高海拔隧道施工制氧供氧方案研究

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1、公路隧道2013年第2期(總第82期)高海拔隧道施工制氧供氧方案研究蔚艷慶鄭金龍韋遠飛郭春(1四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設計研究院成都610041；2西南交通大學成都610000)摘要高海拔隧道具有“氣壓低、氧分壓低、氣溫低”的特點，嚴寒缺氧對施工人員、施工機械的工作效率有較大幅度的降低，是高海拔隧道建設面臨的重大難題之一。本文結合雀兒山、巴朗山等高海拔隧道的施工情況，在調研了高海拔隧道制氧供氧方式的基礎上，通過現(xiàn)場測試個體背負式和彌散式供氧的效率，提出采用局部彌散式供氧、個體背負式供氧和氧吧車相結合的供氧方案，可以有效提高掌子面的氧分壓和施工人員的血氧濃度，從而

2、達到解決高海拔隧道施工缺氧、保證施工人員的身體健康和提高施工效率的目的。關鍵詞高海拔制氧供氧彌散式個體背負式1引言2隧道制氧技術調研川I藏公路北線(國道317線)雀兒山隧道位于四目前主要的制氧方法有深冷法、變壓吸附法、化川省甘孜州北部德格縣境內?，F(xiàn)有公路氣候惡劣，學法、水電解法、薄膜法等。公路埡口海拔高度達5050m，是“川藏公路第一險”、表1各種制氧方法的主要特點“川藏公路第一高路段”。雀兒山隧道長7079m，洞制氧方法主要特點口高程達4373m，為目前海拔最高最長的公路特長變壓吸附法技術成熟，濃度適中，規(guī)模靈活，能耗低，投資低，可隧道。隧址區(qū)屬典型的高寒氣候，氣

3、候寒冷，氣象條直接制造醫(yī)用呼吸用氧。件越惡劣，年平均氣壓598．4hpa，約為平原區(qū)的深冷法技術成熟，濃度高，大規(guī)模、高投資，能耗高，不能直6O。接獲得醫(yī)用呼吸用氧。根據國內外科研人員對有關海拔對人體機能影液氧是深冷法的產品，濃度高；液氧罐(槽)、汽化器響的研究成果可知，人體缺氧會造成顱內壓輕度增液氧及其控制設備等硬件投資與變壓吸附制氧設備的投大，大腦皮層功能失調，呼吸心跳加快，嚴重時可導致資基本相當。人體呼吸減弱，甚至停滯，勞動能力影響非常明顯。薄膜滲透法技術在發(fā)展之中，濃度較低，規(guī)模小。根據青藏鐵路的建設經驗，海拔4000m以上，水電解法濃度高、能耗高、產量低、

4、耗水多。柴油機功率帶增壓裝置時下降3O，不帶增壓裝置化學法濃度高、消耗化學試劑、成本高、產量微小、不能連續(xù)時下降5O以上；空氣濾清器性能下降，使用壽命供氧?？s短；燃燒室積碳嚴重，工作周期縮短，見圖1。結合雀兒山隧道的地理位置、氣象條件和隧道基于此，雀兒山隧道結合前期科研成果，設計文的施工條件，選用變壓吸附法制氧最為適合，變壓吸件和招標文件均要求隧道施工期間供氧。附制氧技術成熟，技術風險較小。70o60050040o3002003隧道施工供氧方式現(xiàn)場試驗根據目前在建和已建高原上的的施工經驗，高原隧道內供氧方式主要有2種：掌子面局部彌散式宦、6o0O和個人攜氧方式，2種

5、供氧方式各有優(yōu)劣，下面以在越惶建的巴郎山隧道(隧道長7954m，設計高程3852m)3000為依托，從受測人員的生理指標和受試者的心理感受兩方面對照了兩種供氧方式的優(yōu)缺點。3．1個體背負式供氧試驗10080604020空氣氧分壓占海平面％本次個體背負式供氧實驗，選取的測試對象為圖1高度、大氣壓和氧分壓的關系該隧道開挖作業(yè)中的3名掘進工人，均為男性，無疾·18·公路隧道2013年第2期(總第82期)動的多重作用下，人體血氧飽和度出現(xiàn)了明顯下降。(3)動脈壓一供氧時間關系血壓的測量結果包括收縮壓、舒張壓、壓差(收縮壓～舒張壓)，通過對比幾位受測人員所得的實驗數據，發(fā)現(xiàn)與

6、血壓相關的這幾個值在高原生理評價中意義并不太顯著。在相關高原醫(yī)學研究中表明，圖6掌子面前l(fā)Om橫斷面處1～4測點氧分壓變化圖高原肺水腫在發(fā)病過程中，肺動脈壓升高是發(fā)生肺水腫的原因。肺動脈壓醫(yī)學上用肺平均動脈壓表式供氧開始后，各測點的氧分壓經過2O分鐘的上述，故將本實驗中血壓測量值按照近似公式肺平均升，基本達到穩(wěn)定值12kPa。一旦彌散式供氧系統(tǒng)動脈壓一1／3×(3×舒張壓+脈壓差)進行轉換，轉停止供氧，在5min，各測點的氧分壓迅速恢復到未換后血壓均用平均動脈壓表述。增氧前的水平。(2)心率～供氧時間關系實驗中在對掌子面lOm橫斷面各測點氧濃度測量的同時，選取3名工

7、作人員對其進行心率、血壓及血氧飽和度等生理指標的測量，分析彌散式供氧對施工人員生理指標的改善情況。血壓仍然按照前面介紹的肺平均動脈壓進行處理分析。圖5個體背負式供氧心率與時間關系圖從圖5對比分析，得出施工人員平均脈動壓變化趨勢并不隨增氧與否發(fā)生改變，這說明短時間的增氧不會對高原環(huán)境人員的血壓變化造成明顯影響，這也與研究高原缺氧治療時提到的短時間增氧不會對人體血壓造成影響的結果相一致。圖7彌散式供氧心率與時間變化關系圖(4)受試者的感受調查通過分析上圖7可以得到：試驗期間，受試者感覺設備沉重，影響作業(yè)速度①測試人員的心率在實驗初期因為開始施工作和施工連續(xù)性，耽誤施