方形实心锥形喷嘴(基坑降水、雨水能否用于塔吊喷淋系统用水？全套塔吊喷淋施工技术)

目前，在倡导绿色施工的背景下，扬尘污染问题依然比较严重。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

北方黄土平原地区土质疏松，冬季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，它是建筑工地的主要污染源。其次还有土方开挖后洒落于地面的灰土及水泥、建筑废弃物形成的粉末等。

2、目前常用的解决扬尘污染的措施及缺点

2.1密目网遮盖

在污染源上遮盖密目网是目前广泛使用的方法，但该方法存在以下缺点：

2.1.1占地面积较大的施工场地将耗用大量的密目网，成本较高。

2.1.2密目网结实程度低，易破损，污染源容易通过破损处散发出来。

2.1.3密目网只能控制被遮盖的污染源，散发在空气中的污染源仍然在肆虐着，影响环境质量。

2.2道路硬化

施工现场道路硬化是防止扬尘污染的较好方式，但落在道路表面的污染源仍然无法控制,在清理之前容易形成扬尘污染。 采用工人定期清理路面的方式，增加了人工费用，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，除尘效果并不好，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塔吊喷淋降尘系统简介

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（如图1）。与普通喷嘴水雾降尘相比，塔吊喷淋降尘系统降水高度较高、水压较大，容易将弥漫在空气中的粉尘、颗粒吸附，达到完全除尘的目的，同时可用于混凝土养护。

图1 施工现场塔吊喷淋效果示意图

其原理是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粘结，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，当其向喷洒而出的水滴运动并与其仍存在一定距离时，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（如图2）。

图2 拦截补尘作用示意图

3.2塔吊喷淋降尘系统洒水面积的计算与控制

塔吊随着层高的增加逐渐顶升，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= (h*tanα)2（如图3、图4）。施工中采取单独控制每个喷头的方式控制洒水量。

图3 雾化角图

图4流量分布示意图

3.3塔吊喷淋降尘系统为智能喷淋系统

安装自动控制系统定时定点对施工现场进行喷水降尘。如从早晨6点开始到下午8点为其工作时间，每小时喷洒一次，每次喷水5-10分钟，无需人工控制，随时保证现场环境清洁无污染。

4 塔吊喷淋降尘系统的安装

4.1 塔吊喷淋降尘系统安装的技术难点

4.1.1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的高要求是其技术难点。施工现场采用卡箍式可曲挠橡胶接头和弯头解决该技术难题。

4.1.2 要保证在喷淋降尘过程中，塔吊仍然持续工作。塔吊在工作过程中振动极大，而供水管道则需要在一个相对稳定的环境中工作。采用聚乙烯（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。

4.1.3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自动识别装置。供水管道的冬季回水及雨天的停止喷洒问题是其另一难点。需要安装防冻温控系统和雨天感应系统。

4.2塔吊喷淋降尘系统的安装

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300mm左右。如采用无顶盖蓄水池，池深不得超过1500mm。蓄水池箱体要水平安装，基坑底面要平实。

4.2.2 水箱给水与浮球阀的安装

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

4.2.3高压水泵的安装

高压水泵安装于蓄水池附近，或安装于水箱支架上。在安装之前，须按照规范要求对设备与材料进行严格检查，确定其无损坏和锈蚀现象。并检查零部件的完整性，是否存在缺损现象，检查完毕方可进行安装。水泵进入立管处须安装压力表和止回阀。二次增压泵安装在塔吊机身顶部供水立管与水平横管连接处。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供水立管与水平管的安装

供水管材采用聚乙烯（PE）管或PP-R管，采用热熔方式进行焊接。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，加热面温度应保持均匀。在保压冷却期间，禁止移动焊接件或在焊接件上施加任何外力，必须无应力焊接。焊接完毕须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进行连接，上部安装90度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

采用定制型卡口喷头，可选用PP材料进行制造，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）。

图5 喷头

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2-3m，并以60度实心锥形的方式进行喷洒。每个喷头都由一个开关单独控制，可以选择性地进行喷洒，避免因某一喷头损坏而导致其他喷头无法正常工作。同时也避免因为过度喷洒造成的水资源浪费和现场泥泞的情况。其缺点是电网管线使用较多，线路较复杂。

4.2.7智能控制系统及线路的安装

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

4.2.8防冻温控系统的安装

在管道、喷头及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，影响系统正常使用。也可以采用聚氨酯材料对管道进行包裹，以便保温。

4.2.9雨天感应系统

为了保证降尘效果和控制施工现场的含水量，在控制系统中安装了雨天感应系统。当系统遇到雨天，传感器传递信号给控制系统，自动关闭控制阀，避免水资源浪费。

5 试运行和调试

本喷淋降尘系统安装完毕后，必须进行试运行。首先是强度和严密性测试，分为冲洗和试压两部分。试压需要两个及以上的压力表，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。由于安装顺序或安装位置等缘故，部分设备器件无法参与冲洗和试压，则要对其进行隔离或拆除保护。

及时对喷淋系统的运行情况进行详细记录存档，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，并对数据进行及时分析。对水压及喷淋效果进行观测记录，随时调整喷头角度。对系统的喷洒均匀度、用水量进行分析评估，及时修正。

如测试结果不合格，需要降低压力、排净水分，排查原因、修理调整甚至重新安装，直至合格为止。

6 相关注意事项

6.1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。水量不够时，可用自来水补充。

6.2应使用具有相应资质的单位和人员进行安装。

6.3水流在输送过程中容易产生静电，应做好接地连接。

6.4塔吊标准节加节时，供水立管应同步接长。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，利于同步。

6.5根据现场污染程度确定喷洒次数、喷洒间隔和喷洒时间，不能造成地面泥泞现象。压力泵应达到要求压力，将蓄水池中的水送至指定高度。如压力泵压力不足时，须在塔机上安装二次增压泵。

7 总结

塔吊喷淋降尘系统有助于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、地下水资源和雨水，利于节水，适合施工企业广泛推广应用。

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