文/王維東

本文介紹了中鐵電氣化局QC攻關(guān)小組通過(guò)測(cè)試評(píng)估后，研發(fā)出“高壓霧化噴淋系統(tǒng)”，有效解決了暗挖隧道施工粉塵大、空氣質(zhì)量差的問(wèn)題，為施工作業(yè)人員創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市交通擁堵問(wèn)題日益凸顯，地鐵建設(shè)項(xiàng)目不斷增加。其中，淺埋暗挖法隧道施工由于對(duì)交通影響小，在城市交通施工中被廣泛應(yīng)用。北京地鐵12號(hào)線01合同段長(zhǎng)春橋站是中鐵電氣化局首個(gè)淺埋暗挖法車站，車站主體為PBA暗挖雙層，局部明挖三層結(jié)構(gòu)，車站主體全長(zhǎng)267 m，暗挖段全長(zhǎng)234 m，淺埋暗挖法施工為本工程主要工法。

為降低隧道內(nèi)粉塵含量，提高空氣質(zhì)量，中鐵電氣化局特成立隧道降塵QC攻關(guān)小組。

隧道內(nèi)污染物超標(biāo)狀態(tài)

小組成員使用手持空氣檢測(cè)儀對(duì)5天內(nèi)隧道內(nèi)空氣進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，得出如下數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1）：

表1 4月1日—5日隧道內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)情況

攻關(guān)小組根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，隧道空氣中的主要污染物是PM2.5和PM10，其含量超過(guò)了GB 3095-2016《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱“GB 3095-2016”）規(guī)定的限制（見(jiàn)表2）。

表2 隧道空氣主要污染物PM2.5和PM10與GB 3095-2016測(cè)試對(duì)比

為有效解決暗挖隧道施工粉塵大、空氣質(zhì)量差的問(wèn)題，攻關(guān)小組研發(fā)一套完善的降塵除塵系統(tǒng)，從而為施工人員創(chuàng)造一個(gè)良好的施工環(huán)境，將隧道暗挖作業(yè)PM10與PM2.5降低到GB 3095-2016要求值 PM10≤ 150μg /m3、PM2.5 ≤ 75μg /m3。

QC小組成員通過(guò)查閱各種資料，利用“頭腦風(fēng)暴法”提出兩種技術(shù)方案，方案一是水幕除塵系統(tǒng)，方案二是高壓霧化噴淋系統(tǒng)，并根據(jù)對(duì)比選擇了高壓霧化噴淋系統(tǒng)（見(jiàn)表3）。

表3 “水幕除塵系統(tǒng)”和“高壓霧化噴淋系統(tǒng)”方案對(duì)比

小組成員將總體方案分解5個(gè)步驟：

設(shè)計(jì)圖紙

利用BIM技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)本套系統(tǒng)進(jìn)行三維建模(見(jiàn)圖1)，并利用BIM技術(shù)的管線碰撞檢查，高壓霧化噴淋降塵系統(tǒng)與隧道內(nèi)施工管線無(wú)沖突。

圖1 高壓霧化噴淋降塵系統(tǒng)BIM三維模型

選擇材料

通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，并對(duì)PPR、PVC、焊接鋼管進(jìn)行各種性能、經(jīng)濟(jì)性比對(duì)，最終選定用焊接鋼管材質(zhì)。

制作噴嘴

小組成員根據(jù)霧化系統(tǒng)所處施工環(huán)境及霧化效果，結(jié)合其經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，為高壓霧化噴淋系統(tǒng)設(shè)備制訂以下兩種方案，并最終選擇焊接鋼管管身開(kāi)孔方案。

鋼管連接

通過(guò)套絲機(jī)將鋼管套絲，使用套筒將鋼管進(jìn)行連接，連接前接頭使用生膠帶進(jìn)行纏繞，保證連接的氣密性完好。

安裝輸送系統(tǒng)

步驟1：安裝風(fēng)管、水管引出管路；

步驟2：安裝噴淋鋼管；

步驟3：利用三通器，將風(fēng)水管引入噴淋鋼管；

步驟4：輸送系統(tǒng)完成。

3 分鐘降塵

高壓霧化噴淋降塵系統(tǒng)，開(kāi)啟后實(shí)現(xiàn)了隧道內(nèi)3分鐘降塵，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，隧道內(nèi)空氣質(zhì)量得到顯著改善（見(jiàn)圖2），PM10由305μg/m3降低到 106μg /m3，PM2.5值由278μg /m3降低到55μg /m3（見(jiàn)圖3）。

圖2 高壓霧化噴淋降塵系統(tǒng)開(kāi)啟后效果

圖3 開(kāi)啟高壓霧化降塵系統(tǒng)前后隧道內(nèi)空氣質(zhì)量對(duì)比

表4 7月3日—7日隧道內(nèi)PM10、PM2.5含量測(cè)試

QC小組對(duì)方案實(shí)施后的效果進(jìn)行5天跟蹤調(diào)查，隧道內(nèi)PM10、PM2.5含量均滿足GB 3095-2016要求（見(jiàn)表4）。

隧道高壓霧化噴淋降塵系統(tǒng)在暗挖施工隧道中應(yīng)用后，可有效解決隧道內(nèi)粉塵大、空氣質(zhì)量差的問(wèn)題，顯著改善隧道內(nèi)空氣質(zhì)量，降低隧道空氣中PM10、PM2.5含量，為作業(yè)人員創(chuàng)造一個(gè)良好的施工環(huán)境，多次受到北京市各委辦局、軌道公司、集團(tuán)公司等單位的表?yè)P(yáng)，并榮獲北京市第72次質(zhì)量管理小組成果發(fā)表會(huì)三等獎(jiǎng)，中國(guó)中鐵股份有限公司、中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司優(yōu)秀質(zhì)量管理小組稱號(hào)。

此外，鑒于該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，項(xiàng)目部編寫(xiě)了《隧道高壓霧化噴淋降塵系統(tǒng)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》，規(guī)范了中鐵電氣化局在噴淋系統(tǒng)操作方面的規(guī)程，并在“中鐵電化講堂”進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，推廣新方法。