Работа в условиях повышенного барометрического давления

Документ из ИПС "Кодекс"

РАБОТА В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОГО БАРОМЕТРИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ

Eric Kindwall

Обычно атмосфера на 20.93% состоит из кислорода. Человеческий организм естественным образом приспособлен для дыхания атмосферным кислородом при давлении примерно 160 тор на уровне моря. При таком давлении гемоглобин, молекула, переносящая кислород в ткани, является насыщенным примерно на 98%. Более высокое кислородное давление вызывает малозначительное увеличение оксигемоглобина. После этого его концентрация вначале достигает фактически 100%. Однако по мере повышения давления большие количества несгоревшего кислорода могут переходить в физический раствор кровяной плазмы. К счастью, организм без заметного ущерба может быть толерантным к достаточно большому спектру параметров кислородного давления, по крайней мере, в течение небольшого времени. Более длительное воздействие повышенного давления может привести к возникновению проблем кислородной интоксикации (токсичности кислорода).

Когда работа требует дыхания сжатым воздухом, как, например, при водолазных или кессонных работах, дефицит кислорода (гипоксия) нечасто становится проблемой, поскольку организм получает все большее количество кислорода по мере роста абсолютного давления. Двойное давление будет удваивать количество молекул, вдыхаемых за один вздох при дыхании сжатым воздухом. Таким образом, в результате количество вдыхаемого кислорода составляет 42%. Другими словами, рабочий, дышащий воздухом под давлением двух абсолютных атмосфер (АТА) или на уровне 10 метров ниже уровня моря, будет вдыхать количество кислорода равное количеству, получаемому при дыхании 42% кислородом через маску или на поверхности.

Токсичность кислорода

На поверхности Земли человек может без опасности для жизни непрерывно дышать 100% кислородом от 24 до 36 часов. После этого развивается легочная кислородная интоксикация (эффект Лоррейна-Смита). Симптомами отравления легких являются: загрудинная боль в грудной клетке; сухой кашель без мокроты; упадок жизненных сил; снижение выработки сурфактанта. Состояние, известное как “дольковый (ацинозный) ателектаз” просматривается при рентгеноскопии, а при дальнейшем воздействии повышенного давления в легких возникают микро-кровоизлияния и, в конечном итоге, развивается необратимый легочный фиброз. Все стадии кислородного отравления во время микрогеморрагического состояния являются обратимыми, но как только возникает фиброз, процесс рубцевания становится необратимым. При вдыхании 100% кислорода под давлением в 2 АТА (давление 10 метров морской воды) ранние симптомы кислородного отравления проявляются примерно через шесть часов. Необходимо отметить, что промежуточные, короткие, пятиминутные периоды дыхания воздухом каждые 20-25 минут могут удвоить период времени, необходимый для проявления симптомов кислородной интоксикации.

При давлении 0.6 АТА кислородом можно дышать без последующего возникновения заболевания. Например, рабочий может быть толерантным к непрерывному вдыханию кислорода под давлением 0.6 атмосфер в течение двух недель без какого-либо ущерба для его жизнеспособности. Показатель жизнеспособности оказывается наиболее чувствительным индикатором раннего кислородного отравления. Водолазы, работающие на больших глубинах, могут вдыхать газовую смесь, содержащую до 0.6 атмосферного кислорода и дыхательную среду, состоящую из гелия и/или азота. Шесть десятых атмосфер соответствуют вдыханию 60% кислорода при давлении в 1 атмосферу или на уровне моря.

При давлении выше 2 АТА проблема легочной кислородной интоксикации утрачивает свою первостепенную важность, так как более важным становится то, что кислород может вызвать припадки, являющиеся побочным проявлением церебрального кислородного отравления. Нейротоксичность была впервые описана Полом Бертье в 1878 году и известна как эффект Пола Бертье. Если бы человек вдыхал 100% кислород под давлением в три атмосферы непрерывно в течение более чем трех часов, то он или она, скорее всего, перенесли бы большой (судорожный) эпилептический припадок. Несмотря на активные, более чем полувековые, исследования такая реакция все еще до конца не объяснима. Известно, однако, что определенные факторы усиливают токсичность кислорода и снижают порог припадка. Физическая нагрузка, задержка , использование стероидов, наличие повышенной температуры (жара), озноб, прием амфетаминов, гипертиреоз и страх могут вызвать эффект кислородной интоксикации (токсичности кислорода). Подопытный, спокойно лежащий под давлением в сухой палате, гораздо более толерантен, чем водолаз, который активно работает в холодной воде, например, под днищем вражеского корабля. Военный водолаз может столкнуться с выполнением тяжелой работы, холодом, возможным накоплением при использовании кислородного снаряжения замкнутого контура, страхом и пережить припадок после 10-15 минут работы на глубине всего лишь 12 метров, в то время как пациент, спокойно лежащий в сухой палате, может легко вынести 90 минут под давлением, эквивалентным глубине 20 метров, без большой угрозы припадка. Работающие водолазы могут подвергаться воздействию частичного давления кислорода до 1.6 АТА на короткие, до 30 минут, периоды времени, что соответствует вдыханию 100% кислорода на глубине 6 метров. Важно отметить, что никто не должен подвергать кого-либо воздействию 100% кислорода при давлении более 3 атмосфер, либо в течение более чем 90 минут при давлении в 3 АТА, даже если подопытный спокойно лежит.

Существуют значительные индивидуальные вариации подверженности припадкам у различных индивидов и, что удивительно, у одного и того же индивида в разные дни. По этой причине тесты на “кислородную толерантность” в значительной степени бессмысленны. Прием подавляющих припадок препаратов, таких как фенобарбитал или фенитон, предотвратит кислородный припадок, но не может уменьшить необратимые повреждения мозга или позвоночного столба, если лимиты давления или времени превышены.

Угарный газ (Одноокись углерода)
Угарный газ может быть серьезным загрязнителем для вдыхаемого водолазом или кессонным рабочим воздуха. Наиболее распространенным источником угарного газа являются двигатели внутреннего сгорания, использующиеся для силового снабжения компрессоров или других рабочих механизмов около компрессоров. Должны быть предприняты меры предосторожности для того, чтобы впускное устройство компрессора было надежно очищено от любых источников моторного выхлопа. Дизельные двигатели обычно выбрасывают небольшое количество угарного газа, но зато являются источниками больших объемов оксидов азота, которые могут вызвать серьезную интоксикацию легких. В США текущий Федеральный стандарт уровня угарного газа во вдыхаемом воздухе составляет 35 частей на миллион в течение 8-часового рабочего дня. Например, на поверхности даже 50 не приведут к заметным повреждениям, но на глубине 50 метров они будут сжаты и вызовут такой же эффект, как 300 . Такая концентрация может вызвать с течением времени увеличение уровня карбоксигемоглобина до 40%. Фактически обнаруженные частицы на миллион должны быть умножены на число атмосфер, при которых они подаются рабочему.

Водолазы и рабочие, дышащие сжатым воздухом, должны быть проинформированы о ранних симптомах отравления угарным газом, которые включают в себя: головную боль, тошноту, головокружение и слабость. Важно добиться того, чтобы впускное устройство компрессора всегда находилось против ветра по отношению к выхлопной трубе двигателя. Это положение должно постоянно проверяться по мере изменения направления ветра или смены положения судна.

