1、盾构大深度压力环境下作业浅析,目 录一、压力二、空气的组成三、压力环境下空气对人体的影响四、压力环境对人体组织的影响五、不适合压力环境的人群与疾病六、更大压力环境作业七、减压 减压注意事项： 减压表：八、压力舱九、氦痒饱和环境十、氦痒饱和法压力环境作业流程,一、压力,一、在人类日常生活生产中，压力是自然存在的，是与人类息息相关的一种自然现象，是生活中不可或缺的，如人体的血压，眼压，脑压，那个压力稍有偏差就会对人体构成比较大的影响。自然界中的气压也是这样，气压低时人类就会觉得憋气不舒服，鱼池鱼类也会死亡；另外就是液体在压力作用下变化较小，变化几乎微乎其微，气体在压力作用下会呈现成百上千倍的压缩；
2、比如刹车，液压不打折扣的输出，起到制动的作用，一但液压管进了空气，再刹车由于空气可以压缩，制动力被打了折扣，就会出现刹车无效，甚至发生事故；还有就是压力容器加压试验用液压比较安全，因为液体的膨胀率极低，不会放生爆炸现象。而气体可以压缩很多倍，所以在各种燃料等方法的作用下产生气体膨胀，产生巨大的推力，所以宇宙飞船和飞机可以飞上天；自然规律不可以违背，违背就要付出代价。但是如果根据其特性好好的加以利用会产生很好的社会价值和经济价值。,二、空气的组成,首先讲一下空气的组成：日常呼吸的空气21%是氧气，78%是氮气，(氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn),二氧化碳(CO2)约占0.03%，
3、还有其他气体和杂质约占0.03%，如臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、水蒸气（H2O）等占1%。,三、压力环境下空气对人体的影响,我们日常呼吸的空气在压力作用下如果不会好好利用也能变成杀人毒气。首先讲一下氧气，环境在大于0.16MPa的压力情况下，氧分压大于160KPa就会发生痒中毒(案例前一个时期出了一起技术潜水的事故，单位不公布，两位潜水员技术潜水，当潜到水下21米时候，其中一位迅速死亡。原来他的减压气瓶里不是这个深度所应采用的高压空气，而是6米减压采用的100%纯氧。在水下二十米压力大约为3个绝对大气压，纯氧的氧分压就是300KPa，远远超过160KPa的危险界限。最让
4、人崩溃的是，后来他的潜伴发现，死亡的潜水员身上两个气瓶都是100%纯氧，而自己身上两个气瓶都是高压空气。发现他们把瓶子拿错了，可是人死不能复生。）；还有一个案例：就是中央三台，有一个双目失明的少年，在三十个高脚杯里以此由少至多加水，用手摩擦杯口，产生的声音，他可轻易分辨出是哪一个杯子发出的声音，这个少年就是他的妈妈生的三胞胎，其中俩个在一个月之内相继夭折，他虽然有幸存活下来，但是由于吸氧过量，造成双目失明。所以，眼型氧中毒主要表现为视网膜萎缩；肺型氧中毒，胸骨后不适（刺激或烧灼感）伴轻度干咳，并缓慢加重。还有就是面肌及口唇颤动、出汗、流涎、恶心、呕吐、眩晕、心悸和面色苍白等。氮气麻醉：氮气是一
5、种惰性气体，人体不能吸收，但是不可或缺，就象人生病，药物注射，皮肤消毒用75%酒精一样，同样氧气也需要稀释。 氮气在压力环境下，一般人员0.4MPa就会有指尖、嘴唇的麻的感觉，也会因人而异，有的可以承受要大一些，0.55MPa基本都会有氮麻醉的现象了，主要表现反应迟钝，兴奋或抑郁、自我认为能力超出实际的工作能力，声音变细等。大家都知道醉驾可能造成什么后果，同样，醉氮也同样让人失去判断情况的能力，也会失去正确反应能力，可能会对自己和他人造成伤害（案例：战后中日建交之初，我国运往日本玉米的船舶上，船舶行驶途中沉没，水深60m，当时周总理亲自指示，一定弄明白事情的原委,于是派海军潜水员现场勘测检查，
