铁路桥梁与隧道检测课件：隧道环境检测

铁路桥梁与隧道检测隧道环境检测12隧道内光照度的测定隧道内有害气体的测定目录Contents学习指南【学习指南】本章主要介绍了铁路隧道中的一些空气污染的主要来源，隧道空气污染的危害，以及相关的解决手段及检测方式；同时对隧道光照环境的分类及照明标准进行了介绍。在学习过程中，需要了解常见铁路空气污染的几种污染来源及污染物名称，隧道类照明分类及要求，正确认识隧道类空气污染的问题，掌握其检测手段及评定。1隧道内有害气体的测定隧道空气污染的主要来源隧道空气污染的危害隧道空气污染的测定隧道空气污染来源及污染物名称

主要来源主要污染物名称机车内燃机车排放、电力机车受电弓摩擦放电NOx、CO、O3危险品货车无机、有机化学物质等跑、冒、滴、漏发生强酸、强碱、有机溶剂货车煤车、水泥车、矿石车抛撒、沉降在隧道地上及墙壁上的粉尘带入空气中粉尘客车快餐盒、饮料壳、垃圾、厕所排便、茶炉、餐车生活垃圾、微生物、恶臭污染物NH3、CO、S02、总有机物垃圾牲畜粪便、动物尸体、丢弃、生活垃圾堆积腐烂，老鼠等有害生物大量滋生臭气、恶臭气体NH3和H2S、微生物、总有机物地质岩层、涌沙、涌水泥沙、污水、射线隧道空气污染的危害有害物质致毒特点危害NOX

NO使血液中血红蛋白变为变性血红蛋白，对中枢神经有刺激作用当NOX浓度达到200～400mg/m3时，30～60min后出现中毒，6h后出现死亡征兆；600mg/m³及以上，30～60min致死

NO2对肺脏有刺激作用，严重时引起肺气肿；对上呼吸道刺激稍轻CO与人体中的血红蛋白化合，形成碳氧血红蛋白，造成组织缺氧；直接毒害身体细胞和组织当浓度达200mg/m³时，数小时中毒；500～1000mg/m³时，30～60min后中毒；1000mg/m³时，6h后出现死亡征兆

CO2呼吸加深，出现头疼、耳鸣、血压增加当达到0.15%～0.2％时属于轻度污染；超过0.2％时属于严重污染；在0.3%～0.4％之间时，人呼吸加深，出现头疼、耳鸣、血压增加等症状；达到0.8％以上时就会引起死亡SO2对呼吸道黏膜产生强烈的刺激作用，时间久了可引起慢性结膜炎、鼻炎、咽炎及气管炎、味觉障碍、感冒不易康复等症状当达到5×10-6时，长时间吸入可引起心悸、呼吸困难等心肺疾病。重者可引起反射性声带痉挛、喉头水肿以至窒息

O3能引起上呼吸道炎症、损伤支气管上皮纤毛，从而削弱上呼吸道的防御功能，易于继发上呼吸道感染。轻病表现为肺活量小，重病表现为支气管炎等当接触0.09×10-6臭氧2h后肺活量显著减小；达到0.15×10-6时，感到眼和鼻黏膜刺激、头疼和胸部不适；达到2×10-6时，短时间接触即可出现呼吸道刺激症状如咳嗽、头疼隧道维修人员应根据隧道空气污染具体情况，依据国家卫生标准，监测运营隧道内各种有害物质的种类、浓度、分布状况和变化规律，对运营长隧道空气有害物质进行监测，准确分析、评价运营隧道空气质量。

海拔3000m以下地区，铁路内燃机车牵引、电力机车牵引、内燃机车和电力机车混合牵引运营隧道空气中有害气体的浓度应符合以下要求，并以此值进行卫生监督及通风设计。(1)内燃机车牵引运营隧道内空气污染，以氮氧化物、一氧化碳作为代表性指标，其容许浓度应符合表1-3的要求。无机械通风隧道内氮氧化物、一氧化碳浓度不应超过表1-3规定的15min时间加权容许浓度和日平均容许浓度。若进行机械通风，机械通风停止时隧道内氮氧化物、一氧化碳不应超过表1-3规定的机械通风停止时的容许浓度。隧道空气污染的测定表1内燃机车牵引隧道内有害气体容许浓度监测指标容许浓度(mg/m³)

日平均15min时间加权机械通风停止时氮氧化物(换算成NO2)102010一氧化碳3010030(2)电力机车牵引运营隧道内空气污染，以O3作为代表性指标，其容许浓度应符合表2的要求。电力机车牵引无机械通风隧道内O3浓度不应超过表2规定的最高容许浓度。若进行机械通风，机械通风停止时隧道内O3浓度不应超过表2规定的机械通风停止时的容许浓度。表2电力机车牵引隧道内有害气体容许浓度监测指标容许浓度(mg/m³)O3

