综合放射性检测用于昌景黄铁路选线评估

赵晓博

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063)

1 引 言

放射性是铁路施工中常见的工程地质问题之一[1,2]。《铁路工程不良地质勘察规程》[3]中规定：线路通过有放射性矿床分布、高辐射地带、水源放射性超过限制浓度或放射性地方病蔓延地区，应对放射性地区进行工程地质勘察。放射性异常的测试和判定是铁路工程不良地质勘察工作的一项重要内容，是选线阶段需要重点考虑的工程地质问题之一，对于大面积分布的放射性异常区，在铁路选线时需要进行绕避。例如滇藏铁路选线阶段认为，区域内侵入岩广泛分布，部分段落含有放射性物质，隧道通过花岗岩、闪长岩等时，不仅在隧道施工过程中及后期的运营维护有一定安全风险，同时对人体健康也有一定的危险，因此针对放射性问题提出了选线原则和防治措施[4]。川藏铁路昌都至林芝段拟建阶段主要工程地质问题研究中包含了放射性问题[5]。怀邵衡铁路针对该线局部段落存在铀矿不良地质问题，开展了放射性专项测试，采用地质条件分析及工程经济技术比较等方法，最终确定了合理的线路方案[6]。杭黄铁路天目山隧道通过施工过程中的现场监测分析发现，部分放射性核素活度平均值远高于全国平均值，并采取了针对性的射线屏蔽、氡气析出阻和废水处理施工措施[7-9]。长昆铁路线路某重点隧道及路面工程进行了放射性调查, 发现隧道里存在铀(镭)超标和土壤氡偏高地段，据此为施工期间和运营中的辐射安全提供了依据和防护建议[10]。

昌景黄铁路东起安徽省黄山市，西至江西省南昌市，途径安徽省黟县、祁门县，江西省浮梁县、景德镇市、余干县、鄱阳县、新建县。线路西端经南昌枢纽衔接京九、沪昆高铁，中连九景衢铁路，东端接入黄山(绩溪)地区与杭黄铁路、皖赣铁路新双线相连，是赣中地区与长三角地区间连接的又一条区域快速客运通道[11]。昌景黄铁路选线定测阶段部分线路段经过寒武系杨柳岗组(∈2y) 泥质灰岩夹炭质泥岩、寒武系大陈岭组(∈1d)炭质灰岩夹炭质泥岩、寒武系荷塘组(∈1h) 炭质泥岩夹炭质灰岩以及花岗岩等地层，因含炭地层对铀、氡等放射性物质具有较强的吸附作用，容易导致铀、氡局部富集进而致使放射性超标，且该线部分线路段地表存在早期放射性勘探探槽、探坑，具有重大的潜在放射性施工地质风险[12]。

为全面评估上述不良地质段落放射性展布情况及辐射水平，为昌景黄铁路选线提供科学支撑并为后续施工提供依据指导，需要对部分线路段开展综合放射性检测，以期查明探测段地表γ辐射剂量率，土壤中氡浓度展布，岩石放射性核素含量变化，地表及地下水中铀、镭、总α、总β等放射性勘察指标。

2 检测方法

2.1 地表环境γ辐射剂量率测量

测量仪器为FD-3013γ辐射仪，点距5 m。测量时，使仪器探头距地面0.1 m，每个测点进行2次读数，取其平均值作为该测点的测量值。发现异常时，需进行加密测量。

2.2 地表土壤氡浓度测量

测量仪器为FD3017A测氡仪，采用2 min采样-2 min测量。定位好测点后用钢钎打孔(孔深度为500～800 mm)，成孔后将取样器插入打好的孔中，并将取样器靠近地表处进行密闭，然后抽气，抽气体积为1.5 L，抽气完成后给采样器加高压，采样时间为120 s，完成采样后将采样片放入测量室进行测量，测量时间为120 s,对异常点进行加密检测，确定是否为异常。