6、潜水员下潜首先找到船舶航行日志，然后将日志挂与门把手上，准备出水时带上来，并向水面报告航行日志已找到，然后做其他检查，计划结束这班潜水任务时由于氮麻醉，大脑反应迟钝，水面人员一再催促出水，他只是说我还要拿点什么呢？最后还是将核心任务忘记了，航行日志没拿出水面）。,所以，空气压力环境下作业是有压力极限的，欧洲国家规定是0.55Mpa，我国是0.6Mpa。另外还有一种气体是不可忽视的，尤其是在压力环境下作业，那就是一氧化碳：他对人的伤害也是不可忽视的，就是一氧化碳中毒，比如：断电的情况下，发电机供电，发电机工作处于空压机的上风口，空压机吸入发电机排除的废气；还有空压机陈旧、功率小、还有连续工作时间
7、长，空压机过热燃烧润滑油等一些故障，就会将一氧化碳排入舱内，造成一氧化碳中毒。一氧化碳早期症状，头痛眩晕、心悸、恶心、呕吐、四肢无力，一般神志尚清醒，吸入新鲜空气，脱离中毒环境后，症状迅速消失，一般不留后遗症；急重性一氧化碳中毒者出现口唇樱桃红，晕厥甚至死亡，有的经过抢救昏迷苏醒后，经230天的假愈期，会再度昏迷，并出现痴呆木僵型精神病、震颤麻痹综合征、感觉运动障碍或周围神经病等精神神经后发症，又称急性一氧化碳中毒迟发脑病，治疗恢复期漫长。长期接触低浓度一氧化碳，也会有头痛、眩晕、记忆力减退、注意力不集中、心悸等症状。,四、压力环境对人体组织的影响,1、大家都知道液体是不可压缩的，人体中的水分
8、大约占了总重量的三分之二，固体物质仅占三分之一的重量 。 当然，这个数字会因人而异。一般而言，随着年龄增长，人体含水量将相应下降，胎儿为90%；新生儿为80%；少年为75%；成年人为65%；老年人下降到仅占一半左右。所以在加压进入工作环境时如果操作得法影响不大，但是减压过程中就会影响特别大，也是压力环境工作的关键技术之一，这一块放在减压环节来讲。2、人体的腔室、：鼻窦，在正常情况下，鼻腔和鼻窦腔是想通的，说话时形成特有的共鸣声，如果有鼻窦炎，造成鼻腔与鼻窦内外不通，在压力环境下内外形成不同压差，就会压迫和发生气压击穿，流鼻血，在减压时当外部压力减小，窦腔内部压力大于外部鼻腔压力，内部压力就会向
9、外部施压，同样也会造成伤害和痛苦。,3、咽鼓管：咽鼓管黏膜与鼻咽部鼓室黏膜相廷续，有相当多的分泌细胞。这些细胞分泌的液体，维持恰当的咽鼓管张力，使之既不完全开放，却又能在适当的机会，如张口、吞咽、打呵欠或咀嚼时偶尔开放一下，以此来调节鼓室内压力，从而保持鼓室内外压力的平衡。 如果捏住鼻孔并屏住呼吸，当用力鼓气后，即可听到双耳内“砰”地一声，这便是鼻腔和咽腔的气体经咽鼓管进入中耳并振动鼓膜所致。由此可以证明，鼻耳相通且功能正常，否则就可能存在异常。应注意，如果咽鼓管有炎症，用力鼓气会有将鼻咽部的感染物质压致中耳的可能，会造成中耳炎，在压力环境下也会造成耳膜破裂击穿，会造成听力下降，但一般不会发生
10、耳聋。,五、不适合压力环境的人群与疾病：,因为从事压力环境下作业是特别特殊的行业，所以对人体的各项机能指标要求也比较严苛，其中包括：血压收缩压高于140mmHg，舒张压高于90mmHg的、和收缩压低于90mmHg，舒张压低于60mmHg的；心率高于100/min、低于55/min的；腋下体温高于36.8的；鼻炎、鼻窦炎、中耳炎、外耳炎、咽鼓管感染的；皮肤感染的、心理承受能力差的，精神抑郁的；另外药物反应的、过度疲劳、酒后也不适合压力环境作业，还有进入压力环境不能吃的过饱或空腹，另外食物选择也有规定，比如：不能吃大蒜、韭菜、大葱蘸酱、另外也不可以吃产气的食物，造成有限的空间气体污染，脚气、腋臭也