日平均机械通风停止时0.30.3(3)内燃机车和电力机车混合牵引运营隧道按照表1要求执行。隧道空气污染的测定测试方法表3

氮氧化物、一氧化碳和臭氧三项代表性指标测试方法监测指标测试方法氮氧化物真空采样Saltzman法检测管法(Draeger-TubeNitrousFumesCH31001,6724001)一氧化碳NIOSH6604电化学传感器直读仪器法臭氧GB/T16024-1995《丁子香酚盐酸副玫瑰苯胺分光光度法》《工作场所空气有毒物质测定第48部分：臭氧和过氧化氢》（GBZ/T300.48-2017）OSHASLTC臭氧膜式半导体传感器直读仪器法氮氧化物、一氧化碳和臭氧三项代表性指标测试方法应符合表3的要求。(1)若无机械通风测试日平均、15min时间加权与最高容许浓度，应根据隧道的特点，选择隧道内排烟困难的区段作为采样点，在避车洞口1.5m高度采样。(2)若有机械通风测试机械通风停止时浓度，采样点应设在隧道排烟端第一个避车洞处（距隧道排烟端洞口100~150m)，在避车洞口1.5m高度采样。测试方法采样点的设置应符合如下要求：1）日均浓度应在一个工作日内连续测试6h，不考虑列车通过情况，每10min采样一次，计算有害物平均浓度。计算方法式中：C日均—日均浓度(mg/m³)；C1、C2、···,Cn—每次采样浓度(mg/m³)；n—采样次数。2）15min时间加权浓度采样应在列车尾部通过测点后即刻、1min、3min、5min、7min、10min、14min各采样一次，计算15min时间加权浓度。计算方法式中：C15—15min时间加权浓度（mg/m³）；C0，C1，C3，C5，C7，C10，C14—列车通过测点后各时间的浓度（mg/m³）。3）最高容许浓度仪器直读法为列车通过测点后即刻、1min、2min、3min、…、15min每隔1min测试一次，连续测试15min，取15min测试中最高浓度值。分光光度法为列车通过测点后即刻开始采样，每个样采集3min，连续采集5个样，取5个样中最高浓度值。4）机械通风停止时浓度应在机械通风停止后立刻采样、测试。计算方法1）原理运营隧道中氮氧化物主要以NO、NO2形式存在。真空采样法是用真空采样管采集样气，放置24h，使NO自然氧化成NO2。NO2在水中形成亚硝酸，亚硝酸与吸收液中的对氨基苯磺酸发生重氮化反应，产物与盐酸萘乙二胺偶合生成玫瑰红色染料，比色定量。2）仪器①单口真空采样管(150mL)。②具塞比色管(25mL)。③分光光度计。④真空泵。铁路隧道内NOX真空采样Saltzman法分光光度计

单口真空采样管

真空泵

具塞比色管铁路隧道内NOX真空采样Saltzman法3）试剂实验全部用去离子水。（1）吸收液。①储备液。50mL冰醋酸（二级）与900mL水混合，加入5.0g对氨基苯磺酸（二级），搅拌至全部溶解（必要时可加热），再加入0.05g盐酸萘乙二胺（二级），用水稀释至1000mL，置千棕色瓶中备用。此储备液置于冰箱中可保存一个月。②使用液。取4份储备液加1份水混合。（2）标准溶液。准确称取0.1500g干燥的亚硝酸钠（二级），用水溶解后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，此溶液1mL含0.1mgNO2，贮存在冰箱中可保存一个月。使用时用水稀释成1mL含5µgNO2-的标准溶液。铁路隧道内NOX真空采样Saltzman法4）试样。将装有10.00mL吸收液的真空采样管进气口套上乳胶管，抽成真空，用止水夹夹住，采样时打开止水夹，平衡5～10s，夹上止水夹，振摇3～5次后放置24h。5）分析步骤。（1）按表4配置标准管。表4标准管的配置管号012345标准溶液（mL）00.200.601.001.401.80水（mL）2.001.801.401.000.600.20吸收液（mL）8.008.008.008.008.008.0001.03.05.07.09.0铁路隧道内NOX真空采样Saltzman法①将各管摇匀后放置15min，于波长555nm处，用1mL比色皿进行比色，以NO-2含量对光密度绘制标准曲线或回归曲线。②将采样后放置24h的真空采样管振摇几次，按步骤①的条件进行比色测定，由标准曲线（或回归曲线）上得出吸收液中NO-2含量。（2）计算。①空气中NOX的浓度。式中：C—样品溶液中NO2--含量(µg)；

