装配式建筑工地和传统建筑工地扬尘监测与分析

沈惠梁，尤文红，金 健

(浙江工程建设管理有限公司,浙江 杭州 310012)

2016 年 9 月 30 日,国务院办公厅印发了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》(以下简称《意见》)。《意见》提出,要以京津冀、长三角、珠三角三大城市群为重点推进地区,常住人口超过 300 万的其他城市为积极推进地区,其余城市为鼓励推进地区,因地制宜发展装配式混凝土结构、钢结构和现代木结构等装配式建筑。力争用10年左右的时间,使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到 30%。

另一方面,随着我国经济的快速增长,城市空气污染作为一个主要的环境问题正迅速地凸现出来[1]。近年来,浙江省尤其是设区城市正处于城市基础设施建设的高峰时期,建筑、拆迁、道路施工及堆料、运输遗洒等施工过程产生的扬尘不断增多[2]。但由于缺乏关于扬尘的排放定量控制措施和量化指标,无法准确定量判断场地扬尘污染情况,因此不能保证扬尘控制措施达标有效,更不利于环保部门的监管,从而降低了控制城市特别是建设施工扬尘污染的效果。

本研究在杭州师范大学(仓前校区)开展扬尘在线监测系统的建设及运行,对施工工地扬尘排放情况进行全天候实时监测。通过统计大量在线监测数据,对两个施工工地扬尘排放特征进行较为系统的分析和对比,不仅可以解决政府监管部门由于不能得到实时的监测数据,或者收到举报无法得到与事实相对应的直接数据,从而造成的建设工地扬尘监管困难,还可以探索扬尘在线监测在施工工地污染监管中的应用,以对比数据的形式更有力地证明装配式建筑在城市环境和生态文明方面的优势。

1 监测方案

建筑施工工地的扬尘污染环境是由多方面因素综合形成的,为尽量减少与工程施工无关的干扰项,此次研究将对比项集中在同一施工工地内,工程名称为“杭州师范大学仓前校区二期C区块生活区工程”。根据建筑工地施工扬尘的特性,我们选取PM10[3]作为施工扬尘的考察指标。

装配式建筑工地和传统建筑工地的施工方式主要区别在于主体结构施工阶段,所以我们选取两种施工方式同时间在进行主体结构施工时的扬尘情况进行重点监测和分析。

1.1 监测项目概况

杭州师范大学仓前校区二期C区块生活区工程位于杭州市城市西部,绕城高速公路外围的余杭区内,余杭创新基地中部,仓前高教园区内。包括1个学生餐厅 ,5幢学生宿舍楼。地上总建筑面积62 395 m2,地下建筑面积9 900 m2。各单体项目情况见表1。

表1 各单体建筑概况

本工程中本科生公寓M-0#楼、本科生公寓M-1#楼、本科生公寓M-2#楼、本科生公寓M-3#楼及研究生公寓楼采用装配式建筑,学生餐厅仍采用现浇钢筋混凝土结构。各单体建筑平面位置关系见图1。各单体建筑概况与预制构件分布情况分别见表2。

图1 项目效果图

单体名称建筑层数叠合楼板(阳台)预制楼梯预制夹心保温外墙板M0#楼104～9层1～10层1～10层M1#楼114～10层1～11层1～11层M2#楼114～10层1～11层1～11层M3#楼64～6层1～6层1～6层N#楼74～6层1～7层1～7层

本工程施工阶段, 施工现场主要采取了道路硬化、道路喷淋、外架喷淋、施工现场车辆出入口设置车辆冲洗设施及洒水车等扬尘控制措施。项目在开工初期确保临时环状道路全部硬化,采用混凝土铺设；对于现场其他土壤裸露场地,进行绿化或覆盖石子。对临时道路设专人负责每日洒水和清扫,保持道路清洁湿润,施工现场配备一台防扬尘的雾炮。

1.2 监测点位布置

本项目监测点设置为3个,扬尘监测1号站点位于食堂附近,食堂采用的是传统施工方式,即1号站点代表传统建筑工地；扬尘监测2号站点位于两幢装配式建筑与本科生公寓楼之间,代表装配式建筑工地；扬尘监测3号站点位于工地出入口10 m,主要监测建筑工地对外围环境质量的影响程度。监测站点位置见图2。

图2 监测站点位置图

2 扬尘污染对比

2.1 分析资料来源

分析数据主要取自于设置的1号站点、2号站点、3号站点及位于工地东南方向距离6 km左右的杭州市空气质量西溪监测点(以下简称“西溪站点”)。各监测点数据来源见表3。

