉砂岩、 磷灰岩（本层有不稳定的油页岩，且在所夹泥灰岩【ｌ｝Ｊ 有沥青充填，厚２８０．７ １１１），震旦系下统邱家河组（Ｚｂｑ） 硅质岩、页岩、炭质页岩夹厌岩、ｒｌ 岩， 宁期侵人岩 （ｐ ）。褶皱主要有大屋基倒转背斜、老林口倒转复向 斜和半Ｌ¨腰倒转复背斜；断层主要有干佛…断层。 域构造如图２所示 图２ 区域地质构造及矿产金属异常区分布图 Ｆｉｇ．２ Ｇｅｏｌｏｇｉ（ ａ１ ｓｔｒｔｌ（ｑｔｌｌ＇ｅ ａｎｄ ｍｉｎｅｒａｌ ｉｌｌｌ（ｔ ｍｅ｜ａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉ￣）１１ 在特殊的地 岩性（４套含硫地 及侵入岩）、特 殊的金属含矿 常带和 域性 皱断裂组合情况下， 禽硫地层物质（集巾存寒武系地层及金属矿化异常 ｌｉｔ－）在硫酸盐热化学还原情况下，产生Ｈ，Ｓ，向上飘逸 遇水并溶解于地下水中，随地下水运移。在隧道开挖 后，由于围岩休及地下水场受到扰动，必然引起内部 Ｈ，Ｓ 力降低，做环了Ｈ，Ｓ存在的状念和硫化矿水解 的原有平衡，Ｈ，Ｓ便会随之涌出；同时硫化矿也会不断 水解，生成新的Ｈ Ｓ气体不断涌ｆ 这就是隧道内ｍ 现Ｈ ｓ气体的原因。故在掌子 尤其足集中ｆＨ水¨ Ｈ Ｓ质量分数较高，随与出水几距离增加其质量分数 逐步稀释降低， 【ＩｌＩ风巷道明显降低。 ２．５ Ｈ，ｓ气体分布特征 现场实测表叫Ｈ：ｓ受控于地质构造并和地下水具 均匀，且随时』１＿｛Ｊ及施Ｔ方式的变化，逸 量也有变化 、 短距离内Ｈ：Ｓ随着在空气巾传播衰减极为明 ， 跃龙门３ 横涮实测表明：在集『ｆｌｆ【ｌ水【＿ｊ Ｈ，Ｓ体积分数 叮达９１．４×ｌ０ ’，随远离出水［Ｉ Ｈ，Ｓ体积分数迅速降 低，距离孑Ｌｆｌ ３０（ Ｈ，Ｓ体积分数降至１３×１０， 离孔口５０ ｃｍ Ｈ，Ｓ体积分数降至７．３ Ｘ １０～，此后， 小通风情况下，Ｈ，Ｓ体积分数随Ｙ－Ｉ 离变化不大，其体积 分数扩散情况 罔３。 电左方 右方 点上方 皂前方 量 下方 芝 ｝ ， ０ ｌ ０ ２０ ３ ０ ４ Ｏ ５ ０ ６０ 距离／ｃｍ 图３ Ｈ Ｓ含量扩散示意图 Ｆｉｇ．３ Ｓｋｅｌ（ Ｉ１ ｄｉａｇｌ’ａＩｎ ｏｆ Ｈ Ｓ（！Ｏｌｌ（！ｅｌｌ｜ｒａｔｉｏｌｌ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ２．６预测分布段落 根据隧Ｉ 地质构造、地层岩 和地下水发育程度， 跃龙『】隧道Ｈ！ｓ分布预测统计盘ｌＩ表４所示。 表４跃龙门隧道Ｈ！Ｓ分布情况统计表 Ｔａｉｄｅ ４ Ｓｌａｔｉｓｌｉ（’ｓ（）ｆ Ｈ！Ｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｙｕｅｈｍｇｍｅｎ ｒｕｎｎｅ ：根据风速质艟分数等检测、｝己录资料，确定硫化氯涌ｆ”量基 ｆｆ（ Ａ＝０ ０００ ６ ｍ ／（ｍｉ，１・ｉｎ） 、 ２．７水质侵蚀性预判 根据Ｈ ｓ特性分析，可能存 以下侵蚀类型。 窿篷 谨 第３６卷 １）混凝土。Ｈ Ｓ引起的硫酸腐蚀是混凝土腐蚀的 主要原因。 ３．２施工期安全控制标准 ２）钢筋。Ｈ：ｓ对金属的腐蚀形式有电化学严重腐 蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂，以后两者为主，一般 统称为氢脆破坏。 ３）止水带。橡胶会产生鼓泡涨大、失去弹性。普 建立全面的监测系统，配备移动及固定气体探测 设备，随时监控Ｈ ｓ气体体积分数情况，鉴于目前铁 路行业尚无控制标准，按照国家标准ＧＢＺ ２．１＿２００７ 《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》 Ｊ， 安全生产控制标准为１０ ｍｇ／ｍ （体积分数６．６× ｌ０ ），如果其体积分数超过警戒范围，人员应立即撤 离现场，并加强通风，待其体积分数达到安全指标后方 通橡胶止水带不能在Ｈ ｓ环境下正常使用。 ４）防水板。Ｈ ｓ能够与大部分塑料发生化学反 应，常规防水板在Ｈ ｓ作用下加快老化，造成渗漏。 根据地层岩性及构造发育情况预测隧道侵蚀性情 况如表５所示。 表５ Ｈ：Ｓ区域地下水侵蚀性预测统计表 Ｔａｂｌｅ ５ Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｒｏｓｉｏｎ ｐｒｅｄｉｃｉｔｏｎ ａｔ Ｈ２Ｓ ｃｏｎｃｅｎ￣ａｔｉｏｎ ｓｅｃｉｔｏｎ ３ Ｈ：Ｓ的危害整治措施 发现Ｈ ｓ气体后，制定了Ｈ ｓ气体段落专项施工 方案、施工措施和应急预案，采取了加强通风和洒水措 施，对局部有毒气体易汇集的地方增加局部风扇稀释， 且撒生石灰稀释Ｈ ｓ气体，禁止进洞人员将手机、打 火机、易燃和易爆物品带入洞内等，同时也系统研究制 定了Ｈ ｓ的整治措施。 Ｈ：Ｓ的危害按照时间顺序可分为准备期、施工期 及运营期，按照作用对象不同可分为结构及人员，按照 空间可分为洞内及洞外。根据各阶段部位的不同，针 对Ｈ Ｓ的整治方案介绍如下。 ３．１准备期超前探测 采用物探法查明前方地下水情况，避免富含 Ｈ Ｓ的地下水涌出，通过钻设超前探孔超前探测掌 子面前方Ｈ ｓ气体蕴藏情况，提早探明前方气体富 集情况，避免盲目施工造成气体突出，从而避免人 员伤害。 可继续施工。 ３．