地铁施工场地扬尘防控综合技术的探讨

黎湛荣

黎湛荣

（广东华隧建设股份有限公司，510620）

【摘要】随着社会的快速发展，城市建设如火如荼的进行，同时也给我们带来了很多环境污染问题，目前就施工扬尘污染，越来越备受社会关注，特别是市区的施工场地。在建设施工的各个阶段都会有不同程度的施工扬尘排放，对相关的施工人员以及管理人员造成较为严重的健康影响，研究表明：高浓度的飘尘环境容易造成慢性阻塞性肺部疾患以及心脑血管疾病发病率和死亡率的提高，另外，据统计表明建筑施工过程中的扬尘占城市总扬尘量高达32%左右。因此，加强施工现场扬尘防控已成为保障施工从业人员健康，改善城市环境的迫切需求。施工现场的高效、方便的降尘技术也亟需提高。

【关键词】施工防尘降尘；喷雾降尘；环境保护

一、引言

我国对喷雾技术的研究是从上个世纪70年代开始的，主要应用在农业植保上。喷雾技术在施工防尘降尘的应用主要是在最近几年兴起，喷雾技术的发展要求机具系列化、多品种发展；特别是对机具的结构参数、喷雾质量等方向需进一步完善和改进，适应不同环境条件下的施工场地范围内的施工施工降尘。下面结合工程经验，对地铁施工现场平面方向和车站基坑纵向两个方面研究城市地铁施工防尘降尘综合技术进行研究探讨，从而在施工场地范围内形成一个三维立体防尘降尘系统。

二、地铁施工场地扬尘防控综合技术探讨

（一）施工场地平面风送式喷雾机降尘技术

总体研究思路：通过现场试验的方法对一般喷雾机各项改造参数做单一变量的对比分析。在轴风机功率一定的条件下，根据对不同的紧缩段长度、柱形导风筒的直径、小截面段长度和直径、高压喷嘴的直径与数量等因素进行试验，以达到改造后的喷雾机最大喷幅和最好的雾滴均匀性，得到更好的施工防尘降尘效果。

1、试验准备

喷雾机改造试验主要是在广州市某地铁工地现场进行，气温15~35℃，无风，试验前把发动机运转、功率调试到正常工作状态。试验液体采用工业上大红染料（粉末状）与清水按1%比例混合。主要设备包括：显微镜、25*75mm载波片、秒表、量杯以及盛放载波的托盘等。

雾滴的计算方法：在载波片上熏一层薄薄的氧化镁，试验时，沿喷幅方向摆放10片载波片，当雾滴与氧化镁，一个20μm~200μm雾滴可形成一个圈痕，其圈痕直径为实际雾滴直径的1.15倍，每次喷雾机喷雾时间用秒表测定为1分钟，然后取回载波片在显微镜下读出雾滴所在的格数，则雾滴直径：雾滴直径（μm）=直径分级所在的格数*每格长度*扩散系数

喷幅计算方法：喷雾机沿水平方向喷射，定义沿雾流喷射方向上每厘米雾滴数达到10滴为的距离为喷幅。每次试验重复三次，三次试验的最远平均值为喷幅。

2、高压喷嘴直径值试验

雾滴均匀性是喷雾机性能好坏的重要指标，其中喷嘴直径是影响雾滴直径及喷幅的重要因素。本次试验的目的：在风机型号、流量不变的情况下，揭示最佳喷嘴直径。

试验方案及结果：在喷雾机其他参数不变的情况下，对高压喷嘴直径分别为0.7mm、1mm、2mm、3mm进行现场试验，并对雾滴直径和喷幅进行取样分析。

①雾滴直径取样：把载波片分成十组，在5m、10m、15m、20m、25m、30m、35m、40m、42m、45m的位置各放一个载波片，每张载波片至少取100个雾滴，在显微镜下统计并计算雾滴直径，求出雾滴扩散比Dr：

(雾滴体积中径）：在一次喷雾中的全体雾滴中，大于某直径雾滴的累积体积占全体雾滴体积的一半，这个雾滴的直径被称为雾滴体积中径；

(雾滴数量中径）：在一次喷雾的全部雾滴中，大于某直径雾滴数量占全部雾滴累积数量的一半，这个雾滴直径被称为雾滴数量中径。

实践表明：值愈接近1表示雾滴的均匀性愈好，喷洒质量及降尘效果好；当值小于0.67时说明喷雾机所产生的雾滴大小很不均匀，降尘效果达不到施工要求。

②喷幅取样：每次试验载波片从喷幅方向1m处开始，每隔5m摆放一个直至41m，试验结束后，在每张载波片上随机取5个点（10*10mm），数出雾滴数量值。

对雾滴均匀性及喷幅分析的试验结果表明：①在喷雾机其他参数不变的情况下，当高压喷嘴直径为2mm、3mm时所达到的喷幅最大，但当喷嘴直径为2mm时，雾滴的均匀性更好，更能有效的降尘。②雾滴的直径分布范围很广，主要分布在20μm~250μm之间，雾滴直径沿雾流轴线方向逐渐减小，最理想的雾滴尺寸（细雾滴100~200μm）多发生在喷幅15~25m之间，同样这个范围内降尘效果也是最理想的。

