守護城市地下“生命線”，助力地下工程氣體檢測
發布時間：2022-11-18
城市軌道交通快速發展，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場發生爆炸事故。在盾構機開艙作業時，盾構機掘進速度下降，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刀片，另一名工人拿防爆燈照明，此時發生爆炸。事故造成2人死亡，5人受傷。
經事故調查顯示，盾構機土艙內甲烷、一氧化碳等有害氣體嚴重超標，由于盾構機土艙內聚集了大量甲烷等有害氣體，開艙過程中發生爆燃。
● 2009年５月１６日，廣州地鐵三號線北延段地下施工現場突遇不明氣體，造成現場作業人員中毒，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區間發生可燃氣體爆炸，2名施工人員失聯。
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地鐵是城市內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，其中中國內地45個、中國港澳臺地區6個，還有更多城市正在規劃發展城市軌道交通。
無論建設速度還是建設規模，我國城市軌道交通都正經歷著一個前所未有的快速發展時期，很多的大型城市均已經建成或者正在建設多條地鐵路線。
隨著近年國內盾構施工技術水平和盾構國產化率的不斷提高，特別是在地層條件差、地質情況復雜、地下水位高等情況下，地鐵工程盾構法隧道施工越來越受到重視和青睞。
地鐵盾構是城市地鐵施工中一種重要的施工技術，是在地面下暗挖隧洞的一種施工方法。它使用地鐵盾構機在地下掘進，在防止軟基開挖面崩塌或保持開挖面穩定的同時，在機內安全地進行隧洞的開挖和襯砌作業。其施工過程需先在隧洞某段的一端開挖豎井或基坑，將地鐵盾構機吊入安裝，地鐵盾構機從豎井或基坑的墻壁開孔處開始掘進并沿設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，盾構法是城市地下隧道特別是地鐵隧道工程最卓有成效的區間施工方法，在我國已經得到了廣泛的應用。在盾構掘進過程中，受地層條件及刀具耐磨的影響，盾構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。
根據《密閉空間作業職業危害防護規范》，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、非連續作業的有限空間。
密閉空間的環境，通常有以下的問題：
● 工作空間狹窄，有害有毒氣體容易積聚；
● 環境的突然改變，有害有毒氣體的產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，對作業人員的最大環境因素危險首先來自于密閉空間內產生的有毒有害氣體，常見的如一氧化碳、硫化氫，其次是缺氧環境。如果不及時采取有效措施，可能會引起作業工人急性中毒，嚴重者甚至導致死亡。
地鐵隧道施工中必須高度重視，作業環境有害氣體的監測
在地鐵修建過程中，盾構隧道穿越地層地質條件復雜多樣，特別是有害氣層極易引起施工人員中毒和盾體爆燃！因此，對盾構施工環境中的有毒有害氣體進行監測預警非常關鍵。同時，盾構施工這種密閉、半密閉空間作業，對工作環境氣體（氧氣等）監測同樣需要。
隧道內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，產生缺氧性窒息的危險。
伴隨著一定的地質擾動，有毒有害氣體也會以強烈爆發的形式產生。
國家安全生產監管總局、交通運輸部、國務院國資委、國家鐵路局四部門聯合印發了《隧道施工安全九條規定》，其中第五條明確規定“必須對有毒有害氣體進行監測監控，加強通風管理，嚴禁濃度超標施工作業”。
隧道內施工環境應符合下列規定：
● 氧氣含量按體積比不應小于20%；
● 有害氣體濃度：
一氧化碳含量不應大于30mg/m3；
二氧化碳按體積不應大于5%，氮氧化物（換算成NO2）含量不應大于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的土層中產生，如泥炭、有機粉砂和有機體在潮濕環境下腐爛的地方都會有甲烷氣體的產生，甲烷的產生量與土中有機物的含量有關。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。多數的游離甲烷被壓縮在這種粘性土層的凹部。
盾構施工過程中，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爆燃，即發生“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合，產生碳氧血紅蛋白，進而使血紅蛋白不能與氧氣結合，從而引起機體組織出現缺氧，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，人在短時間內就可中毒死亡。
產生一氧化碳的原因主要是：燃料不完全燃燒引起的。盾構掘進過程，密閉的土倉環境內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致命，同時其亦是強烈的神經毒素，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）。