３运营期的监测及控制措施 当隧道建成后，应建立监控体系，分段设置监测断 面，对Ｈ Ｓ体积分数进行全天连续监ｉ贝０，并设定控制阈 值，当大于阈值时自动报警，并自动启动风机通风Ｈ ， 确保洞内Ｈ ｓ体积分数在安全范围内。对排水Ｅｌ、检修 通道等可能富集有害气体及水的地方设置警示标志，避 免人员误人造成伤害。运营通风应与有害气体的排放 结合，通风路径和设备应考虑有害气体排放的需求。 ３．４结构的处理措施 ３．４．１建筑材料抗侵蚀 目前针对Ｈ ｓ铁路行业无相关标准，铁路混凝土 结构在特殊环境下的耐久性设计，应事先通过专门的 研究和论证 ；因此，施工中应加强地下水化验工作， 逐段核实侵蚀等级，根据侵蚀等级采用相应等级的高 性能混凝土，钢筋保护层厚度应满足耐腐蚀需要，衬砌 按全封闭原则进行设计 。 Ｈ ｓ气体和Ｈ：ｓ溶液均会降低止水带的力学性 能 ，止水带应考虑采用能够抵抗Ｈ ｓ侵蚀的材料； 防水板也应采用能够抵抗Ｈ ｓ侵蚀的材料。 注浆材料也要具有相应的耐侵蚀性 ，且耐久性 满足设计要求。 ３．４．２气体的封堵 基岩裂隙水应完全封堵，集中出水点应尽量封堵， 当不能封堵时应考虑集中引排，地下水原则上不进入 侧沟内。原则上低度区采用局部注浆封堵，中度区采 用径向注浆封堵，高度区采用超前注浆与径向注浆相 结合的方式进行封堵。 根据超前地质预报结果，气体溢出体积分数较高 的段落采用全封复合衬砌，根据气体压力及质量分数 情况，按照设计方案在衬砌内添加气密剂。 辅助坑道根据预测结果，原则上也要对气体进行 封堵，应设置二次衬砌及防水板，必要时进行注浆封堵 地下水。 ３．５施工人员的劳动保护 目前Ｈ：Ｓ工作环境的劳动保护尚无统一标准，隧 道施工建议参照石油部门行业规定，结合ＴＢ １０１２０— ２００２（（铁路瓦斯隧道技术规范》 要求制定。 第１０期 周跃峰，等： 成兰铁路跃龙门隧道Ｈ：ｓ整治措施的探讨 ３．６洞内有害气体及水的排放 ３．６．１通风方案 提 。考虑相邻工区贯通后，可实现巷道式通风，供 风能力大大增加，因此相邻工区贯通前的通风方案 研究是重点，根据当前工程条件研究以下几个方案， 方案示意见图４。 通风稀释有害气体是施工阶段降低有害气体风 险的主要手段，良好的通风是安全生产的重要前 图４跃龙门隧道增设通风巷道平面示意图 Ｆｉｇ．４ Ｐｌａｎ ｏｆ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｇａｌｌｅｒｉｅｓ ｏｆ Ｙｕｅｌｏｎｇｍｅｎ Ｔｕｎｎｅｌ １）风管压入式方案（为当前条件下极限通风能力 的研究）。 根据风道内风速不超过２０ ｍ／ｓ（文献报道科 研成果），以及回风巷内风速不超过６ ｍ／ｓ ， ２）隔离风道方案（３ 横洞增设隔离风道）。 ３）增设３ 横洞副洞方案（实现巷道式通风）。 ４）新增斜井方案。 计算风道及巷道的极限通风能力，用以检算其对 应稀释Ｈ：ｓ体积分数至６．６×１０ 的能力，结果 如表６所示。 表６各方案风量及稀释有害气体能力对比 Ｔａｂｌｅ ６ Ａｉｒ—ｓｕｐｐｌｙ ｖｏｌｕｍｅ ａｎｄ ｈａｒｍｆｕｌ ｇａｓ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｅｖｅｒｙ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ 根据Ｈ：Ｓ的监测显示，设置初期支护后，Ｈ：ｓ涌出 量约为新开挖面的１５％一２０％。按保守考虑，认为注 浆全封堵前，初期支护段落的Ｈ：ｓ涌出量按新开挖的 根据预测，Ｈ ｓ涌出量每延米大于４Ａ的段落总 长为３５５ ｍ，仅占总段落长度３．４％。考虑按最高段 落进行通风设计显然不经济。本次拟将通风能力按 满足４Ａ的涌出量进行控制，当部分现场涌出量高于 该值时，采用撒生石灰、喷水雾及适当延长通风时间 等方式进行考虑。由此校核段落通风稀释能力如表 ８所示。 ２５％考虑应较为合理。考虑辅助坑道开挖暴露面积， 其延米涌出量按正洞的７０％考虑；１Ｖ级围岩进尺３ ｍ， 初期支护未注浆封堵段３２ ｍ考虑。计算正洞及辅助 坑道Ｈ，Ｓ涌出量见表７。 表７段落涌出量计算表 Ｔａｂｌｅ ７ Ｈ２ Ｓ ｇｕｓｈｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅｓ ｏｆ ｅｖｅｒｙ ｓｅｃｔｉｏｎ １２５６ 隧道建设 第３６卷 根据当前地质预测情况，通过对各方案的通风能 进行比较见表９。 力进行计算，普通的风管压人式通风已不能满足有害 气体稀释要求，而采用隔离风道的通风方案、增设３ 横洞或增设通风斜井，能满足大部分段落的Ｈ：ｓ稀释 通风需要。 水气分离引排方案１：加大隧道纵向盲管，在横通 道或洞室处水气分离，水、气分别封闭排放。 水气分离引排方案２：保持既有纵向盲管系统不 变，在盲管系统引入洞内时设置水气分离装置，分别引 ３ 横洞长达２．４ ｋｍ，利用现有断面进行长距离隔 流地下水和气体至洞内专用管道。其具体设计方案如 图５所示。 离风道改造，技术不成熟，通风可靠性低，因此推荐采 用增设第２横洞方案；２ 斜井长度５９９ ｍ，采用了增设 隔离风道方案。 ３．６．２排放方案 水气集中引排方案３：对全部排水系统进行密闭 处理，利用既有排水系统进行引排。 水气集中引排方案４：环向、纵向盲管引入洞内 时直接引入镀锌钢管，水、气设置专用管道集中引排 方案。 运营期间水气排放考虑２种方案进行比选，即水 气分离方案和水气混合引排方案。