建筑工程粉尘及其防治

2010年我国建筑业实现增加值397983亿元，比上年增长12．6％，建筑业增加值占GDP比重高达6．6％。 然而，建筑业又是自然环境污染的主要原因之一，建筑环境不仅产生各种滋扰，如粉尘、噪声、泥泞的工地流水等，同时在土地开挖、房屋修建、工地的清理、拆迁、道路修建工程和房屋装修等各种建筑活动中会产生大量的建筑废弃物，其中危害更大的是建筑粉尘。 建筑过程中产生的粉尘既有飘尘也有落尘。 正常情况下，飘尘能很快降落，但在施工过程中，由于钻探爆破等原因，会使部分粉尘带有大量的电荷，因而会较长时间漂浮在空气中，和普通条件下的粉尘相比，对环境污染的持续时间更长。 同时，在施工建筑工地的周围，由于落尘浓度较大，形成了飘尘和有毒气体的载体，对周边的生态环境和居民产生严重的影响。

建筑排放的粉尘来源：

①废弃建筑的拆卸及拆卸途中产生的废弃物的运输所产生；

②房屋兴建前的夯实过程、沙石运输、结构确定等所产生；

③建筑施工时各种原材料装卸运输转移时，遇到大风而吹起的粉尘，再者建筑的原材料转运途中会因起伏颠簸或超载引起外泄，或因大量车辆行驶途中导致道路扬尘口。

④施工过程中大量的粉尘会极大地降低能见度，导致操作失误，甚至发生危险，极大地影响了单位的发展和效益的提高。 如果缺乏有效的预防措施，途中或在工地工作的人员就必须使用防尘专用口罩、眼镜和手套，尽量避免自己长时间处在粉尘污染的环境下，尽可能减少粉尘污染对人体造成的伤害。

11．2．1 建筑爆破粉尘防治

爆破法是城市高层建筑拆除最有效的方法之一，但是，在建筑物拆除的施工准备期间和实施爆破后都会产生粉尘。 尤其是在城市人口和建筑物密集的区域进行建筑物爆破拆除，在建筑物起爆瞬间和倒塌后，建筑物内外粉尘弥漫，以巨大的粉尘球源向外辐射，爆破区周围的建筑物被粉尘覆盖，复原和清理工作极其困难。

1．爆破法拆除建筑物时粉尘的产生来源分析

在对城市废弃高层建筑物进行爆破拆除时，由于所使用的砖和混凝土等建筑材料易产生粉尘，建筑物在使用期间易粘附粉尘以及拆除时的爆破、倒塌、触地等原因，产生粉尘是不可避免的。 拆除爆破粉尘主要有施工准备粉尘和爆破粉尘两种类型，施工准备期间产生粉尘称为施工准备粉尘，产生原因有：凿岩机钻孔、锤击砖墙及板以及砖墙和板落地等3部分。 实施爆破时产生的粉尘称为爆破粉尘，产生的原因有：

①炮孔周边的介质被炸药炸碎；

②建筑物倒塌时，内部结构断裂、解体、相互挤压碰撞；

③建筑物上附着的尘土在倒塌过程中被扬起；

④建筑物触地时所产生的扰动气流对地面灰尘的扰动。

在建筑物倒塌瞬间，建筑物内部和周围的空气由于受到剧烈的扰动而形成高压气流，在高压气流和爆破气体膨胀的作用下，形成的爆破粉尘具有浓度高、扩散速度快、影响范围大、粉尘颗粒影响范围广等特点。 因此，爆破粉尘在建筑物起爆后能够迅速扩散并长时间随气流流动，对附近居民和建筑物的危害极大。 因此，主要对爆破粉尘进行综合防尘降尘技术研究。

2．综合防尘降尘技术

综合防尘降尘技术包括：装药点含水围帘覆盖、楼层顶板悬挂爆炸水袋、建筑物围裹含水帘幕、屋顶架设柔性水帘喷管、建筑物屋内外地面洒水、倒塌区周围预置高压水枪和爆破后流动水车向爆堆喷水除尘7个方面。

