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(总第82期)高海拔隧道施工制氧供氧方案研究蔚艳庆郑金龙韦远飞郭春(1四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院成都610041；2西南交通大学成都610000)摘要高海拔隧道具有“气压低、氧分压低、气温低”的特点，严寒缺氧对施工人员、施工机械的工作效率有较大幅度的降低，是高海拔隧道建设面临的重大难题之一。本文结合雀儿山、巴朗山等高海拔隧道的施工情况，在调研了高海拔隧道制氧供氧方式的基础上，通过现场测试个体背负式和弥散式供氧的效率，提出采用局部弥散式供氧、个体背负式供氧和氧吧车相结合的供氧方案，可以有效提高掌子面的氧分压和施工人员的血氧浓度，从而

2、达到解决高海拔隧道施工缺氧、保证施工人员的身体健康和提高施工效率的目的。关键词高海拔制氧供氧弥散式个体背负式1引言2隧道制氧技术调研川I藏公路北线(国道317线)雀儿山隧道位于四目前主要的制氧方法有深冷法、变压吸附法、化川省甘孜州北部德格县境内。现有公路气候恶劣，学法、水电解法、薄膜法等。公路垭口海拔高度达5050m，是“川藏公路第一险”、表1各种制氧方法的主要特点“川藏公路第一高路段”。雀儿山隧道长7079m，洞制氧方法主要特点口高程达4373m，为目前海拔最高最长的公路特长变压吸附法技术成熟，浓度适中，规模灵活，能耗低，投资低，可隧道。隧址区属典型的高寒气候，气

3、候寒冷，气象条直接制造医用呼吸用氧。件越恶劣，年平均气压598．4hpa，约为平原区的深冷法技术成熟，浓度高，大规模、高投资，能耗高，不能直6O。接获得医用呼吸用氧。根据国内外科研人员对有关海拔对人体机能影液氧是深冷法的产品，浓度高；液氧罐(槽)、汽化器响的研究成果可知，人体缺氧会造成颅内压轻度增液氧及其控制设备等硬件投资与变压吸附制氧设备的投大，大脑皮层功能失调，呼吸心跳加快，严重时可导致资基本相当。人体呼吸减弱，甚至停滞，劳动能力影响非常明显。薄膜渗透法技术在发展之中，浓度较低，规模小。根据青藏铁路的建设经验，海拔4000m以上，水电解法浓度高、能耗高、产量低、

4、耗水多。柴油机功率带增压装置时下降3O，不带增压装置化学法浓度高、消耗化学试剂、成本高、产量微小、不能连续时下降5O以上；空气滤清器性能下降，使用寿命供氧。缩短；燃烧室积碳严重，工作周期缩短，见图1。结合雀儿山隧道的地理位置、气象条件和隧道基于此，雀儿山隧道结合前期科研成果，设计文的施工条件，选用变压吸附法制氧最为适合，变压吸件和招标文件均要求隧道施工期间供氧。附制氧技术成熟，技术风险较小。70o60050040o3002003隧道施工供氧方式现场试验根据目前在建和已建高原上的的施工经验，高原隧道内供氧方式主要有2种：掌子面局部弥散式宦、6o0O和个人携氧方式，2种

5、供氧方式各有优劣，下面以在越惶建的巴郎山隧道(隧道长7954m，设计高程3852m)3000为依托，从受测人员的生理指标和受试者的心理感受两方面对照了两种供氧方式的优缺点。3．1个体背负式供氧试验10080604020空气氧分压占海平面％本次个体背负式供氧实验，选取的测试对象为图1高度、大气压和氧分压的关系该隧道开挖作业中的3名掘进工人，均为男性，无疾·18·公路隧道2013年第2期(总第82期)动的多重作用下，人体血氧饱和度出现了明显下降。(3)动脉压一供氧时间关系血压的测量结果包括收缩压、舒张压、压差(收缩压～舒张压)，通过对比几位受测人员所得的实验数据，发现与

6、血压相关的这几个值在高原生理评价中意义并不太显著。在相关高原医学研究中表明，图6掌子面前lOm横断面处1～4测点氧分压变化图高原肺水肿在发病过程中，肺动脉压升高是发生肺水肿的原因。肺动脉压医学上用肺平均动脉压表式供氧开始后，各测点的氧分压经过2O分钟的上述，故将本实验中血压测量值按照近似公式肺平均升，基本达到稳定值12kPa。一旦弥散式供氧系统动脉压一1／3×(3×舒张压+脉压差)进行转换，转停止供氧，在5min，各测点的氧分压迅速恢复到未换后血压均用平均动脉压表述。增氧前的水平。(2)心率～供氧时间关系实验中在对掌子面lOm横断面各测点氧浓度测量的同时，选取3名工

7、作人员对其进行心率、血压及血氧饱和度等生理指标的测量，分析弥散式供氧对施工人员生理指标的改善情况。血压仍然按照前面介绍的肺平均动脉压进行处理分析。图5个体背负式供氧心率与时间关系图从图5对比分析，得出施工人员平均脉动压变化趋势并不随增氧与否发生改变，这说明短时间的增氧不会对高原环境人员的血压变化造成明显影响，这也与研究高原缺氧治疗时提到的短时间增氧不会对人体血压造成影响的结果相一致。图7弥散式供氧心率与时间变化关系图(4)受试者的感受调查通过分析上图7可以得到：试验期间，受试者感觉设备沉重，影响作业速度①测试人员的心率在实验初期因为开始施工作和施工连续性，耽误施