塔吊噴淋降塵系統在建筑施工中的應用

宋世飛

摘 要：揚塵污染問題是綠色施工中需要著重解決的問題。簡要分析了當前施工企業常用的抑塵降塵措施，提出了新型的塔吊噴淋降塵系統，并詳細闡述了其工作原理和安裝施工要點。

關鍵詞：塔吊噴淋降塵系統；揚塵污染；灑水面積；蓄水池

中圖分類號：TU974 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.159

在倡導綠色文明施工的大環境下，揚塵污染問題依然比較嚴重。在西北風猖狂的黃土高原，這一問題尤為突出。施工現場道路硬化、設置綠化帶、灑水車灑水是多數施工企業采取的常用方法。但是，在秋冬春季節，植被干枯或尚未長出，沙塵暴肆虐，揚塵污染異常嚴重的情況下，以上處理方法并不能完全解決揚塵污染問題。

1 揚塵污染源

黃土高坡土質疏松，臨近西伯利亞，西北風頻繁且風力較大。當風力達到二三級時，便可形成揚塵污染。這是建筑工地的主要污染源之一。另外，還有土方開挖后灑落在地面上的灰土、水泥和建筑廢棄物形成的粉末等。

2 解決揚塵污染的常用措施

2.1 密目網遮蓋

在污染源上遮蓋密目網是目前比較常用的方法之一。但是，使用這個方法存在以下3個問題：①占地面積比較大的施工場地將耗用大量的密目網，成本比較高；②密目網結實度低，容易破損，污染源容易從破損處散發出來；③密目網只能控制被遮蓋的污染源，散在空氣中的污染源仍然存在，影響著環境質量。

2.2 道路硬化

施工現場道路硬化是防止揚塵污染較好的方式之一，但是，仍然無法有效處理落在道路表面的污染物。另外，工人還要定期清理路面。這樣做，不僅增加了人工費用，還提高了施工成本。

2.3 設置現場綠化帶

現場綠化帶面積有限，除塵效果不好，冬季效果更差。

2.4 灑水車灑水

灑水車灑水只能抑制地表粉塵，彌漫在空氣中的粉塵仍然無法清除，且需配備專職灑水車司機，增加了施工成本。

3 塔吊噴淋降塵系統的工作原理

3.1 系統簡介

塔吊噴淋降塵系統是安裝在塔吊上的灑水系統，利用塔吊自由旋轉的功能達到現場360°降水除塵的目的，如圖1所示。與普通噴嘴水霧降塵系統相比，塔吊噴淋降塵系統降水比較高，水壓比較大，容易吸附彌漫在空氣中的粉塵、顆粒，達到完全除塵的目的。同時，它還可用于混凝土養護。

利用高壓水泵將蓄水池中的水提升到塔吊懸臂噴頭處，噴出的水滴與空氣中的固體粉塵黏結，增加其重力而使其自由下落，物理學上稱其為重力沉降。由于粉塵等固體顆粒物在空氣中呈弧線運動，無法驟然改變運動方向，所以，當其向噴灑而出的水滴運動，并與其有一定距離時，便開始繞著水滴所形成的拋物線做繞流運動。粉塵等固體顆粒物與水滴發生碰撞時，塵粒便會與水滴接觸濕潤，并被攔截下來，物理學上稱之為攔截補塵作用，具體如圖2所示。

3.2 灑水面積的計算與控制

隨著層高的增加，塔吊逐漸頂升。同樣壓力的水，不同高度的噴頭（或塔吊），噴灑出的水滴流量面積是不同的。噴頭噴發出的水滴以錐體的形式灑落于地面，錐體中心線與地面的夾角稱作霧化角，用α表示，噴頭高度用h表示，則每個噴頭的噴灑面積為：

S=3.14（h×tanα）2. （1）

霧化角、流量分布情況如圖3、圖4所示。

3.3 智能噴淋系統

施工時，需要安裝自動控制系統定時定點對施工現場進行噴水降塵。例如，從早晨6點開始到下午8點為其工作時間，每小時噴灑1次，每次噴水5～10 min，無需人工控制。這樣做的目的是時刻保證現場環境的質量。

4 塔吊噴淋降塵系統的安裝

4.1 安裝的技術難點

在安裝塔吊噴淋降塵系統時，遇到的技術難點是：①持續旋轉的機械連接輸送管道是承壓水輸送的關鍵，如何保證持續旋轉和防滲漏嚴密性是其技術難點。在施工過程中，可以采用卡箍式可曲撓橡膠接頭和彎頭解決這個技術難題。②在噴淋降塵的過程中，要保證塔吊仍然在持續工作。在工作過程中，塔吊振動極大，而供水管道則需要在一個相對穩定的環境中工作。將聚乙烯（PE）管或PP-R管作為承壓水送水管道，采用柔性連接的方法，防止因硬性連接而造成連接件崩裂的狀況發生。③該噴淋系統需要自動識別現場揚塵情況，因此，要增加智能控制系統的自動識別。供水管道的冬季回水和雨天停止噴灑是其另一個難點。鑒于此，應增加防凍溫控系統和雨天感應系統。

4.2 系統的安裝

4.2.1 蓄水池的埋置

將蓄水池埋置在塔吊底部，頂蓋高于地面300 mm左右。如果采用無頂蓋蓄水池，池深不得超過1 500 mm。蓄水池箱體要水平安裝，基坑底面要平實。

4.2.2 水箱給水、浮球閥安裝

進水管進入蓄水池后，彎曲90°左右變為水平，與浮球閥連接，并且要嚴格控制溢水口高度，以免影響浮球閥的靈敏度。

4.2.3 高壓水泵的安裝

將高壓水泵安裝在蓄水池附近，或安裝在水箱支架上。在安裝之前，要嚴格檢查設備和材料，檢驗設備是否存在損壞和銹蝕的情況。同時，要檢查零部件的完整性，看其是否缺損，檢查完畢方可安裝。水泵進入立管處應安裝壓力表和止回閥。另外，二次增壓泵安裝在塔吊機身頂部供水立管與水平橫管的連接處。當蓄水池附近的高壓泵壓力足夠時，可不安裝二次增壓泵。

