某铁路隧道内空气污染物分析及治理

柴仓宝

（中国铁路兰州局集团有限公司 安全监察室，甘肃 兰州 730000）

随着我国铁路建设的快速发展，隧道占线路长度比可达10%以上[1]，运营隧道中存在着危害人体健康的有害气体、粉尘、垃圾、放射性污染等，对隧道施工、维修作业人员健康产生不良影响。为此，研究人员从粉尘控制技术、隧道施工和维修危害因素等方面进行了调查分析，提出了防治、控制措施[1-6]。某铁路隧道是兰州铁路枢纽北环线隧道，位于兰州市安宁区大砂坪与仁寿山之间，每月工务、电务、供电、通信系统人员进入隧道内进行维修、施工作业900多人次，停留时间在20 min ～ 2 h，目前存在隧道内粉尘和有害气体无法有效排出的情况，影响隧道内作业人员及乘坐通勤列车职工的安全与健康。为降低隧道内粉尘和有害气体含量、改善隧道内空气质量，对隧道内空气污染物及其来源进行调查分析，以提出针对性的治理措施建议。

1 铁路隧道有害因素调查分析

1.1 隧道概况

兰州铁路枢纽北环线原设计为货运线，为了解决兰州北站区各单位人员通勤问题，开行了通勤列车，牵引机车类型为HXD1、SS7E型电力机车。2012年12月1日开通运营以来，北环线车流密度逐年增大，目前每天约开行94对列车，其中货物列车90对、通勤列车4对。

铁路隧道为12 526 m的双线隧道，纵断面坡度依次为4‰/880 m、3‰/3 568.01 m、11‰/5 650 m、3‰/2 426 m。其中，左线进口单线174 m，右线进口单线173 m，左线出口单线238 m，右线出口单线337 m，共计单线922 m和双线12 112 m。该隧道属于双向特长隧道，隧道未装设机械通风装置。

1.2 有害因素检测及分布情况

1.2.1 主要有害因素检测情况

为了解隧道内空气污染物及其来源，分别于2016年11月、2018年4月对隧道内主要有害物质进行检测，结果如表1所示。

表1 隧道内有害物质检测结果

对比分析2次的检测数据，该铁路隧道内的污染物呈增加趋势，部分时间段污染物浓度超过国家标准。上述数据是在对隧道清理之后测得，如果未及时清理或遇隧道内集中修作业、大型机械作业，空气污染程度会有所增加。

1.2.2 分布情况

经调查，该铁路隧道内的污染物来源主要包括：①列车上装载货物产生的煤粉尘、水泥尘等；②通过隧道的列车机车、施工作业车辆撒砂产生的矽尘；③内燃机车、施工作业车辆、大型养路机械、通勤列车产生的CO、CO2、氮化物；④抛弃物产生的有害气体；⑤隧道内线路施工作业产生的粉尘，附着在隧道内壁上。

1.3 原因分析

（1）该铁路隧道进出口端均为碎石道床，沙土、尘土易堆积附着在道砟上；进出口端均为喇叭口，而且隧道内行车速度缓慢，不利于隧道自然通风。

（2）该铁路隧道为特长隧道，列车经过隧道时容易形成瞬间强大的扰动气流，隧道底部道床、排水沟、两侧人行步道、各类电缆沟槽内部、避车洞和斜井洞口洞室等部位的沙土和积尘在列车运行扰动下起尘，由于列车对数较多，形成扰动—起尘—沉降不断重复的二次扬尘过程。

（3）该铁路隧道为双线隧道，列车进入隧道时形成的活塞风作用较单线隧道弱。活塞风作用在隧道进出口段较为明显，并呈现向隧道中心逐渐减弱的态势，隧道进出端的扬尘和有害气体能够通过活塞风带出一部分，但隧道中间段活塞风效应变弱，在没有通风的情况下该段污染加重。上下行线活塞风相互阻抗、干扰，加剧了隧道内污染物的滞留，导致污染物更加难以排出。

（4）该铁路隧道运行的机车上下坡道撒砂产生的粉尘，隧道内施工扰动带来的粉尘，未及时清理引起隧道内污染。

2 污染治理建议

（1）根据《铁路隧道设计规范》(TB 10003—2016)11.3.3“运营通风设计应根据牵引种类、隧道长度、线路平面与纵断面、道床类型、行车速度和密度、气象条件及两端洞口地形条件等因素综合确定：电力机车牵引，长度大于20 km的高速铁路隧道及长度大于15 km的货运专线、客货共线铁路隧道应设置机械通风；有特殊要求的铁路隧道应设置机械通风”[7]等规定，结合该铁路隧道为双线特长隧道，进出口均为喇叭口形式等实际情况，隧道内粉尘、有害气体无法利用列车在隧道内的活塞作用和自然风带出，应考虑在隧道预留风机段内加装机械通风，或采取通风竖井加装风机、车载风机、车载除尘器等治理方案。

（2）采用除尘车、高压水枪冲洗和人工清扫的方式，对隧道底部道床、排水沟、两侧人行步道、各类电缆沟槽内部、避车洞和斜井洞口洞室等部位的沙土和积尘进行彻底的清扫、铲除，将这些污染物排出隧道，并做好维护保养

（3）优化生产流程，调整维修作业模式，减少内燃机车、轨道车、大型养路机械进入隧道内作业的频次，减少烟尘、CO、CO2等废气在隧道内的排放。

（4）提高隧道内工务、电务、供电、通信设备质量，减少施工慢行处所；提高列车通过隧道运行速度，减少撒砂，降低矽尘含量。

（5）加强个人防护，给隧道内巡检人员、施工维护人员、机车乘务人员、通勤车乘务人员配发防尘口罩，并严格按要求使用。同时，对患有职业禁忌症的职工应按规定及时调离，保护作业人员身心健康。

3 结束语

铁路特长隧道增多、防尘防毒措施不到位带来隧道内空气污染问题已经引起高度重视。各相关部门应树立“超前防范，综合治理”的思想，综合考虑隧道长度、行车速度和密度、两端洞口地形条件等因素，合理设计运营通风方案，落实铁路建设项目“三同时”规定，保证隧道等运营场所防尘、防毒措施与主体工程同步投入使用，确保作业人员安全与健康。