并对各方案优缺点 表９水、气排放方案对比 Ｔａｂｌｅ ９ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｍｏｎｇ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｇａｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｃｈｅｍｅｓ Ｈ Ｓ基本形不成压力，通过密闭水沟基本能达到隔离 要求，而且单独引排后，能尽可能减小洞内通风压力， 且技术成熟检修相对方便。 ３．７ 洞外有害气体及水排放的控制 有害气体及水排出洞外后，能否满足环境排放要 求，需根据施工和运营期的监测结果确定，必要时设置 专用的处理设施。 ４结论及建议 图５方案２水气分离引排 Ｆｉｇ．５ Ｓｃｈｅｍｅ Ｎｏ．２：Ｗａｔｅｒ－ｇａｓ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ 针对隧道内Ｈ ｓ有害气体的整治措施研究，我国 积累的经验较少，特别是没有系统整治的先例，本文通 水气集中引排方案５：设置隧道体外排水系统。 推荐方案为水气分离引排方案２。考虑当前水体 监测，水中溶解Ｈ：ｓ较少，气体单独引排后，水中析出 过对Ｈ，ｓ产生原因、危害、隧道内分布特征和侵蚀性 分析，根据相关行业和国家规范制定了施工期和运营 期的安全控制标准，提出了准备期超前探测，结构设 ］ ］ ］ ］ 第１Ｏ期 周跃峰，等： 成兰铁路跃龙门隧道Ｈ：ｓ整治措施的探讨 １２５７ 防、劳动保护、加强通风、注浆封堵和气体排放的综合 整治措施，在现场取得了良好的效果，也希望能为今后 隧道建设中的类似问题提供借鉴。 目前我们的研究还有一些问题尚无最终结论，譬 如：运营期隧道内Ｈ：ｓ的控制标准、其排放对环境的 影响及对应处理措施等。因此隧道贯通后尚有待进一 步研究解决，特别是劳动保护等相关问题需要跨行业 进行研究，下一步将联合相关单位继续深入开展相关 京：中国铁道出版社，２０１２．（Ｃｏｄｅ ｆｏｒ ｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：ＴＢ １００２７－－２０１２［Ｓ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ，２０１２．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ［８］ 中国石油天然气股份有限公司．预防硫化氢中毒事故管 理暂行规定［ｓ］．北京：中国石油天然气股份有限公司， ２００３．（Ｐｅ￣ｏＣｈｉｎａ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ．Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｒｆ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ａｎｔｉ—Ｈ２ Ｓ—ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ［ｓ］． Ｂｅｉｊｉｎｇ： ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，２００３．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） 内容的研究工作。 ［９］ 工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素：ＧＢＺ 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ） 铁路隧道设计规范：ＴＢ １０００３－－２００５［ｓ］．北京：中国铁 道出版社，２００５．（Ｃｏｄｅ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ：ＴＢ １０００３－－２００５［ｓ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ，２００５．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） 唐协，陈贵红，周仁强．华蓥山隧道硫化氢气体检测及综 合整治研究［Ｊ］．现代隧道技术，２０１１，４８（４）：２５—３１． （ＴＡＮＧ Ｘｉｅ，ＣＨＥＮ Ｇｕｉｈｏｎｇ，ＺＨＯＵ Ｒｅｎｑｉａｎｇ．Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｕｌｐｈｉｄｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｇｒａｍｍｅ ｏｆｒ ｔｈｅ Ｈｕａｙｉｎｇｓｈａｎ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｔｕｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｍｏｄｅｍ Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，４８（４）：２５—３１．