CN102974179B - 防扬尘水幕系统及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种工程施工系统，尤其属于干净环保的防扬尘施工系统及其制作方法。本发明为一种防扬尘水幕系统,包括水源，其技术要点在于它还有集水系统、喷水帷幕、水泵，喷水帷幕由喷水管固定于支架上构成，喷水管下侧均布有出水孔，集水系统由回收水槽、排水沟、集水坑构成，喷水帷幕架设于回收水槽上，回收水槽有间隔通道与排水沟相通，排水沟中间隔布置有集水坑，水泵固定于集水坑中，水源与集水系统相连。本发明的优点在于工法具有如下特点：①安装工期短；②材料损耗低；③人工需求少；④防治效果好；⑤运行较稳定；⑥经济效益好。

Description

防扬尘水幕系统及其制作方法

技术领域

本发明属于一种工程施工系统，尤其属于干净环保的防扬尘施工系统及其制作方法。

背景技术

对于土方施工量大的堆卸载工程，地基基础工程，平面作业类工程，拆除工程等，如机场飞行区地基基础、场地平整等平面作业工程以及城市拆迁工程施工过程中，防扬尘施工措施是工程安全文明环境保护的重中之重，特别是施工区域与正常工作（或生活）区域接触面长的工程，如不停航机场飞行区工程，目前，工程上运用较多的防扬尘方法有：喷洒水、喷浆覆盖和设置围挡等。其原理都是：一、对扬尘源头的进行控制；二、施工过程中，对扬尘传播途径的截断；三、通过采取措施，改变扬尘颗粒的固有特征，将较小易扬尘的颗粒转变成较大的颗粒块。

机场场道、地基基础处理工程一般面积较为广阔，采用喷洒水，对其进行防止扬尘，虽然是从源头控制的方法，但是对于施工小区为1万平米以上的裸露面积时，单靠喷洒水，即按照上述第一种洒水来处理时，施工员人均仅能控制约300m²范围，洒水间隔时间大于30min，无法形成循环用水，单计算日用水量和人工数，就明显不经济、不节水，而且喷洒水穿插的管线等设施也影响正常施工。喷浆覆盖是最直接控制扬尘的方式，需要有大量的粘土源和设备，这对城市拆迁明显不适用，对于机场工程等单一的大面积平面作业，大量的土方需要多次倒运和平衡，即使有大量的粘土源和设备，供其喷浆和覆盖，但是在二次开挖平整过程中，又需对表层土进行扰动，所以也不能很有效的实现控制扬尘的目的。设置围挡的方法也是较为常见的防扬尘方法，其主要特征就是隔离，然而在较长的施工区域内设置围挡，需要花费很大的人工、材料和时间，而且受风速影响较大，高度较高的屏障还存在倒塌的隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种简单节约、能有效防尘，实现工程建设中的安全文明环境保护的防扬尘水幕系统及其制作方法。

本发明所采用的技术方案为一种防扬尘水幕系统,包括水源，其技术要点在于它还有集水系统、喷水帷幕、水泵，喷水帷幕由喷水管固定于支架上构成，喷水管下侧均布有出水孔，集水系统由回收水槽、排水沟、集水坑构成，喷水帷幕架设于回收水槽上，回收水槽有间隔通道与排水沟相通，排水沟中间隔布置有集水坑，水泵固定于集水坑中，水源与集水系统相连。

本发明通过构建喷水帷幕对扬尘进行阻隔，利用架设钢管架，把事先钻孔、具有喷水功能的喷水管安放到设置好的钢管架上，通过水泵抽水，送水至喷水管，水管喷水后在钢管架下方形成水帷幕，利用水帷幕来切断施工中所产生的粉尘颗粒的飞行途径，将施工区域所产生的扬尘屏蔽在正常运行的场所范围外，保证其它区域的正常运行，利用排水沟对水进行回收。由于其建在施工工地的周边，对施工场地内部的空间及施工交通不影响，而且整个防扬尘水幕系统可通过拆装再次使用。

喷水管的内径不大于50毫米，每隔30-50米有一进水口，出水孔孔径的大小为喷水管内径的3%-5%。为了使出水孔出水均匀，其孔径不能太大，防止水流不到后方，也不能太小，使出水孔的水雾化而影响其防风性，由于这种施工场地大，空旷风力对扬尘的形成和喷水帷幕的破坏不可小觑。