2.2 装配式(2号站点)和传统施工(1号站点)对比

本研究选取2017年5月2日至6月9日的数据,但5月15日中国环境监测总站全国城市空气质量实时发布平台上西溪站点背景值只出现了0时、1时、2时、3时、4时及5时6个数据,所以，取当天的数值为此6个时间点的平均值；6月4日的数据中缺失2时、5时、8时、14时及23时的数据,所以西溪站点当天的数值取值为其他19个时间点数值的平均值。见表4。

表3 各监测点数据来源表

表4 各监测点及西溪站点扬尘浓度

图3 各监测点及西溪站点PM10均值及标准差

图4 各监测点及西溪站点PM10日均值对比图

由图3、图4可以看出：

1)4个站点监测的PM10数值均不大于150[4],说明在这段时间,杭州师范大学仓前校区二期C区块学生宿舍楼及生活服务区工程的作业区产生的PM10总体状况较为理想,但也有所差别。

2)由表4及图3可知3号监测点(工地周边空气质量)是3个测点中PM10日平均质量浓度最低的,这主要是因为：3号监测点主要监测装配式施工工地周边的空气质量。主体结构施工作业阶段,不可避免地有模板拆支、PC吊装、混凝土浇筑以及材料加工等施工活动,特别是一些瞬时扬尘,即使采取处理措施,仍会有时间差,导致颗粒物扩散,致使3号监测站点监测到部分PM10颗粒物,但数量值总体比施工现场低12%～28%,这同时佐证了田刚等发现的“工地边界降尘浓度的变化,同一高度上的降尘浓度与监测点距中心距离的平方成反比关系”[5]。

3)2号监测点(装配式工地)期间平均PM10 质量浓度为54.6μg/m3,超出3号监测点7%；1号监测点(传统施工方式)期间平均PM10质量浓度为60.9μg/m3,超出3号监测点20%,超过2号监测点12%,说明装配式施工方式与传统施工方式比较施工扬尘相对较少,但是两者相差不是很大。另外,结合表4及图3,1号站点总体PM10浓度大于2号站点,2号站点总体PM10浓度大于3号站点,由此也可以推测,施工活动产出的PM10对大气环境质量有影响,但比重相对较小。

4)作为背景值的西溪站点的平均值最高,超出3号监测点33%,超出2号监测点24%,超出1号监测点11%,这与一般的主观印象有较大差别。这主要是因为：西溪站点的监测数值为整个监测区域内的城市群体活动产生的PM10,包括“道路扬尘、施工工地扬尘、堆料扬尘、裸露地面扬尘、机动车排放、火电行业扬尘、一般工业燃煤扬尘、钢铁冶金、水泥工业、餐饮油烟及焚烧类烟尘等活动”[6]中产生的PM10,即此站点监测数值为这些城市活动产生的PM10的综合值。而本工程位于城郊,人口密度低,城市群体活动少,影响该区域空气质量PM10指标的主要群体活动为“施工作业”及“施工运输”,且产生扬尘频率大大低于城市中心区平均值,所以出现了施工工地及周边的PM10(1#、2#、3#站点)比它的背景值(西溪站点)低的情况。

5)标准差。1号站点、2号站点、3号站点和西溪站点的标准差见表4,结合图4可以看到,3个监测点的PM10排放量以及西溪站点的数据变化幅度较大,均在28%左右,其中1号站点、2号站点的走势同西溪站点背景值基本一致。这主要是因为：其一，如前文所述,本研究中的施工活动在小范围内作业,不论采取的是传统施工方式还是装配式施工,产生的扬尘对大气环境中PM10质量浓度贡献值不大；反而,大气环境中的PM10浓度变化及幅度影响到1号站点和2号站点以及3号站点的数据走势,所以3个监测站点的监测数值和西溪站点的数值走向及变化基本一致；5月7日西溪站点的PM10数值达到122,在大背景的影响下,1号、2号和3号监测点的数值也出现明显的升高。其二，不同施工活动产生的扬尘浓度是不同的,所以1号、2号及3号数据统计图会产生波动。

3 结 语

从以上分析可以看到：施工活动不论装配式施工方式还是传统施工方式对大气中PM10的含量都有贡献值；装配式施工方式产生的PM10总体比传统施工方式产生的PM10少；施工活动产生的PM10不是大气中PM10的主要来源。另一方面,从客观上来讲,杭州市建筑工地在相关的扬尘控制规范、文件指导下,现场扬尘控制措施比较全面,效果良好,同时本项目施工单位为特级企业,整体施工扬尘控制措施如道路硬化、道路喷淋、外架喷淋、场地绿化、防尘雾炮配备以及专人保洁等比较到位。在客观和主观因素的综合作用下,施工现场的扬尘得到有效抑制,反而出现比西溪站点空气背景值低11%～24%的情况。由此可见,采取扬尘措施可以有效地降低施工活动对大气环境中PM10的影响。