В течение долго времени широко распространено было предположение, что угарный газ, соединяясь с гемоглобином тела, образует карбоксигемоглобин, приводящий к летальному исходу из-за блокировки доступа кислорода к тканям. Более поздние исследования показывают, что, хотя этот эффект (образование карбоксигемоглобина) и вызывает гипоксию тканей, сам по себе он не является смертельным. Наиболее серьезные повреждения возникают на клеточном уровне непосредственно из-за токсичности молекулы угарного газа. Липидная пероксидация клеточных мембран, которая может быть остановлена только методом гипербарического кислородного лечения, похоже, является главной причиной смерти и длительных осложнений.

Углекислый газ (Двуокись углерода)

Углекислый газ является обычным продуктом метаболизма и удаляется из легких посредством нормального процесса дыхания. Однако разные типы дыхательных аппаратов могут ослаблять процесс этого удаления или приводить к образованию высокой концентрации углекислого газа во вдыхаемом водолазом воздухе.

С практической точки зрения, углекислый газ может оказывать вредное воздействие на организм тремя способами. Первый: при очень высоких концентрациях (более 3%) он может вызывать ошибки в суждениях, которые сначала могут выражаться в неуместной эйфории, за которой, если воздействие продолжается, следует депрессия. Это, несомненно, может иметь серьезные последствия для водолаза под водой, который хочет сохранять хорошую способность к оценке для того, чтобы оставаться в безопасности. По мере роста концентрации, когда ее уровень превысит 8%, , в конечном счете, вызовет потерю сознания. Вторым результатом воздействия углекислого газа на организм является усиление или ухудшение состояния азотного наркоза (“глубинного опьянения”) (см. ниже). Углекислый газ начинает вызывать этот эффект при частичном давлении выше 40 мм ртутного столба (Беннет и Эллиот, 1993). При высоких концентрациях , как, например, при нырянии, дыхательный стимул ослаблен, и при определенных условиях водолаз, стремящийся удержать углекислый газ, может увеличивать уровень до пределов, достаточных для приведения его в бессознательное состояние. Третьей проблемой, возникающей в связи с присутствием углекислого газа под давлением, является то, что если человек дышит 100% кислородом под давлением более 2 АТА, риск припадка значительно возрастает при росте уровня концентрации углекислого газа. Экипажи подводных лодок легко и без болезненных результатов переносят вдыхание 1.5% в течение двух месяцев без перерыва, что в 30 раз превышает нормальную концентрацию углекислого газа в атмосферном воздухе. Пять тысяч , или десятикратный уровень по сравнению со свежим воздухом, считается безопасным с точки зрения индустриальных ограничений. Однако даже 0.5% , добавленные к 100% кислородной смеси вызовут у человека предрасположенность к припадку при дыхании в условиях повышенного давления.

Азот

С точки зрения нормального метаболизма человека, азот - это инертный (индифферентный) газ. Он не вступает ни в одну из форм химических связей с соединениями или химическими элементами в организме. Однако при вдыхании под большим давлением азот несет ответственность за резкое ослабление мыслительных функций водолаза.

По мере увеличения атмосферного давления, вызывающего соответствующее увеличение концентрации азота, последний ведет себя как алифатический анестетик. Азот хорошо укладывается в гипотезу Мейера -Овертона, которая утверждает, что любой алифатический анестетик будет проявлять свою анестетическую эффективность в прямой пропорции к степени его растворимости в масле и воде. Азот, растворимость которого в жире в пять раз выше, чем в воде, дает анестетический эффект в точном соответствии с предсказанным соотношением.

В реальной практике ныряние на глубину 50 метров может совершаться с использованием сжатого воздуха, хотя на глубине 30-50 метров начинает проявляться эффект азотного опьянения. Однако в пределах этих параметров большинство водолазов может нормально работать. На глубине более 50 метров во избежание возникновения эффекта “глубинного опьянения” обычно используются гелиево-кислородные смеси. Спуск с дыхательным аппаратом может осуществляться на глубину чуть больше 90 метров, но при таком экстремальном давлении водолазы были едва способны работать и с трудом вспоминали, для выполнения каких заданий они были посланы. Как отмечалось ранее, любое превышение концентрации ведет к дальнейшему ухудшению состояния “глубинного опьянения”. Поскольку при высоком давлении работа вентиляционного оборудования зависит от плотности газа, в легких автоматически скапливается , что обусловлено изменениями в ламинарном токе в бронхиолах и снижением дыхательного стимула. Таким образом, спуск с дыхательным аппаратом на глубину более 50 метров может быть чрезвычайно опасным.

Азот оказывает свое воздействие путем простого физического присутствия в растворенном виде в нервной ткани. Он вызывает легкое разбухание мембраны нервной клетки, которое делает ее более проницаемой для ионов натрия и калия. Полагают, что именно нарушение нормального процесса деполяризации/ реполяризации приводит к возникновению клинических симптомов азотного наркоза (“глубинного опьянения”).

Декомпрессия

Таблицы декомпрессии

Таблицы декомпрессии устанавливают схемы декомпрессии для человека, находившегося в условиях избыточного давления (гипербарии), в зависимости от глубины и времени воздействия. Можно сделать некоторые общие замечания по поводу процедур декомпрессии. Ни одна из таблиц декомпрессии не может гарантировать, что у кого-либо не возникнет декомпрессионная болезнь (DCI). Кроме того, как будет описано ниже, возникает множество проблем даже по поводу применения тех таблиц декомпрессии, которые используются в настоящее время. Необходимо помнить, что во время любой нормальной декомпрессии, независимо от того, насколько медленно она происходит, возникают пузырьки. По этой причине, хотя и можно утверждать, что чем дольше протекает декомпрессия, тем меньше вероятность возникновения декомпрессионной болезни, в экстремуме наименьшей вероятности DCI становится по существу случайным событием.

Привыкание

Привыкание, или акклиматизация, встречается у водолазов и рабочих, дышащих сжатым воздухом, и делает их менее восприимчивыми к декомпрессионной болезни после повторяющегося воздействия. Акклиматизация может произойти после, примерно, недели ежедневного воздействия, но утрачивается после отсутствия на работе в течение 5-7 дней или при внезапном повышении давления. К сожалению, строительные компании полагались на то, что акклиматизация сделает возможной выполнение работ, основываясь на явно несоответствующих требованиям таблицах декомпрессии. Для максимального использования эффекта акклиматизации новые рабочие часто начинают работать в среднюю (дневную) смену, что позволяет им привыкнуть к условиям повышенного давления без заболевания DCI. Например, текущая японская Таблица 1 для рабочих, дышащих сжатым воздухом, использует “расщепленные” смены с утренней и вечерней работой в условиях дыхания сжатым воздухом при часовом пребывании на поверхности между этими периодами. Декомпрессия после первого периода составляет 30% от того, что требуют в Военно-морском флоте США, а декомпрессия после второго периода составляет всего 4% от военно-морского стандарта. Тем не менее, привыкание делает возможным это “уклонение” от физиологической декомпрессии. Рабочие даже с обычной восприимчивостью к декомпрессионной болезни самоустраняются от работы, требующей дыхания сжатым воздухом.

Механизм привыкания, или акклиматизации, непонятен. Однако даже, если рабочий не испытывает боли, могут возникнуть повреждения мозга, костей или тканей. Изменения, заметные на МР снимках мозга рабочих, дышащих сжатым воздухом, в четыре раза превышают контрольные показатели аналогичной возрастной группы, также подвергавшейся исследованию (Фьюреди, Чарнецки и Киндуолл, 1991). Эти изменения, вероятно, являются отражением лакунарных инфарктов.