（1）建筑物屋内外地面洒水

在爆破之前，要先清理长期沉积在屋外地面和屋内地板上的灰尘以及打孔堆积的残渣，然后对屋内地板和屋外地面用喷水管充分润湿，以减轻施工准备粉尘的污染和建筑物倒塌过程中气浪在屋内屋外引起的粉尘污染。 在屋内洒水时，要由底层到顶层逐层洒水，洒水主要针对地面，但是对于未拆除的墙面和未能处理的残渣，也要用水充分润湿。 在屋外洒水时，为保证建筑物主体倒塌方向地面的水量充足，有条件时进行蓄水，其余地面用水充分润湿即可。

（2）装药点含水围帘覆盖

在装药点处，由于周边介质被炸碎而产生大量的粉尘和飞石，在装药点所在的梁柱周围，用铁丝捆扎1层浸水的草帘，可以同时起到防粉尘和飞石的作用。

（3）楼层顶板悬挂爆炸水袋

在楼层顶板悬挂爆炸水袋除尘的方法，是利用水袋爆炸后在空气中所形成的水雾来捕捉建筑物爆破倒塌时，因内部结构破碎、断裂、解体、相互挤压碰撞形成的粉尘。

①爆炸水袋的构造。 如图11．3所示，爆炸水袋所用的水袋以聚乙烯塑料薄膜制成，将导爆索悬挂在雷管下端作为药包，并用防水薄膜包好放置于水中。

②爆炸时间。 由于爆炸水袋爆炸后，水雾在空气中的持续时间为1．5～3s，而混凝土完全破碎时间仅为60ms，因此，要严格控制水袋起爆时间，在混凝土梁、柱起爆前1s引爆爆炸水袋中的药包。

（4）建筑物围裹含水帘幕

建筑物围裹含水帘幕，不仅可对由楼内向外冲出的粉尘和楼倒塌时被扬起的附着粉尘进行消除，还能够对飞石进一步阻挡。如图11．4所示，含水帘幕为12m×1．2m×0．06m浸水草帘，对建筑物进行围裹时，草帘由屋顶悬挂到地面，在爆破切口部位悬挂2层浸水草帘，具体施工方法如下：

在女儿墙外侧围绕建筑物安装膨胀螺丝，膨胀螺丝孔距离女儿墙顶部200mm，膨胀螺丝间距1200mm。 相邻两个膨胀螺丝之间以直径为7mm的铁丝连接，墙两边不足1200mm处可忽略。 用细铁丝将含水帘幕绑扎在膨胀螺丝之间的铁丝上。 从楼顶到地面，利用同样的方法，在上一块含水帘幕末端的楼外墙上打膨胀螺丝，连接铁丝绑。 扎下一块含水帘幕，并将上一块含水帘幕的末端绑扎在末端膨胀螺丝之间的铁丝上。 含水帘幕到达地面时，用砖块压实建筑物上。

图11．3 爆炸水袋构造示意图

图11．4 含水帘幕示意图（单位：mm）

（5）屋顶架设柔性水帘喷管

在屋顶架设柔性喷水帘喷管，利用喷管喷水时形成的水帘可以进一步对建筑物倒塌时由建筑物内部向楼外冲出的粉尘以及被扬起的附着粉尘进行及时有效的消除。 为防止爆破时屋顶变形影响水管的喷水效果，选取管径为90mm的微柔性PVC-U管作为水帘喷管，并在喷管的一侧沿管轴开一列直径约5mm的小孔，小孔间距200mm安装时，首先，在屋顶女儿墙顶上沿女儿墙打一圈钢钉，钢钉间距500mm；然后，将PVC-U管用粗铁丝绑扎在钢钉上，有小孔的一侧向外，管与管之间用柔性连接头接好；最后，铺设由地面到水帘喷管的柔性供水管，柔性供水管采用消防用的天然胶衬里。 消防水带屋顶柔性喷管结构如图11．5所示。

图11．5 柔性喷管示意图

（6）倒塌区周围预置高压水枪

建筑物倒塌时，落地产生的的冲击波会瞬间将倒塌区内的粉尘向四周喷出，在倒塌区周围密集布置高压水枪，利用密布水枪喷水形成的水幕可以有效地阻止粉尘的扩散。

①射高SB的确定

由于高压水枪喷嘴需要布置在建筑物的塌散范围之外，所以高压水枪并不是垂直射流，其喷出的水可视为抛物运动，因此高压水枪射高SB要大于建筑物高度h，SB计算简图如图11．6所示。

