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公路施工密目网覆盖法扬尘抑制机理

2019/09/05 阅读:

摘要:大气污染治理是污染防治攻坚战的首要内容,也是当前环境保护面临的重要问题。摄制大气中的颗粒物,保持空气质量持续达标,始终是环保治理工作的重要任务。公路工程施工的动土面积大,路基工程土方作业、结构物工程作业、碎石等散状颗粒物堆场等,给公路工程施工现场的大气污染治理带来了很大的难度,根据当前环保政策及治理要求,普遍都要求公路工程施工做到施工现场100%覆盖。本文就从对当前公路工程施工现场产生扬尘的原因进行分析,并对常见的密目网覆盖机理进行探讨,以期对公路工程施工现场大气污染治理提供科学依据。

关键词:公路工程施工;扬尘;治理;覆盖

引言

由于公路工程施工作业线长,路基开挖、回填、翻晒、掺灰、碾压等工序复杂,动土程序多,施工作业面受自然界的大气风速、温度影响较大,相比固定场地的其它建筑工程,公路工程施工现场的扬尘治理难度较大。当前,包括公路工程施工现场在内的建筑施工现场都要求做到用密目网进行覆盖,密目网是一种多孔障碍物,在其背面可形成低风速区,从而减少粉尘运动,对于公路工程施工现场起尘与扩散具有良好的制约作用,其防尘效果已广泛得到公认。本文从公路施工现场扬尘产生的原因进行分析,进而对密目网覆盖法进行治理扬尘的效果进行分析,用以指导公路工程施工现场的扬尘治理工作。

1公路施工扬尘产生的原因分析

公路工程施工现场这所以产生扬尘,主要原因有两点,一是在施工现场地面存在一定量的分散状态的细微颗粒,这种颗粒的含水量较小,当受到外力,如车辆通过、风吹过,产生空气的压力差,从而使一些离散状态的颗粒被带到空气中,产生扬尘。施工现场易产生扬尘污染的物料主要有水泥、砂石、灰土、建筑垃圾、工程渣土等。具体来讲,除了因风吹而产生的空气流动对地面造成影响外,公路工程施工时,较容易产生扬尘的过程主要有以下几方面:土方开挖过程中,由于土体中的水分较少,土体不能粘接形成块,受开挖机构的扰动,会产生一部分扬尘;土方装卸过程中,土方装入运输车辆或进行卸落过程中,土方由于从高处自由落下,一些干燥颗粒会产生扬尘;道路或便道未清扫干净或未洒水,车辆通过带动空气流动,从而产生扬尘。

2当前公路施工现场采取的防治措施

当前,对公路工程施工现场采取的主要大气污染防治措施,从根本上讲,有两个途径:一个是减少尘土,清扫尘土或增大其含水量使颗粒粘结不至起尘;另外就是减小对施工现场的扰动。具体来讲,当前公路工程施工现场的大气污染防治措施有:把施工区域用围栏封闭按规定设置围挡,确保整个施工区域与外界充分隔离。对施工运输车辆、挖掘机械等出入工地时,进行冲洗轮胎履带,防止将泥土、尘土带出工地或带进主路便道。对施工便道进行硬化处理,确保无露土现象,以达到防尘控制要求。对道路清扫作业,增加洒水频次,以保持路面的湿润。建筑材料堆放时做到堆积方正、底脚整齐干净,并将周边及上方拍平压实,然后用密目网罩进行覆盖,砂石料如过于干燥,应及时进行洒水。水泥、石灰等建筑材料采取密闭运输和密闭存放。对施工现场大面积裸露的土壤,采取密目网覆盖。

3地表密目网覆盖抑制扬尘原理

用密目网对露天的土壤进行覆盖,其主要防尘原理是:密目网能够控制和改善被覆盖土壤上方的风流场,减小被覆盖土壤区域的风速,减小被覆盖土壤区域风流场的紊流度。强风吹过密目网后,仅有一部分来风能够透过密目网,并且这部分能够通过密目网的风流,它的机械能产生部分衰减,由高速风流强制改变为低速风流。与此同时,这部分风流在密目网前,由大尺度、高强度旋涡,经过密目网的阻挡和干扰,被衰减、梳理成小尺度、弱强度旋涡。通过密目网后,这部分低速、弱紊流度风流掠过土壤表面,形成低风速梯度、低风速旋度,弱涡量和弱紊流度的局部流场,使补覆盖的地表起尘量大幅度减少。强风只能部分透过密目网,而大部分风流被向上排开,与主风流在密目网上访冲突,形成更高速风流,这部分高速风流与紧邻下方网后的低速风流速度差很大,沿下游形成风速梯度大,旋涡强度很高向低处发展的较长的条带区。虽然存在风速较大的条带区,且条带区风速梯度很大,旋涡强度高,但是由于密目网对裸露地面进行全覆盖,且网眼密,基本起到了隔离作用,条带区的气流对密目网以下的土壤扰动有限,起到了覆盖密目网能够抑制扬尘的作用。