Глубинная декомпрессия

Большинство современных схем декомпрессии для водолазов и кессонных рабочих базируются на математических моделях, родственных моделям, первоначально разработанным Дж. С. Хальденом в 1908 году, когда он провел некоторые эмпирические наблюдения по допустимым параметрам декомпрессии. Хальден наблюдал, что снижение давления наполовину может переноситься козлами без возникновения симптомов. Используя это наблюдение в качестве отправного пункта, он затем, для математического удобства, базируясь на классическом уравнении половинного времени, определил пять тканей организма, получающих и выделяющих азот разными темпами. Построенные им таблицы декомпрессии были разработаны таким образом, чтобы избежать превышения соотношения 2:1 в любой из тканей. С течением времени таблицы Хальдена эмпирически модифицировались в попытках сделать их соответствующими тому, к чему, по наблюдениям, были толерантны водолазы. Однако все математические таблицы поглощения и выделения газов становятся недействительными, поскольку не существует таблиц декомпрессии, которые оставались бы столь же безопасными или становились более безопасными с увеличением времени и глубины.

Вероятно, наиболее надежные таблицы декомпрессии, доступные в настоящий момент для погружения с дыхательным аппаратом, это - таблицы ВМС Канады, известные как таблицы DCIEM (DCIEM - Институт военной и гражданской медицины окружающей среды). Эти таблицы при разных условиях были тщательно проверены на водолазах с отсутствием привыкания и дали очень низкий уровень заболеваемости декомпрессионной болезнью. Другие схемы декомпрессии, которые также были хорошо проверены в полевых условиях, это - французские Национальные стандарты, первоначально разработанные “Комексом”, французской водолазной компанией.

Таблицы воздушной декомпрессии ВМС США ненадежны, особенно при обращении к устанавливаемым ими ограничениям. На практике, во избежание проблем, квалифицированные водолазы ВМС США обычно проводят глубинную декомпрессию на 3 метра (10 футов) глубже и/или на одно деление времени дольше, чем требуется для реального погружения. Таблицы воздушной декомпрессии для случаев исключительного воздействия особенно ненадежны, поскольку приводят к возникновению декомпрессионной болезни в 17-33% случаях опытных погружений. В целом, декомпрессионные остановки ВМС США, вероятно, слишком мелкие.

Тоннельная и кессонная декомпрессия

Ни одна из широко использующихся таблиц воздушной декомпрессии, которая во время нее требует дыхания воздухом, не является безопасной для тоннельных рабочих. В США текущие федеральные схемы декомпрессии (Бюро по трудовым законам США, 1971), внедренные Управлением по безопасности и гигиене труда (OSHA), вызывали кессонную болезнь у одного или более рабочих в 42% рабочих дней, проведенных под давлением от 1.29 до 2.11 бар. При давлении свыше 2.45 бар они привели к возникновению 33% случаев асептического некроза костей (дисбарического остеонекроза). Британские таблицы “Блэкпул” также недействительны. Во время строительства метро в Гонконге 83% рабочих, использовавших эти таблицы, жаловались на симптомы DCI. Эти таблицы также привели к возникновению дисбарического остеонекроза почти в 8% случаев при относительно умеренном давлении.

Новые немецкие таблицы кислородной декомпрессии, разработанные Файсеке в 1992 году, с успехом использовались при строительстве тоннеля под Кильским каналом. Также отлично показали себя при проверке новые французские таблицы кислородной декомпрессии, однако в больших проектах они еще не использовались.

Используя компьютер, который проанализировал 15-летние данные по успешным и неудачным коммерческим (промышленного назначения) погружениям, Киндуолл и Эдель, применив эмпирический подход, позволивший избежать большинства ловушек математического моделирования, в 1983 году разработали таблицы кессонной декомпрессии сжатым воздухом для Национального института США по профессиональной безопасности и здоровью (Киндуолл, Эдель и Мелтон, 1983). Моделирование использовалось только для интерполирования между точками реальных данных. Исследование, на котором базировались эти таблицы, обнаружило, что когда во время декомпрессии вдыхался воздух, то схема таблиц не приводила к возникновению декомпрессионной болезни. Однако использовавшееся время было чрезмерно большим и, таким образом, непригодным для практического применения в строительной индустрии. Когда был рассчитан кислородный вариант таблицы, то оказалось, что время декомпрессии может быть сокращено до времени аналогичного, или даже более короткого, чем время, указанное в таблицах декомпрессии с принудительным нагнетанием воздуха OSHA, упоминавшихся выше. Эти новые таблицы были впоследствии протестированы на разновозрастных подопытных с отсутствием привыкания в условиях давления от 0.95 бар до 3.13 бар при шаговом приращении в 0.13 бар. Средние рабочие уровни во время воздействия были имитированы посредством поднятия тяжестей и однообразной механической ходьбы. Время воздействия было настолько длительным, насколько это было возможно в рамках согласованности с сочетанием рабочего времени и времени декомпрессии, укладывающихся в восьмичасовой рабочий день. Это единственные схемы, которые могут использоваться в реальной практике для сменной работы. Во время испытаний не было отмечено случаев возникновения DCI, а костное сканирование и рентгеноскопия не выявили признаков какого-либо дисбарического остеонекроза. На сегодняшний день это единственные декомпрессионные схемы для рабочих, дышащих сжатым воздухом, прошедшие лабораторные испытания.

Декомпрессия персонала гипербарической камеры

Схемы воздушной декомпрессии ВМС США были разработаны так, чтобы вызывать возникновение декомпрессионной болезни менее чем в 5% случаев. Этот показатель является удовлетворительным для рабочих погружений, но слишком высоким, чтобы быть приемлемым для рабочих гипербарических камер, занятых в клинических учреждениях. Декомпрессионные схемы для обслуживающего персонала гипербарических камер могут основываться на военно-морских схемах воздушной декомпрессии, но, поскольку воздействие оказывается столь частым, что они обычно находятся в области предельных ограничений таблицы, эти схемы должны быть свободно удлинены, а кислород во время декомпрессии должен быть заменен вдыханием сжатого воздуха. В качестве меры предосторожности рекомендуется, чтобы во время вдыхания кислорода делались двухминутные остановки на глубине, по крайней мере, на три метра глубже, чем требует выбранная схема декомпрессии. Например, в то время как ВМС США требуют трехминутной декомпрессионной остановки на трех метрах и вдыхания воздуха после 101 минуты пребывания под давлением в 2.5 АТА, приемлемая декомпрессионная схема для обслуживающего персонала гипербарической камеры, перенесшего такое же воздействие, будет заключаться в двухминутной остановке на 6 метрах и вдыхании кислорода, за чем последует десять минут остановки на трех метрах с вдыханием кислорода. Когда эти схемы, модифицированные, как это описано выше, применяются на практике, то случаи возникновения DCI у персонала, занятого внутри гипербарических камер, становятся крайне редкими (Киндуолл (Kindwall), 1994а).

В дополнение к применению в пять раз большего “кислородного окна” для выделения азота, вдыхание кислорода имеет и другие преимущества. Повышение содержания в венозной крови уменьшало “сладж-синдром” крови, понижало вязкость лейкоцитов, уменьшало явление “отсутствия повторного тока”, делало эритроциты более подвижными при прохождении через капилляры и противодействовало резкому снижению деформационных и фильтрационных возможностей лейкоцитов, подвергшихся воздействию сжатого воздуха.

