高速铁路隧道有毒物质环境下修建技术研究(3)

式中：vmin为最小允许风速，m/s;K为修正系数，一般隧道内取4.57；d为粉尘的粒径，μm;γs为粉尘的密度，kg/m3；γ为空气密度，kg/m3；g为重力加速度，9.8 m/s2；μ为空气动力黏滞系数, kg·s/m2。

为有效降低粉尘质量浓度，最小排尘风速采用0.75 m/s，同时开发一套施工通风现场控制方法，实现对风机的及时调控，有效降低了有害气体质量浓度，达到职业接触限值要求，减少了人员投入，节约了工程成本。

3)采用喷雾洒水措施，研究确定最佳喷雾布置。以隧道横断面中线与拱顶的交点为起点，喷嘴沿隧道环向左右对称布置，喷嘴之间夹角15°，布置9个喷嘴，降尘效果明显。通风和喷雾洒水组合降尘效率达70%以上，空气中氡气质量浓度降低13.3%左右。

4)成立放射性物质监测小组，定期监测并形成记录，随时监控有毒物质数据。研究发明了隧道施工环境中金属钒的快速监测方法，取代了传统实验室取样分析方法，实现在线监测。

5)施工期间规定开挖支护作业时间，作业人员定期体检，施工完成后跟踪体检。施工人员根据隧道施工位置和工种以及辐射强度，采取佩戴防护口罩、手套等防护措施，必要时，采取佩戴防毒面具、护目镜等更高防护级别的防护措施。

3隧道废水、弃砟处理措施

3.1隧道废水处理

隧道穿过灰岩炭质泥岩，含硫量较高，施工产生的粉尘、废砟经喷雾降尘和水冲洗后，废水中含有硫化物，隧道裂隙水中含有放射性，造成水中的总α和总β超标[15]。在天目山隧道出口设置废水处理池，废水处理流程(见图8)为： 酸碱中和—硫化物处理—调节沉淀斜板隔油池—气浮过滤一体化设备—深度处理设备—清水池。

图8废水处理流程示意图Fig. 8 Schematic diagram of wastewater treatment process

采用FeCl3处理硫化物，采用PAC(聚合氯化铝)和 PAM(聚丙烯酰胺)组合投放处理悬浮物、油类等，采用活性炭滤罐过滤处理水中的总α放射性及总β放射性，处理达标后排放。施工过程中监控废水水质及水量，确保达标排放。

3.2隧道弃砟处理

隧道弃砟存在放射性，应及时掩埋封闭处理，按规范要求设置独立弃砟场，远离村民住宅、农田及水源等敏感构筑物，做好基底固化和防水处理。

1)为防止氡气析出，弃砟应分层填筑，分层厚度不大于2 m，每2 m铺砌1层50 cm厚的黏土层。弃砟场示意见图9。

(a) 剖面示意图

(b) 横断面图图9弃砟场示意图Fig. 9 Schematic diagram of muck yard

2)砟场底部设置复合隔水层(见图10)，复合隔水层为50 cm厚黏土层+1层土工布+50 cm厚黏土层。

图10弃砟场底部复合隔水层Fig. 10 Composite waterproof layer at bottom of muck yard

3)砟场表面和边坡采用清淤弃土或清除的地表种植土、表土等，覆土厚度不少于0.5 m，复耕或撒播草籽、乔灌结合绿化。

4实施效果

1)施工中采取通风和喷雾洒水等措施后，监测有害气体均未超限；实测仰拱和二次衬砌台车处含钒粉尘，质量浓度30 min内降至1 mg/m3和1.1 mg/m3，低于国家检出限值。隧道贯通后监测有害气体、粉尘和钒，在自然风的作用下，质量浓度均低于检出限值，对铁路运营及养护不产生危害。

2)衬砌前后的γ辐射剂量率对比测试见图11，衬砌后γ辐射剂量率大幅减小，为0.08～0.15 μSv/h，均值为0.12 μSv/h。贯通后隧道内氡子体α潜能质量浓度基本处于痕量范围，最大值为0.01 μJ/m3。

根据照射总剂量的估算模型H总=H内(α)+H外(式中：H内(α)为氡及其子体吸入人体后造成的α辐射；H外为外照度γ辐射剂量)。以全年工作360 d，每天8 h计，贯通后施工人员总照射年有效剂量为0.386 mSv，低于目标管理限值1 mSv。

图11衬砌前后γ辐射剂量率对比Fig. 11 Comparison ofγradiation dose rate before and after lining

3)弃砟场γ辐射对一般公众照射所致年吸收剂量为0.07～0.18 mSv，满足GB 9132—1988《低中水平放射性固体废物的浅层处置规定》不超过0.25 mSv的规定。

4)水中总α测定范围为0.087～0.433 Bq/L，总β测定范围为0.075～0.586 Bq/L，均小于GB 5749—2006《生活用水卫生标准》中总α为0.5 Bq/L、总β为1.0 Bq/L的限量标准。

5结论与建议

针对天目山隧道有毒物质，施工中采取二次衬砌结构加强、内掺气密剂增加混凝土气密性、在氡气易析出段落采取超前注浆等措施，降低了岩体渗透系数，减少了氡气逸出； 采用水封爆炸技术、通风控制技术、金属钒快速在线监测方法和喷雾降尘措施等，有效控制了有毒物质影响，确保了施工和铁路运营维护安全。

文章来源：《中国辐射卫生》 网址: http://www.zgfswszz.cn/qikandaodu/2021/0520/803.html