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守護城市地下“生命線”，助力地下工程氣體檢測
發(fā)布時間：2022-11-18
城市軌道交通快速發(fā)展，施工安全需要重視
● 2008年4月15日，廣州地鐵6號線東湖站至黃花崗站施工現(xiàn)場發(fā)生爆炸事故。在盾構(gòu)機開艙作業(yè)時，盾構(gòu)機掘進速度下降，施工人員判斷刀盤刀片磨鈍，因此決定打開刀盤室進行檢查。一名工人拿水管沖洗盾構(gòu)刀片，另一名工人拿防爆燈照明，此時發(fā)生爆炸。事故造成2人死亡，5人受傷。
經(jīng)事故調(diào)查顯示，盾構(gòu)機土艙內(nèi)甲烷、一氧化碳等有害氣體嚴重超標，由于盾構(gòu)機土艙內(nèi)聚集了大量甲烷等有害氣體，開艙過程中發(fā)生爆燃。
● 2009年５月１６日，廣州地鐵三號線北延段地下施工現(xiàn)場突遇不明氣體，造成現(xiàn)場作業(yè)人員中毒，有３人遇險死亡。
● 2015年1月2日，武漢軌道交通3號線市民之家站至宏圖大道站盾構(gòu)區(qū)間發(fā)生可燃氣體爆炸，2名施工人員失聯(lián)。
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地鐵是城市內(nèi)快速軌道交通中的一部分，具有較大的運輸量、快速、準點、污染少、乘坐舒適等多方面的優(yōu)點，常常稱之為“綠色交通”。目前，我國已開通城市軌道交通的城市共有51個，其中中國內(nèi)地45個、中國港澳臺地區(qū)6個，還有更多城市正在規(guī)劃發(fā)展城市軌道交通。
無論建設(shè)速度還是建設(shè)規(guī)模，我國城市軌道交通都正經(jīng)歷著一個前所未有的快速發(fā)展時期，很多的大型城市均已經(jīng)建成或者正在建設(shè)多條地鐵路線。
隨著近年國內(nèi)盾構(gòu)施工技術(shù)水平和盾構(gòu)國產(chǎn)化率的不斷提高，特別是在地層條件差、地質(zhì)情況復雜、地下水位高等情況下，地鐵工程盾構(gòu)法隧道施工越來越受到重視和青睞。
地鐵盾構(gòu)是城市地鐵施工中一種重要的施工技術(shù)，是在地面下暗挖隧洞的一種施工方法。它使用地鐵盾構(gòu)機在地下掘進，在防止軟基開挖面崩塌或保持開挖面穩(wěn)定的同時，在機內(nèi)安全地進行隧洞的開挖和襯砌作業(yè)。其施工過程需先在隧洞某段的一端開挖豎井或基坑，將地鐵盾構(gòu)機吊入安裝，地鐵盾構(gòu)機從豎井或基坑的墻壁開孔處開始掘進并沿設(shè)計洞線推進直至到達洞線中的另一豎井或隧洞的端點。
目前，盾構(gòu)法是城市地下隧道特別是地鐵隧道工程最卓有成效的區(qū)間施工方法，在我國已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在盾構(gòu)掘進過程中，受地層條件及刀具耐磨的影響，盾構(gòu)機在掘進隧道施工到一定工程量后，刀具將會磨損，須進行開倉換刀處理。在人員進入換刀作業(yè)的過程中，就不得不進入到土倉這個相對封閉的空間中作業(yè)。
根據(jù)《密閉空間作業(yè)職業(yè)危害防護規(guī)范》，密閉空間指與外界相對隔離，進出口受限，自然通風不良，足夠容納一人進入并從事非常規(guī)、非連續(xù)作業(yè)的有限空間。
密閉空間的環(huán)境，通常有以下的問題：
● 工作空間狹窄，有害有毒氣體容易積聚；
● 環(huán)境的突然改變，有害有毒氣體的產(chǎn)生往往使人措手不及；