Излишне говорить, что все работники, применяющие кислородную декомпрессию, должны быть тщательно обучены и проинформированы об опасности пожара. Окружающая среда декомпрессионной камеры должна быть свободна от источников возгорания и воспламенения, система внешних насосов должна использоваться для транспортировки выделенного при выдохе кислорода за пределы камеры, должны также использоваться дополнительные мониторы кислорода с высокой степенью срабатывания кислородной тревоги. Сигнал тревоги должен включаться, если уровень кислорода в атмосфере камеры превышает 23%.

Работа со сжатым воздухом или лечение пациентов в клинике в условиях повышенного давления может выполнить задачу или обеспечить ремиссию в заболевании, которые в других условиях были бы невозможны. При соблюдении правил безопасного использования этих объектов рабочие не подвергаются значительному риску дисбарических повреждений и травм.

Кессонные и тоннельные работы

Время от времени в строительстве требуется проведение экскавации или прокладки тоннеля сквозь грунт, который либо целиком пропитан водой, залегающей ниже уровня местных вод, либо располагается точно под водой, например, рекой или дном озера. Проверенный временем метод разрешения такой ситуации состоит в применении сжатого воздуха в районе работ для “выжимания” воды из грунта и подсушивания последнего до такой степени, чтобы под ним можно было производить проходку. Этот принцип применялся как для кессонных работ при строительстве опор моста, так и для тоннельных работ в мягком грунте (Киндуолл, 1994 b).

Кессоны

Кессон - это просто большая, перевернутая коробка, сделанная по размерам мостового фундамента, которая обычно строится в сухом доке, а затем сплавляется на место, где осторожно устанавливается в нужном положении. Затем кессон затопляется и опускается до тех пор, пока не коснется дна, после чего заглубляется еще больше за счет добавочного веса по мере сооружения самого фундамента моста. Кессон используется как метод проходки мягкого грунта для установки мостового фундамента на твердые камни или хорошо выдерживающий весовую нагрузку геологический слой. Когда все стороны кессона внедрены в грязь, внутри кессона применяется сжатый воздух и вода выдавливается наружу, оставляя грязную землю, которая может быть вынута людьми, работающими внутри кессона. Края кессона состоят из клиновидных режущих полозьев, изготовленных из стали, которые продолжают опускаться по мере того, как земля удаляется из-под опускающегося кессона, а снаружи, по мере сооружения мостовой башни, добавляется вес. После достижения скального ложа рабочая камера заполняется бетоном, превращаясь в постоянное основание для мостового фундамента.

Кессоны используются уже около 150 лет и хорошо зарекомендовали себя при сооружении фундаментов на глубине 31.4 м ниже нормально высокого уровня воды, как, например, при строительстве мостовой опоры № 3 моста “Харбор Бридж” в Окленде в Новой Зеландии в 1958 году.

Конструкция кессона обычно имеет шахту доступа для рабочих, которые могут спускаться вниз либо по лестнице, либо на механическом лифте, и отдельную шахту для ковшей, через которую удаляется вынутый грунт. В каждом из концов шахты находятся герметично закрытые шлюзы, которые позволяют сохранять давление внутри кессона на одном уровне во время входа или выхода рабочих или материалов. Верхний шлюз грунтовой шахты снабжен герметичным сальником давления, через который может быть протянут кабель подъемника для грунтового ковша. Перед открытием верхнего шлюза нижний шлюз закрывается. Для безопасности, в зависимости от конструкции кессона, может быть необходимой блокировка шлюзов. Перед открытием шлюза давление по обе его стороны должно быть одинаковым. Поскольку стенки кессона в основном сделаны из стали или бетона, то протечек из камеры во время работы под давлением либо нет, либо они очень незначительны. Исключение составляют протечки под краями кессона. Давление ступенчато поднимается до уровня, который лишь немного выше того, что требуется для уравновешивания давления моря на краю режущего полоза.

Люди, работающие в условиях повышенного давления в кессонах, подвергаются воздействию сжатого воздуха и могут столкнуться с такими же физиологическими проблемами, как и те, что возникают у глубоководных водолазов. Эти проблемы включают в себя кессонную болезнь, баротравму ушей, воспаления синусовых полостей и легких и, если применяются недействительные декомпрессионные схемы, долгосрочный риск асептического некроза костей (дисбарический остеонекроз).

Важно установить уровень вентиляции таким образом, чтобы он обеспечивал вытяжку наружу и газов, выделяющихся со дна кессона (особенно метана), а также любых дымов, которые могут возникнуть в ходе проведения сварочных или резальных работ внутри камеры. Правило большого пальца гласит, что для каждого рабочего внутри кессона должно подаваться шесть кубических метров свежего воздуха в минуту. Кроме того, во внимание должен приниматься воздух, вышедший наружу при использовании шлюзов грунтовой и рабочей шахты во время транспортировки людей или материалов. Поскольку вода отжимается вниз, практически до уровня режущего полоза, то необходимо нагнетание воздуха при помощи вентиляции, так как его избыток выходит из-под краев кессона в виде пузырьков. На случай возникновения аварийных ситуаций в случае отключения компрессора или силового оборудования должен быть установлен второй, равный по мощности первому, источник воздуха с независимым источником питания. Во многих странах это требование закреплено законодательно.

Иногда, если вынимаемый грунт однороден и состоит из песка, на поверхность могут быть выведены отсасывающие трубы. В этом случае, когда конец отсасывающей трубы находится в отстойнике, куда ссыпан извлеченный песок, давление в кессоне будет выдувать песок из рабочей камеры. Если неожиданно попадаются крупный гравий, камни или валуны, то их необходимо раздробить и удалить традиционным ковшом.

Если кессон, несмотря на добавление веса сверху, не тонет, то иногда может потребоваться вывод рабочих из кессона и уменьшение давления воздуха в рабочей камере для того, чтобы он опустился. В колодцы опорных конструкций, окружающие воздушные шахты над кессоном, необходимо залить бетон или воду для уменьшения давления на верхнюю перегородку кессона. В самом начале кессонных работ в рабочей камере должен сохраняться крепеж или опоры безопасности для того, чтобы кессон внезапно не обвалился и не засыпал рабочих. Практические соображения ограничивают глубину, на которой могут устанавливаться заполненные воздухом кессоны в момент, когда рабочие вручную удаляют вынутый грунт. Давление силой в 3.4

(3.4 бар или 35 метров пресной воды) является максимально переносимым пределом, учитывая декомпрессию рабочих.

Система автоматической выемки грунта из кессона была разработана японцами. В этой системе для выемки грунта применяется дистанционно - управляемый захватывающий ковш экскаватора с гидравлическим приводом. Этот ковш может достичь любого места внутри кессона. Экскаваторный ковш, управляемый телеметрией с поверхности, сбрасывает вынутый грунт в подъемные ковши, которые при помощи дистанционного управления выводятся из кессона. При использовании этой системы кессон может опускаться вниз до уровня практически неограниченного давления. Единственным случаем, когда рабочим необходимо войти внутрь рабочей камеры кессона, является случай ремонта экскавационного оборудования, а также удаления или разрушения больших препятствий, которые возникают под режущим полозом кессона и не могут быть удалены дистанционно-управляемым захватывающим ковшом. В таких случаях рабочие входят в кессон на короткое время, почти как водолазы, и, чтобы избежать глубинного опьянения, могут дышать либо воздухом, либо газовой смесью под высоким давлением.