4.2.4 供水立管和水平管的安裝

供水管材采用聚乙烯（PE）管或PP-R管，采用熱熔方式焊接。熱熔焊接前后，要用潔凈棉布將加熱面擦洗干凈，并銑削焊接面，使其與軸線垂直。焊接時，要嚴格控制溫度變化，加熱面溫度保持均勻。在保壓冷卻期間，不得移動焊接件，或在焊接件上施加任何外力，確保無應力焊接。焊接完畢后，需按照規范要求進行質量檢測。

4.2.5 卡箍式可曲撓橡膠接頭的安裝

供水立管與噴水橫管之間要使用卡箍式可曲撓橡膠接頭連接，上部安裝90°直角可曲撓橡膠彎頭，用于補償立管與橫管之間的位移。

4.2.6 噴頭安裝

噴頭的安裝是塔吊噴淋系統的重中之重。

4.2.6.1 噴頭材料的選用

如果選用定制型卡口噴頭，可選用PP材料制造，型號為YWYT-BB-1/4-6.5-PP，或者選用定制型卡口噴嘴，卡口噴嘴只需在支管上開孔即可。定制型卡口噴頭的噴霧形狀為實心錐形，覆蓋面為實心圓形，其獨特的葉片設計和流量通道提供均勻且細小的水霧滴，如圖5所示。

4.2.6.2 噴頭的安裝與控制

定制型卡口噴嘴沿塔吊敷設在水平橫管上，間距為2～3 m，并以60°實心錐形的方式噴灑。每個噴頭都由一個開關單獨控制，可以選擇性地噴灑，避免因某一噴頭損壞而導致其他噴頭無法正常工作的情況發生。同時，也避免因為過度噴灑造成水資源浪費和現場泥濘。在這一過程中，缺點是電網管線使用得比較多，施工過程比較復雜。

4.2.7 智能控制系統和線路的安裝

該噴淋系統需要安裝智能控制系統，分析、預報警和自動調整現場揚塵情況、噴灑時間和系統故障。另外，每個噴頭安裝一條單獨的控制線路，然后接入智能控制設備中，自動接受其打開或關閉的指令并工作。

4.2.8 防凍溫控系統的安裝

在管道、噴頭和控制閥處纏繞管道伴熱帶，利用伴熱帶產生的熱量保持管道內部溫度，防止管道內余水結冰，影響系統的正常使用。同時，也可以采用聚氨酯材料包裹管道，以便保溫。

4.2.9 雨天感應系統

為了實現良好的降塵效果，控制施工現場的含水量，可在控制系統中增加雨天感應系統。當系統遇到下雨天時，傳感器傳遞信號給控制系統，關閉控制閥，避免水資源的浪費。

5 試運行和調試

噴淋降塵系統安裝完畢后，必須試運行。首先要進行的是強度和嚴密性測試，分為沖洗和試壓兩部分。試壓需要2個及以上的壓力表，壓力表的精度要求在1.5級以上，量程要達到1.5～2.5倍的實驗壓力值。水壓強度的測試點應設置在管道壓力最高處，注意該點壓力可以達到1.5倍設計工作壓力。由于部分設備器件的安裝順序或安裝位置等，無法參與沖洗和試壓，所以，需要對其進行隔離或拆除保護。

另外，在系統試運行和調試的過程中，要詳細記錄噴淋系統的運行情況，并存檔，包括開機時間、浮球閥供水情況、用水量、耗電量、噴頭工作狀況等，以便及時進行數據分析。同時，還要記錄水壓和噴淋效果，隨時調整噴頭角度。通過測試，正確評估系統的噴灑均勻度、用水量，及時修正。如果測試結果不合格，需要降低壓力、排凈水分，排查原因，修理、調整，甚至重新安裝，直至合格。

6 相關注意事項

在施工過程中，要注意以下幾點：①該噴淋系統噴灑用水可采用基坑降水、地下水或收集的雨水，但不建議循環用水。因為循環用水中含有大量粉塵等污染物，容易造成二次污染。當水量不夠時，可用自來水補充。②使用具有相應資質的單位和人員安裝。③在輸送水流的過程中，容易產生靜電，所以，應做好接地連接。④塔吊標準節加節時，供水立管應同步接長。另外，要計算好垂直供水管的長度和根數，每根長度以塔吊標準節長度為宜，這樣有利于同步。⑤根據現場污染程度確定噴灑次數、噴灑間隔和噴灑時間，不能出現地面泥濘的情況。壓力泵必須達到要求壓力，將蓄水池中的水送至指定高度。

7 結束語

塔吊噴淋降塵系統的應用能進一步推動建筑施工的文明化進程，是綠色施工的重要組成部分。其取材方便、成本低，且可充分利用基坑降水、地下水資源或雨水，節約用水，適合在施工企業中推廣應用。

參考文獻

[1]葛世友.高壓噴霧濕式纖維柵除塵技術研究及應用[D].北京：北京科技大學，2007.

[2]黃研，費巍，施艾文，等.施工現場定型化防塵裝置的探索與實踐[J].建筑施工，2014，36（10）：1152-1153.

〔編輯：白潔〕