含硫化氢土质疏浚施工技术研究

◎ 李刚 杨海

1.中交四航局第三工程有限公司广东；2.中国港湾工程有限责任公司

硫化氢气体是一种无色、恶臭的气体，是一种广谱性有毒气体。它不仅对各种生物具有严重的毒害作用，而且能对许多金属材料造成严重的腐蚀破坏硫化[1]。在国内疏浚工程中少见含硫化氢土质，相关施工经验较少，在境外疏浚工程为常施工有害气体，甚至有发生因硫化氢中毒人员伤亡事件。坦桑尼亚达港疏浚项目工程量大，并含有大量的残骸腐化后形成H2S气体，在当地风力，部分施工区域较封闭的条件下，如果规避H2S气体影响，保障施工安全是本项目的重难点。本文就如何采取科学施工方案和技术措施，解决硫化氢气体土质疏浚施工困难，确保安全施工进行探讨研究。

1.工程概况

坦桑尼亚达港疏浚项目包括外航道、航道入口、调头圆及内航道区域。疏浚工程量约1000万m³。外航道1区长2165m，底边设计宽度从240m渐变为190m；航道入口长1309m，底边设计宽度多样；调头圆半径260m；内航道长1778m，底边设计宽度215m。施工平面布置图见图1。

图1 坦桑尼亚达港疏浚项目平面布置图

2.自然条件及地质条件

施工区口门以内为半封闭港湾，港内流速约0.2m/s；港区外沿海水域的主要水流是南赤道流，速度在0.5～0.6m/s的范围内，流向为东北方向。

海上波浪离岸区域主导方向为东南偏东，最高波浪来自东南偏南方向；年平均波高为1.6m；近岸地区最高波浪来自东北，最大波高为2.4～3.4m。本地为规则半日潮，高潮3.2 m，低潮1.2 m。

工程所在地为热带草原气候，气候温和干燥，全年极少有雾。当地受一年有两次季风期，相对项目投入船舶的抗风浪能力，该区域风况对施工船舶影响较小。

含硫化氢土质以淤泥为主，含贝壳碎片及有机物，非常软到软，泥面含水率为100%，泥面以下10m含水率为50%，有机物含量为8%～16%。

3.含H2S土质区域分布情况

经调查，含有H2S的区域为外航道及内航道，主要由动物的残骸腐化后形成H2S气体，分散于施工土层的各个部位。其中内航道含量分布较大，该区域位于港内半封闭区域，四周均有城市建筑环抱，风力值较小，气体扩散条件不佳，土层厚度在2m左右，H2S含量高，是本工程施工H2S土质的重难点。

4.施工方案

4.1 主要施工船舶

本项目主要投入船舶有耙吸船1艘，抓斗船1艘，泥驳3艘，交通艇1艘。

4.2 硫化氢监测及防护设备配备

H2S的影响取决于受到影响的持续时间以及曝露在何种浓度下，同时个人的身体状况也存在差异，根据中华人民共和国国家职业卫生标准规定，工作场所H2S阈限值为10ppm[2]。为有效监测和防控H2S影响，本项目配备了充足、适用的硫化氢监测及防护设备配备，见表1及图2。

表1 硫化氢监测及防护设备配备表

图2 硫化氢主要监测仪器

（1）根据施工现场船舶的船型及船舶布局，选定YT-95H-H2S-A型固定式H2S报警器，共安装30个固定式探测器各2台监测主机。固定式监测系统设置10ppm、20ppm、100ppm三级报警机制，不同层级报警触发阈值以适应不同场所预警处置需要[3]。

（2）值班船员各配备一台便携式H2S气体检测仪。当空气中H2S浓度大于10ppm时，会发出蜂鸣声报警，当空气中H2S浓度大于15ppm时，会发红色报警信号。

（3）施工现场每条船舶配备2台四合一气体检测仪，以检测空气中存在H2S气及其他有毒气体。

（4）在住舱各房间配备一台大功率立柜式风扇，在主机舱、泵舱、修理间等人员经常出现的空气不流通场所放置大功率防爆型轴流风机，加快舱室气体流通，防止H2S气体聚集。

（5）在住舱、泵舱、机舱监控室、驾驶台等人员密集型场所，配备满足需求的紧急呼吸器。带气瓶的呼吸器用过后立即安排及时充气。对未使用过的设备每月进行一次检验。

4.3 施工期间人员操作规程

在船舶施工期间，为了减少暴露在可能存在H2S气体场所的机会，项目部和船舶制定相应的规章制度，控制可能出现存在H2S气体场所的人员数量。主要操作规程有：

（1）所有在船工作的人员必须经过培训，熟知防护器材放置的位置及使用方法，能够在H2S探测器发出警报后的第一时间找到相关的防护用品，并正确使用。

（2）严格控制外来人员登船的频率和人数，外来人员登船后，必须经过船舶H2S专项安全培训。

（3）在施工内航道期间，全船非必要性岗位，禁止出舱作业，如需作业，需2人及以上人员同时前往，必须佩戴紧急呼吸器和H2S气体检测仪，并且每次外出作业时间控制在15分钟内。

（4）施工内航道期间，住舱内风机关闭外循环，打开内循环模式，利用大功率防爆型轴流风机通风加快空气流动。

（5）施工期间如发现H2S气体达到固定式H2S气体探测器低报警值时（10ppm），船舶应立即发出全船警报通知，要求所有在岗人员携带紧急呼吸器，船舶可继续施工，同时船舶根据风向，调整船舶位置，保持驾驶台、住舱、机舱监控室等，处于上风处。如固定式H2S气体探测器持续警报且浓度提升，则立即停工。如浓度下降，继续施工并保持实时监控。

