塔機旋轉(zhuǎn)噴淋、噴霧系統(tǒng)的設(shè)計

中建七局總承包公司 鄭州 450004

1 塔吊旋轉(zhuǎn)噴淋、噴霧系統(tǒng)機理

塔吊旋轉(zhuǎn)噴淋、噴霧系統(tǒng)的機理為：根據(jù)施工環(huán)境，充分利用塔吊在施工現(xiàn)場特殊、獨有的制空優(yōu)越特性，建立有效的灑水抑塵系統(tǒng)，從而使塔吊噴淋、噴霧系統(tǒng)具備持續(xù)移動旋轉(zhuǎn)的水噴淋、噴霧狀態(tài)。

每臺塔吊噴淋降塵系統(tǒng)覆蓋范圍為半徑40～60 m的圓形，達(dá)到了整個工地現(xiàn)場全面覆蓋降塵的效果。預(yù)設(shè)塔吊大臂長50 m（可隨塔吊型號改變長度），立塔高90 m。該系統(tǒng)的要點和創(chuàng)新點為：在系統(tǒng)運行過程中塔吊不停車，不需專人監(jiān)管噴淋、噴霧，噴淋、噴霧可隨塔吊大臂作360°無限制旋轉(zhuǎn)。

1.1 霧化噴灑系統(tǒng)

霧化噴灑系統(tǒng)的恒壓水流通過均勻的卡口噴頭以直徑小于0.20 mm水珠呈霧化狀態(tài)噴出，水霧凝結(jié)空中微塵，結(jié)合重力自然下降。系統(tǒng)運作時沿塔吊大臂均勻布設(shè)的噴頭噴出的水霧墻隨塔吊大臂作360°無限制旋轉(zhuǎn)，保證對工地立體空間粉塵實現(xiàn)瞬間壓制，從而凈化空氣。

該系統(tǒng)在保證立體空間降塵方面具有速度快、效果明顯、范圍廣、無死角等特點，且不受地況及工地特殊施工環(huán)境限制，另外水霧結(jié)合浮塵自然下落的過程不影響工人施工。

1.2 雨簾噴淋系統(tǒng)

雨簾噴淋系統(tǒng)的目的在于壓制工地現(xiàn)場上的地面浮土、虛塵，同時也可養(yǎng)護(hù)現(xiàn)場主體的預(yù)拌混凝土，其特點是高效、省時、省力，且基本等效于人工降雨（中雨），其壓制地面浮土、降塵的效果十分顯著，同時，兼顧了預(yù)拌混凝土的養(yǎng)護(hù)效果。塔吊噴淋、噴霧系統(tǒng)的效果如圖1所示。

圖1 施工現(xiàn)場塔吊噴淋、噴霧效果示意

2 工程重、難點

持續(xù)旋轉(zhuǎn)的機械連接輸送管道是流體介質(zhì)輸送的關(guān)鍵，其中的持續(xù)旋轉(zhuǎn)和對連接管道的承壓及密封無滲漏的高要求是該系統(tǒng)的難點。輸送水管道旋轉(zhuǎn)點與塔吊自身結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心點不吻合是該系統(tǒng)另一難點。由于塔吊工作狀態(tài)為持續(xù)振動且相對振幅較大，而輸送水管道的安裝需穩(wěn)定可靠的環(huán)境，且對水密封性能的要求較高，針對連接、旋轉(zhuǎn)、密封的性能要求，采用耐高壓、耐腐蝕的鍍鋅鋼管以及絲扣和法蘭組合，并運用汽車懸掛系統(tǒng)的柔性連接技術(shù)，從根本上解決了因硬性連接而可能造成連接件崩裂的問題，同時也不影響塔吊自身的支撐體系。在以往工程實踐中，如何既能保證塔吊運轉(zhuǎn)正常，又能使依附于塔吊結(jié)構(gòu)的噴淋輸水系統(tǒng)穩(wěn)定工作是大量實際嘗試該噴淋理念實施者們的瓶頸所在[1-2]。

