土方工程施工扬尘空间扩散特征及抑尘措施分析

毋存粮 胡连超 李昊

摘 要：近年来，我国城市化进程迅猛发展，在城市化建设过程中，不可避免地会产生扬尘污染。项目管理人员由于对扬尘起源和扩散规律认识不到位，不能采取有效的应对措施降尘，进一步加剧了空气污染，为人们生活环境和身体健康带来巨大威胁。针对此问题，本文从工程实际出发，对土方施工过程中扬尘起源类型进行全面分析，并通过归类法探讨了不同起源类型扬尘的空间扩散特性，最后根据不同扬尘空间扩散特点，提出相应的抑尘措施，为城市土方工程施工扬尘治理提供参考。

关键词：土方工程;扬尘;扩散特征

中图分类号：TU751;X799.1文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2020）34-0110-03

Analysis on Spatial Diffusion Characteristics and Dust

Suppression Measures of Dust in Earthwork Construction

WU Cunliang1 HU Lianchao1 LI Hao2

（1.China Construction Seventh Engineering Bureau Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000;2.School of Water Conservancy Science and Engineering， Zhengzhou University，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： In recent years， with the rapid development of urbanization in China， dust pollution will inevitably occur in the process of urbanization construction. Project managers can not take effective measures to reduce dust due to their poor understanding of the origin and diffusion of dust， which further aggravates air pollution and poses a great threat to people's living environment and health. In view of this problem， starting from the engineering practice， this paper comprehensively analyzed the source types of dust in the process of earthwork construction， and discussed the spatial diffusion characteristics of different types of dust by classification method. Finally， according to the spatial diffusion characteristics of different dust， corresponding dust suppression measures are proposed， which provides reference for dust control in urban earthwork construction.

Keywords： earthwork;dust;diffusion characteristics

隨着我国城市化进程不断推进，房地产及基础设施的建造项目数量呈上升趋势。一般来说，此类工程施工多属于开放式露天作业，在土方工程施工过程中，挖填土方、土方装卸、运输和堆放等环节都会造成大量的扬尘排放，并且随着项目体量的增大，扬尘量也会增多。在此过程中，如果降尘措施不到位，扬尘会对城市环境造成诸多负面影响，如能见度降低、城市出现雾霾，同时扬尘会参与大气的化学反应，改变空气成分，对人类的居住生活环境造成巨大危害。除此之外，扬尘通过呼吸道进入人体后，会导致一系列呼吸道疾病，对人体健康造成巨大危害。因此，鉴于扬尘存在于土方工程施工的各个环节，全面分析土方工程中扬尘起源，根据扬尘起源类型分析其扩散特性，并根据扩散类型提出有效的降尘措施，以改善城市生活环境。

1 土方工程扬尘起源分析

1.1 点源型扬尘

1.1.1 土方工程扬尘。土方工程通常包括土方开挖、回填以及运输等工序。施工扬尘污染的主要来源多集中在土方开挖和回填阶段。在土方开挖和回填期间，通常需要挖掘机和运输车辆的配合，在挖掘机挖掘和回填施工时，挖斗装卸物料时会产生大量扬尘，成为土方工程扬尘的主要污染源。

1.1.2 建筑物拆除扬尘。随着我国城市建筑物更新速度不断加快，大量老旧的建筑物被拆除重建。旧建筑物在拆除过程中时常伴随着打孔、爆破、粉碎和切割等工序，会有大量的颗粒物产生。其中较大颗粒物在重力作用下形成降尘，较小粒径的颗粒随着气流的运动形成悬浮颗粒物，成为城市扬尘的重要来源。

1.1.3 物料装卸扬尘。在建筑施工过程中需要大量的建筑材料，也会产生大量建筑废料，如水泥、砂石、钢筋、石灰及建筑废渣等。这些粉质粒料在开放式的环境中装卸时，受装卸抬升气流和自然风的影响较大，大量散布在建筑材料和建筑垃圾表面的细小灰尘颗粒在气流和自然风的卷吸下，被迅速抬升并随风扩散，产生物料装卸扬尘。除此之外，大量物料的倾倒降落会在倾倒区域产生局部空气湍流，如果倾倒区域地面没有做硬化处理，空气的湍流运动也会促使地面土壤颗粒卷扬，形成扬尘[2]。