Когда люди отработали длинную смену при сжатом воздухе под давлением выше чем 0.8 (0.8 бар), то они должны пройти постадийную декомпрессию. Декомпрессия может проводиться либо в большой декомпрессионной камере, присоединенной к верху рабочей шахты кессона (через которую транспортируются люди), либо, если размеры верха кессона таковы, что подобное размещение невозможно, в присоединенных к рабочей шахте “пузырьковых шлюзах”. Это - маленькие камеры, которые могут вместить за один раз только нескольких рабочих в положении стоя. Предварительная декомпрессия проводится в этих пузырьковых шлюзах, где рабочие проводят относительно короткое время. Затем, все еще сохраняя избыточный газ, скопившийся в их организмах, рабочие проходят быструю декомпрессию выхода на поверхность и быстро перемещаются в стандартную декомпрессионную камеру, иногда расположенную на примыкающей к кессону барже, где они снова попадают под высокое давление для последующей медленной декомпрессии. В сфере работ со сжатым воздухом этот процесс известен как “декантирование” и был довольно широко распространен в Англии и других странах, но запрещен в США. Целью этого процесса является повторное воздействие высокого давления на рабочих не более чем через пять минут после предварительной декомпрессии, до того, как пузырьки значительно увеличатся в размерах и приведут к возникновению симптомов заболевания. Однако подобной процедуре присущ неотъемлемый риск, связанный с трудностями перемещения большого числа людей из одной камеры в другую. Если у рабочего возникают проблемы с прочисткой ушей во время повторного воздействия высокого давления, то в опасности находится вся смена. Есть гораздо более безопасная процедура, которая называется “поверхностной декомпрессией” и применяется для водолазов. При этой процедуре декомпрессию проходят только один или два человека за раз. Несмотря на все предосторожности, предпринятые во время реализации проекта сооружения моста “Харбор Бридж” в Окленде, иногда проходило до восьми минут, прежде чем мостовые рабочие повторно подвергались воздействию высокого давления.

Тоннельные работы при сжатом воздухе

По мере роста населения тоннели играют все более важную роль, как в удалении канализационных стоков, так и в качестве беспрепятственных транспортных артерий и железных дорог под крупными городскими центрами. Часто эти тоннели должны прокладываться через мягкий грунт значительно ниже локального уровня воды. При работе под реками и озерами может не существовать иного способа обеспечения безопасности рабочих, как только использование в тоннеле сжатого воздуха. Эта техника, использующая щит с гидравлическим приводом и сжатым воздухом на лобовой поверхности для удерживания воды в грунте, известна как процесс нагнетания (компрессии). Под большими зданиями в многонаселенном городе сжатый воздух может потребоваться для предотвращения провалов поверхностного слоя. Когда подобное случается, большие здания могут дать трещины в фундаментах, тротуары и улицы могут провалиться, а трубы и прочие коммуникации могут получить повреждения.

Для использования сжатого воздуха в тоннеле вокруг него возводятся надстройки, определяющие границы давления. В небольших тоннелях, менее трех метров в диаметре, отдельный или общий шлюз используется для обеспечения доступа рабочих и материалов и удаления вынутого грунта. Передвижные рельсовые участки снабжены дверями и могут беспрепятственно функционировать независимо от рельсов, проложенных для вагонеток. В надстройках сделаны многочисленные отверстия для прохода сильно сжатого воздуха для инструментов, воздуха низкого давления для герметизации тоннеля, пожарных магистралей, линий контроля давления, линий связи, линий электропитания для освещения и механизмов, вентиляционных линий забора отработанного воздуха и удаления воды в обратный свод. Эти коммуникации часто называют линиями продувки или “швабрами”. Труба подачи в тоннель воздуха низкого давления, диаметр которой колеблется от 15 до 35 см в зависимости от размеров тоннеля, должна быть проложена до рабочего забоя, чтобы обеспечить рабочим хорошую вентиляцию. Вторая труба подачи воздуха низкого давления, размеры которой аналогичны первой, также должна проходить через обе надстройки, заканчиваясь прямо внутри внутренней надстройки и снабжая тоннель воздухом в случае прорыва или трещины в основном воздуховоде. Эти трубы должны быть оснащены клапанными задвижками, которые автоматически закрываются для предотвращения разгерметизации тоннеля в случае разрыва воздуховода. Объем воздуха, требующийся для эффективной вентиляции тоннеля и поддержания низкого уровня , будет в большой степени зависеть от пористости грунта и того, насколько близко к щиту сделана окончательная бетонная облицовка. Иногда большие количества углекислого газа выделяют микроорганизмы почвы. Очевидно, что при таких условиях потребуется больше воздуха. Еще одним полезным свойством сжатого воздуха является то, что он имеет тенденцию извлекать взрывчатые газы, например, метан, из стен и пределов тоннеля. Эта тенденция сохраняется и в районах проходки, где грунт насыщен пролитыми растворителями, такими как бензин или обезжиривающие вещества.

Правило большого пальца, разработанное Ричардсоном и Мейо (1960), гласит, что объем необходимого воздуха, обычно, может быть рассчитан путем умножения площади рабочего забоя в квадратных метрах на шесть и прибавления шести кубических метров на человека. Этот расчет дает необходимое количество кубических метров нормального воздуха в минуту. При использовании этого объема воздуха его хватит для большинства возникающих на практике непредвиденных ситуаций.

Пожарные магистрали также должны быть проложены вдоль всего тоннеля до забоя и на случай пожара снабжены пожарными рукавами через каждые шесть метров. К наполненным водой выходам пожарной магистрали должен прилагаться тридцатиметровый защищенный от гниения рукав.

В очень больших тоннелях, более четырех метров в диаметре, должны быть два шлюза, один грунтовой, для прохождения вагонеток с грунтом, и один, обычно располагающийся над грунтовым шлюзом, для рабочих. На больших стройках рабочий шлюз часто состоит из трех отделений для того, чтобы инженеры, электрики и другие специалисты могли входить и выходить из тоннеля мимо рабочей смены, проходящей декомпрессию. Такие большие рабочие шлюзы обычно строятся снаружи основной бетонной надстройки для того, чтобы им не пришлось оказывать сопротивление внешней сдавливающей силе тоннельного давления при открывании двери на поверхность.

На очень больших подводных тоннелях монтируется защитный экран, перекрывающий верхнюю его половину, который в дополнение к откачке воды обеспечивает некоторую защиту на случай внезапного затопления тоннеля во время проходки под рекой или озером. Защитный экран обычно располагается как можно ближе к рабочей поверхности, но не должен задевать экскавационное оборудование. Для перемещения между экраном и шлюзами используются перекидные мостки или подвесные дорожки, причем мостки опускаются вниз для прохода, по меньшей мере, на метр ниже уровня нижнего края экрана. Это позволяет рабочим получить доступ в рабочий шлюз в случае внезапного затопления. Защитный экран также может использоваться для поглощения легких газов, которые могут создавать опасность взрыва. Вдоль экрана могут располагаться “швабры”, сочетающиеся с линиями отсоса или продува. При трещинах в задвижке это поможет отвести легкие газы из рабочей среды. Поскольку защитный экран простирается вниз практически до центра тоннеля, то самый маленький тоннель, на котором он может быть применен, должен иметь около 3.6 м в диаметре. Надо отметить, что рабочие должны быть предупреждены о необходимости “держаться подальше” от открытого конца “швабр”, поскольку, если в трубу засосет одежду, может произойти несчастный случай.