图11．6 SB计算简图

由图11．6可知：

当高压水枪喷嘴布置在塌散范围边缘时，可令

SB＝M （11．3）

式中 SB——垂直射流时射流高度，m；

M——喷嘴至楼顶的直线距离，m；

β——喷嘴与楼顶的连线与地面的夹角，（°）；

h——建筑物高度，m；

l——塌散范围，m。

②喷头入口水压计算

水压的计算与喷嘴的形态有关，通常采用圆形喷嘴，射高（SB）与水压（H）及喷嘴直径（d）关系式为：

式中 H——喷头入口水压，m H2O；

α——系数；

d——喷嘴内径，mm。

通过以上两式计算，可得：

由式（11．6）可知，必须满足1-αSB＞0，式（11．6）才有意义。

（7）爆破后流动水车向爆堆喷水除尘

爆破完成后，利用流动水车围绕建筑物倒塌后的爆堆进行喷水，可以防止建筑物爆破后继续向周围散发粉尘，将粉尘污染降到最低。

11．2．2 建筑扬尘来源及防治

中国的大气环境污染最主要的污染物为总悬浮颗粒物，其中扬尘由于政府对其控制的重视程度不足，以及城市周边生态环境的不断恶化，近年有加重的趋势，已成为城市颗粒物污染的主要原因。 从扬尘污染的变化趋势来看，由于城市建设施工、裸露地面的大量存在以及城市周围生态环境的恶化，很多城市扬尘污染在进一步加重，大部分城市没有好转的迹象。 在相当长的一段时期内，由扬尘所造成的颗粒物污染是影响我国城市空气质量的首要因素。 因此，在施工管理中重视无尘化管理是很有意义的。

1．扬尘的危害及主要来源

各单一尘源类所排放的颗粒物进入环境空气中后，部分颗粒物由于重力等作用沉降到地面、道路、建筑物顶、窗台等各类可以容纳颗粒物的地方，这部分沉降下来的颗粒物在自然力或人类活动等的影响下会再次或多次进入环境空气中形成扬尘。 空气中的细小颗粒物不但可以降低城市大气能见度，还会造成光化学烟雾、酸雨、气候变暖等环境问题。 PM2．5就是导致城市能见度下降的祸首，增加了交通隐患，随着现代城市机动车辆数量的巨增，也极易导致交通事故。

根据最新污染源解析的结果，建筑水泥尘对大气颗粒物（TSP）的年分担率为18％，采暖季为12％，非采暖季为23％。 建筑水泥尘对PM10的年分担率为13％，采暖季为7％，非采暖季为12％。 随着我国国民经济的迅猛发展，城市基础设施建设正处于高峰时期，建筑、拆迁、道路施工过程中物料的装卸、堆存、运输转移等产生的建筑扬尘还会不断增多，已成为TSP污染的重要原因之一。 可见，建筑施工是产生扬尘的主要原因。

建筑施工中出现的扬尘主要来源于：渣土的挖掘与清运、回填土、裸露的料堆、拆迁施工中由上而下抛撒垃圾、堆存的建筑垃圾、渣土清运、现场搅拌混凝土等。 扬尘还会由堆放的原材料（如水泥、白灰）底泥流淌在路面风干，以及底泥堆场修建工程和护岸工程施工产生。

2．施工现场的无尘化技术

（1）挡风抑尘墙

根据空气动力学原理，当风通过挡风抑尘墙时，墙后出现分离和附着并形成上、下干扰气流来降低来流风的风速，极大地损失来流风的动能，减少风的湍流度，消除来流风的涡流，降低料堆表面的剪切应力和压力，从而减少料堆起尘量。 试验结果显示具有最适透风系数的挡风抑尘墙减尘效果最好。 例如当无任何风障时，料堆起尘量为100％，设挡风墙起尘量仍有10％，而设挡风抑尘墙起尘量只有0．5％。

