公路隧道施工除塵降塵措施研究

金閩華

（紹興市交通運輸行政執(zhí)法隊，浙江 紹興 312000）

0 引言

隨著城市規(guī)模的持續(xù)擴大，隧道工程建設(shè)日益普遍。然而，在隧道施工過程中，塵埃污染問題日益凸顯，不僅會對施工人員的健康構(gòu)成威脅，還會對周邊環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。為此，有必要采取有效的技術(shù)措施降低隧道施工中的塵埃污染風(fēng)險。

1 公路隧道施工塵埃產(chǎn)生原因

1.1 鉆爆作業(yè)

在隧道施工過程中，鉆爆作業(yè)是一項常態(tài)活動，其主要作用是破碎堅硬的巖石或地下巖層。這一過程涉及高能量的爆炸及地下挖掘，釋放出大量巖石顆粒和塵埃，這些細(xì)小的顆粒物質(zhì)易在空氣中飄浮、擴散，是空氣中塵埃的主要來源。此外，鉆爆作業(yè)往往需運用各類機械設(shè)備，作業(yè)過程中也會產(chǎn)生塵埃。

1.2 開挖作業(yè)

開挖是隧道施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要運用挖掘機、掘進機等設(shè)備移除土壤、巖石及其他地下物質(zhì)。在此過程中，機械設(shè)備摩擦和地下物質(zhì)挖掘均會產(chǎn)生大量塵埃，這些微小塵埃顆粒會在施工現(xiàn)場擴散，影響空氣質(zhì)量[1]。

1.3 土石料搬運

土石料搬運是隧道施工中不可或缺的環(huán)節(jié)。將挖掘的土壤和巖石轉(zhuǎn)移至其他區(qū)域時，會借助卡車、輸送帶等設(shè)備，土石料在轉(zhuǎn)運過程中會產(chǎn)生塵埃，尤其在干燥天氣條件下，塵埃產(chǎn)生更為明顯，因此土石料搬運也是塵埃產(chǎn)生的主要原因之一。

1.4 破碎機操作

部分隧道施工需使用破碎機將較大巖石和礦石破碎成小塊，以便搬運和處理。在破碎機操作過程中，巖石破碎會產(chǎn)生大量塵埃顆粒，這些顆粒物質(zhì)在周圍環(huán)境中漂浮，會對施工人員的健康構(gòu)成潛在威脅。

1.5 機械設(shè)備排放

隧道施工中使用的各類機械設(shè)備，如發(fā)動機、排氣管等，通常會排放廢氣和顆粒物質(zhì)，這些排放物中的微小顆粒會在空氣中懸浮并形成塵埃。同時，機械設(shè)備運行會產(chǎn)生機械性塵埃，也會加劇空氣污染。

2 公路隧道施工除塵降塵措施

2.1 物理方法

第一，旋風(fēng)分離器是一種精巧的裝置，運用了離心力原理，通過迅猛旋轉(zhuǎn)的氣流將塵埃顆粒有效地分離出來。在工作原理上，當(dāng)空氣流經(jīng)旋風(fēng)分離器時，它會被引導(dǎo)進入一個圓錐形或圓筒形的容器，通常稱為旋風(fēng)筒。在這個容器內(nèi)，氣流被強制旋轉(zhuǎn)，由于慣性作用，塵埃顆粒的質(zhì)量較大，會被向外推到旋風(fēng)筒的壁面，隨后受到離心力的作用而沉積到底部，形成了所謂的“旋風(fēng)分離效應(yīng)”。與此同時，相對潔凈的空氣則在旋風(fēng)筒的中心區(qū)域上升并通過出口被排出，從而實現(xiàn)了高效的塵埃顆粒分離。這一過程不僅能夠有效去除空氣中的塵埃，還能夠提高空氣質(zhì)量，使其更適合各種應(yīng)用，如工業(yè)生產(chǎn)和空氣凈化。