Таблица 36.1 представляет собой перечень инструкций, которые необходимо дать рабочим, использующим сжатый воздух, прежде чем они впервые войдут в среду, заполненную им.

--------------------------------------------------------------------------------

Таблица 36.1 Инструкции для рабочих, использующих сжатый воздух

· Никогда не "экономьте" на времени своей декомпрессии, установленном Вашим работодателем и текущим официальным декомпрессионным кодексом. Сэкономленное время не стоит того риска возникновения декомпрессионного заболевания (DCI), потенциально смертельной или калечащей болезни, которому Вы себя подвергаете.
· Не сидите в скрюченном положении во время декомпрессии. Такое положение позволяет азотным пузырькам собираться и концентрироваться в суставах, повышая, таким образом, риск возникновения декомпрессионной болезни. Поскольку даже после возвращения домой из Вашего тела продолжает выделяться азот, Вы также должны воздержаться от сна или отдыха после работы в скрюченном положении.
· Для принятия душа или ванны в течение шести часов после декомпрессии используйте теплую воду; очень горячая вода может фактически спровоцировать или обострить случай декомпрессионного заболевания.
· Серьезная усталость, недостаток сна и неумеренный прием алкоголя предшествующим вечером также могут способствовать возникновению декомпрессионной болезни. Употребление алкоголя в сочетании с применением аспирина никогда не должно использоваться в качестве "лечения" болей при декомпрессионной болезни.
· Жар и болезни, такие как простуда, увеличивают риск декомпрессионного заболевания. Растяжения и повреждения мускулов и суставов также являются "любимыми" местами начала декомпрессионной болезни.
· При поражении декомпрессионной болезнью за пределами рабочего места немедленно обратитесь к врачу компании или к грамотным специалистам по лечению этой болезни. Все время носите свой идентификационный браслет или значок.
· Оставляйте курительные изделия в раздевалке. Гидравлическая смазка горюча, и в случае пожара в закрытой среде тоннеля она может причинить большой ущерб и привести к закрытию работ, что означает Ваше увольнение. Также, в связи с тем, что воздух в тоннеле плотнее из-за компрессии, тепло проходит по сигаретам и делает их, по мере укорачивания, слишком горячими для того, чтобы держать их.
· Не приносите термосы в коробках для завтрака, если только Вы не ослабляете их пробку во время компрессии; если Вы не делаете этого, то пробка будет вдавлена глубоко внутрь термоса. Во время декомпрессии пробка также должна быть ослаблена для того, чтобы колба термоса не взорвалась. Очень хрупкие стеклянные колбы термоса могут взорваться при нагнетании давления, даже если пробка ослаблена.
· Когда дверь воздушного шлюза закрылась и нагнетается давление, Вы заметите, что воздух в воздушном шлюзе становится теплым. Это явление называется "компрессионным нагревом" и считается нормальным. Как только давление перестает меняться, тепло рассеется, и температура придет в норму. Во время компрессии Вы, в первую очередь, заметите, что у Вас заложило уши. Если Вы не "прочищаете уши" сглатыванием, зеванием или зажиманием носа и попыткой "выдохнуть воздух ушами", то во время компрессии Вы почувствуете боль в ушах. Если Вы не можете прочистить уши, немедленно обратитесь к сменному мастеру для того, чтобы компрессия была остановлена. Иначе у Вас может быть разрыв барабанной перепонки или возникнуть тяжелое сдавление ушей. Как только Вы достигли максимального давления, проблемы с ушами исчезнут до конца смены.
· Если у Вас гудит или звенит в ушах или же за компрессией следует глухота, которая сохраняется в течение более чем нескольких часов, вы должны обратиться к врачу - специалисту по заболеваниям, вызванным сжатым воздухом, для обследования. При очень тяжелых, но редких условиях, если Вы столкнулись с большими сложностями при прочистке ушей, помимо барабанной перепонки могут быть повреждены структуры среднего уха, и в этом случае повреждение должно быть устранено хирургическим путем в течение двух - трех дней во избежание возникновения необратимых проблем со слухом.
· Если у Вас простуда или приступ сенной лихорадки, то лучше не проходить компрессию в воздушном шлюзе до тех пор, пока вы не избавитесь от своей болезни. Простуды могут затруднять или делать невозможным для Вас выравнивание давления в ушах или носовых пазухах.
· Очень редко некоторые люди испытывают боль в запломбированном зубе. Это может случиться, если под пломбой есть воздух, который не дает ей нормально уравновесить давление. Если Вы объясните эту проблему своему дантисту, то он может исправить пломбу. Незапломбированный зуб, даже с кариесными полостями, редко, если вообще когда-нибудь, создает подобные проблемы.
· Искусственные зубы и мягкие контактны линзы, также как и обычные очки, в среде со сжатым воздухом можно носить с особой осторожностью.
· Если кто-нибудь получает серьезное увечье грудной клетки, спины или ребер во время работы под давлением в тоннеле, то ему должна быть оказана специальная помощь до декомпрессии и во время нее. Если у жертвы сломанные ребра проткнули легкое, то из него может вытечь воздух и сдавить здоровое легкое во время его расширения внутри грудной клетки во время декомпрессии. Любой человек с подозрением на подобное увечье должен быть обследован врачом - специалистом по заболеваниям, вызываемым сжатым воздухом, до начала декомпрессии и должен проходить декомпрессию только под его наблюдением.
· Во время декомпрессии воздух в рабочем шлюзе (предназначенном для людей) будет становиться холодным. Это явление известно как "охлаждение при декомпрессии" и считается нормальным. В камере может образовываться туман. Температура придет в норму, а туман исчезнет, как только давление перестанет меняться при достижении Вами поверхности.
· Очень важно, чтобы Вы нормально дышали во время декомпрессии и ни в коем случае не задерживали дыхание. Это необходимо потому, что воздух должно свободно входить и выходить из Ваших легких во избежание его застоя. Если это произойдет, то легкие будут слишком расширены и, теоретически, могут разорваться с вероятностью того, что воздух попадет Вам в кровь и вызовет очень серьезные последствия для Вашего мозга. Такой вид расстройства называется газовой эмболией. Хотя она и распространена среди водолазов, но никогда не было точно доказано, что она случается у тоннельных рабочих. Тем не менее, Вы должны знать об этой теоретической возможности и ее симптомах. Они могут включать в себя: потерю сознания, парализацию одной части тела или больший размер одного зрачка по сравнению с другим. Эти симптомы, если только они возникнут, проявятся сразу же (в течение секунд) после завершения декомпрессии, и не существует возможности их возникновения позже. Если кто-либо впадает в коллапс при выходе из камеры, его следует немедленно доставить в предназначенную для Вас камеру ре-компрессии с одновременным уведомлением о происшествии врача - специалиста.
· Если в какой-то момент после выхода из декомпрессионного шлюза Вы почувствуете боль, онемение, слабость или покалывание в любой части тела, то это может быть признаком декомпрессионного заболевания. Если вы чувствуете "иголочки" в ногах или "неуклюжесть" кистей, рук или ног, то это должно считаться декомпрессионной болезнью, вызванной пузырьками в позвоночном столбе, пока не доказано иное. Другие симптомы могут включать в себя головокружение и тошноту ("шатание") или затрудненное дыхание ("удушье"). Если у Вас возник любой из вышеперечисленных симптомов, немедленно явитесь в свою ре-компрессионную камеру.
· Избегайте использования в рабочей камере часов с круглым циферблатом, если только на них не стоит специальная отметка о защите от давления. Иногда сжатый воздух может "затечь" в водонепроницаемые часы, и тогда, во время декомпрессии, когда воздух внутри часов расширится, стекло может выскочить. Часы с квадратным циферблатом обычно достаточно неплотны, поэтому с ними такого не случается.
· Избегайте полетов на гражданских или частных самолетах, по крайней мере, в течение 24 часов после декомпрессии в конце смены. Также, избегайте погружений с аквалангом в течение 24 часов до или после работы в сжатом воздухе.