V0—换算成标准状态下的采样体积；

к—NO2(气)→（液）NO2-的转换系数，在NOX浓度大于或等于10mg／m³时取0.86,，NOX浓度小于10mg／m³时取0.76。铁路隧道内NOX真空采样Saltzman法②采样体积（V）的计算：式中：V管-0.010真空采样管加入10mL吸收液后的实际容积(L)；P采样时的大气压力(mmHg)；h抽真空后管内的剩余压力(mmHg)。（3）说明。①真空采样的容积必须逐一经过校准。②真空泵的效率不可能达到100%，因此要用真空表测出真空采样管内的剩余压力，用以校正采样体积。③采样时，打开止水夹后不要振荡，控制平衡时间为5～10s，以免产生正偏差。④本方法的精密度为2.5%～5.1%，最低检出限为0.1µg/10mL。铁路隧道内NOX真空采样Saltzman法2隧道内光照度测定隧道类照明分类及标准隧道内照明标准光照度的测量隧道照明是进行隧道内设备维修、提高设备质量、保证运输安全的重要设施。隧道内线路维修质量不好的因素较多，其中隧道照明不良是一个重要的客观因素。由于照明不良，隧道结构的检查及大维修作业的效率十分低，特别是线路维修质量不易保证，严重地影响了行车的安全。因此，按要求设置隧道照明，加强对隧道照明设备的管理、维护，定期检测洞内照明的照度，使照明设备运行正常、光照度符合标准规定，满足洞内作业要求，是铁路安全运输的重要保证。隧道内光照度测定概述隧道不同于其他铁路建筑物，包括隧道衬砌结构在内的各种设施均位于黑暗之中，在隧道内的作业人员具体任务不同，所需要的光照度也各不相同，采用一种照明方式不能达到不同的照明标准要求。因此，为满足不同作业的需要，隧道内需设置不同类型的照明。1）指示照明（即固定照明）指示照明主要用于巡查人员检查轨道上是否有影响行车的障碍物、钢轨大方向、轨道部件是否齐全以及指示行人走路及待避之用。2）检查照明检查照明用于线路轨距、水平、三角坑、轨道部件损伤的检查及3m以内隧道衬砌裂损、渗漏等的检查。3）作业照明作业照明在隧道大、维修作业时采用，因其工作面大，距离长、程序复杂，需要在大范围内有较均匀的照度，故除有固定照明外，还需临时架设作业照明灯具。隧道类照明分类及标准隧道内照明分类（1)指示照明：按照《铁路照明照度标准》（TB/T494-1997）的规定，隧道内轨面处平均水平光照度值为5lx，均匀度为0.2（最小照度1lx)。（2)检查照明：距检查对象1m以内其光照度值应达到200lx，3m以内不小于15lx。（3)作业照明：所在作业范围内（120～200m），其光照度值在地面上不应小于15lx。隧道类照明分类及标准隧道内照明标准隧道内新建照明设施安装后或大修后，应进行光照度测量，在日常运行维护中亦需定期测量，以判定其光照度是否满足照明标准规定的要求，保证隧道内各种作业的正常进行。隧道内各种类型照明设施的光照可分别进行测试。其中主要是指示照明设施，因它固定安装在隧道内，自然环境条件恶劣，且容易遭受人为破坏，特别需要加强维护管理和定期检测光照度。光照度的测量测量对象和测量仪器对隧道内光照度进行测量，宜采用一级照度计，并应有0.1lx的分辨率。照度计除满足下列技术要求外，其检定应符合《光照度计检定规程》（JJG245-2005）的规定：（1)照度计连接线路接触良好，光度头的余弦修正器外表面应清洁无损，不许有斑点等痕迹。（2)指针式照度计不得有卡针、指针弯曲变形等缺陷；数字式照度计数字显示应清晰，没有断笔画等现象。（3)照度计的各类误差应符合表5的要求。表5照度计允许误差值

级别

误差种类示值相对误差匹配误差疲劳误差回零误差标准±1.53－0.20.1一级±45－0.50.3二级±88－10.5光照度的测量010203指示照明：单线隧道为两避车洞间的区域（一般60m)；双线隧道为双侧两避车洞间之区域（一般90m)。检查照明：距灯具3m的范围。作业照明：两移动灯具间200m的区域。测量地段及布点方法2）布点方法对于上述（1)、（3)类照明，测量时应将测量地段顺线路方向划分为若干相等长度的区段。对于指示照明，两灯具间可等分为10段（即20m灯间距，分段距离为2m；30m灯间距，分段距离为3m)。对于作业照明，分段距离可为5m。1）测量地段不应靠近隧道洞口，应选择在隧道内较深处，以避免阳光的影响。测量的地段范围依据照明种类和隧道类型而定。指针式照度计

数字式照度计测量地段及布点方法（1)新安装的气体放电隧道照明灯，应先老化100h。待灯的光输出基本稳定后，方可进行测量。（2)测量开始