泥水平衡盾构机高压进舱减压方案及减压病应急治疗措施

泥水平衡盾构机高压进舱减压及减压病应急治疗措施 泥水平衡盾构机高压进舱减压方案及减压 病应急治疗措施 ? 隧道/地下工程? 泥水平衡盾构机高压进舱减压方案 及减压病应急治疗措施 徐宏 (中铁十四局集团有限公司济南250014) 摘要在泥水平衡盾构机长距离的掘进过程中,特别是在复杂地质条件下的隧道掘 进中,不可避免地需要潜水 员实施高压进舱检修作业.根据南京长江隧道盾构机高压进舱作业的成功经验,主 要介绍了泥水平衡盾构机高压 进舱方案及减压病应急治疗措施. 关键词泥水平衡盾构机潜水员高压进舱减压病 中图分类号U455.43文献标识码A+B文章编号1009—4539(2011)04—0034—03 DecompressionProgramandEmergencyTreatmentMeasuresofDecompression SicknessforHyperbaricInterventionforSlurry—TBM XuHong (ChinaRailway14BureauGroupCo.Ltd.,Jinan250014,China) AbstractDuringthelongdistanceadvancingofSlurry— TBM,especi~lyfortunnelingincomplexgeologicalcondition,it isinevitabletocarryoutmaintenancehyperbaricinterventionbydivers.Thispaper,basedont hesuccessfulexperienceof NanjingYangtzeRiverTunnelProject,mainlyintroducesthehyperbaricinterventionProgra mandemergencytreatmentof DecompressionSicknessforslurry—TBMintervention.. Keywordsslurry—TBM;diver;hyperbaricintervention;decompressionsickness 在泥水平衡盾构机长距离掘进过程中,尤其是 在隧道地质条件比较复杂的情况下,不可避免地需 要对盾构机实施高压进舱检修作业.一般情况下, 穿越江(河)隧道的设计长度比较长,盾构机配置的 刀盘和刀具容易造成磨损,难以一次性掘进通过, 通常需要高压进舱对刀盘,刀具进行检修或更换. 穿越江(河)隧道的埋深比较深,盾构机作业需要的 泥水平衡压力(或气压)比较大,高压进舱检修技术 难度和安全风险高.南京长江隧道盾构机埋深大, 进仓压力高(刀盘处高达6bar),需潜水员高压进舱 作业,盾构机掘进过程中实施了多次高压进舱检 修.本文结合南京长江隧道盾构机高压进舱作业 经验,介绍盾构机高压进舱检修减压方案和发生减 收稿日期:2011—01—17 压病后的应急治疗措施. 1隧道工程概况 南京长江隧道位于南京长江大桥与三桥之间, 连接河西新城区一梅子洲,浦口区,为双线三车道 城市快速公路隧道,左右线盾构隧道设计长度分别 为3022.025in和3014,76in.隧道K4+750,K6 +000区间(长度1250in)地质为?粉细砂和?砾 砂层混合层,其中l(5+080,K5+170区间(长度 90in)和K5+460,I<5+740区间(长度280in)穿 越0,3.9In厚(13)圆砾层和强风化钙质泥岩地 层,地质条件比较复杂,且复杂地段区问比较长. 盾构机埋深大,水土压力高,如:长江水位吴淞高程 4.6In,右线(K5+168.3)覆土l6.4In,水深 24.0in,刀盘中心压力高达6bar.