--------------------------------------------------------------------------------

Обеспечение гарантий того, что при строительстве тоннеля поддерживаются стандарты чистоты воздуха и соблюдаются все меры безопасности, входит в обязанности нанятого на проект врача или специалиста по профессиональной гигиене.

Строгое следование разработанным схемам декомпрессии через периодическую проверку записанных графиков давления в тоннеле и рабочем шлюзе также должно быть предметом тщательного наблюдения и контроля.

Рабочие гипербарической камеры

Гипербарическая кислородная медицина становится все более распространенной во всех регионах. В общей сложности, в мире функционирует почти 2100 гипербарических камер. Многие из этих камер являются многоместными палатами, в которые подается сжатый воздух под давлением силой от 1 до 5 . Пациентам подается для дыхания 100% кислород под давлением 2 . При более высоком, чем это, давлении пациенты камеры, для излечения декомпрессионной болезни, могут дышать смешанным газом. Однако обслуживающий персонал камеры обычно дышит сжатым воздухом, и поэтому воздействие давления, которому они подвергаются в камере, аналогично воздействию, которому подверглись водолазы или рабочие, трудившиеся в сжатом воздухе.

Обычно обслуживающий персонал камеры, работающий внутри многоместной палаты, это - медсестра, специалист по респираторной терапии, бывший водолаз или техник по гипербарическим аппаратам. Физические требования, предъявляемые к таким рабочим, аналогичны требованиям для кессонных рабочих. Однако важно помнить, что некоторое количество лиц, работающих в области гипербарической медицины - женщины. Женщины не более подвержены заболеваниям от работы со сжатым воздухом, чем мужчины, за исключением проблем беременности. Когда беременная женщина подвергается воздействию сжатого воздуха, азот разносится по плаценте, и это передается утробному плоду. При любой декомпрессии в венозной системе образуются азотные пузырьки. Это - латентные пузырьки, и, когда они малы, то не причиняют вреда, поскольку эффективно удаляются через легочный фильтр. Однако разумность присутствия этих пузырьков в утробном плоде сомнительна. Проведенные исследования показали, что при таких условиях утробному плоду может быть нанесен ущерб. Одно из обследований дало предположение о том, что врожденные дефекты чаще встречаются у детей тех женщин, которые во время беременности занимались нырянием с аквалангом. Надо избегать воздействия условий гипербарической камеры на беременную женщину и выработать приемлемую политику, согласующуюся как с медицинскими, так и с юридическими соображениями. По этой причине работающие в камере женщины должны быть предупреждены о рисках во время беременности, а для того, чтобы беременные не подвергались воздействию со стороны условий гипербарической камеры, для персонала этой категории должны быть разработаны специальные образовательные программы в области здравоохранения и приемлемые виды работ.

Однако необходимо особо отметить, что беременные пациентки могут находиться на излечении в гипербарических камерах, поскольку они дышат 100% кислородом и, таким образом, не являются субъектами азотной эмболизации. Предыдущие соображения по поводу того, что утробный плод может подвергнуться повышенному риску синдрома Терри (ретролентальной фиброплазии) или ретинопатии новорожденных, не были подтверждены во время массовых клинических исследований. Другое условие, преждевременное закрытие артериального канала пациентки, также не нашло подтверждения с точки зрения его связи с воздействием повышенного давления.

Прочие риски

Физические травмы и ранения

Водолазы

В целом, водолазы подвержены тем же типам физических увечий, которые может получить любой рабочий, занятый на большом строительстве. Вполне обычными могут быть травмы, связанные с поврежденными кабелями, падающими грузами, увечья, полученные из-за поломки механизмов, поворачивающихся кранов и т.п. Однако в подводной среде водолаз подвержен определенным типам уникальных увечий, которые не возникают ни в одном другом месте.

Травма засасывания/запутывания представляет собой травму, от которой требуется специальная защита. Причиной этого типа несчастий может быть работа внутри или около отверстия в корпусе корабля, в кессоне с низким уровнем воды на стороне, противоположной водолазу, или около плотины. Водолазы часто называют подобную ситуацию "ловушка тяжелой воды".

Во избежание опасных ситуаций, когда рука, нога или все тело водолаза может быть всосано в отверстие, например, тоннель или трубу, должны предприниматься строгие меры предосторожности. Эти меры выражаются в таком закреплении клапанов труб и шлюзных затворов на плотинах, чтобы они не могли быть открыты в то время, когда в воде около них находится водолаз. То же самое справедливо для насосов и трубопроводов на кораблях, с которыми работает водолаз.

Увечья могут включать в себя отек и гипоксию затянутой конечности, достаточные для того, чтобы вызвать мышечный некроз, необратимые нервные повреждения или даже утрату всей конечности. Увечья могут также становиться причиной раздробления части тела или всего тела, вызывающего смерть просто от обширной травмы. Пребывание “в ловушке” в холодной воде в течение длительного времени может привести к смерти водолаза из-за переохлаждения. Если водолаз использует дыхательный аппарат, то у него может закончиться воздух, и он утонет раньше, чем его поднимут наверх, если только у него нет запасных баллонов с воздухом.

Увечья, полученные от гребного винта, связаны с движением вперед и должны предотвращаться за счет отключения основных механизмов движения корабля, когда водолаз находится в воде. Необходимо помнить, однако, что корабли с паровыми турбинами, находясь в порту, во избежание охлаждения и перекашивания лопастей турбин, постоянно очень медленно проворачивают свои винты, используя поворотные устройства. Таким образом, во время работы на такой лопасти (например, при попытках очистить ее от запутавшихся кабелей) водолаз должен быть проинформирован о том, что ему необходимо избегать поворачивающейся лопасти при ее приближении к узкому месту около корпуса.

Полное сдавление всего тела является уникальным увечьем, которое может получить водолаз, пользующийся классическим медным шлемом, прикрепленным к гибкому прорезиненному костюму. Если в месте соединения с воздушным шлангом шлем не оборудован золотником или клапаном, препятствующим обратному попаданию воздуха, то обрыв линии подачи воздуха на поверхности вызовет немедленное образование относительного вакуума внутри шлема, а это может привести к затягиванию внутрь него всего тела.

Результаты этого могут быть незамедлительны и разрушительны. Например, на глубине 10 метров на мягкие части водолазного костюма давит сила примерно 12 тонн. Эта сила будет загонять тело водолаза в шлем, если нагнетание в него воздуха прекращено. Аналогичный результат может возникнуть, если водолаз неожиданно провалился ниже и не успел включить компенсирующую подачу воздуха. Такая ситуация может вызвать серьезное увечье или смерть, если происходит около поверхности, поскольку 10-метровый провал с поверхности вполовину уменьшит объем костюма. Аналогичный провал, случившийся на глубине 40-50 метров, изменит объем костюма только на 17%. Изменения объема костюма происходят в соответствии с законом Бойля.