與空氣或氧氣以適當的比例（4.3%～46%）混合就會爆炸。
4氧氣
密閉空間內的氧氣不足是經常遇到的情況。盾構土倉內氧氣不足的原因主要是土壤中的微生物行為，其次作業人員進倉作業過程也會減低土倉空間氧氣的含量，如呼吸、燒焊作業。
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生
需要采取的應對措施
針對地鐵建設工程，為確保盾構施工開倉環境作業的氣體符合相關衛生及安全標準，預防窒息和中毒事故的發生，應采取以下安全措施。
(1)地鐵工程隧道盾構法施工，是高風險、高技術的作業，針對缺氧危險工作環境發生缺氧室息和中毒室息的原因，應配備氧氣濃度、有害氣體濃度檢測報警儀器、呼吸保護器具、通風換氣設備和搶救器具。
(2)地鐵工程隧道盾構法施工過程中，隧道內的通風必須選擇合適的通風設備、通風方式及通風風量，保證施工通風符合規范要求。
(3)盾構開倉作業前，必須做好倉內氣體檢測；進倉作業過程中，必須做好連續的氣體檢測工作，分析其存在的危害。
● 在做好相關安全防備措施后，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有無易燃、易爆、有毒氣體。然后再適當調節閥門，再對土倉內空氣進行抽氣檢測。
● 對于任何進入密閉空間作業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前，使用氣體檢測儀對土倉環境的空氣進行檢測是必要的程序。
(4)盾構機土倉、人倉及盾尾附近均可能聚集可燃氣體、有害氣體的環境空間，應對該區域特別防范。對存在燃燒和缺氧危險時，必須禁止明火火源防止火災；當發現可燃氣體或有害氣體濃度超過充許值時，應立即撤出作業人員，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，才能繼續施工。
(5)做好盾構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)盾構開倉后，作業人員進倉作業前以及作業過程中應對盾構倉內進行有效地通換氣處理，保持倉內空氣新鮮，確保施工安全。
(7)做好有關缺氧、室息的安全管理、教育、搶救等措施和設施同防毒措施部分，落實現場事故應急措施。
有害氣體檢測的關鍵
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害，根據地鐵隧道工程實際的施工情況，在確保監測準確的前提下，可以選擇一些帶有內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）。
理研計器適時研發出適合隧道盾構機的高精度便攜式氣體檢測儀設備--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技術應用：如智能校準/提醒、數據存儲、三段報警等功能，當氣體濃度超標時，自動發出報警聲響，排除險情。
● 針對現場作業項目，作業人員可以攜帶便攜式氣體檢測器【GW-3,GX-3R/Pro】，可以及時發現有毒性氣體，以進行安全作業。
作業人員佩帶著專業的、可靠的儀器設備，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的新型R傳感器，拓寬了氣體檢測種類，更加適應廣泛的市場環境。
GW-3、GX-3R/Pro、04系列氣體檢測儀設備，產品外觀小巧，方便攜帶，移動靈活性比較強，現場環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，當現場達到預設的報警點時，會自動發出聲光報警。并且便攜式復合氣體檢測儀設備采用當前理研先進的氣體檢測傳感技術，能夠快速檢測出結果。
● 【GX-8000】通過泵吸式對測試區域內的氣體進行采樣，然后將樣氣體送入儀器進行測試。具有檢測速度快，危險區域遠程測量，人員安全維護等特點。
在有限空間環境下，進出口較為狹窄有限，自然通風不良，易造成有毒有害、易燃易爆物質積聚或氧含量不足的環境，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。
結語
地鐵隧道施工中必須高度重視作業環境有害氣體的監測，并采取合理有效的綜合治理手段，才能為地鐵隧道施工創造良好的施工作業環境，這是保證地下隧道工程質量、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課題。
安全生產是關系人民群眾生命財產安全的大事，是經濟社會協調發展的標志。在生產過程中，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，我們仍將不斷開發新產品、研發各項新功能，使得氣體檢測儀在應用上更先進、更適合日新月異的市場環境，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業的生命安全畫卷中，添上濃墨重彩的一筆，守護人們的幸福生活，為生產和生活不斷創造新價值！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。