水泵的扬程大于喷水管的进水口与水泵进水口高度差的2倍，流量>40m/h，保证每个出水口均有出水。

出水孔分布在喷水管下侧最底端，其误差范围与喷水管中心所成的圆心角不大于5度。这有利于喷水帷幕的形成，防止水雾化。

喷水帷幕由两排Ø30-50的喷水管向下喷水形成，两排喷水管横向间距约10-30cm，管壁单侧钻Ø2.0mm的出水孔，孔间距1.5-2.5cm；安装时出水孔垂直向下，两排喷水管纵向错位1/2孔间距，使两排喷水孔错位布置，每间隔50cm左右用铁丝将喷水管固定在钢管组合支架上。

当支架的高度超过喷水管的内径100倍时，应在支架上均匀架设上下两层喷水管，每层两排，并以此类推向上架设。根据具体情况（主要是风速）可每层设置一个回收水槽，用彩钢板制成，固定于下一层上方的支架上，也可只有最下层有回收水槽。

排水沟和集水坑结构尺寸根据实际蓄水量需要设置，通常排水沟底宽0.8-2.5m，深度不小于1m。

一种制作上述防扬尘水幕系统的方法,其要点在于1、制作排水沟：测量放样、开挖排水沟，排水沟的长度大于施工区域长度，间隔设置集水坑，在排水沟的上方制作回收水槽；2、制作喷水帷幕：喷水管钻孔，在回收水槽上方搭建支架，将喷水管固定于支架上，并保证出水孔在喷水管的下方。

开挖排水沟是指沟槽开挖完成后，进行土工布铺设，土工布搭接采用缝纫机或细铁丝进行缝合，沟边用竹签固定和砂土重压，集水坑开挖与排水沟开挖同步进行，按照每25-50m设置一个集水坑的要求，进行定位放线，在排水沟顶部土工布下面加铺一层3m宽的塑料布（能更好地防渗水，延长塑料布的使用寿命），以收集帷幕喷出的水，将其汇聚到该段帷幕的中间部位顺边坡通道流入排水沟内，排水沟边坡处的流水面也铺设土工布和塑料布。

由于排水沟是临时工程，如果浇灌水泥来防止水的渗漏，成本高，土工布、塑料布能有效防止水与土层直接接触，又可重复使用，成本低。

帷幕设施的设置长度以施工影响长度为准，在进行帷幕钢管架设时，在已施工的围堰基础上，向两侧各延伸不小于50m。

采用Ø48mm（可根据支架的具体高度来选择）的钢管搭建组成支架，固定在回收水槽上，支架的架设高度以实际施工的需要进行架设，搭设过程中先制作宽度等于回收水槽宽度×施工高度的支架，井字形支撑架的横向杆的每边外露不小于0.25m，立杆下部留不小于0.5m插入回收水槽，在支架两侧面向内0.5m的位置用钢管（Ø48）制成的斜撑杆进行交叉支撑，并在斜撑杆与立杆交叉位置增加一根横向拉杆，用铸铁扣件连接；在斜撑杆与基础支撑的位置增加一根至少3m长的底部横向杆，并在横向杆两端用沙袋等压重进行稳固，在纵向每间隔50m做一个剪刀撑。当使用PVC材料制作的喷水管时，由于其刚性不够，应在其上方增加一纵向固定管，用于固定PVC喷水管，将PVC喷水管间隔用铁线固定于纵向固定管。使用铁制水管则将其直接固定有支架上。

本发明的优点在于工法具有如下特点：① 安装工期短；② 材料损耗低；③ 人工需求少；④ 防治效果好；⑤ 运行较稳定；⑥ 经济效益好。

附图说明

图1为本发明的原理结构示意图

图2为图1的局部放大图

图3为图1的侧视图

图4为集水坑的结构示意图

图5为排水沟的结构示意图

图6为回收水槽与通道14的俯视图

图7为图6的A-A剖面图

其中：1集水系统 11排水沟 12集水坑 13回收水槽 14通道 2喷水帷幕 21喷水管 22支架 221支撑架横向杆 222立杆 223斜撑杆 224横向拉杆 225底部横向杆 226剪刀撑 228纵向固定管 23出水孔 24进水口 3土工布 4碎石 5水泵 51滤水管 7压重。