第二，布袋過濾器是一種高效的塵埃處理設(shè)備，其原理是通過纖維濾袋捕捉空氣中的塵埃顆粒。在布袋過濾器內(nèi)部，通常采用了一系列布袋，這些濾袋由細(xì)密的纖維制成，具有微細(xì)的孔隙結(jié)構(gòu)。當(dāng)含有塵埃的空氣通過這些濾袋時，塵埃顆粒因為慣性和與纖維之間的相互作用而被捕獲。這種捕捉機制非常有效，可以有效地去除塵埃顆粒，使排放的空氣更加潔凈。布袋過濾器的性能取決于多個因素，包括所選用的濾袋材料、纖維密度以及清灰系統(tǒng)的效率。選擇適宜的濾袋材料是至關(guān)重要的，因為不同的材料可以適應(yīng)不同類型的塵埃顆粒。此外，濾袋的纖維密度也會影響捕捉效率，更密集的纖維結(jié)構(gòu)通常能夠捕獲更小的顆粒。清灰系統(tǒng)的有效性也是關(guān)鍵因素，因為它確保了濾袋的長期性能，通過定期清除被捕獲的塵埃，保持濾袋的通透性。

第三，電除塵器是一種利用電荷作用捕獲塵埃顆粒的設(shè)備。塵埃通過電除塵器時會與電場發(fā)生作用，進而帶上電荷，并被吸附到帶有相反電荷的集塵板上。電除塵器的性能受電場強度和電極設(shè)計影響，通過調(diào)整電場參數(shù)、優(yōu)化電除塵器結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)高效的除塵降塵。

2.2 化學(xué)方法

化學(xué)方法在塵埃控制方面具有獨特的優(yōu)勢，其中化學(xué)降塵劑發(fā)揮重要作用。這類化學(xué)物質(zhì)的核心功能在于改變塵埃顆粒的特性，使其更容易沉淀或凝聚為較大的顆粒，從而降低其在空氣中的懸浮時長。化學(xué)降塵劑主要有沉降劑與凝結(jié)劑。

沉降劑通過調(diào)整塵埃顆粒密度或尺寸，使其變重，進而促使其自然沉降至地面；凝結(jié)劑則能將塵埃顆粒凝聚為更大顆粒，使其更易通過重力沉淀或被除塵設(shè)備捕獲[2]。

化學(xué)降塵劑的效能取決于多方面因素，如化學(xué)物質(zhì)的選擇、濃度、噴灑方式及環(huán)境條件等。化學(xué)反應(yīng)速率和降塵效果可通過化學(xué)動力學(xué)方程進行描述，涵蓋反應(yīng)速率常數(shù)、濃度、溫度等參數(shù)，調(diào)整這些參數(shù)可優(yōu)化化學(xué)降塵劑的性能。

此外，應(yīng)用化學(xué)降塵劑時，需充分考慮其對環(huán)境的影響。由于部分化學(xué)物質(zhì)可能對土壤和水體產(chǎn)生負(fù)面影響，因此需要謹(jǐn)慎選用化學(xué)降塵劑，并對其生態(tài)毒性和生物降解性等進行全面評估。

2.3 生物方法

生物方法主要是運用微生物或植物降解、吸收塵埃顆粒，以降低空氣中的塵埃濃度，此類塵埃控制技術(shù)的優(yōu)勢在于不會對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，且適用于不同生態(tài)系統(tǒng)，更具環(huán)保性與可持續(xù)性，因此有較廣闊的應(yīng)用前景[3]。

生物除塵降塵方法所采用的微生物主要包括細(xì)菌和真菌，它們具備分解塵埃顆粒的能力，可通過代謝過程將有機塵埃顆粒分解為無害廢物或氣體。反應(yīng)速率和效果可通過生物動力學(xué)方程進行描述，其中包括微生物生長速率、質(zhì)量和廢物產(chǎn)生率等參數(shù)，優(yōu)化這些參數(shù)可提高塵埃分解效率。