1.2 线源型扬尘

1.2.1 车辆运输施工便道扬尘。施工现场的施工便道大多为非硬化道路。在施工期间，由于车辆运输材料比较频繁，车辆经过非硬化道路时，轮胎和路面直接接触并碾压路面，路面上的颗粒物经过长期的碾压作用，粉尘粒径变小，当粉尘的粒径小到一定程度，在车轮和路面产生的摩擦力和剪切力的作用下，会造成粉尘起扬。颗粒物也会随着转动的轮胎而上升或者下沉，同时路面暴露在强烈的空气流下，受到其湍流剪切作用，颗粒物将散布到大气中。

1.2.2 车辆运输散落物料扬尘。车辆在施工便道上运输散流物料和粉尘粒料的途中，车身、轮胎以及物料表面都会附着粉尘粒料。在车辆运动过程中，由于车辆的震动、颠簸和气流冲击、扰动，使一部分机动车身和车轮携带的散流物料和粉尘粒料经过一次或者多次扬起后，散落到地面或在空中飞散，从而增加降尘量和悬浮颗粒物含量，产生物料运输扬尘。

1.3 面源型扬尘

基坑开挖后，根据土方工程施工原则，为了减少外运，一部分可利用的土方需要就近堆放。对于较大的建筑工程，由于基坑开挖面积大，相应的土方堆积面积就会增大，堆积后的土方通常会在相当长的一段时间得不到利用。这些土方经过长时间的雨水冲刷和暴晒后，堆积土方表面的大土块会风化成细小的土壤颗粒，在缺少有效防护措施时，细小土壤微粒在风载作用下脱离土体束缚，加之风速和方向的不稳定性，土壤颗粒很容易随着气体湍流抬升扩散[3]。此外，如果开挖后的基坑没有得到有效防护，基坑内裸露的土壤也会在风力、车辆和其他施工设备外力作用下形成面源型扬尘污染。

2 扬尘空间污染特征分析

2.1 扬尘的点源型污染特征

点源型扬尘是伴随物料装卸和土方施工产生的，其中，土方施工出现高强度扬尘的概率最大。土方施工伴随有基坑的开挖、回填、切割、钻井、打孔、爆破以及混凝土的搅拌等工序。这些工序是产生细小颗粒物的源头。相关研究表明，建筑施工现场的切割、钻井及混凝土搅拌过程中，颗粒小于10 μm的总排放量占施工现场扬尘排放总量的52%～64%[4]。此类扬尘产生后会卷扬到大气中，向周围扩散，其扩散范围应与风速和空气湿度有关。由此可见，点源型扬尘产生量巨大，且与风速和空气湿度有关，是建筑施工中扬尘危害的重要因素之一。

2.2 扬尘的线源型污染特征

在建筑施工的全过程中，都有物料的运输，因此车辆的运输贯穿建筑施工的全过程。施工现场大多是一些非硬化路段，其具有不平整、土壤颗粒细小及含水率低等特点，极易因行驶车辆所产生的气流的影响而形成线源型扬尘污染。影响此类扬尘污染的因素包括路面粉尘含量和行驶速度[1]，如果路面粉尘含量较多且车速较快，会产生沿线扬尘，且在风力的作用下，向外扩散。除此之外，在车辆运输散流物料或粉质粒料时，如果物料完全裸露，也会产生线源型扬尘，此类扬尘高度高于路面扬尘，在工程车辆行驶时气流的带动下，比路面扬尘扩散的范围更广。线源型扬尘受气象因素影响相对有限，具有发生周期性短、污染范围大和污染不易控制等特点。

2.3 扬尘的面源型污染特征

扬尘的面源扩散大多以风蚀为主。在土方和物料长时间堆积的情况下，风蚀能将较小的散流物料、粉质粒料及土层上较小的颗粒物卷扬到大气中。一些粒径较大的颗粒物被卷扬到大气中之后会迅速沉降，形成积尘，这一类的颗粒物扩散范围有限，对环境影响较小。对于较小粒径的颗粒物，特别是PM10，在阵风的影响下，土壤表面的扬尘颗粒能克服重力作用，在大气上升气流卷扬下迅速上升，扬尘颗粒被输送至远方[4]。由此看来，风速对这类扬尘的扩散也有重要的影响作用。阮顺领相关研究表明，随着风速的增大，扬尘地面浓度下降的趋势明显，扬尘漂移至更远距离，污染面积大大增加[5-6]。由此可见，扬尘的面源型污染主要以风蚀为主，受季节性影响明显，具有扬尘颗粒小、扩散面积大和难以控制的特点。