Кессонные и тоннельные рабочие

Тоннельные рабочие являются субъектами типичных для большого строительства происшествий, к которым добавляются проблемы большого количества несчастных случаев из-за падений и увечий в результате оседания конструкций. Необходимо подчеркнуть, что у травмированных рабочих, которые могли получить перелом ребер в условиях использования сжатого воздуха, пока не доказано обратное, должен подозреваться пневмоторакс. Таким образом, при декомпрессии такого пациента должна быть проявлена особая осторожность. Если у пациента обнаружен пневмоторакс, то он (пневмоторакс) должен быть уменьшен под давлением в рабочей камере, прежде чем будет сделана попытка декомпрессии.

Шум

Ущерб, причиняемый шумом рабочим в условиях использования сжатого воздуха, может быть весьма значительным, поскольку воздушные двигатели, пневматические молоты и дрели никогда должным образом не оснащены глушителями. Измеренные уровни шума в кессонах и тоннелях превышают 125dB. Эти уровни физически болезненны и вызывают необратимые повреждения внутреннего уха. Эхо внутри пределов тоннеля или кессона обостряет проблему.

Многие рабочие в условиях сжатого воздуха сопротивляются ношению защитных ушных приспособлений, говоря, что было бы опасным блокировать звук приближающейся вагонетки с грунтом. Для подобной убежденности существует мало оснований, поскольку слуховая защита, в лучшем случае, только ослабляет звук, а не устраняет его. К тому же, движущаяся вагонетка не только не является “безмолвной” для защищенного рабочего, но и подает другие сигналы о своем приближении, такие как движущиеся тени и вибрация грунта. Реальной проблемой становится полная закупорка слухового прохода тесно пригнанными ушными затычками или протекторами. Если воздух не получает доступа во внешний слуховой канал во время сжатия, то может произойти сжатие наружного уха, поскольку барабанная перепонка отжимается наружу воздухом, входящим в среднее ухо через Евстахиеву трубу. Однако обычная звукозащитная ушная затычка, как правило, не полностью изолирует ухо от воздуха. Во время сжатия (воздуха), которое длится только незначительную часть всего рабочего времени за смену, затычка может быть слегка ослаблена, если возникает проблема выравнивания давления. Некоторую защиту обеспечивают формованные волоконные ушные затычки, которые можно подогнать по размерам наружного слухового канала и которые не являются абсолютно герметичными.

Целью защитных мероприятий является предотвращение возникновения взвешенного по времени среднего уровня шума выше 85dBA. Все рабочие в условиях работы со сжатым воздухом должны иметь сделанные до подписания контракта о занятости базовые аудиограммы для того, чтобы можно было прослеживать потерю слуха, которая может возникнуть в среде с высоким уровнем шума.

Гипербарические камеры и декомпрессионные шлюзы могут быть оборудованы эффективными глушителями, расположенными на трубе подачи воздуха, входящей в камеру. Важно настоять на этом, потому что в противном случае рабочих будет беспокоить шум вентиляции, а это может привести к небрежному проветриванию камеры. Постоянное проветривание может осуществляться при помощи бесшумной подачи воздуха, производящей шум не более 75dB , что соответствует уровню шума в среднем офисе.

Пожар

Пожар всегда является очень важной проблемой при тоннельных работах в сжатом воздухе и функционировании гипербарических камер. Кто-то может поддаться ложному чувству безопасности, работая в кессоне со стальными стенами и крышей, и полом, состоящим только из влажного негорючего грунта. Однако даже при таких условиях пожар, возникший из-за неполадок с электричеством, может сжечь изоляцию, продукты горения которой будут высокотоксичными и смогут очень быстро убить или вывести из строя всю рабочую команду. В тоннелях, где перед заливкой бетона используется деревянный обапол, эта опасность еще выше. В некоторых тоннелях гидравлическая смазка и солома, использующаяся для конопатки, могут в случае пожара представлять собой дополнительное топливо.

Пожар в гипербарических условиях всегда более интенсивен, поскольку в атмосфере присутствует больше кислорода, поддерживающего горение. Увеличение процентного содержания кислорода с 21% до 28% удвоит степень горения. По мере возрастания давления количество кислорода, доступного для сгорания, так же увеличивается. Это увеличение равно проценту доступного для горения кислорода, умноженному на количество атмосфер в абсолютном выражении. Например, при давлении в 4 АТА (равном давлению 30 метров морской воды) реальное содержание кислорода в сжатом воздухе составит 84%. Однако надо помнить о том, что, хотя горение очень ускоряется при таких условиях, его скорость не равна скорости горения в 84% кислороде при давлении в одну атмосферу. Причиной этого является то, что азот, присутствующий в атмосфере обладает определенным гасящим эффектом. Ацетилен не может использоваться под давлением выше одного бара из-за своих взрывчатых свойств. Однако для резки стали могут применяться другие горючие газы и кислород. Безопасное использование этих веществ осуществлялось под давлением до 3 бар. Тем не менее, при таких условиях необходимо проявлять особую осторожность, поэтому кто-нибудь должен стоять рядом с местом проведения работ с пожарным рукавом наготове для немедленного тушения любого пламени, которое может возникнуть при соприкосновении блуждающей (случайной) искры с чем-то горючим.

Для пожара необходимо присутствие трех компонентов: топлива, кислорода и источника возгорания. Если любой из этих факторов отсутствует, то пожара не будет. В условиях повышенного давления (гипербарических условиях) практически невозможно удалить кислород, если не поместить в рабочую среду специальное оборудование, которое наполнит или окружит ее (среду) азотом. Если из рабочей среды нельзя удалить топливо, то можно избежать присутствия в ней источника возгорания. В клинических гипербарических работах тщательные предосторожности предпринимаются для предотвращения подъема уровня кислорода в многоместной камере выше 23%. Кроме того, электрооборудованию внутри камеры должна быть присуща внутренняя, “природная” безопасность, исключающая возможность возникновения электрической дуги. Персонал камеры должен носить одежду из хлопка, обработанную замедляющим горение составом. В камере должна быть система пожарного водоснабжения, а также независимо функционирующий ручной пожарный рукав. Если пожар возникает в многоместной клинической гипербарической камере, то немедленного спасения от огня не существует. Поэтому пламя должно тушиться при помощи ручного рукава и системы подачи воды, к которой он подсоединяется.

В одноместной камере, наполненной 100% кислородом под давлением, пожар мгновенно станет смертельным для любого, кто находится внутри. Человеческое тело само по себе поддерживает горение в 100% кислороде, особенно под давлением. По этой причине пациент одноместной камеры носит чисто хлопковое белье во избежание возникновения статических искр, которые могут быть результатом использования синтетических материалов. Однако нет необходимости пропитывать это белье огнеупорными составами, поскольку, если пожар все же случится, то оно все равно не даст никакой защиты. Единственным методом, позволяющим избежать возникновения пожаров в одноместных камерах, наполненных кислородом, является полная изоляция их от источников возгорания.

При работе с кислородом высокого давления под давлением свыше 10 необходимо рассматривать адиабатическое нагревание как возможный источник возгорания. Если кислород под давлением 150 внезапно попадает в коллектор через отверстие “плавающего” (быстро открывающегося) шарового клапана, то он может “дизелить”, даже если в коллекторе присутствует лишь незначительное количество грязи. Это может вызвать сильный взрыв. Подобные несчастные случаи уже происходили, и именно по этой причине подобные клапаны никогда не должны использоваться в кислородных системах высокого давления.