4地表密目网覆盖抑制扬尘机理分析

密目网覆盖防尘的机理,是其能够对来流风起到阻碍作用,以及网状结构的摩擦作用,对来流风造成能量损失,一般情况下,对地表进行密目网覆盖后,将造成网下的平均风速降低,密目网多孔的结构,对来流风中的大强度就蜗旋起到过滤作用,从而降低密目网下的紊流度和风速,把高速风流转化为低速风流,穿过密目网后,更分流、梳理成小尺度、弱强度的旋涡,从而达到抑尘的目的。

4.1地表起尘量与风动能损失的关系

要减小强风动能,使其能够最大程度的减小对地面尘土的扰动,最好的减小风动能的方法不是完全堵截,仅仅降低风速把风引向其它方向,不损失风的动能,也不能最大限度地减少现场起尘,如施工现场的全封闭金属板围挡,只能对现场封闭,而不能从根本上减小起尘。正确的方式是顺势而为,让一部分强风的气流经密目网进入庇护区,在改变风向的同时,使紊乱的风流相互作用相互抵消动能,这样风的动能损失最大。

4.2地表起尘量与风的湍流度的关系

在地面土壤表层,受气象、地形等因素的影响,现场风具有阵发性,容易形成漩涡风,使现场起尘量增加。试验证实,“密目网”对较大的漩涡风具有破碎和衰减效果。减小现场风的脉动速度,从而减少现场起尘,根据经验,“密目网”的网眼越密,其对风的脉动速度降低的程度更明显。一般来说,施工现场采用2针的密目网能够有效的降低风的脉动速度,且多边形网眼要比规则的四边形的网眼,在降低风的湍流度的效果好。

4.3地表起尘量与风速的关系

经过相关的实验,可以得到,“密目网”防止起尘的根本机理,还是通过降低外部来风的风速,从而损失和减小、抑制风的动能,以避免外部来风形成动能较大的涡流,从而减少风的湍流度。根据空气动力学原理,当风通过由密目网时,密目网下面会出现分离和附着两种现象,形成上、下干扰气流,降低来流风的风速,较明显的减小来流风的动能,减少风的湍流度,消除来流风的涡流,从而达到减小对地表的扰动,抑制地表起尘。根据露天料堆粉尘扩散规律的试验研究,料堆起尘量与风速之间的关系如下公式所示:式中,Q为料堆起尘量;V为风速;V0为起尘风速;a为与粉尘粒度分布有关的系数;n为指数(n>1.2)。从公式可以得出:地表起尘量Q与风速差(V-V0)的高次方成正比。由此,降低料堆场的实际风速是减少地表起尘量的最有效方法。从公式还可以看出,要使起尘量Q变小,主要的办法是降低“V-V0”差值。对施工现场地表用密目网进行覆盖的目的是将V变小,增加地表的含水量是将V0变大,从而使“V-V0”的差值变小,以达到抑尘的目的,与施工现场要求洒水降尘的规定相吻合。

5密目网抑尘的应用

一般来说,密目网网眼大小与绸密,决定了风流通过量,也决定了抑尘效果。密目网的规格以针计,就是在一英寸的范围内由几根纬丝组成的网子。实践表明,2~3针的密目网可以起到很好的降风抑尘作用,虽然网眼越密,抑尘效果越好,但网眼密度大也会造成成本加大,造成浪费。按目前环保政策要求,对施工现场裸露土壤要实现100%覆盖,其做法当然是来源于对环境保护的严格要求,但是对于刚开挖出的含水量较大的粘结的块状土壤,如果是及时清运或使用,可以暂时不覆盖,因为刚开挖的土壤含水量大,起尘风速也相应很大,风力不大的时候不易起尘。由于密目网的材质为由高密度聚乙烯,通过加温抽丝编制而成,在普通的环境下难以降解,如覆盖后不及时回收处理,将会对环境产生较大的污染。根据经验,一般密目网6个月会产生老化现象,随之会产生破洞,扯烂现象。如密目网因损坏失去效用,则应进行彻底回收,集中加以专业化处理再生应用。实际应用中,每6个月要及时对密目网进行清理更换。公路工程施工中,如果长时间不用的堆土或已成形的公路边坡,可以采取绿化等形式进行防尘,以减小环境污染。公路工程施工料场、散料堆场、拌和场区域,由于机械运输、装卸、上料等主动式扰动,不建议使用密目网覆盖,可以建设防尘挡墙,或建设全封闭的大篷,并辅以喷淋,以达到抑尘目的。

6结论

在公路工程施工现场,通过覆盖密目网虽然能够较好的抑制现场扬尘,但是公路工程施工现场面积大,铺设密目网会产生一定材料和人工成本,且如不加以回收,会对环境产生破坏,目前公路工程施工现场对密目网的使用还只是一次性,如何通过铺设方案达到周围应用,仍是应该研究的课题。实际应用中,还需要与洒水、清扫、硬化等措施综合使用,以期达到较好效果。

参考文献:

[1]李宏剑.挡风墙挡风抑尘效果数值模拟研究[D].浙江大学航空航天学院,硕士学位论文.

[2]董纪鹏.强风流过散堆料场的流场模拟与抑尘研究[D].青岛科技大学,硕士学位论文.

[3]曹世青.港口散货堆场防风网防风抑尘技术的分析与应用[D].山东科技大学,硕士学位论文.

作者:杨波 张玉会 单位:驻马店市公路工程开发有限公司

公路施工密目网覆盖法扬尘抑制机理

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