塔吊喷淋降尘系统在建筑施工中的应用

宋世飞

摘 要：扬尘污染问题是绿色施工中需要着重解决的问题。简要分析了当前施工企业常用的抑尘降尘措施，提出了新型的塔吊喷淋降尘系统，并详细阐述了其工作原理和安装施工要点。

关键词：塔吊喷淋降尘系统；扬尘污染；洒水面积；蓄水池

中图分类号：TU974 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.159

在倡导绿色文明施工的大环境下，扬尘污染问题依然比较严重。在西北风猖狂的黄土高原，这一问题尤为突出。施工现场道路硬化、设置绿化带、洒水车洒水是多数施工企业采取的常用方法。但是，在秋冬春季节，植被干枯或尚未长出，沙尘暴肆虐，扬尘污染异常严重的情况下，以上处理方法并不能完全解决扬尘污染问题。

1 扬尘污染源

黄土高坡土质疏松，临近西伯利亚，西北风频繁且风力较大。当风力达到二三级时，便可形成扬尘污染。这是建筑工地的主要污染源之一。另外，还有土方开挖后洒落在地面上的灰土、水泥和建筑废弃物形成的粉末等。

2 解决扬尘污染的常用措施

2.1 密目网遮盖

在污染源上遮盖密目网是目前比较常用的方法之一。但是，使用这个方法存在以下3个问题：①占地面积比较大的施工场地将耗用大量的密目网，成本比较高；②密目网结实度低，容易破损，污染源容易从破损处散发出来；③密目网只能控制被遮盖的污染源，散在空气中的污染源仍然存在，影响着环境质量。

2.2 道路硬化

施工现场道路硬化是防止扬尘污染较好的方式之一，但是，仍然无法有效处理落在道路表面的污染物。另外，工人还要定期清理路面。这样做，不仅增加了人工费用，还提高了施工成本。

2.3 设置现场绿化带

现场绿化带面积有限，除尘效果不好，冬季效果更差。

2.4 洒水车洒水

洒水车洒水只能抑制地表粉尘，弥漫在空气中的粉尘仍然无法清除，且需配备专职洒水车司机，增加了施工成本。

3 塔吊喷淋降尘系统的工作原理

3.1 系统简介

塔吊喷淋降尘系统是安装在塔吊上的洒水系统，利用塔吊自由旋转的功能达到现场360°降水除尘的目的，如圖1所示。与普通喷嘴水雾降尘系统相比，塔吊喷淋降尘系统降水比较高，水压比较大，容易吸附弥漫在空气中的粉尘、颗粒，达到完全除尘的目的。同时，它还可用于混凝土养护。

利用高压水泵将蓄水池中的水提升到塔吊悬臂喷头处，喷出的水滴与空气中的固体粉尘黏结，增加其重力而使其自由下落，物理学上称其为重力沉降。由于粉尘等固体颗粒物在空气中呈弧线运动，无法骤然改变运动方向，所以，当其向喷洒而出的水滴运动，并与其有一定距离时，便开始绕着水滴所形成的抛物线做绕流运动。粉尘等固体颗粒物与水滴发生碰撞时，尘粒便会与水滴接触湿润，并被拦截下来，物理学上称之为拦截补尘作用，具体如图2所示。

3.2 洒水面积的计算与控制

随着层高的增加，塔吊逐渐顶升。同样压力的水，不同高度的喷头（或塔吊），喷洒出的水滴流量面积是不同的。喷头喷发出的水滴以锥体的形式洒落于地面，锥体中心线与地面的夹角称作雾化角，用α表示，喷头高度用h表示，则每个喷头的喷洒面积为：

S=3.14（h×tanα）2. （1）

雾化角、流量分布情况如图3、图4所示。

3.3 智能喷淋系统

施工时，需要安装自动控制系统定时定点对施工现场进行喷水降尘。例如，从早晨6点开始到下午8点为其工作时间，每小时喷洒1次，每次喷水5～10 min，无需人工控制。这样做的目的是时刻保证现场环境的质量。

4 塔吊喷淋降尘系统的安装

4.1 安装的技术难点

在安装塔吊喷淋降尘系统时，遇到的技术难点是：①持续旋转的机械连接输送管道是承压水输送的关键，如何保证持续旋转和防渗漏严密性是其技术难点。在施工过程中，可以采用卡箍式可曲挠橡胶接头和弯头解决这个技术难题。②在喷淋降尘的过程中，要保证塔吊仍然在持续工作。在工作过程中，塔吊振动极大，而供水管道则需要在一个相对稳定的环境中工作。将聚乙烯（PE）管或PP-R管作为承压水送水管道，采用柔性连接的方法，防止因硬性连接而造成连接件崩裂的状况发生。③该喷淋系统需要自动识别现场扬尘情况，因此，要增加智能控制系统的自动识别。供水管道的冬季回水和雨天停止喷洒是其另一个难点。鉴于此，应增加防冻温控系统和雨天感应系统。