● 出入通道狹窄，導致逃生及拯救困難；
在密閉空間中作業(yè)，對作業(yè)人員的最大環(huán)境因素危險首先來自于密閉空間內(nèi)產(chǎn)生的有毒有害氣體，常見的如一氧化碳、硫化氫，其次是缺氧環(huán)境。如果不及時采取有效措施，可能會引起作業(yè)工人急性中毒，嚴重者甚至導致死亡。
地鐵隧道施工中必須高度重視，作業(yè)環(huán)境有害氣體的監(jiān)測
在地鐵修建過程中，盾構(gòu)隧道穿越地層地質(zhì)條件復雜多樣，特別是有害氣層極易引起施工人員中毒和盾體爆燃！因此，對盾構(gòu)施工環(huán)境中的有毒有害氣體進行監(jiān)測預警非常關(guān)鍵。同時，盾構(gòu)施工這種密閉、半密閉空間作業(yè)，對工作環(huán)境氣體（氧氣等）監(jiān)測同樣需要。
隧道內(nèi)有毒有害氣體會對人體機能造成傷害，主要有刺激性氣體如氯氣，光氣，二氧化硫、氮氧化物、氨氣等，對皮膚、粘膜有強烈的刺激作用，其中一些還具有腐蝕性。
窒息性氣體有一氧化碳、二氧化碳、氮氣等，這些氣體對人體機能無明顯的毒害，但是會造成細胞缺氧，產(chǎn)生缺氧性窒息的危險。
伴隨著一定的地質(zhì)擾動，有毒有害氣體也會以強烈爆發(fā)的形式產(chǎn)生。
國家安全生產(chǎn)監(jiān)管總局、交通運輸部、國務(wù)院國資委、國家鐵路局四部門聯(lián)合印發(fā)了《隧道施工安全九條規(guī)定》，其中第五條明確規(guī)定“必須對有毒有害氣體進行監(jiān)測監(jiān)控，加強通風管理，嚴禁濃度超標施工作業(yè)”。
隧道內(nèi)施工環(huán)境應(yīng)符合下列規(guī)定：
● 氧氣含量按體積比不應(yīng)小于20%；
● 有害氣體濃度：
一氧化碳含量不應(yīng)大于30mg/m3；
二氧化碳按體積不應(yīng)大于5%，氮氧化物（換算成NO2）含量不應(yīng)大于5mg/m3；
硫化氫、甲烷氣體為0；
1甲烷氣體
有機物在無氧狀態(tài)下，由于細菌的作用能被分解成甲烷和二氧化碳氣體。甲烷氣體通常是在有機質(zhì)的土層中產(chǎn)生，如泥炭、有機粉砂和有機體在潮濕環(huán)境下腐爛的地方都會有甲烷氣體的產(chǎn)生，甲烷的產(chǎn)生量與土中有機物的含量有關(guān)。甲烷主要存在于砂、砂礫層上方的滲水、透氣性能差的粘性土層中。多數(shù)的游離甲烷被壓縮在這種粘性土層的凹部。
盾構(gòu)施工過程中，溶于水中的甲烷氣體會從水中釋放出來，進入隧道空氣中。甲烷是“瓦斯”氣體的主要成分，空氣中的甲烷達到一定的濃度遇明火就很容易引發(fā)爆燃，即發(fā)生“瓦斯”爆炸，直接威脅著施工人員的生命安全。
2一氧化碳
一氧化碳是無色、無臭、無味的氣體，對人體的傷害特征主要表現(xiàn)在一下方面：一氧化碳進入人體之后會和血液中的血紅蛋白結(jié)合，產(chǎn)生碳氧血紅蛋白，進而使血紅蛋白不能與氧氣結(jié)合，從而引起機體組織出現(xiàn)缺氧，導致人體窒息死亡，因此，一氧化碳具有毒性，當含量達0.4%時，人在短時間內(nèi)就可中毒死亡。
產(chǎn)生一氧化碳的原因主要是：燃料不完全燃燒引起的。盾構(gòu)掘進過程，密閉的土倉環(huán)境內(nèi)會聚集大量的一氧化碳。
3硫化氫
硫化氫高濃度時很快出現(xiàn)急性中毒，呼吸麻痹而死亡。
硫化氫是一種急性劇毒，吸入少量高濃度硫化氫可于短時間內(nèi)致命，同時其亦是強烈的神經(jīng)毒素，對粘膜有強烈刺激作用。