该项目施工为两 铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2017f4) ? 隧道/地下工程? 台直径14.93m的泥水平衡型盾构机(德国进口) 平行掘进. 2高压进舱及减压出舱作业流程 2.1高压进舱作业盾构机相关部分构造(见图1) 图1南京长江隧道14.93m盾构机部分构造 2.2高压进舱及减压出舱作业流程 如图1所示,南京长江隧道盾构机埋深大,水土 压力高,造成盾构机开挖舱和气泡舱内的泥水平衡 压力相当高.当需要进舱对盾构机刀盘和刀具进 行检查,维修或更换时,潜水员必须先进入盾构机 的人闸舱内,关闭人闸舱门后,对人闸舱进行加压, 逐渐将人闸舱内的压力从常压增加到与开挖舱和 气泡舱相同的压力.打开人闸舱密封门,潜水员从 人闸舱进入开挖舱和气泡舱内,实施对盾构机刀盘 和刀具的检查,维修或更换等作业.在规定的作业 时间内,潜水员再从开挖舱和气泡舱返回到人闸 舱,关闭人闸舱密封门,使用严格,合理的减压方案 对人闸舱进行减压,人闸舱通过减压恢复常压后, 潜水员开门出舱.潜水员减压出舱后,需要进行lh 的身体状态观察,以排除或及时发现减压病. 3高压进舱作业减压控制方案 3.1减压方案的选择 南京长江隧道潜水员需要从常压(气压1bar) 状态进入到高压(气压6bar)环境下,对盾构机的刀 盘,刀具进行检查,维修或更换.对高于4bar的高 压环境作业,我国相关行业中规定采取饱和潜 水作业.饱和潜水作业:为了避免人体暴露在4bar 铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOL0GY 以上压力呼吸普通气体时,人体内的惰性气体达到 饱和状态,导致惰性气体中毒等问,从而需要人 体呼吸特制的混合气体,并在饱和潜水设备中长期 (几周)生活的潜水作业.根据调查情况看,国内只 有上海打捞局配备有饱和潜水设备,其设备配置复 杂,体积庞大,且价格昂贵,适合海上作业.受盾构 隧道空间和距离等因素的限制,在隧道中无法使用 上述饱和潜水设备,无法采取饱和潜水作业法对盾 构机进行检修.为克服国内没有6bar高气压作业 的常规潜水作业减压规范的难题,南进长江隧道借 鉴德国北海潜水公司的相关经验,选择和制定了 6bar高气压下作业的减压方案. 3.2制定高压进舱减压方案 针对南京长江隧道实际情况,借鉴德国北海潜 水公司高压作业减压方案的经验值,科学制定高压 进舱减压方案.一般情况下,潜水员高压暴露时间 不允许超过安全线.但是,如果完全按照安全线执 行,潜水员高压暴露作业时间又太短,有效作业时 间可能只有10min左右,而潜水员高压进出舱作业 整个循环时间约需5h(包括作业准备,进舱加压, 高压作业,减压,出舱等),根本无法满足实际工作 需要.为既能保证潜水员的安全,又能提高工作效 率,满足盾构机高压检修作业需要,根据潜水员每 次进舱作业任务不同和身体状况差异,南京长江隧 道选用了最接近安全线的四种方案:在潜水员工作 环境为6bar的暴露压力下,选用了一次工作时间 (高压暴露时问)为30min,40min,50min和 60rain.在每种方案实施过程中,采用空气和氧气 两种呼吸气体间隔使用的减压方式,科学选择7个 级别的减压方案,具体减压方案相关数据见表1. 上述减压方案,在南京长江隧道成功实施了3 个月的高压进舱盾构机检修作业,高压进舱作业达 4000人次,仅出现7例减压病,出现几率为0.18%. 4制定减压病应急治疗措施 4.1减压病及其危害 减压病是指潜水员在高压环境暴露一定时间 后,从高压环境下进人常压状态的过程中,由于外 界压力降低速度,幅度或次数过多,人的肌体组织 2011l4)3S ? 隧道/地下工程? 内原来溶解的惰性气体游离为气相,形成气泡,导 致的关节剧烈疼痛,眩晕,气哽等一系列病理反应 的一种疾病.