4.2 系统的安装

4.2.1 蓄水池的埋置

将蓄水池埋置在塔吊底部，顶盖高于地面300 mm左右。如果采用无顶盖蓄水池，池深不得超过1 500 mm。蓄水池箱体要水平安装，基坑底面要平实。

4.2.2 水箱给水、浮球阀安装

进水管进入蓄水池后，弯曲90°左右变为水平，与浮球阀连接，并且要严格控制溢水口高度，以免影响浮球阀的灵敏度。

4.2.3 高压水泵的安装

将高压水泵安装在蓄水池附近，或安装在水箱支架上。在安装之前，要严格检查设备和材料，检验设备是否存在损坏和锈蚀的情况。同时，要检查零部件的完整性，看其是否缺损，检查完毕方可安装。水泵进入立管处应安装压力表和止回阀。另外，二次增压泵安装在塔吊机身顶部供水立管与水平横管的连接处。当蓄水池附近的高压泵压力足够时，可不安装二次增压泵。

4.2.4 供水立管和水平管的安装

供水管材采用聚乙烯（PE）管或PP-R管，采用热熔方式焊接。热熔焊接前后，要用洁净棉布将加热面擦洗干净，并铣削焊接面，使其与轴线垂直。焊接时，要严格控制温度变化，加热面温度保持均匀。在保压冷却期间，不得移动焊接件，或在焊接件上施加任何外力，确保无应力焊接。焊接完毕后，需按照规范要求进行质量检测。

4.2.5 卡箍式可曲挠橡胶接头的安装

供水立管与喷水横管之间要使用卡箍式可曲挠橡胶接头连接，上部安装90°直角可曲挠橡胶弯头，用于补偿立管与横管之间的位移。

4.2.6 喷头安装

喷头的安装是塔吊喷淋系统的重中之重。

4.2.6.1 喷头材料的选用

如果选用定制型卡口喷头，可选用PP材料制造，型号为YWYT-BB-1/4-6.5-PP，或者选用定制型卡口喷嘴，卡口喷嘴只需在支管上开孔即可。定制型卡口喷头的喷雾形状为实心锥形，覆盖面为实心圆形，其独特的叶片设计和流量通道提供均匀且细小的水雾滴，如图5所示。

4.2.6.2 喷头的安装与控制

定制型卡口喷嘴沿塔吊敷设在水平横管上，间距为2～3 m，并以60°实心锥形的方式喷洒。每个喷头都由一个开关单独控制，可以选择性地喷洒，避免因某一喷头损坏而导致其他喷头无法正常工作的情况发生。同时，也避免因为过度喷洒造成水资源浪费和现场泥泞。在这一过程中，缺点是电网管线使用得比较多，施工过程比较复杂。

4.2.7 智能控制系统和线路的安装

该喷淋系统需要安装智能控制系统，分析、预报警和自动调整现场扬尘情况、喷洒时间和系统故障。另外，每个喷头安装一条单独的控制线路，然后接入智能控制设备中，自动接受其打开或关闭的指令并工作。

4.2.8 防冻温控系统的安装

在管道、喷头和控制阀处缠绕管道伴热带，利用伴热带产生的热量保持管道内部温度，防止管道内余水结冰，影響系统的正常使用。同时，也可以采用聚氨酯材料包裹管道，以便保温。

4.2.9 雨天感应系统

为了实现良好的降尘效果，控制施工现场的含水量，可在控制系统中增加雨天感应系统。当系统遇到下雨天时，传感器传递信号给控制系统，关闭控制阀，避免水资源的浪费。

5 试运行和调试

喷淋降尘系统安装完毕后，必须试运行。首先要进行的是强度和严密性测试，分为冲洗和试压两部分。试压需要2个及以上的压力表，压力表的精度要求在1.5级以上，量程要达到1.5～2.5倍的实验压力值。水压强度的测试点应设置在管道压力最高处，注意该点压力可以达到1.5倍设计工作压力。由于部分设备器件的安装顺序或安装位置等，无法参与冲洗和试压，所以，需要对其进行隔离或拆除保护。

另外，在系统试运行和调试的过程中，要详细记录喷淋系统的运行情况，并存档，包括开机时间、浮球阀供水情况、用水量、耗电量、喷头工作状况等，以便及时进行数据分析。同时，还要记录水压和喷淋效果，随时调整喷头角度。通过测试，正确评估系统的喷洒均匀度、用水量，及时修正。如果测试结果不合格，需要降低压力、排净水分，排查原因，修理、调整，甚至重新安装，直至合格。

6 相关注意事项

在施工过程中，要注意以下几点：①该喷淋系统喷洒用水可采用基坑降水、地下水或收集的雨水，但不建议循环用水。因为循环用水中含有大量粉尘等污染物，容易造成二次污染。当水量不够时，可用自来水补充。②使用具有相应资质的单位和人员安装。③在输送水流的过程中，容易产生静电，所以，应做好接地连接。④塔吊标准节加节时，供水立管应同步接长。另外，要计算好垂直供水管的长度和根数，每根长度以塔吊标准节长度为宜，这样有利于同步。⑤根据现场污染程度确定喷洒次数、喷洒间隔和喷洒时间，不能出现地面泥泞的情况。压力泵必须达到要求压力，将蓄水池中的水送至指定高度。

7 结束语

塔吊喷淋降尘系统的应用能进一步推动建筑施工的文明化进程，是绿色施工的重要组成部分。其取材方便、成本低，且可充分利用基坑降水、地下水资源或雨水，节约用水，适合在施工企业中推广应用。

参考文献

[1]葛世友.高压喷雾湿式纤维栅除尘技术研究及应用[D].北京：北京科技大学，2007.

[2]黄研，费巍，施艾文，等.施工现场定型化防尘装置的探索与实践[J].建筑施工，2014，36（10）：1152-1153.

〔编辑：白洁〕