3、高压喷嘴数量试验

高压喷嘴数量多少决定确定喷雾机的流量，而在风机功效一定的情况下，高压喷嘴流量愈大，雾滴在风筒出口处所获得的初速度必然减小喷幅也随之减少，而流量过小时，又会影响到降尘效果，所以合理的高压喷嘴数量对于风送式喷雾机的性能及效率有着至关重要的影响。本次试验的目的：在机具参数一定的条件下，对单一变量高压喷嘴数量分别为6个、8个、10个、12个时，给出较大喷雾机的喷幅及较好的雾滴均匀化系数，每次试验重复三次。

试验结果表明：当喷嘴数量为6个时，雾滴大部分为气雾滴状态（雾滴体积中径小于50μm）雾滴均匀性系数好，但喷幅较小，不能满足施工大范围降尘要求；当喷嘴数量为12个时，虽然喷幅较大，但雾滴均匀性系数较差，降尘效果较差，综上所述，由试验结果表明当高压喷嘴数量为10个时，喷雾机的喷幅达到最大，且雾滴均匀性系数也能满足降尘要求。

4、风送性能试验

（1）在风机型号和功率不变的情况下，通过试验找出理想的导风筒直径，小截面直筒段长度（高压喷嘴距导风筒的距离）。

喷幅取样：每次试验载波片从喷幅方向5m处开始，每隔5m摆放一个直至50m，试验结束后，在每张载波片上随机取5个点（10*10mm），用显微镜数出雾滴数量值。

试验结果表明：①当导风筒直径为20cm时，喷雾机喷幅达到最大；②在紧缩段安装导风筒，破坏了涡的形成，减少了能量损失，大幅度提高了风送式喷雾机的喷幅，是风送式喷雾机改造的一重要措施。

（2）导风筒的安装使得原有风筒内气流流线发生变化，不同的喷嘴安装位置会引起喷幅的变化，目前在理论上无法准确的计算其安装位置，需结合现场试验进行确定。在风筒结构设计上，喷嘴在风筒的安装位置可做无极调节。风筒各部分参数如下：，喷嘴数量10个，分别对喷嘴安装位置为50mm、150mm、250mm、350mm进行对比分析，找出喷雾机能达到最大喷幅时的最佳安装位置，每次试验重复三次。

试验结论：由试验结果可以看出当喷嘴位置为150mm时，雾滴均匀系数（扩散比）满足要求且喷幅为最优值，虽然当安装位置为250mm、350mm时雾滴均匀系数较好，但喷幅较低，经济效益较差。

（3）现场还分析了紧缩段长度变化对喷雾机喷幅及雾滴均匀性系数的影响，结果表明紧缩段长度变化对喷雾机性能影响不大。

综上试验，改进后的风送式喷雾机的喷嘴数量和直径、导风筒的尺寸、喷嘴的安装位置如下表所示：

改造后的轴向风送式喷雾机单位：cm

（二）车站基坑纵向微雾喷凝系统降尘技术

城市地铁车站基坑土方开挖时引进微雾喷凝技术进行防尘降尘，沿基坑第一层支撑体系上铺设供水管线，每间隔1m布置一个微雾喷头。基坑喷雾降尘系统示意图如下所示：

（1）微雾喷头：喷头流量：3～5L/h，工作压力3～5KG。

（2）供水管道：供水管道采用外径9.52mm内径6mm的PE管，工作压力在10KG以下，采用直插方式安装。

（3）压滤机能力：

三、结束语

目前施工场地多采用人工水龙头喷洒降尘，耗水量大且费工费时，降尘效果又不好，而本三维立体喷雾降尘系统主要有以下几个方面的改进：

1、耗水量相比其它抑尘喷洒设备可节约70%～80%(喷枪、洒水机车)，同等条件下相比于一般风送式喷雾机大概节约了20%的用水量，且水雾覆盖粉尘面积远远大于其它抑尘喷洒设备（本设备最大喷幅可达42m），且雾滴均匀性较好，有更好的降尘效果。

2、工作效率高、喷雾速度快、劳动力低、防治成本少；

3、微型喷雾机精巧灵活，布置的位置选择多样。

4、功力强、射程远、覆盖范围广、可以实现精量喷雾，操作灵活，使用安全可靠；

5、对容易引起尘埃的堆场喷水除尘时，喷出的雾粒细小、与飘起的尘埃接触时，形成一种潮湿雾状体，能快速将尘埃抑制降尘；

6、水雾颗粒极为细小，达到了微米级别，因此它的吸附力增加三倍，耗水量却降低了百分之七十，达到了节约，清洁效果。

7、基坑周围布置微雾喷嘴，可以全覆盖基坑，即使在角落扬尘也可处理，做到无死角处理扬尘问题。

参考文献：

[1]郭忠凯.煤矿环形孔口喷雾解决钻孔施工降尘难题.河南科技.

[2]张哲，蒋仲安，闫鹏.公路隧道喷雾降尘数值模拟与应用.现代矿业.

[3]李铭辉.城市降尘、扬尘的监测分析研究.环境与生活.