城市轨道交通车站施工现场抑尘新方法研究

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　　摘  要：建筑施工扬尘对城市污染较严重，国内地铁车站大范围的自动化降尘抑尘方法相关研究较少。文章对新的自动化降尘抑尘方法进行方案研究、比选，最终选定的自动喷淋系统及智能喷雾机结合降尘方案具有降尘效率高、自动化程度高、成本低的优势，在昆明市轨道交通4号线的全面推广应用中，对车站施工过程中产生的扬尘起到了有效的控制作用。
　　关键词：昆明轨道交通;岩溶;盾构掘进;常压开仓换刀;关键技术
　　中图分类号：U215 文献标志码：A 文章编号：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
　　近年来，随着经济和贸易的全球化，环境污染也日益呈现国际化趋势，而造成我国多数城市空气污染严重的首要污染物则是城市的空气总悬浮颗粒物（粒径小于100μm的称为TSP，即总悬浮物颗粒），由于国内建筑行业高速发展，建筑施工引起的扬尘已成为可吸入颗粒物污染（粒径小于10μm，简称PM10）的主要污染源之一。针对地铁车站、场段施工工程中产生的扬尘，采取传统的车辆洒水、人工洒水等方式法无法满足昆明市住建局针对建筑工地扬尘提出“六个百分之百，八个必须”的要求，必须研究新的自动化降尘抑尘方法予以实施，以满足降尘抑尘要求。
　　自动化降尘抑尘方法在煤矿行业[1-5]应用比较广泛，随着国家对建筑行业扬尘治理工作的日益重视，白伟宏，刘建威[6]、刘波[7]对建筑工地的扬尘治理自动化喷淋降尘系统进行了研究，然而对于地铁车站大范围的自动化降尘抑尘方法相关研究较少，为此，本文以昆明市轨道交通4号线工程为研究对象，研究并打造一套集自动喷淋及监测于一体的降尘抑尘系统，实现扬尘控制标准（12h平均PM10浓度≤50μg/m3），成功解决车站扬尘问题。
　　1 工程概况
　　昆明市轨道交通4号线为连接主城区与呈贡新区的重要轴线，途径五华、高新、盘龙、官渡、经开、呈贡6个行政区;线路全长43.396km，共设29座地下车站（新建车站28座）、2座停车场、1座车辆段。
　　2 方案比选
　　针对地铁车站、场段裸露地面较多，施工过程中产生扬尘范围广、风蚀作用或人为活动易产生较多扬尘等特点，经过对降尘方法的筛选研究，初步选定三个扬尘控制的方案：
　　方案1：新型结壳抑尘剂降尘[8-10]。
　　方案2：洒水及防尘覆盖网降尘[11-12]。
　　方案3：自动喷淋系统及智能喷雾机结合降尘。
　　选取4号线大漾田车辆段、云大西路站、联大街站为3个施工点进行试点，对3个方案的成本支出进行综合比较，并在此基础上进行方案的可行性分析。结果见表1、2。
　　通过对地铁施工现场扬尘控制的不同施工方案进行可行性分析后，自动喷淋系统及智能喷雾机结合降尘方案具有降尘效率高、自动化程度高、成本低的优势，因此我们确定方案3为实施方案。
　　3 管控重点
　　3.1 工程预期
　　要实现车站施工现场的自动降尘，并要确保其质量达到可控标准，关键控制点在于：
　　（1）降尘范围的控制;
　　（2）降尘时机（频次）的控制;
　　（3）自动化降尘方式的实现。
　　在对策实施阶段，选择了联大街站作为试验站点。联大街站临时用地平面面积12000m2，露天施工范围8000m2。
　　3.2 降尘范围的控制
　　（1）联大街站围挡总长度536m，设置单向雾化喷头134个，单雾化喷头喷射半径距离为5m;基坑护栏总长度300m，设置双头双向雾化喷头150个，双雾化喷头喷射半径距離约为4m;喷淋设置覆盖范围8360m2，喷淋系统保证了联大街施工范围降尘全覆盖。如图1所示。