11、不可以。,六、更大压力环境作业,从上述结果来看，在更大压力条件下还可以工作吗？答案是可以的，首先解决氮麻醉和痒中毒 1、解决的方法就是用不麻醉的气体代替空气中的氮气，现在较常用的替代气体就是氦气，氦气也属惰性气体，化学性质不活泼，通常状态下不与其它元素或化合物结合。所以氦气是不会中毒的安全气体。 2、怎么解决氧中毒，人体必须吸入氧气，压力条件下吸多了又会中毒，怎么解决？就是严格严格控制氧分压（吸入量），就是用氦气进行稀释，使之氧浓度降低，一般氧分压控在140KPa-160KPa就比较安全了。,3、氮麻醉氧中毒都解决了，氦氧混合气体对人体有影响吗？也不能说没有，使用氦氧混合气声音会变细，说话会失
12、真，主要原因是声音的传到物质改变了，工作结束，换回自然空气，声音就会恢复正常，在氦氧环境下工作，舱内外交流使用氦气声音矫正仪（氦氧专用电话）会有不错的效果，另外如果在水里工作，氦气也会把人体的热量带走的要比空气快，所以在水里作业时，很多时候会穿上保暖服甚至电加热服或水加热服。 由于氮麻醉、氧中毒解决了，人类进入压力环境的技能也得到了大大提高，国外利用氦痒潜水已经潜到500m了，也就是5.01MPa，我国最深也潜到了300m了，13年我和300潜水作业总指挥郭总认识，也做过相关探讨，更准确一些是讨教。,七、减压：,1、作业中由于压力作用，氧气氮气或氦气在压力作用下会溶解于血液之中，无论是氮气还是
13、氦气都属惰性气体，是人体不能消耗的气体，如在减压过程中，减压过快，被压缩的气体就会形成气泡，在血管之中形成气栓（也就是通常所说的减压病），使局部长时间不能供氧，造成组织坏死，比如无菌性股骨头坏死，也可能会使局部神经缺乏供氧而造成神经损伤，神经细胞是不可再生的，更有甚者使各处的气泡在静脉聚集于右心室，然后进入左心室，进入主动脉，造成梗死。2、减压病可在人体各组织体现，皮肤表现：如果有时皮肤表面呈现大理石纹路，因为气栓使血管局部不能供血，造成苍白，一部分血管的血液不畅缺氧造成紫绀，就会出现大理石纹路，并且伴有症状：如，皮肤瘙痒，抓挠不起作用，有隔靴挠痒的感觉；关节方面：减压病较严重者造成关节剧烈疼
14、痛，为了减轻痛苦肢体不能伸直；更有甚者会造成瘫痪甚至死亡。,减压注意事项：,所以操舱人员正确掌握减压程序是必须的施工前根据具压力、劳动强度、工作时间和个体差异（胖人减压相对慢一些，身体寒冷脱保和也会慢一些）制定严格的减压方案和备选方案。严格执行减压计划，不可跳级减压；吸氧减压时舱内氧量不得大于25%，大于25%物体容易燃烧，吸氧时面罩不得沾染油污，有老化现象及时更换。5、人员发生不适立即停止减压，待症状消失，或再升压至上一减压执行段，继续减压；减压期间舱内工作人员保持自然放松，自然呼吸，千万不可屏息，经常自然活动四肢，以利于脱饱和。6、如主舱可以满足减压需要，付舱保持常压，以防舱内工作人员发生
15、状况潜水医生或医学技士快速进舱进行处置。7、减压完毕后，工作人员出舱后两小时不得远离减压舱，24小时之内不得剧烈运动，不得长时间热水浴，注意休息、不得乘坐空中交通工具。8、空气压力环境下作业受压力大小的影响，压力越大减压时间越长，相对工作时间越短。,减压例表：,八、压力舱：,1、在采用空气压力作业的情况下，盾构人闸舱就可以基本满足需要，但是对舱的装备要求因为相关人的安全，也必须严苛，确保人员安全工作顺利。2、人闸舱在使用前，首先查验检验报告是否超期，各个仪表是否检验超期，气体分析仪是否灵敏；通话设备是否清晰洪亮，照明系统是否正常；计时器是否准确；检查各密封处，有无破损皲裂；检查舱内吸氧口鼻罩是