具体实施方式

下面结合视图对本发明进行详细说明，可以使本专业的技术人员更理解本发明，但不以任何形式限制本发明，由于本发明所使用环境优劣，对部分材料及其尺寸的选择有很大影响，所以实施例中的具体尺寸供参考，并不是唯一不变的选择。

实施例1，如图1、2、3所示，一个旁边为不停航机场飞行区的在建机场跑道工程，具有10万m2以上的施工面积，四周为正常工作区域，其建设中的防扬尘水幕系统,由水源、集水系统1、喷水帷幕2、水泵5构成，喷水帷幕2由喷水管21固定于支架22上构成，喷水管21下侧均布有出水孔23，集水系统1由回收水槽13、排水沟11、集水坑12构成，喷水帷幕2架设于回收水槽13上，回收水槽13有间隔通道14与排水沟11相通，为了流水顺畅回收水槽13向着通道14呈一定的坡度，一般为0.5-1%，排水沟11中间隔布置有集水坑12，同样排水沟11向着集水坑12也呈0.5-1%的坡度，水泵5固定于集水坑12上，水源与集水系统1相连，集水系统能收集约80%的水，不足部分由水源不断补充进集水系统。

喷水帷幕2由两排Ø30-50的PVC喷水管21向下喷水形成，喷水管21的内径不大于50毫米，每隔30-50米有一进水口24与水泵5相接，PVC喷水管以30-50米（至少含一个进水口24）为单位加装控制阀，使得喷水帷幕2可分段开启，出水孔23孔径的大小为喷水管21内径的3%-5%，分布在喷水管21下侧最底端，其加工安装误差范围与喷水管21中心所成的圆心角不大于5度，两排喷水管21横向间距约10-30cm，管壁单侧钻Ø2.0mm（可根据具体情况而定）的出水孔23，孔间距1.5-2.5cm（可根据具体情况而定）；安装时出水孔23垂直向下，两排喷水管纵向错位1/2孔间距，使两排喷水孔错位布置，每间隔50cm（可根据具体情况而定）用铁丝将喷水管固定在钢管组合支架22上。排水沟底宽0.8-2.5m，深度不小于1m, 支架22的高度超过喷水管21的内径100倍时，应在支架22上均匀架设上下两层喷水管21，每层两排，并以此类推向上架设（本实施例只有一层），根据具体情况（主要是风速）可每层设置一个回收水槽，用彩钢板制成，固定于下一层上方的支架上，也可只有最下层有回收水槽。水幕（喷水管）可根据扬尘的粉尘浓度大小和风速大小进行叠加布置。

采用Ø48mm（可根据支架的具体高度等需要来选择）的钢管搭建组成支架22，固定在回收水槽13上，支架22的架设高度以实际施工的需要进行架设，搭设过程中先制作宽度等于回收水槽宽度×施工高度的支架，井字形支撑架的横向杆221的每边外露不小于0.25m，立杆222下部留不小于0.5m插入回收水槽13，在支架两侧面向内0.5m的位置用3m钢管（Ø48）制成的斜撑杆223进行交叉支撑，并在斜撑杆223与立杆222交叉位置增加一根横向拉杆224，用铸铁扣件连接；在斜撑杆223与基础支撑的位置增加一根至少3m长的底部横向杆225，并在横向杆225两端用压重7进行固定，在纵向每间隔50m（可根据具体情况而定）做一个剪刀撑226，支架上方固定有纵向固定管228用于固定PVC喷水管，同时对支架也起到加固的作用。根据实际情况，主要是风速、地质条件状况恶劣可对支架的结构进行增加使之更为牢固，或风速、地质条件状况好可对支架的结构进行精减，使之更为经济。如果使用钢管作为喷水管，就可不用纵向固定管228，但钢管在施工上不如PVC管方便。

它的制作过程为: 1）制作排水沟：测量放样、开挖排水沟，排水沟的长度大于施工区域长度，间隔设置集水坑11，可将挖出来的土方直接堆在沟的上方，形成图中所示的堆载体，工程结束后再回填；2)制作喷水帷幕2：喷水管21钻孔（也可从厂家直接定制）、搭建支架22，将喷水管21固定于支架（22）上，并保证出水孔23在喷水管21的下方，垂直向下，形成无缝水幕，以保证水帷幕的连续性，达到帷幕除尘的效果。