3 降尘策略分析

3.1 定点追击法

点源型和线源型扬尘虽然扩散范围小，但污染源活动性较大，可采用追击法来扼制点源型和线源性扬尘的扩散，主要措施如下。①对于点源型扬尘的控制，主要采用雾炮机降尘。在土方工程施工中，可在施工地点架设雾炮机，在扬尘即将形成时，就被雾炮机喷出的水雾与扬尘接触并且融合，从而形成降尘。②对于线源型扬尘的控制，主要是对运输车辆采取有效的措施，可采用一种可在自卸汽车自由拆卸的除尘喷淋设备。在轮胎上面和车斗上下设置水雾喷头，在司机驾驶舱设置控制装置，人为控制水雾喷头的开关，既可以比洒水车节约水分，又可以在产生扬尘时打开喷头，将扬尘消灭在源头。

3.2 “守株待兔法”

面源型扬尘虽然扩散范围广，但其源头易找易控，故可采用“守株待兔法”来扼制面源型扬尘的扩散，具体措施如下。①用防尘网覆盖施工现场的裸露土地，可有效阻断扬尘的扩散路径。在风力作用下，裸露土地上的较小颗粒会卷扬到空气中，防尘网可以在扬尘刚形成时进行阻断，防止其扩散。防尘网覆盖法最重要的是实现防尘网的全覆盖，可以采用防尘网固定装置，将相邻的两个防尘网连接在一起，并且更好地固定，实现防尘网的全覆盖，更好地阻断扬尘的扩散。②在土方堆积区布设降尘管网和降尘喷头，并架设小型气象站，以监测风速和扬尘含量的变化。当风速较大、扬尘含量较高时，控制系统自动开启降尘管网阀门，喷淋喷头开启，以达到降尘目的。③在施工现场的围挡上方布设雾化喷头和扬尘传感器，传感器可接受扬尘信号，在扬尘即将到达围挡且将要扩散出去时，自动启动喷头，让水雾与扬尘接触并且融合降落，达到降尘的效果。

4 结语

①点源型扬尘主要产生在物料拆卸和土方工程期间，扬尘产生量大，其扩散受风速和物料含水率影响较大，此类扬尘源头易控制，可采用雾炮机局部定点降尘方法来抑制扬尘扩散。

②线源型扬尘主要产生于车辆运输期间，由于车身、底盘和车轮上粘有许多散流物料和粉质粒料，车辆行驶到目的地都有可能产生扬尘，此类扬尘扩散范围相对较广，源头移动性强，扬尘发生周期短。该类型扬尘的抑制方法为在工程车辆上安装特有的喷淋设备。

③面源型扬尘主要产生在裸露的地面、堆料场及道路积尘。此类扬尘产生量占比较大，并且一旦发生、不易控制。对于此类扬尘，可在源头上进行控制，主要采用防尘网全覆盖的方法将扬尘阻断，并在堆积土方上布設降尘喷头以实现降尘的目标。

参考文献：

[1]黄天健，李小冬，苏舒，等.建筑工程土方施工阶段扬尘污染监测与分析[J].安全与环境学报，2014（3）：317-320.

[2]李莎莎.西安市建设工程施工扬尘污染排放研究[D].西安：西安建筑科技大学，2017：13.

[3]赵普生.城市建筑施工及铺装道路扬尘污染评估与防治技术研究[D].天津：南开大学，2008：23.

[4]刘嘉明，狄育慧，梅源，等.土方工程施工扬尘排放研究进展[J].制冷与空调（四川），2019（4）：449-456.

[5]阮顺领，金裕，李玲燕，等.施工场所点源扬尘扩散特征模拟分析[J].环境科学与技术，2019（S2）：275-279.

[6]田刚，樊守彬，黄玉虎，等.风速对人为扬尘源PM10排放浓度和强度的影响[J].环境科学，2008（10）：297-300.