16、否有效，橡胶件是否老化，个数应多余进舱人数一个以备用。各处焊接口有无损坏锈蚀，蜜封门锁紧系统是否灵活严密，且门洞不应小于600mm。,1 、检查各个阀件灵活有效，密封严密，如需要更换阀件尽量避免使用铸铁阀件。2、舱体如配备观察窗，窗口应小于6cm，检查是否是航空有机玻璃，是否有保护，并观察是否发现银纹，如有银纹立即更换。案例：3、检查各舱室的平衡阀是否灵活有效，排污阀口是否有防吸入过滤网，进气口是否有消音装置。4、供气必须有两套气源，一套主气源和一套应急气源，并应配有可以满足减压用的储气罐，气源空压机必须满足0.3MPa/min的加压能力。5、检查供气管线：管线材质应是不锈钢或铜，检查各连接点
17、是否有漏气现象，空气与氧气是否有明显标识或颜色区分并标识，打压测试，测试压力应是实际工作压力的1.5倍，压力是管道测试泄露量0.5%/h。6、对舱体及储气罐进行施工前压力测试，测试压力是实际工作压力的1.2倍，并保持泄露量1%/4h。,九、氦痒饱和环境,在高压力环境下作业工作时间短，减压时间是工作时间的几倍，且每天一次的加压减压如稍有不慎就会对身体构成影响，所以，除工作量极小的情况外，建议在饱和环境下全部工作完成后一次减压，这样工作安全风险大大降低，工作效率大大提高。以南京薇三路为例：南京纬三路过江通道工程分为S 线和N 线2 条隧道，其中S 线隧道盾构段全长约4 135 m，穿越粉砂岩总计5
18、60 m。从2013 年9 月10 日至2014 年6 月26 日先后停机进舱检修及更换刀具6次，累计更换滚刀及刮刀300 余把，采用饱和法进舱作业约240 次，共计饱和带压进舱作业1000 h。如果采用常规的压缩空气进舱初步预计需上万小时的作业，且相关费用会增加20 倍左右。而且工程饱和法进舱作业人员尚未出现减压病病例，由此可以得出饱和法开舱作业具有高效率、高效益及作业安全等优势，。 饱和法开舱作业每班次工作时间可达4 6 h，且每班次作业前后无需加压减压( 综合比较每班次作业时间是常规压缩空气进舱作业时间的20 倍) ，可见饱和法开舱作业工作大大提高工作效率和效益，可大幅缩短工期。,1、要
19、想在更高的压力环境下作业，除用氦气取代氮气外，还必须充分的做好其他各项准备，严格要求人员设备，并进行严格的配气，执行严谨的工作计划，并根据工作强度、工作时间、环境温度、个体差异制定减压计划；充分做好突发情况的应急预案。饱和法作业除严格按照空气压力舱室的必需要求外，还必须配有行走舱（穿梭舱）和生活舱，舱室可以互相独立，又可以对接联成一体。2、生活舱：除生活休息外，工程结束时减压也在此舱，根据工作总人数设定的固定座位和吸氧口鼻罩外，还要按减压的人数5:1安排备用吸氧口鼻罩，配备休息舱、必备的床铺、递物桶、卫生间、应急舱及水冷却系统与加热系统，且舱内金属设施必须固定，不能固定和必须活动的设施与部位必
20、须用导电橡胶进行包裹；3、行走舱：行走舱舱内也要根据人数安排吸氧面罩和备用面罩，所有设施必须固定，运输时，运输车辆必须将行走舱固定牢固，并连接储气罐和医用氧气，保证运输过程中的压力补偿和应急需要，工作组长随身携带急救箱，当次工作结束后及时补充急救药品及物资，方便下次携带。,十、氦痒饱和法压力环境作业流程：,铺设对接轨道，安装对接生活舱与行走舱、试压，同时设计改造盾构拼装机，安装轨道平台，设计改造行走舱专用运输车辆及临时供气系统；行走舱与人闸对接测压、掌子面保压、工作人员进入生活舱逐渐加压气体逐步置换行走舱气体置换对接互通进入行走舱行走舱与生活舱分离运输，同时人闸舱、工作舱气体置换行走舱与人闸舱对接压力平衡后进盾舱查验工具装备进入工作舱工作当日工作结束返回行走舱对接生活舱工作全部结束后减压出舱。,谢谢公司：天津瀚洋达海洋工程有限公司 编撰：王文桥 2015年8月31日,