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） 郝俊锁．兰渝铁路梅岭关隧道地质特征与有害气体防治 的探讨［Ｊ］．隧道建设，２０１１，３１（５）：５５０—５５４．（ＨＡＯ Ｊｕｎｓｕｏ．Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｎｏｘｉｏｕｓ ｇａｓ ｃｏｎｔｒｏｌ： Ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｍｅｉｌｉｎｇｇｕａｎ Ｔｕｎｎｅｌ ｏｎ Ｌａｎｚｈｏｕ－Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｒａｉｌｗａｙ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌ Ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ，２０１１，３１（５）：５５０—５５４． （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） 周少东，王红喜，林文书，等．ＯＭＭＴ对ＥＰＤＭ止水带耐 Ｈ：ｓ腐蚀性能的影响［Ｊ］．武汉理工大学学报，２０１２，３４ （１０）：４０—４３．（ＺＨＯＵ Ｓｈａｏｄｏｎｇ，ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇｘｉ，ＬＩＮ Ｗｅｎｓｈｕ，ｅｔ ａ１．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ｏｎ Ｈ２ Ｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ＥＰＤＭ ｗａｔｅｒ—ｓｔｏｐ ｂｅｌｔ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，３４（１０）：４０—４３． （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） 徐建平，王红喜，杜先照，等．有机蒙脱土改性遇水膨胀橡 胶耐硫化氢腐蚀性能研究［Ｊ］．新型建筑材料，２０１２ （１１）：３６—３８．（ＸＵ Ｊｉａｎｐｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇｘｉ，ＤＵ Ｘｉａｎｚｈａｏ，ｅｔ ａ１．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｎ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｕｌｉｆｄｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｗｅｌｌｉｎｇ ｒｕｂｂｅｒ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｂｙ ｏｒｇａｎｉｃ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ［Ｊ］．Ｎｅｗ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉｌａｓ，２０１２（１１）： ３６—３８．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） 生产监督管理局，国家煤矿安全监察局．煤矿安 全规程［Ｓ］．北京：煤炭工业出版社，２００７．（Ｓｔａｔｅ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｏｒｋ Ｓａｆｅｔｙ，Ｓｔａｔｅ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ Ｓａｆｅｔｙ．Ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｓａｆｅｔｙ ｒｕｌｅｓ［Ｓ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ，２００７．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） 铁路工程不良地质勘察规程：ＴＢ １００２７－－２０１２［ｓ］．北 ２．１—２００７［ｓ］．北京：中华人民共和国卫生部，２００７． （Ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎａｌ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ ｈａｚａｒｄｏｕｓ ａｇｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｋｐｌａｃｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ：ＧＢＺ ２．１＿２００７［Ｓ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｍｉｎｉｓｔｙｒ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，２００７．