當空氣中硫化氫達0.01—0.05%時，經(jīng)幾小時即有輕微中毒癥狀，會刺激眼、上呼吸道粘膜，濃度達0.1—0.2%時短時即會中毒致死。
即使是低濃度的硫化氫，也會損傷人的嗅覺。濃度高時反而沒有氣味（因為高濃度的硫化氫可以麻痹嗅覺神經(jīng)）。
與空氣或氧氣以適當?shù)谋壤?.3%～46%）混合就會爆炸。
4氧氣
密閉空間內(nèi)的氧氣不足是經(jīng)常遇到的情況。盾構(gòu)土倉內(nèi)氧氣不足的原因主要是土壤中的微生物行為，其次作業(yè)人員進倉作業(yè)過程也會減低土倉空間氧氣的含量，如呼吸、燒焊作業(yè)。
在密閉空間中的氧氣濃度檢測要考慮到兩個濃度點：氧氣濃度太低會造成窒息；而超過常量的氧氣可能會有強烈爆炸危險。
預防窒息和中毒事故的發(fā)生
需要采取的應(yīng)對措施
針對地鐵建設(shè)工程，為確保盾構(gòu)施工開倉環(huán)境作業(yè)的氣體符合相關(guān)衛(wèi)生及安全標準，預防窒息和中毒事故的發(fā)生，應(yīng)采取以下安全措施。
(1)地鐵工程隧道盾構(gòu)法施工，是高風險、高技術(shù)的作業(yè)，針對缺氧危險工作環(huán)境發(fā)生缺氧室息和中毒室息的原因，應(yīng)配備氧氣濃度、有害氣體濃度檢測報警儀器、呼吸保護器具、通風換氣設(shè)備和搶救器具。
(2)地鐵工程隧道盾構(gòu)法施工過程中，隧道內(nèi)的通風必須選擇合適的通風設(shè)備、通風方式及通風風量，保證施工通風符合規(guī)范要求。
(3)盾構(gòu)開倉作業(yè)前，必須做好倉內(nèi)氣體檢測；進倉作業(yè)過程中，必須做好連續(xù)的氣體檢測工作，分析其存在的危害。
● 在做好相關(guān)安全防備措施后，準備檢測時，稍微打開預定的球閥讓土倉的氣體少量逸出，使用氣體檢測儀器初步判斷土倉內(nèi)有無易燃、易爆、有毒氣體。然后再適當調(diào)節(jié)閥門，再對土倉內(nèi)空氣進行抽氣檢測。
● 對于任何進入密閉空間作業(yè)的人員要遵循的首要原則是：不要輕易相信自己的感覺，不要覺得“沒事”而盲目進入。在進入密閉空間作業(yè)前，使用氣體檢測儀對土倉環(huán)境的空氣進行檢測是必要的程序。
(4)盾構(gòu)機土倉、人倉及盾尾附近均可能聚集可燃氣體、有害氣體的環(huán)境空間，應(yīng)對該區(qū)域特別防范。對存在燃燒和缺氧危險時，必須禁止明火火源防止火災(zāi)；當發(fā)現(xiàn)可燃氣體或有害氣體濃度超過充許值時，應(yīng)立即撤出作業(yè)人員，加強通風、排風，只有當可燃氣體或有害氣體濃度達到安全標準后，才能繼續(xù)施工。
(5)做好盾構(gòu)機特殊部位如注漿孔、管片接縫、盾尾管片與地層間隙的密封處理，防止可燃氣體、有害氣體的溢出。
(6)盾構(gòu)開倉后，作業(yè)人員進倉作業(yè)前以及作業(yè)過程中應(yīng)對盾構(gòu)倉內(nèi)進行有效地通換氣處理，保持倉內(nèi)空氣新鮮，確保施工安全。
(7)做好有關(guān)缺氧、室息的安全管理、教育、搶救等措施和設(shè)施同防毒措施部分，落實現(xiàn)場事故應(yīng)急措施。
有害氣體檢測的關(guān)鍵
氣體檢測儀器的選擇
為了防止地鐵隧道在施工過程中，有毒有害氣體超標帶來的危險。避免因有害氣體含量高，對施工人員身體健康、隧道工程安全造成毀滅性災(zāi)害，根據(jù)地鐵隧道工程實際的施工情況，在確保監(jiān)測準確的前提下，可以選擇一些帶有內(nèi)置采樣泵的便捷式氣體檢測儀（如復合氣體檢測儀、SO2、NH3、NOx、O2等氣體檢測儀）。