该病会在潜水员减压过程中或在出 舱后突然发作,如果在30rain内不能得到及时治 疗,将会出现人员关节永久病痛,瘫痪,甚至死亡的 后果. 表1南京长江隧道盾构机高压进舱作业减压方案数据 所需时间呼吸 项目压力变化方案一方案二方案三方案四气体 /m1n 加压0逐渐升至6bar3.33.1533 工作6bar30405060 6bar逐渐减至2.4bar3 空气 2.4bar逐渐减至2.1bar510 2.4bar逐渐减至1.8bar351010 减压1.8逐渐减至1.5bar5101015 1.5逐渐减至1.2bar15203030 1.2bar逐渐减至0.9bar17253040氧气 0.9bar逐渐减至0.6bar20253050 如果选用的减压方案不合理,减压病的发病 几率会非常高.即便选用了合理的减压方案,高 气压暴露下严格按减压方案实施减压,通常也会 有2—5%的减压病发病率.因此,必须制定科学 的高压进舱减压病应急治疗措施,以去除惰性气 体在潜水员体内形成气泡并引起相应病变的 危险. 4.2制定高压进舱作业减压病应急治疗措施 南京长江隧道利用盾构机自带的中心人闸作 为主治疗舱,与连接的可呼吸空气过滤系统及氧气 管路,共同组成工地减压病治疗系统,由具有治疗 经验和资质的高压氧舱主任医师负责治疗.运用 德国D2(0.22MPa)治疗方案(表2),南京长江隧道 成功治愈急性减压病7例. 表2德国BGI690压缩空气作业减压病D2治疗方案 治疗压力/MPa高压下停留时问/rain减压时间/min治疗总 (绝对压)<(吸氧)+吸宅气>(吸氧)时间/min O.22{(25)+5}×4次(30)l5O 注:(1)加压前开始吸氧;(2)升压时间无特别要求,可尽量快 (3)3min匀速吸氧减压 4.3采用的减压病治疗措施与常规治疗措施对照 4.3.1分组情况 将南京长江隧道潜水员减压病治疗与国内有 记载的减压病治疗进行了分组对照,南京长江隧道 出现减压病的潜水员记为A组,将中国生物医学文 献库(1994—2008年)检索到的压缩空气舱内暴露 并按减压规定减压后发生的急性减压病报道7篇共 10例[1—7n己为B组. A组:南京长江隧道潜水员组,共7例病例,职业 潜水员,男性,年龄37.1?6.2岁,利用D2(0.22MPa) 治疗方案加压治疗. B组:中国生物医学文献库报道组,共lO例病 例(2名职业潜水员,2名陪舱人员,6名高压氧治疗 病员),女性7例,男性3例,年龄20,52岁,利用国 内常规压力减压治疗. 4.3.2发病及治疗情况对照 A组于2008年12月至2009年2月从事南京 长江隧道盾构机压缩空气环境下检修刀盘和刀具 作业,作业环境介质为压缩空气,暴露压力为0.61 , 0.69MPa,高气压工作时间为59,79min,每周工 作6d,高气压作业5次,工作内容为更换刀具,电焊 和电割等,选用上述4种减压方案,减压时间为118 , 210rain.病人表现为踝关节痛2例,膝关节痛3 例,肩关节痛2例,均诊断为急性减压病.治疗过程 为:发病至开始加压治疗在l0,30min内;使用现 场中心人闸组装的治疗舱(工作压力0.55MPa),利 用D2治疗方案单纯加压治疗;7例中升压3min内 症状缓解4例,10min内缓解2例,吸氧第一轮 25rain结束时缓解1例,均1次性加压治疗治愈. B组急性减压病病人10例,其中0.4MPa, 30min潜水员加压锻炼引发1例,0.8MPa(V氧方 案)减压病治疗陪舱潜水员发病1例,0.2MPa高压 氧治疗陪舱人员发病2例,0.2,0.25MPa高压氧 治疗病员发病6例,其中以膝关节痛及皮疹为主要 症状7例,上肢关节痛及皮疹2例,出现意识障碍为 1例,9例患者为急性轻型减压病,1例为急性重型 减压病.