此外，部分植物具有吸附塵埃顆粒的能力，主要是通過葉片表面的微結(jié)構(gòu)和帶電性捕捉塵埃顆粒。因此，可將這類植物作為自然屏障種植在施工現(xiàn)場周邊，以減輕塵埃擴散。植物葉片密度和表面積可作為吸附塵埃效果的評估指標(biāo)。

3 公路隧道施工除塵降塵措施優(yōu)化

3.1 完善與優(yōu)化現(xiàn)有措施

3.1.1 數(shù)據(jù)監(jiān)測與記錄

在隧道施工過程中，塵埃濃度的變化呈動態(tài)特點，因此實時監(jiān)測與記錄數(shù)據(jù)以便及時采取相應(yīng)的控制措施尤為重要。現(xiàn)代化塵埃監(jiān)測設(shè)備能夠提供精確的塵埃濃度數(shù)據(jù)，完善的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)有助于管理團隊分析歷史數(shù)據(jù)，識別塵埃產(chǎn)生量較高的工序，進而采取針對性的控制措施，并為在高塵埃區(qū)域工作的施工人員配備適當(dāng)?shù)膫€人防護裝備。此外，通過數(shù)據(jù)分析，可以評估控制措施的有效性，以便根據(jù)實際情況對除塵降塵措施進行相應(yīng)的調(diào)整，從而進一步提高塵埃控制效果。塵埃濃度記錄如表1 所示。

表1 塵埃濃度記錄表

表1 顯示了在連續(xù)6 個小時內(nèi)不同時間點的塵埃濃度數(shù)據(jù)。監(jiān)測設(shè)備每小時記錄一次塵埃濃度，并將數(shù)據(jù)存儲在記錄系統(tǒng)中。

通過實時監(jiān)測和記錄塵埃濃度數(shù)據(jù)，管理團隊能夠隨時掌握塵埃濃度的變化動態(tài)。例如，在第3 個小時，塵埃濃度升高至180mg/m3，這可能意味著某一工序或區(qū)域出現(xiàn)了塵埃排放異常情況，管理團隊可迅速采取針對性的控制措施，如暫停相關(guān)工作或加大濕式降塵力度，以降低塵埃濃度。

3.1.2 根據(jù)不同施工環(huán)境選擇除塵降塵措施

在隧道施工過程中，施工環(huán)境因素對塵埃控制效果有顯著影響。因此，針對不同施工環(huán)境的需求，選用適宜的除塵降塵措施至關(guān)重要。一種典型做法是在干旱地區(qū)或高風(fēng)速條件下運用濕式降塵技術(shù)，即通過噴灑水霧或采用濕式除塵設(shè)備，有效抑制塵埃擴散，降低空氣中的塵埃濃度。此外，還可根據(jù)具體的工程要求，綜合考慮物理、化學(xué)或生物除塵降塵方法。

3.1.3 建立有效的溝通機制和監(jiān)督體系

（1）開放式溝通平臺

在施工現(xiàn)場搭建開放式溝通平臺，使所有參與者均能便捷地獲取和分享關(guān)鍵信息。具體措施包括設(shè)立現(xiàn)場公告板，展示日常操作更新、安全警示和會議通知。平臺中的內(nèi)部郵件列表、應(yīng)用程序或社交媒體工具，可加快信息傳播速度，尤其適用于大型施工場地。此外，定期開展相關(guān)會議（無論線上線下），便于團隊成員討論進度、制訂解決方案等。該溝通平臺能夠?qū)崿F(xiàn)即時反饋，便于迅速識別并解決問題，能夠有效提高公路隧道施工除塵降塵效果。

（2）強化監(jiān)督與檢查

強化監(jiān)督與檢查是保證高速公路隧道施工除塵降塵操作規(guī)范性的關(guān)鍵。為此，不僅要定期進行相關(guān)檢查，還要進行不定期的隨機檢查。監(jiān)督團隊?wèi)?yīng)對培訓(xùn)記錄和相關(guān)文件等進行審核，對現(xiàn)場的操作流程、設(shè)備使用和個人防護設(shè)備的佩戴情況等進行綜合評估，通過使用檢查清單和風(fēng)險評估工具，及時識別并解決潛在問題，為高速公路隧道施工除塵降塵工作的高質(zhì)量開展提供保障。