2.3 γ测井

测量仪器为闪烁γ测井仪FD-3019(7214)，在钻孔内由下而上逐点进行测量，在放射性正常地段采用1 m测量点距，放射性偏高地段点距应采用0.2～0.5 m测量点距，异常地段采用0.1～0.2 m测量点距。当用计算机进行分层解释时，正常地段点距采用1 m，放射性偏高地段和异常地段点距采用0.1～0.2 m，且异常测量段应伸入正常地段5个点。

2.4 岩芯γ测量

采用FD-3013γ辐射仪对γ测井对应钻孔每回次的岩芯进行现场测量。在无异常处，钻探一个回次岩芯测量一次，当岩芯较长时在中间须加密测量；当岩芯有异常时，将岩芯单独移动到空旷处进行测量，测量点距为0.1 m/次，测量完成后将岩芯放回原位。

2.5 水中铀、镭、总α及总β测量

测量方法采用《水中镭-226的分析测定》[13]、《水中微量铀分析法》[14]、《地下水质检验方法.放射化学法测定总α和总β》[15]。采样方法如下：

地下水样均在钻孔内采集，取样前先抽干钻孔内废水，直至钻孔地下水再次稳定，然后取样；地表水则尽可能在对应钻孔附近采集，以便于与临近钻孔地下水样结果进行对比。水样取样体积均为10 L，并及时送专业化验室进行测试分析。

3 评价标准

3.1 剂量限值

根据《环境地表γ辐射剂量率测定规范》[16]和《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》[17]，对外照射剂量估算公式如下：

H外=0.7×Dγ×T

(1)

式中：H外为有效剂量当量(Sv/a)；0.7为人体有效剂量与空气吸收剂量的转换系数；Dγ为γ空气吸收剂量率(nGy/h)；T为年受照时间(h)，施工人员取一年2 880 h，一般公众取1 200 h。

《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》[17]规定，实践使公众中有关关键人群组的成员所受到的平均剂量估计值不应超过下述限值：①年有效剂量，1 mSv；②特殊情况下，如果5个连续年的年平均剂量不超过1 mSv，则某一单一年份的有效剂量可提高到5 mSv。根据规定确定如下标准：

在异常路段，施工人员个人年有效剂量管理限值为5 mSv/a，但工作期间要加强防护，尽可能把受照剂量降低。受照剂量超过1.5 mSv/a时，工作完成后需跟踪剂量监测，并建立档案，确保5个连续年的年平均剂量不超过1 mSv。其余施工人员和普通公众个人年有效剂量管理限值为1.0 mSv/a。

3.2 工作场所中氡浓度标准

根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》[17]附录H规定：工作场所中氡持续照射情况下补救行动的行动水平是在平均活度浓度为500～1 000 Bq/m3范围内(Bq为放射性活度单位，放射性元素每秒有一个原子发生衰变时，其放射性活度即为1 Bq)。达到500 Bq/m3时宜考虑是否采取补救行动，达到1 000 Bq/m3时应立即采取补救行动。

3.3 水中核素限值标准

根据《生活饮用水卫生标准》[18]和《铁路工程不良地质勘察规程》[3]生活用水总α放射性限值0.5 Bq/L、总β放射性限值1 Bq/L，镭226和镭228限值5 pCi/L=185 mBq/L。

根据《铀矿地质勘查辐射防护和环境保护规定》[19]：铀浓度限值0.05 mg/L。

4 测量结果及分析

4.1 地表γ辐射剂量率

调查区段内的环境地表γ辐射对公众照射所致年吸收剂量为0.050～2.745 mSv，平均年有效剂量当量为0.192 mSv；对施工人员所致年吸收剂量为0.119～6.588 mSv，平均年有效剂量当量为0.46 mSv。

共发现4处γ吸收剂量异常区(>1 mSv/a，针对施工人员)，见图1、图3，其中DK34+700～DK35+300里程段(γ异常区3)为放射性工作场监督区，施工场地应加强放射性辐射防护，其余段均为放射性工作场非限制区。

图1 施工人员地表γ年吸收剂量剖面图一Fig.1 Radiation dose rate profile 1 of annual absorbed dose on the ground surface of constructors