使用空气加压氧舱或加压舱设备单纯再 加压治疗,首次加压治疗方案中9例选用0.28, 0.6MPa~I压治疗方案(5病例进行了修正延长), (下转第52页) 铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY201Tf4J ? 铁道/道路? 我国既有干线一般地段夹直线长度约为 (0.6,0.7)….国外客运专线相应最高运营速度 200—350krrt/h的夹直线和圆曲线的最小长度大约 为(0.4—1.0). 客运专线轨道检查工作时,为判明直线或圆 曲线,要求其线形必须有一定的连续长度,此值一 般大于50m即可.铁路养护维修工作中,施工机 具需要一定长度的线段定向,既有大型养路机械 只要求夹直线或圆曲线长度不小于既有干线的相 应标准. 城际铁路夹直线及圆曲线最小长度一般较人 一 些,按0.8v…计算确定;困难条件下按0.6v 算确定.夹直线及圆曲线最小长度不应小于表9中 的数值. 表9夹直线及圆曲线最小长度 设计速度/(km?h)16O2oo2o0,250 夹直线和圆曲线一般13O160200 最小长度/m困难100120150 4结论 城际铁路平面曲线半径及缓和曲线,夹直线和 圆曲线的长度设计,可以根据客运专线客运专线有 关的设计规范或设计暂行规定的计算原理和计算 公式经计算确定,但有关参数应根据城际铁路车辆 选型和运营特点合理选取.本文提出城际铁路最 小及最大曲线半径以及缓和曲线,夹直线和圆曲线 的长度是在参考国内外有关研究成果的基础上通 过计算得到的.由于城际铁路在我国尚缺乏 运营实践经验,建议值有待于在今后实践中进一步 优化. 参考文献 1王厚雄.线路圆曲线半径,缓和曲线长度和线间距标准 制定依据的介绍[J].铁道标准设计,2004(7) 2中华人民共和国铁道部.新建时速200,250km客运专 线铁路设计暂行规定[S].北京:中国铁道出版社,2005 3中华人民共和国铁道部.高速铁路设计规范(试行)[S]. 北京:中国铁道出版社,2009 "— '一"——卜""——卜"—-卜"—-卜"—+_"—-卜"—卜--—"—"——+-u—?卜"—-+一 n—?卜"—+-"—?卜"—卜"—?卜"—'一"—?卜"+"—卜n—+一"+"—卜"+"—-卜"+"+ 一+"+ 船 第页) 古,占存些,5结论1例使用0 . 25MPa,90min高压氧治疗方案,首次治 疗的治疗总时问90,1080min不等,2例病人1次南京长江隧道总结出的泥水平衡 盾构机高压 性加压治疗治愈,其他8例病人经多次加压治疗进舱作业减压方案和减压病应急治疗措施,可以借 治愈.鉴到其他同类项El中加以利用. 4.3.3A组和B组对比结果参考文献 0?22MPa治疗的A组均1次加压治疗治愈;1张小云 . 高压氧治疗中发生轻性减压病二例[J].中华航 B组首次加压治疗治愈2例,8例复发并经多次海医学杂志,1999(4) 加压治疗治愈,0.22MPa治疗组治愈率远高于2周述尧,袁洪昌.高压氧治疗后发生减压病三例[J].中 对照治疗组的首次加压治愈率(表3).对比结华航海医学杂志,2000(3) 果表明南京长江隧道使用的减压治疗措施是成差曩薹霎功的.'志,2002(1) 查!竺呈全蔓竺4鞴EJI. ~删嚣2蝴004(4)例 }{疗效(例)5曾伟丽,林海安.高压氧治疗致减压病1例[J].实用医 分组}治疗措施r_—_=—]——?学'水心-Jc:,2006(7)fi治愈f复发一水一, 塑:l:竺Il![J].中国误诊学杂志,2007(22) !望:j兰望!f!f17陶恒沂.潜水医学[M].北京:高等教育出版社,2005 52铁道建筑枯术RAILWAYCON8丁开UCTIONTECHNOL0GY2017f4J