目前挡风抑尘墙在国内的港口、码头、钢铁企业堆料场得到了应用。 有关资料显示，通过挡风抑尘墙后风速减小约60％，实际抑尘效率大于75％。

（2）绿化防尘

树木能减小粉尘污染的原因：

①由于其有降低风速的作用，随着风速的减慢，气流中携带的大粒粉尘的数量会随之下降。

②由于树叶表面不平、多茸毛并能分泌黏性油脂及汁液可吸附大量粉尘。 此外树木枝干上的纹理缝隙也可吸纳粉尘。 不同种类的植物滞尘能力有所不同。 一般而言，叶片宽大、平展、硬挺、叶面粗糙、分泌物多的植物滞尘能力更强。 另外植物吸滞粉尘的能力与叶量的多少成正比。 南京林业大学对南京水泥厂周围进行了实测，其结果表明，绿化区域较空旷地中的粉尘量减少37％～60％。

控制道路施工场地的扬尘污染，还可采用先进的边坡绿化技术，包括湿式喷播技术和客土喷播技术。

（3）抑尘剂抑尘

采用化学抑尘剂抑尘是目前较有效的一种路面防尘方法。 综合而言，该法抑尘效果好，抑尘周期长，设备投资少，综合效益高，对环境无污染，是今后施工场地抑尘的发展方向。

3．无尘化管理的措施

（1）确定合理施工方案

在施工方案确定前，建设单位应会同设计、施工单位和有关部门对可能造成周围扬尘污染的施工现场进行检查，制订相应的技术措施，纳入施工组织设计。

（2）建筑工地周围设置硬质遮挡围墙

工地周边必须按规定设置不低于一定高度的围蔽设施；围墙应封闭严密，保持整洁完整。工程脚手架外侧必须使用合格的密目式安全网进行全封闭，封闭高度根据实际情况，要高出作业面，并定期进行清洗，发现破损立即更换。 施工工地内堆放水泥、灰土、砂石等易产生扬尘污染物料的，应当在其周围设置不低于堆放物高度的封闭性围栏，或使用密目丝网覆盖，防止施工中产生的尘土飞扬及废弃物、杂物飘散。 土方作业阶段，采取洒水、覆盖等措施，达到作业区目测扬尘高度小于1．5m，不扩散到场区外。

（3）施工车辆控制

实施散装运输各种建筑材料、建筑垃圾、渣土的车辆不应装载过满，车厢应确保牢固、严密，使用封闭式车厢，以避免物料散落造成扬尘。 运输散体材料、液体材料清运物体应当严密遮盖和有围护措施，防止在装运过程中沿途抛、洒、滴、漏。 施工运输车辆不准带泥驶出工地，驶出工地前应进行轮胎冲洗。

（4）场地处理

对施工工地的道路和材料加工区按规定进行硬化，现场地面平整，坚实无浮土。 闲置一定时间以上的施工工地，建设单位应当对其裸露泥地进行临时绿化或者铺装。

（5）清拆建筑控制

进行清拆建筑施工时，应当对清拆建筑物进行喷淋除尘并设置立体式遮挡尘土的防护设施。 构筑物爆破拆除前，做好扬尘控制计划。 可采用清理积尘、淋湿地面、预湿墙体、屋面敷水袋、楼面蓄水、建筑外设高压喷雾状水系统、搭设防尘排栅和直升机投水弹等综合降尘。 选择风力小的天气进行爆破作业。 气象预报风速达到4级以上时，应当停止房屋爆破或者拆除房屋。

（6）其他措施

灰土和无机料拌和，应采用预拌进场，碾压过程要洒水降尘。 对于临时的、零星的水泥搅拌场地，在场址选择时，尽量远离居民住宅。 装卸渣土、沙等物料严禁凌空抛撒。 禁止从高处直接向地面清扫废料或者粉尘。 非雨天定时洒水抑尘，保持地表土壤水分，控制地表扬尘。建筑工程完工后，施工单位应及时拆除工地围墙、安全防护设施和其他临时设施，并将工地及四周环境清理干净整洁。 市政道路、管线敷设工程施工工地，应对余泥渣土采取围蔽、遮盖、洒水等防尘措施，工程竣工后，余泥渣土和建筑材料必须及时清理完毕。