理研計器適時研發(fā)出適合隧道盾構(gòu)機的高精度便攜式氣體檢測儀設(shè)備--GW-3、GX-3R/Pro、04系列，GX-8000等。
理研計器的氣體檢測儀具有多項行業(yè)技術(shù)應(yīng)用：如智能校準/提醒、數(shù)據(jù)存儲、三段報警等功能，當氣體濃度超標時，自動發(fā)出報警聲響，排除險情。
● 針對現(xiàn)場作業(yè)項目，作業(yè)人員可以攜帶便攜式氣體檢測器【GW-3,GX-3R/Pro】，可以及時發(fā)現(xiàn)有毒性氣體，以進行安全作業(yè)。
作業(yè)人員佩帶著專業(yè)的、可靠的儀器設(shè)備，如果遇到危險氣體，儀器就會立即報警，完全不用擔心那些無色無味的毒氣。
● 04 系列作為一種單一便攜式氣體檢測儀，能夠檢測可燃氣體、氧氣、硫化氫、一氧化碳、氨氣等多種氣體，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇合適的儀器。
04系列搭配了理研計器最新研發(fā)的新型R傳感器，拓寬了氣體檢測種類，更加適應(yīng)廣泛的市場環(huán)境。
GW-3、GX-3R/Pro、04系列氣體檢測儀設(shè)備，產(chǎn)品外觀小巧，方便攜帶，移動靈活性比較強，現(xiàn)場環(huán)境走哪里都可以隨檢測，用戶只需一鍵開機，無需任何化學試劑，即可實時對空氣中的氣體濃度進行檢測，當現(xiàn)場達到預設(shè)的報警點時，會自動發(fā)出聲光報警。并且便攜式復合氣體檢測儀設(shè)備采用當前理研先進的氣體檢測傳感技術(shù)，能夠快速檢測出結(jié)果。
● 【GX-8000】通過泵吸式對測試區(qū)域內(nèi)的氣體進行采樣，然后將樣氣體送入儀器進行測試。具有檢測速度快，危險區(qū)域遠程測量，人員安全維護等特點。
在有限空間環(huán)境下，進出口較為狹窄有限，自然通風不良，易造成有毒有害、易燃易爆物質(zhì)積聚或氧含量不足的環(huán)境，這時候就需要氣體檢測儀對有限空間進行預檢。
理研計器型號“GX-8000”有泵吸功能，可以非接觸、分部位檢測有限空間中不同部位上、中、下氣體的分布。
結(jié)語
地鐵隧道施工中必須高度重視作業(yè)環(huán)境有害氣體的監(jiān)測，并采取合理有效的綜合治理手段，才能為地鐵隧道施工創(chuàng)造良好的施工作業(yè)環(huán)境，這是保證地下隧道工程質(zhì)量、安全、提高施工效率、維護施工人員身心健康的重要工程技術(shù)課題。
安全生產(chǎn)是關(guān)系人民群眾生命財產(chǎn)安全的大事，是經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展的標志。在生產(chǎn)過程中，通過安裝氣體檢測報警裝置，時刻檢測有毒有害氣體泄漏濃度，將風險隱患控制在源頭。
理研計器擁有600多種氣體傳感器和100多種氣體探測器。未來，我們?nèi)詫⒉粩嚅_發(fā)新產(chǎn)品、研發(fā)各項新功能，使得氣體檢測儀在應(yīng)用上更先進、更適合日新月異的市場環(huán)境，致力于為用戶提供一個最可靠、最準確、最安全的氣體檢測方案。
理研計器必將在未來氣體產(chǎn)業(yè)的生命安全畫卷中，添上濃墨重彩的一筆，守護人們的幸福生活，為生產(chǎn)和生活不斷創(chuàng)造新價值！為用戶選配適合原理的檢測儀，用成熟的工藝完善氣體檢測系統(tǒng)。