4.2 地表土壤氡浓度

测区内土壤氡浓度变化范围为425.08～650 159.9 Bq/m3，平均氡浓度为35 717.8 Bq/m3，测区内土壤中的氡浓度变化较大，大部分区域低于《民用建筑工程室内环境污染控制规范》[20]规定的限值20 000 Bq/m3，部分异常区段土壤中的氡浓度值较高，超过限值标准的30倍。

共发现5处主要的氡浓度偏高异常区(图2,图4)，氡浓度总体分布与环境地表γ辐射剂量率分布基本一致，说明本区的地表γ辐射主要系土壤氡所致。

图2 地表土壤氡浓度分布剖面图一Fig.2 Profile 1 of radon concentration distribution in surface soil

图3 施工人员地表γ年吸收剂量剖面图二Fig.3 Radiation dose rate profile 2 of annual absorbed dose on the ground surface of constructors

图4 地表土壤氡浓度分布剖面图二Fig.4 Profile 2 of radon concentration distribution in surface soil

4.3 γ测井及岩芯γ测量结果

测区内共完成24个γ测井及对应钻孔岩芯γ测量工作。其中γ测井反应的放射性对施工人员平均年有效剂量当量为0.322 mSv，年有效剂量当量平均标准差为0.222 mSv，年有效剂量当量范围为0.029～5.451 mSv。 除DK34+300处钻孔为放射性工作场监督区(>5 mSv/a，针对施工人员)，其余均为放射性工作场非限制区。

岩芯γ测量反应的放射性对施工人员平均年有效剂量当量为0.265 mSv，年有效剂量当量平均标准差为0.054 mSv，年有效剂量当量范围为0.158～0.608 mSv，均未超标。

图5、图6分别为放射性工作场监督区及非限制区γ测井及岩芯γ值测量曲线图。

图5 DK34+300处岩芯和测井γ吸收剂量曲线(监督区)Fig.5 Gamma absorbed dose curve of core and logging at DK34+300 (supervision area)

图6 DK33+800处岩芯和测井γ吸收剂量曲线(非限制区)Fig.6 Gamma absorbed dose curve of core and logging at DK33+800 (unrestricted zone)

4.4 水样分析结果

对测区沿线22个钻孔开展了地表、地下水取样工作，共采集水样44个，分析了水中放射性核素铀、镭及总α、总β含量水平。

经化验分析，地表水样中各放射性核素检测结果均未超过限值标准；地下水样中有10处放射性核素超标，其中核素铀超标1处、总α超标9处、总β超标4处。地下水样核素超限情况详见表1。

表1 地下水样核素超限情况

续表1

5 结论与建议

5.1 结 论

1)调查区段内的环境地表γ辐射对公众照射所致年吸收剂量整体低于《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中规定的职业持续受照年剂量限值5.0 mSv，低于《铁路工程不良地质勘查规程》中放射工作场非限制区(He<5.0 mSv)，局部少量位置高于5.0 mSv，应在施工阶段予以注意。

2)测区内土壤氡浓度变化较大，大部分区域低于《民用建筑工程室内环境污染控制规范》要求的限值20 000 Bq/m3，个别测段氡浓度超过20 000 Bq/m3的限值，在这些段落须做好建筑物底层地面抗开裂措施。调查区总体因由氡形成的辐射环境属于正常本底范围。

3)部分地下水存在放射性核素超标现象，但结合放射性测井资料，在铁路施工过程中这些区域地下水不作为水源，不会对环境造成放射性污染。

4)根据γ测井及岩芯γ测量结果，线路里程DK34+300位置属于放射性工作场监督区，施工过程此段前后应做好辐射防护和环境保护措施。

5.2 建议

1)在后续隧道施工过程中应加强放射性监测，主要在隧道施工中进行γ辐射剂量率、放射性核素浓度、空气氡浓度等项目跟踪监测。

2)施工期间不宜食用当地生水。

3)项目开工建设前，选定有相关资质的单位在隧道施工期间、竣工验收进行放射性监测，并编制详细、合理的施工组织方案。