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ［１０］铁路隧道运营通风设计规范：ＴＢ １００６８－－２０１０［ｓ］．北 京：中国铁道出版社，２０１０．（Ｃｏｄｅ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ：ｒｉｂ １００６８－－２０１０［Ｓ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ： Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ，２０１０．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ［１】］ 铁路混凝土结构耐久性设计规范：ＴＢ １０００５－－２０１０ ［ｓ］．北京：中国铁道出版社，２０１１．（Ｃｏｄｅ ｆｏｒ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ：ＴＢ １０００５－－２０１０ ［Ｓ］．Ｂｅｒｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ，２０１０．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ［１２］铁路瓦斯隧道技术规范：ＴＢ １０１２０－－２００２［ｓ］．北京：中 华人民共和国铁道部，２００２．（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｄｅ ｆｏｒ ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｗｉｔｈ ｇａｓ：ＴＢ １０１２０－－２００２［Ｓ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｍｉｎｉｓｔｙｒ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，２００２．（ｉ“ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ［１３］ 冯振刚，余剑英，杨盛华．硫化氢对三元乙丙橡胶止水带 性能的影响［Ｊ］．中国建筑防水，２０１２（１６）：１６一ｌ９，２４． （ＦＥＮＧ Ｚｈｅｎｇａｎｇ，ＹＵ Ｊｉｎａｙｉｎｇ，ＹＡＮＧ Ｓｈｅｎｇｈｕａ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｕｌｆｉｄｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＥＰＤＭ ｒｕｂｂｅｒ ｗａｔｅｒｓｔｏｐ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｗａｔｅｒｐｒｏｏｉｆｎｇ，２０１２（１６）： １６—１９，２４．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ［１４］ 铁路工程隧道防排水技术规范：ＴＢ １０１１９－２００ｏ［ｓ］． 北京：中国铁道出版社，２０００．（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｄｅ ｆｏｒ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ：ＴＢ １０１ １９— ２０００［ｓ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ， ２０００．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ［１５］赖涤泉．隧道施工通风与防尘［Ｍ］．北京：中国铁道出 版社，１９９４．（ＬＡＩ Ｄｉｑｕａｎ．Ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｕｓｔ ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ．１９９４．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ［１６］ 铁道部第二勘测设计院．铁路工程隧道设计技术手册： 隧道［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９０．（Ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｓｕｒｖｅｙ＆Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ．Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ：Ｔｕｎｎｅｌ［ｓ］．Ｂｅｒｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ，１９９０．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ））