如图5所示，排水沟设置的目的是蓄水作用和连接各集水坑保持水量平衡为喷水水幕提供水源，排水沟开挖的长度根据帷幕长度为准，每间隔50m设置集水坑。排水沟和集水坑结构尺寸根据实际蓄水量需要设置，通常排水沟底宽0.8-2.5m，深度不小于1m。排水沟沟槽的开挖和实施可根据水幕布置区域的地势进行设置，须保证水幕足量用水和满足流水方向。为实现安全环保的需要，在深度超过1.5m后其坡度必须大于1:1.5，边坡必须做相应维护（如土工布包裹护坡，片石护坡，混凝土或砂浆护坡）以保证沟底平整和边坡稳定。

集水坑和排水沟可同时使用，也可以分开使用，对于使用面积较小时可以选择只设置集水坑，在使用面积范围较长时可集水坑和排水沟配合设置，按照每30-50m至少设置一个集水坑的要求布置。如图4所示集水坑开挖时，做好基坑的排水工作和边坡的防护（集水坑深度在2.5m以上），及时排出基坑积水。集水坑开挖完成后，立即铺筑碎石4（10cm左右）和土工布3，再进行水泥砂浆片石的砌筑。片石边部要与放样基线平行对齐，根据石块的形状自然交错放置，尽量做到块石与块石之间间隙最小，然后将砂浆填入缝隙中，填满整个缝隙。浆砌作业的基本要求是既要保证质量和速度，又要保证蓄水要求和边坡稳定。集水坑底部安放水泵的位置，根据水泵大小用混凝土浇筑底座，以方便安装水泵5。

如图6、7所示，为防止水幕的水渗入到水幕钢管架体下部基础或土基内，导致基础内的含水饱和致使基础软化，对水幕钢管架体的稳定性造成危害，施工时可在水幕钢管架体下部布设一层防水土工布3或塑料布6（架体边线外1.5-2.5m），同时设置彩钢板回收水槽以收集水幕喷出的水，将其汇聚到该段帷幕（每段50m）中间部位的通道14顺边坡流入排水沟或集水坑内。

帷幕设施的设置长度以施工影响长度为准，在进行帷幕钢管架设时，在施工区域外围或距离扬尘源较近的地基基础或其他结构上，考虑风向和风速的因素，帷幕的设置需向保护区域两侧各延伸不小于50m。

水泵及供水管安装

水泵型号的选择以满足对水幕进行供水为原则。水泵安装在集水坑内预先设置的混凝土平台上，以保证运行时平稳和设备的安全。水泵的用电线路按照三相五线制的要求接入。

供水管的安装，尽量减少急弯，平直铺设，以提高水泵的实际供水高度。PVC管采用等径接头连接，在连接前先对管头外壁进行打磨处理涂抹PVC胶水，待胶水凝结后方可通水使用。在弯折处和围堤边坡上用沙袋固定，防止供水压力过大水管出现抖动现象，破坏水管的接头。

水幕喷水管安装

喷水帷幕由两排Ø50mmPVC喷水管向下喷水形成，两排喷水管横向间距约10-30cm。管壁单侧钻Ø2.0mm孔，孔间距1.5~2.5cm；每间隔50cm用铁丝将喷水管固定在钢管组合排架上，安装过程中必须保证喷水孔垂直向下，两排喷水管纵向错位1/2，使两排喷水孔错位布置，形成无缝水幕，以保证水帷幕的连续性，达到帷幕除尘的效果。

材料及设备

1.1 材料

1.1.1 土工布

水泵5进水口的滤水管51管外包裹一层土工布，土工布材料性能应满足：渗透系数0.4×10-3cm/s～2.0×10-3m/s,抗拉强度：20N/cm～44N/cm，湿态：15N/cm～30N/cm，隔土性小于0.075mm。

1.1.2 钢管和扣件

钢管：采用φ48钢管，每根钢管的质量不得超过25kg。脚手架钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T 13793）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T 3092）中规定的3号普通钢管的规定。

扣件：其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB 15831）的规定；采用其它材料制作的扣件，应经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用。脚手架采用的扣件，在螺栓拧紧力矩达65N·m时，不得破坏。

1.2 设备配置

1.2.1设备技术要求

水泵：扬程大于喷水管（21）的进水口（24）与水泵进水口高度差的2倍，流量>40m³/h。

1.2.2水量计算

Q-水泵流量40m³/h

N-水泵台数

H-日工作时间10小时

M-日用水量

m-小时用水量

m=Q×N×t=40m³/h×16×1h=640m³

M=m×H=640m³×10×80%=5120m³(回水利用80%，其余由水源补充)

