高原铁路隧道施工卫生学研究初探

阮志刚，马世伟，黄晓瑞，邱永祥

（中国铁道科学研究院集团有限公司 节能环保劳卫研究所，北京 100081）

铁路隧道施工通常会产生大量的粉尘、有毒有害气体及噪声危害[1]，而高原隧道施工同时还会产生缺氧问题。高原铁路如川藏铁路全线具有地形起伏剧烈、工程地质复杂，生态环境敏感，气候条件恶劣，自然灾害频发，施工条件艰难等特点[2]，新建隧道占线路长度比例高，高海拔、大高差、长大隧道的混合难题对施工人员的健康保障提出了新的要求。为此，完善高原铁路施工卫生技术，对确保高原铁路系统全生命周期中人员健康和安全具有重要意义，本文结合既往科研及经验，初步提出高原铁路隧道施工卫生学研究攻关方向和思路以供参考。

1 隧道施工卫生管理研究

1.1 劳动能力评估

高原铁路隧道施工是低压缺氧与隧道卫生的叠加态，较平原地区隧道劳动保护课题难度增加。高原环境会对劳动能力产生影响，据青藏铁路格拉段研究表明，海拔超过1 500 m 后，露天施工时每升高1 000 m劳动能力下降10%，劳动强度约增加1 个等级[3-4]，而隧道施工作业与海拔叠加的影响程度将会更高，需要开展复合因子导致的劳动能力变化的研究，从而为高原施工劳动能力评估及劳动组织调整提供依据。

1.2 职业病危害因素监测

隧道粉尘浓度受隧道涌水量、围岩等级、隧道进深、施工方法、通风方式等影响较大，这些影响因素相互关系尚不清晰，底数不清导致在可行性研究和初步设计阶段难以估计职业病防治需要投入的资源。对此，可考虑结合在线职业病危害监测技术发展、铁路BIM 平台及工程管理系统，利用大数据分析技术，建立隧道粉尘估算模型；另一方面，结合隧道模拟实验室在理想状态下的基础研究，在推动职业卫生监测技术发展的同时，进一步加强超长复杂隧道尘毒治理的效果。

1.3 职业卫生信息化

铁路施工现场的职业健康体检、职业病危害因素检测、宣传培训、警示标示与告知、档案管理、防护设施配置与维护等日常管理产生海量数据，既往职业卫生管理仅将相关资料归档保存，海量数据并未得到充分的挖掘应用，没有形成人员一一对应，导致出现健康问题时难以追根溯源、查明原因。随着人脸识别技术、地理信息技术、定位技术的发展及应用，自动记录劳动者工作、动态完成写实记录成为可能，通过信息化研究，进行数据挖掘，全程掌握健康损害的原因及关键环节，从而为提出个性化的防治措施和健康干预提供依据。

2 隧道施工卫生技术研究

2.1 隧道除尘技术研究

加强施工通风是降低粉尘和有害气体浓度的有效手段，而且对降低温度和湿度也有很大作用[5-8]。在隧道施工中运用水封爆破技术、湿式凿岩和湿喷混凝土施工工艺、静电吸尘技术及自动化水幕降尘技术等能够降低隧道内粉尘浓度[9-11]。

除尘技术主要依靠通风带走粉尘，然后过滤净化后排放。对职业卫生而言，更关注的是如何将粉尘带走，分为吹风和吸风两类技术，也有将两者结合的吹吸技术。吹风风流自出风口呈锥形前进，吸风需要将吸风口周围球形体内的空气吸入，同样的功率吹风明显比吸风更有优势，一般工厂内除尘多采用吸风方式，对隧道除尘而言，吸风方式难以达到保护劳动者健康的目的，主要原因在于掌子面施工作业面狭窄，产尘点距离人体有一个钻杆或喷枪喷射的距离，除尘器吸风口不能靠近产尘源，吸风口若靠近人体布设则会引来更多的粉尘。虽然隧道除尘器、除尘车等技术已经研究多年，但现场难以得到应用，原因在于隧道施工通风以压入式为主，污风自巷道自然回风，对人体危害严重的呼吸性粉尘随风飘出隧道，若除尘器放到掌子面后方或二衬台车前后位置，仅能够改善二衬台车后空气质量，而无法改善多数作业岗位的粉尘浓度。在全面降低隧道粉尘浓度不可行的情况下，人体周围局部空间空气质量的改善成为首选，而正压式呼吸器可以解决这一难题，如能解决呼吸器的清洁风源、耐磨、耐脏、轻便不干扰施工的问题，则也能同时解决闷热和高地温施工问题，这是未来隧道施工粉尘防治的研究方向之一。随着5G 时代的来临，远程遥控施工机械成为可能，施工人员可在正压式洁净房内遥控操作，为未来彻底解决隧道掌子面粉尘危害问题提供了思路。

2.2 隧道供氧技术研究

导致高原劳动能力下降及高原病发生的核心问题是低氧。采取安全可靠、经济科学又有效的措施进行供氧，为施工人员提供方便及时的吸氧条件，是保证健康、生命安全及提高工作效率的重要途径[12-13]。针对后续高原铁路建设，可以借鉴青藏铁路的经验，应用高原铁路隧道施工富氧技术(如隧道掌子面弥散供氧、隧道氧吧车供氧)、高原铁路施工生活富氧技术(宿舍富氧、便携式供氧、固定式供氧、集中式供氧、氧疗室)及急性高原病高压氧舱治疗技术来满足高原作业职工的供氧需求。在隧道施工供氧时，可将大型制氧机建在隧道口外，通过专用氧气管路通至掌子面，考虑氧气的安全性，以供应浓度28%以下的氧气为宜，但低浓度氧气不如纯氧提升隧道氧浓度明显，故而供氧安全性需要深入研究；此外，也可以将压缩空气送至掌子面，接入制氧机，将氮气排到二衬台车后，氧气供至掌子面。隧道掌子面环境复杂、施工状态多样，需研究适宜技术使终端供氧设备具备方便移动、耐腐蚀、耐磨、不影响施工机械等特点。

2.3 隧道高温防控技术研究

隧道工程埋深增加，地温一般也逐渐增加，有些高原铁路部分隧道穿过地热带，由于环境的特殊性，加上通风不良、排水不畅等原因，洞内可能出现高温和高湿现象，作业人员从事重体力劳动，极易导致高温中暑。为了解决岩温高这一难题，目前国内高地热隧道施工通常会采用接力风机加强通风、安装自动喷淋系统洒水、在洞内放置冰块等措施降温[14]。在高原铁路高地温隧道施工过程中，应研究局部降温和整体降温相结合的方式，在保障施工安全的同时达到保障职工健康的目的。

3 结束语

隧道卫生属于公共卫生领域的一部分，是研究和解决隧道环境因素对职业人群健康影响的学科，公共卫生领域和卫生工程一直是事件推动发展的学科，劳动保护水平是随着社会经济水平发展、人的意识提高及在重大事件和工程中阶段式提高的。供氧技术在青藏铁路格拉段实践中得到发展，在后续高原铁路工程实践中将会进一步拓展，而隧道粉尘防护及高温防控等卫生防护技术将会在高原铁路建设中迎来创新和发展的契机。