（6）施工期间如发现H2S气体释放达到固定式H2S气体探测器高报警值时（20ppm），船舶应立即发出全船警报，驾驶员应立即停止施工，驶离施工区进行通风处理，所有在船人员携带紧急呼吸器，到指定集合地点集合，清点人数。

（7）施工完毕前往抛泥区途中，船舶利用机械及自然通风及时完成舱室内部通风换气工作。通风后船舶经探测无H2S风险后，开始正常作业。

（8）抛泥过程中，保持船舶顶风或横风抛泥。抛泥结束，抵达施工区前30分钟，非作业人员舱室内保持待命，作业人员准备好防护装置进行作业，驾驶台操作人员做好施工准备，抵达施工区后按照制定的施工工艺开始施工。

（9）如果进行舱室检测，需2人及以上人员同时参加，该类人员需首先进行过专业的探测培训。两人一组进行探测，需保持10米左右的距离并保持通讯畅通。

4.4 含硫化氢土质施工工艺

（1）选择合适风向施工：根据该地区风玫瑰图，分析主要风向、次主导风向及其风速，同时查看船舶施工航道走向，充分利用H2S气体在风中扩散速度快的物理性质，合理利用风向及风速，降低H2S气体对施工安全的影响。随时观察船舶相对风向，便于船舶合理安排施工生产，尽量顶风、横风施工。

①当无风时，增加航速2.5～3节，减少H2S气体在船舶聚集时间。②顶风时，正常施工，注意船尾机舱的报警器情况，保持风机常开。③横风时施工内航道等H2S气体偏高的区域。因为施工时产生的H2S气体能快速飘向下风侧，即便船舶下风侧H2S气体有局部聚积，可开轴流风机进行驱散。④当顺风时，船舶不得进行施工。

（2）施工前装舱压载：施工前舱内注泥浆，采取最高溢流，关闭前装舱，开启耙头高压冲水耐磨块处和耙腔内部一处，耙唇上扬调整角度，使耙唇与泥面分离，利用高压冲水在海底先把泥质打散，使H2S先挥发或是溶解到水中一部分。

（3）不装舱施工：如果装舱施工，H2S浓度持续报警，采取双耙低浓度外排施工，耙头开启高压冲水，耙唇上扬调整角度，泥浆经过泥泵后不装舱，通过低浓度排放直接排出船外，机舱、泵舱及时排风，减少H2S聚集施工效率低。

（4）改装犁齿：为释放土质中H2S气体，在耙头耐磨块处安装双面犁齿，加大施工期间耙头对施工区土质的破碎作用，充分利用犁齿特性，把海底泥土翻捣，叠合高压冲水的作用，对翻捣的泥土进行充分冲散，释放泥土中的H2S气体。

4.5 保障措施

（1）项目部与当地医院建立伤害救治绿色通道，设立应急车、船，全天候安排妥当，保证伤员能够得到及时救治。

（2）制作船员健康档案。甲板部及机舱部就本部门人员进行健康情况调查，主要针对有无眼睛疼痛、呼吸道刺激、嗅觉变化等症状，登记在健康档案中。

（2）船舶安装固定式H2S探测器，如出现险情，全船人员立刻到指定集合地点，并佩戴紧急呼吸器。

（3）H2S防护设备必须按照规定存放，并保证处于随时可用状态，监测仪器及个体防护设备应由专人管理并建立设备档案。

（4）船舶施工期间，一方面注重船员的个体防护，一方面对船舶进行改造。由于装舱施工期间，含H2S泥浆从出舱口砸向舱底，势能转化为动能，释放大量H2S气体，H2S气体沿泥舱壁反冲到泥舱上部，然后扩散，整体呈高处密度大于低处的特点。

（5）在泥舱四周及上方焊接龙骨，采用特殊布膜进行泥舱封闭，封闭区域靠近驾驶台侧约15～20m及泥舱后段10m区域，中间区域布设大功率轴流风机，驱散H2S，防止H2S气体从前后进风口进入舱内，确保船舶各舱室内部H2S浓度值在正常范围内。

（6）将处于泥舱甲板的24个小泥门孔内部采用膨胀泡沫剂填充，外部加装特制盖板塞牢，防止施工时H2S通过此处向外释放。

（7）施工过程中发现疏浚物中存在H2S气体时，严禁甲板作业。船舶大副、大管轮分别负责船舶甲板及机舱的舱室开闭情况，施工过程中严禁开启舱门。起耙抛泥过程中离开H2S区域后，及时大量通风。抛泥采取顶风或横风抛泥。

（8）调度室需要保持24小时值班并保证通讯畅通，时刻监控风、浪、潮汐等海况以及船舶动态，及时通报天气状况。

（9）当H2S浓度低于30mg/m³时可以使用过滤式H2S防毒面具，在H2S浓度大于75mg/m³或浓度不明的区域内应使用紧急呼吸器，禁止任何人不佩戴防护器具进入可能发生H2S中毒的区域，禁止在有毒区域内脱卸防毒用具。

（10）项目部通过船讯网及AIS对施工船舶的船位及船速进行监控，施工航速根据方案中不同风向所对应不同的航速限值。

5.结语

在深入调查工程硫化氢成因和分布情况后，结合并工程特点并借鉴研究结合有关经验，通过全天候、全方位监测硫化氢浓度，采用针对性的施工工艺和科学专业的专业防毒保护措施，及严格的监督、检查、演练等管理措施，坦桑尼亚达港疏浚项目含硫化氢土质施工取得了良好效果，减小了H2S的外溢，做好了防护工作，保障了施工人员及船机设备的安全。实践证明，本文提出的方案措施可以保障硫化氢土质下疏浚作业安全生产，可作为今后类似工程借鉴。