3.2 加大培訓(xùn)與教育力度

定期安排除塵降塵相關(guān)培訓(xùn)，確保施工人員能夠了解最新的安全信息、工藝技術(shù)和法規(guī)要求等。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)包括具體案例研究分析及新技術(shù)的應(yīng)用等。此外，應(yīng)注重實際操作和問題解決能力的培訓(xùn)，以便施工人員面對實際問題時能夠有效應(yīng)對。

3.3 新技術(shù)、新方法的應(yīng)用

3.3.1 智能傳感器與數(shù)據(jù)分析

物聯(lián)網(wǎng)及傳感技術(shù)的發(fā)展，為公路隧道施工除塵降塵提供了有力支持。在公路隧道施工過程中，可在關(guān)鍵區(qū)域（如鉆爆作業(yè)區(qū)、塵埃排放口及工人活動區(qū)域）安裝智能傳感器，以實時監(jiān)測塵埃濃度、顆粒大小及分布狀況。同時，借助數(shù)據(jù)分析技術(shù)，使監(jiān)測系統(tǒng)自動調(diào)整塵埃控制設(shè)備運行參數(shù)，以達(dá)到最佳的塵埃控制效果，進而有效提升塵埃控制的實時性與精確性，降低塵埃濃度波動，保護施工人員健康。

3.3.2 空氣凈化技術(shù)

電化學(xué)氧化和光催化氧化是兩種極具潛力的空氣凈化技術(shù)，可用于分解塵埃顆粒。電化學(xué)氧化技術(shù)利用電化學(xué)反應(yīng)氧化塵埃顆粒，將其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)；光催化氧化技術(shù)主要使用紫外光或可見光激發(fā)催化劑，以加速塵埃顆粒分解[4]。這些技術(shù)的應(yīng)用可以進一步改善空氣質(zhì)量，降低塵埃對環(huán)境的不利影響，減少塵埃暴露風(fēng)險。

3.3.3 生物方法優(yōu)化

為提高公路隧道施工除塵降塵效果，可對生物方法進行進一步優(yōu)化。針對不同的施工條件，選擇不同的微生物或植物種類，以提高塵埃吸附、降解或轉(zhuǎn)化效率。還可以通過改良微生物菌株或植物品種，使其更好地適應(yīng)隧道施工環(huán)境，從而提高除塵降塵效果。

3.3.4 環(huán)保化學(xué)降塵劑

由于一些化學(xué)降塵劑中可能含有有害化學(xué)物質(zhì)，如果沒有正確使用或處理，可能對土壤和水源造成污染。同時，過度使用化學(xué)降塵劑可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)受到損害，影響周邊環(huán)境的生態(tài)平衡。此外，化學(xué)降塵劑的效果通常受氣象條件影響，如風(fēng)速和風(fēng)向，使其穩(wěn)定性較差，適用性存在局限。因此，可針對化學(xué)降塵劑的局限性進行進一步優(yōu)化，研究和開發(fā)環(huán)保型化學(xué)降塵劑，在有效除塵降塵的同時，降低對環(huán)境的不利影響。

4 結(jié)語

隧道施工塵埃控制是一項關(guān)乎工人健康和環(huán)境保護的重要工作。塵埃產(chǎn)生的原因多種多樣，包括鉆爆作業(yè)、開挖作業(yè)、土石料搬運、破碎機操作和機械設(shè)備的廢氣排放。為進一步提高公路隧道施工除塵降塵效果，需要進一步完善與優(yōu)化現(xiàn)有措施，同時積極應(yīng)用新技術(shù)、新方法，以有效提高公路隧道工程的環(huán)保水平。