塔機旋轉噴淋、噴霧系統的設計

中建七局總承包公司 鄭州 450004

1 塔吊旋轉噴淋、噴霧系統機理

塔吊旋轉噴淋、噴霧系統的機理為：根據施工環境，充分利用塔吊在施工現場特殊、獨有的制空優越特性，建立有效的灑水抑塵系統，從而使塔吊噴淋、噴霧系統具備持續移動旋轉的水噴淋、噴霧狀態。

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

1.1 霧化噴灑系統

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

該系統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境限制，另外水霧結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

雨簾噴淋系統的目的在于壓制工地現場上的地面浮土、虛塵，同時也可養護現場主體的預拌混凝土，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，兼顧了預拌混凝土的養護效果。塔吊噴淋、噴霧系統的效果如圖1所示。

圖1 施工現場塔吊噴淋、噴霧效果示意

2 工程重、難點

持續旋轉的機械連接輸送管道是流體介質輸送的關鍵，其中的持續旋轉和對連接管道的承壓及密封無滲漏的高要求是該系統的難點。輸送水管道旋轉點與塔吊自身結構旋轉中心點不吻合是該系統另一難點。由于塔吊工作狀態為持續振動且相對振幅較大，而輸送水管道的安裝需穩定可靠的環境，且對水密封性能的要求較高，針對連接、旋轉、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的柔性連接技術，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正常，又能使依附于塔吊結構的噴淋輸水系統穩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）及供水管道旋轉設備。

2）第2階段：安裝完塔吊標準塔（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。該系統由工地環型消防及臨水管網供水。

3.1 系統要點說明

1）鑒于塔吊旋轉部位構造復雜且不規則，造成立管和大臂橫向管道連接點不同心，不能做同心圓環轉動。輸送水管道在塔吊旋轉節位置的設計和安裝構件，皆為此噴淋系統的創新設計，其特點和工作原理為：萬向節在塔吊轉盤承臺處作360°定點圓心旋轉；連接萬向節與塔吊大臂橫管的高壓軟水水管。萬向節和高壓軟管是整個系統的核心所在，萬向節完美地實現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。塔吊大臂噴淋系統在塔吊大臂不停止施工的情況下作360°無限制旋轉，同時保證輸送水無間斷，旋轉構件無滲漏、免維護，噴淋系統正常工作[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，確保輸送水管道達到設計壓力要求。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省，不需配備。

3）此塔吊噴淋系統安裝難點在于給水管在立塔內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拌混凝土養護。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，可達瞬間凈化施工環境的效果。

5）技術參數：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，并以60°實心錐形的方式進行噴灑。

3.2 噴頭設計

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

圖2 噴頭設計結構示意

4 結語

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

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

3）鑒于該系統僅在高層群體樓工地進行試驗和安裝，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一步研究。