　　（2）基坑外围喷淋系统喷淋管安于围挡立杆之上，间距2m，既方便固定又美观大方。喷头高出统一高出围栏0.3m，喷头喷射方向为水平向上45°且喷向基坑外侧，这样既保证了雾化喷淋降尘效果，也减少喷雾对于基坑施工影响。如图2所示。 　　（3）在2道喷淋系统的工作间隙，联大街站配备2台喷雾机进行补充降尘。
　　效果检查：经过喷淋系统与喷雾机的结合措施，有效地保证了喷雾范围的控制。
　　3.3 降尘时机（频次）的控制
　　（1）2018年4月期间，气温维持在10～28℃之间，有降雨天数为7d（多为小雨及阵雨天气），风力<4级，较易产生扬尘。在联大街站安装一套扬尘在线监测系统，实时监测和记录现场PM10数据。标段按照4h/次的频率形成监测记录。如圖3所示。
　　（2）2018年4月1日～4月28日，在联大街站进行喷淋系统频次试验，分别按照4h/次、2h/次、1h/次、0.5h/次进行喷淋，每次喷淋时间统一设置为10min。每个频次的累计试验时间为7d，扬尘监测及记录频次为4h/次。喷淋效果见表4。
　　效果检查：经过喷淋系统在不同频次下的降尘效果和经济性对比，我们选择了1h/次、每次持续10min的喷淋频次，能够满足降尘指标（12h平均PM10浓度≤50μg/m3）;喷雾机的喷射频次则为随机，主要根据现场需要来定（PM10监测值≥60μg/m3时，或指定区域需要临时降尘时，手动或自动开启喷雾机）。
　　3.4 自动化降尘方式的实现
　　在确定喷淋频次之前，喷淋系统实行手动控制。在保留手动控制方法的前提下，实现喷淋系统和喷雾机自动控制的方法。
　　3.4.1 喷淋系统自动化控制方法研究
　　（1）功能设想：实现喷淋系统自动控制喷淋频次。
　　（2）功能实现：采用“鸿联TS1025”智能时控开关对增压泵进行定时控制，保证联大街喷淋系统定时定量喷淋降尘。当基坑围挡及周边的喷淋系统连接成为一个整体时，只需要一个开关即可实现自动控制;若单独设置时，则需要分设智能时控开关。如图5所示。
　　3.4.2 喷雾机的自动控制方法研究
　　（1）功能设想：喷雾机的智能控制需要体现的不是“自动定时”的功能，而是要满足“自动瞄准和自动发射”的需要，清除指定区域扬尘，节省人力，方便快捷。
　　（2）功能实现：现有喷雾炮的基础上，增加红外瞄准功能，自动喷淋功能，使用红外线确定喷淋区域，可有效解决建筑施工时短时间，移动车辆携带的扬尘进行降尘处理，并且数字化，无人驱动。包括设置于降尘喷雾炮前端的摄像机，和摄像机前方的红外瞄准器，以及设置于目标降尘区域的红外发射模块，精确喷淋扬尘区域并节约水资源。见图6。
　　效果检查：喷淋系统通过智能时控开关实现了手自一体控制定时喷淋;喷雾机通过改装，实现了自动瞄准、自动监测、自动喷淋。
　　4 结束语
　　通过在联大街站的试验研究，本系统采用喷淋系统与喷雾机相结合的措施，有效解决了地铁车站施工过程中扬尘的控制，确定了降尘的范围及频率。喷淋系统通过智能时控开关实现了手自一体控制定时喷淋;喷雾机通过改装，实现了自动瞄准、自动监测、自动喷淋。
　　经过在昆明轨道交通4号线全线车站和场段范围内进行推广应用，并对系统数据进行收集、分析，达到了预期目标，取得了显著的成果。经过成果推广并进行数据监测，4号线车站和场段施工场地的PM10平均浓度均低于目标值（50μg/m3），如图7。
　　自动喷淋与智能喷雾相结合的降尘方法在昆明市轨道交通4号线车站和场段施工过程中，对产生的扬尘起到了有效的控制作用，为今后地铁建设文明施工积累了广泛的管理经验。
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