城市軌道交通車站施工現(xiàn)場抑塵新方法研究

蘇廷

摘? 要：建筑施工揚(yáng)塵對城市污染較嚴(yán)重，國內(nèi)地鐵車站大范圍的自動化降塵抑塵方法相關(guān)研究較少。文章對新的自動化降塵抑塵方法進(jìn)行方案研究、比選，最終選定的自動噴淋系統(tǒng)及智能噴霧機(jī)結(jié)合降塵方案具有降塵效率高、自動化程度高、成本低的優(yōu)勢，在昆明市軌道交通4號線的全面推廣應(yīng)用中，對車站施工過程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵起到了有效的控制作用。

關(guān)鍵詞：昆明軌道交通;巖溶;盾構(gòu)掘進(jìn);常壓開倉換刀;關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：U215 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）04-0135-05

Abstract： The pollution of construction dust to the city is serious， and there are few researches on the methods of automatic dust reduction and dust suppression in domestic subway stations. In this paper， the schemes of the new automatic dust reduction and dust suppression methods are studied and compared. Finally， the combination of automatic sprinkler system and intelligent sprayer has the advantages of high dust reduction efficiency， high degree of automation and low cost. in the comprehensive popularization and application of Kunming Rail Transit Line 4， it plays an effective role in controlling the dust produced in the construction of the station.

Keywords： Kunming rail transit; karst; shield tunneling; normal pressure opening and tool changing; key technology

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易的全球化，環(huán)境污染也日益呈現(xiàn)國際化趨勢，而造成我國多數(shù)城市空氣污染嚴(yán)重的首要污染物則是城市的空氣總懸浮顆粒物（粒徑小于100μm的稱為TSP，即總懸浮物顆粒），由于國內(nèi)建筑行業(yè)高速發(fā)展，建筑施工引起的揚(yáng)塵已成為可吸入顆粒物污染（粒徑小于10μm，簡稱PM10）的主要污染源之一。針對地鐵車站、場段施工工程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵，采取傳統(tǒng)的車輛灑水、人工灑水等方式法無法滿足昆明市住建局針對建筑工地?fù)P塵提出“六個百分之百，八個必須”的要求，必須研究新的自動化降塵抑塵方法予以實(shí)施，以滿足降塵抑塵要求。

自動化降塵抑塵方法在煤礦行業(yè)[1-5]應(yīng)用比較廣泛，隨著國家對建筑行業(yè)揚(yáng)塵治理工作的日益重視，白偉宏，劉建威[6]、劉波[7]對建筑工地的揚(yáng)塵治理自動化噴淋降塵系統(tǒng)進(jìn)行了研究，然而對于地鐵車站大范圍的自動化降塵抑塵方法相關(guān)研究較少，為此，本文以昆明市軌道交通4號線工程為研究對象，研究并打造一套集自動噴淋及監(jiān)測于一體的降塵抑塵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)塵控制標(biāo)準(zhǔn)（12h平均PM10濃度≤50μg/m3），成功解決車站揚(yáng)塵問題。

1 工程概況

昆明市軌道交通4號線為連接主城區(qū)與呈貢新區(qū)的重要軸線，途徑五華、高新、盤龍、官渡、經(jīng)開、呈貢6個行政區(qū);線路全長43.396km，共設(shè)29座地下車站（新建車站28座）、2座停車場、1座車輛段。

2 方案比選

針對地鐵車站、場段裸露地面較多，施工過程中產(chǎn)生揚(yáng)塵范圍廣、風(fēng)蝕作用或人為活動易產(chǎn)生較多揚(yáng)塵等特點(diǎn)，經(jīng)過對降塵方法的篩選研究，初步選定三個揚(yáng)塵控制的方案：

方案1：新型結(jié)殼抑塵劑降塵[8-10]。

方案2：灑水及防塵覆蓋網(wǎng)降塵[11-12]。

方案3：自動噴淋系統(tǒng)及智能噴霧機(jī)結(jié)合降塵。

選取4號線大漾田車輛段、云大西路站、聯(lián)大街站為3個施工點(diǎn)進(jìn)行試點(diǎn)，對3個方案的成本支出進(jìn)行綜合比較，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行方案的可行性分析。結(jié)果見表1、2。

通過對地鐵施工現(xiàn)場揚(yáng)塵控制的不同施工方案進(jìn)行可行性分析后，自動噴淋系統(tǒng)及智能噴霧機(jī)結(jié)合降塵方案具有降塵效率高、自動化程度高、成本低的優(yōu)勢，因此我們確定方案3為實(shí)施方案。

3 管控重點(diǎn)

3.1 工程預(yù)期

要實(shí)現(xiàn)車站施工現(xiàn)場的自動降塵，并要確保其質(zhì)量達(dá)到可控標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵控制點(diǎn)在于：

（1）降塵范圍的控制;

（2）降塵時機(jī)（頻次）的控制;

（3）自動化降塵方式的實(shí)現(xiàn)。

在對策實(shí)施階段，選擇了聯(lián)大街站作為試驗(yàn)站點(diǎn)。聯(lián)大街站臨時用地平面面積12000m2，露天施工范圍8000m2。

3.2 降塵范圍的控制

（1）聯(lián)大街站圍擋總長度536m，設(shè)置單向霧化噴頭134個，單霧化噴頭噴射半徑距離為5m;基坑護(hù)欄總長度300m，設(shè)置雙頭雙向霧化噴頭150個，雙霧化噴頭噴射半徑距離約為4m;噴淋設(shè)置覆蓋范圍8360m2，噴淋系統(tǒng)保證了聯(lián)大街施工范圍降塵全覆蓋。如圖1所示。