日用水量6400m³/h。考虑回收循环利用80%喷水，则日用水量为1280m³/h。

2. 安全措施

(1)采取有效的支撑措施，在水幕支架两侧架设斜支撑；同时，在施工过程中，根据现场的风速情况，对支架进行额外的加固处理。

3. 效益分析

采用“喷水帷幕”施工工法可以加快施工进度、缩短施工工期，减少人工和材料的损耗量，节约成本，并且喷水帷幕以其高效的粉尘拦截率，水幕在风力小于五级时，粉尘拦截率为100%；风力六-七级时，拦截率60%；七级以上风力，拦截率30%，能够较好的控制施工产生的粉尘，具有较好的效益。

Claims (5)

1.一种防扬尘水幕系统,包括水源，其特征在于：它还有集水系统（1）、喷水帷幕（2）、水泵（5），喷水帷幕（2）由喷水管（21）固定于支架（22）上构成，喷水管（21）下侧均布有出水孔（23），所述的出水孔（23）分布在喷水管（21）下侧最底端，出水孔（23）的中心线与喷水管（21）中心所成的圆心角不大于5度，集水系统（1）由回收水槽（13）、排水沟（11）、集水坑（12）构成，所述排水沟底宽0.8-2.5m，深度不小于1m，喷水帷幕（2）架设于回收水槽（13）上，回收水槽（13）有间隔通道与排水沟（11）相通，排水沟（11）中间隔布置有集水坑（12），集水坑底部安放水泵的位置，根据水泵大小用混凝土浇筑底座，水泵（5）固定于集水坑（12）的底座中，水源与集水系统（1）相连，所述的喷水管（21）的内径不大于50毫米，每30-50米有一进水口（24）与水泵（5）相接，喷水管以30-50米，至少含一个进水口（24）为单位加装控制阀，使得喷水帷幕（2）可分段开启，出水孔（23）孔径的大小为喷水管（21）内径的3%-5%，水泵的扬程大于喷水管（21）的进水口（24）与水泵进水口高度差的2倍，流量>40m³/h，喷水帷幕由两排Ø30-50的喷水管（21）向下喷水形成，两排喷水管（21）横向间距约10-30cm，管壁单侧钻Ø2.0mm的出水孔（23），孔间距1.5-2.5cm；安装时出水孔（23）垂直向下，两排喷水管纵向错位1/2孔间距，使两排喷水孔错位布置，每间隔50cm用铁丝将喷水管固定在钢管组合支架（22）上。

2.根据权利要求1所述的防扬尘水幕系统，其特征在于：支架（22）的高度超过喷水管（21）的内径100倍时，应在支架（22）上均匀架设上、下两层喷水管（21），每层两排，并以此类推向上架设。

3.一种制作如要权利要求1所述防扬尘水幕系统的方法，其特征在于：制作排水沟（11）：测量放样、开挖排水沟，排水沟的长度大于施工区域长度，间隔设置集水坑（11），在排水沟（11）的上方制作回收水槽（13）；制作喷水帷幕（2）：喷水管（21）钻孔，在回收水槽（13）上方搭建支架（22），将喷水管（21）固定于支架（22）上，并保证出水孔（23）在喷水管（21）的下方。

4.根据权利要求3所述的制作防扬尘水幕系统的方法，其特征在于：帷幕设施的设置长度以施工影响长度为准，在进行帷幕钢管架设时，在已施工的基础上，向两侧各延伸不小于50m。

5.根据权利要求3所述的制作防扬尘水幕系统的方法，其特征在于：采用钢管搭建组成支架（22），固定在回收水槽（13）上，支架（22）的架设高度以实际施工的需要进行架设，搭设过程中先制作宽度等于回收水槽宽度×施工高度的支架，井字形支撑架的横向杆（221）的每边外露不小于0.25m，立杆（222）下部留不小于0.5m插入回收水槽（13），在支架两侧面向内0.5m的位置用钢管制成的斜撑杆（223）进行交叉支撑，并在斜撑杆（223）与立杆（222）交叉位置增加一根横向拉杆（224），用铸铁扣件连接；在斜撑杆（223）与基础支撑的位置增加一根至少3m长的底部横向杆（225），并在横向杆（225）两端加有压重（7），在纵向每间隔50m做一个剪刀撑（226）。