3 設(shè)計步驟

1）第1階段：在塔吊橫臂上塔身前，在地面安裝噴淋和二次加壓管道泵（可選）及供水管道旋轉(zhuǎn)設(shè)備。

2）第2階段：安裝完塔吊標(biāo)準(zhǔn)塔（獨立立塔的最高點）后安裝第1階段立管及高揚程水泵（地面），通電、通水并進(jìn)行試運行。

3）第3階段：隨塔吊上升逐步增加立管長度。該系統(tǒng)由工地環(huán)型消防及臨水管網(wǎng)供水。

3.1 系統(tǒng)要點說明

1）鑒于塔吊旋轉(zhuǎn)部位構(gòu)造復(fù)雜且不規(guī)則，造成立管和大臂橫向管道連接點不同心，不能做同心圓環(huán)轉(zhuǎn)動。輸送水管道在塔吊旋轉(zhuǎn)節(jié)位置的設(shè)計和安裝構(gòu)件，皆為此噴淋系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計，其特點和工作原理為：萬向節(jié)在塔吊轉(zhuǎn)盤承臺處作360°定點圓心旋轉(zhuǎn)；連接萬向節(jié)與塔吊大臂橫管的高壓軟水水管。萬向節(jié)和高壓軟管是整個系統(tǒng)的核心所在，萬向節(jié)完美地實現(xiàn)以點為圓心輸送水管道的同心圓運動。而長2 m的高壓軟管可消除因塔吊大臂在旋轉(zhuǎn)和起吊過程中橫管的伸縮行程的不同心位移。塔吊大臂噴淋系統(tǒng)在塔吊大臂不停止施工的情況下作360°無限制旋轉(zhuǎn)，同時保證輸送水無間斷，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件無滲漏、免維護(hù)，噴淋系統(tǒng)正常工作[3-5]。

2）由于塔吊最終高度超過100 m，保留噴頭壓力為0.30 MPa，計算塔底輸水管承壓在1.30 MPa以上，因此選用管壁厚大于3 mm的鍍鋅鋼管，確保輸送水管道達(dá)到設(shè)計壓力要求。之所以選用φ40 mm的水管，是因為考慮到2點因素：一是保證輸送水水量充足，縮短噴淋、噴霧時間，保證不耽誤施工。二是φ40 mm水管可利用腳手架扣件，不需另外加工，便于安裝，易于推廣。另外，如果塔吊底部安裝的高揚程輸送泵滿足出口壓力，則塔吊駕駛艙平臺旁二次增壓泵可節(jié)省，不需配備。

3）此塔吊噴淋系統(tǒng)安裝難點在于給水管在立塔內(nèi)部沿塔梯用專用腳手架扣件固定，采用軟橡膠承接、連接扣件柔性固定，避免因塔吊在工作過程中的允許擺幅造成輸水管道脫扣和損壞。

4）噴淋、噴霧部分為獨立工作管線，噴淋為3 mm水柱，間隔0.50 m，形成長近50 m雨簾（同步塔吊大臂長度）。充分利用塔吊的立體覆蓋面廣、覆蓋面全的特點，在壓制地面浮土的同時兼做施工層預(yù)拌混凝土養(yǎng)護(hù)。充分霧化的水霧對空氣和立體施工空間粉塵的壓制十分有效，可達(dá)瞬間凈化施工環(huán)境的效果。

5）技術(shù)參數(shù)：噴霧選用定制型卡口噴頭，型號為YWYT-BB-1/4-6.5-PP，或者選用定制型卡口噴嘴，卡口噴嘴只需在支管上開孔即可。定制型卡口噴頭的噴霧形狀為實心錐形，覆蓋面為實心圓形，液滴直徑為中到大，獨特的葉片設(shè)計和流量通道提供了出色的噴霧控制和均勻的噴霧分布。定制型卡口噴嘴則直接沿塔吊大臂敷設(shè)，并以60°實心錐形的方式進(jìn)行噴灑。

3.2 噴頭設(shè)計

噴霧形狀為實心錐形，打擊面為圓形，覆蓋范圍更均勻，應(yīng)用范圍廣泛；液滴直徑為中到大，獨特的葉片設(shè)計和流量通道提供了出色的噴霧控制和均勻的噴霧分布，并可以根據(jù)工作要求采用PP材料制造（圖2）。

圖2 噴頭設(shè)計結(jié)構(gòu)示意

4 結(jié)語

1）塔吊噴淋、噴霧系統(tǒng)的發(fā)明和試驗均已通過工地實際測試，運行正常，符合泵設(shè)計要求，效果明顯，對高浮塵、揚塵的工地污染源能在5～10 min內(nèi)有效抑制，同時不影響任何建筑施工的正常進(jìn)行[6-8]。

2）系統(tǒng)安裝及其配件在一般的水暖配件商店均可選購到。該系統(tǒng)的設(shè)計理念符合大眾化，具有很強的實用性和推廣價值。

3）鑒于該系統(tǒng)僅在高層群體樓工地進(jìn)行試驗和安裝，故本文的研究仍有許多局限性，例如油、氣類工地是否同樣適用仍需進(jìn)一步研究。