（2）基坑外圍噴淋系統(tǒng)噴淋管安于圍擋立桿之上，間距2m，既方便固定又美觀大方。噴頭高出統(tǒng)一高出圍欄0.3m，噴頭噴射方向?yàn)樗较蛏?5°且噴向基坑外側(cè)，這樣既保證了霧化噴淋降塵效果，也減少噴霧對于基坑施工影響。如圖2所示。

（3）在2道噴淋系統(tǒng)的工作間隙，聯(lián)大街站配備2臺噴霧機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充降塵。

效果檢查：經(jīng)過噴淋系統(tǒng)與噴霧機(jī)的結(jié)合措施，有效地保證了噴霧范圍的控制。

3.3 降塵時機(jī)（頻次）的控制

（1）2018年4月期間，氣溫維持在10～28℃之間，有降雨天數(shù)為7d（多為小雨及陣雨天氣），風(fēng)力<4級，較易產(chǎn)生揚(yáng)塵。在聯(lián)大街站安裝一套揚(yáng)塵在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測和記錄現(xiàn)場PM10數(shù)據(jù)。標(biāo)段按照4h/次的頻率形成監(jiān)測記錄。如圖3所示。

（2）2018年4月1日～4月28日，在聯(lián)大街站進(jìn)行噴淋系統(tǒng)頻次試驗(yàn)，分別按照4h/次、2h/次、1h/次、0.5h/次進(jìn)行噴淋，每次噴淋時間統(tǒng)一設(shè)置為10min。每個頻次的累計試驗(yàn)時間為7d，揚(yáng)塵監(jiān)測及記錄頻次為4h/次。噴淋效果見表4。

效果檢查：經(jīng)過噴淋系統(tǒng)在不同頻次下的降塵效果和經(jīng)濟(jì)性對比，我們選擇了1h/次、每次持續(xù)10min的噴淋頻次，能夠滿足降塵指標(biāo)（12h平均PM10濃度≤50μg/m3）;噴霧機(jī)的噴射頻次則為隨機(jī)，主要根據(jù)現(xiàn)場需要來定（PM10監(jiān)測值≥60μg/m3時，或指定區(qū)域需要臨時降塵時，手動或自動開啟噴霧機(jī)）。

3.4 自動化降塵方式的實(shí)現(xiàn)

在確定噴淋頻次之前，噴淋系統(tǒng)實(shí)行手動控制。在保留手動控制方法的前提下，實(shí)現(xiàn)噴淋系統(tǒng)和噴霧機(jī)自動控制的方法。

3.4.1 噴淋系統(tǒng)自動化控制方法研究

（1）功能設(shè)想：實(shí)現(xiàn)噴淋系統(tǒng)自動控制噴淋頻次。

（2）功能實(shí)現(xiàn)：采用“鴻聯(lián)TS1025”智能時控開關(guān)對增壓泵進(jìn)行定時控制，保證聯(lián)大街噴淋系統(tǒng)定時定量噴淋降塵。當(dāng)基坑圍擋及周邊的噴淋系統(tǒng)連接成為一個整體時，只需要一個開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)自動控制;若單獨(dú)設(shè)置時，則需要分設(shè)智能時控開關(guān)。如圖5所示。

3.4.2 噴霧機(jī)的自動控制方法研究

（1）功能設(shè)想：噴霧機(jī)的智能控制需要體現(xiàn)的不是“自動定時”的功能，而是要滿足“自動瞄準(zhǔn)和自動發(fā)射”的需要，清除指定區(qū)域揚(yáng)塵，節(jié)省人力，方便快捷。

（2）功能實(shí)現(xiàn)：現(xiàn)有噴霧炮的基礎(chǔ)上，增加紅外瞄準(zhǔn)功能，自動噴淋功能，使用紅外線確定噴淋區(qū)域，可有效解決建筑施工時短時間，移動車輛攜帶的揚(yáng)塵進(jìn)行降塵處理，并且數(shù)字化，無人驅(qū)動。包括設(shè)置于降塵噴霧炮前端的攝像機(jī)，和攝像機(jī)前方的紅外瞄準(zhǔn)器，以及設(shè)置于目標(biāo)降塵區(qū)域的紅外發(fā)射模塊，精確噴淋揚(yáng)塵區(qū)域并節(jié)約水資源。見圖6。

效果檢查：噴淋系統(tǒng)通過智能時控開關(guān)實(shí)現(xiàn)了手自一體控制定時噴淋;噴霧機(jī)通過改裝，實(shí)現(xiàn)了自動瞄準(zhǔn)、自動監(jiān)測、自動噴淋。

4 結(jié)束語

通過在聯(lián)大街站的試驗(yàn)研究，本系統(tǒng)采用噴淋系統(tǒng)與噴霧機(jī)相結(jié)合的措施，有效解決了地鐵車站施工過程中揚(yáng)塵的控制，確定了降塵的范圍及頻率。噴淋系統(tǒng)通過智能時控開關(guān)實(shí)現(xiàn)了手自一體控制定時噴淋;噴霧機(jī)通過改裝，實(shí)現(xiàn)了自動瞄準(zhǔn)、自動監(jiān)測、自動噴淋。

經(jīng)過在昆明軌道交通4號線全線車站和場段范圍內(nèi)進(jìn)行推廣應(yīng)用，并對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，取得了顯著的成果。經(jīng)過成果推廣并進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測，4號線車站和場段施工場地的PM10平均濃度均低于目標(biāo)值（50μg/m3），如圖7。

自動噴淋與智能噴霧相結(jié)合的降塵方法在昆明市軌道交通4號線車站和場段施工過程中，對產(chǎn)生的揚(yáng)塵起到了有效的控制作用，為今后地鐵建設(shè)文明施工積累了廣泛的管理經(jīng)驗(yàn)。

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