塔机旋转喷淋、喷雾系统的设计

中建七局总承包公司 郑州 450004

1 塔吊旋转喷淋、喷雾系统机理

塔吊旋转喷淋、喷雾系统的机理为：根据施工环境，充分利用塔吊在施工现场特殊、独有的制空优越特性，建立有效的洒水抑尘系统，从而使塔吊喷淋、喷雾系统具备持续移动旋转的水喷淋、喷雾状态。

每台塔吊喷淋降尘系统覆盖范围为半径40～60 m的圆形，达到了整个工地现场全面覆盖降尘的效果。预设塔吊大臂长50 m（可随塔吊型号改变长度），立塔高90 m。该系统的要点和创新点为：在系统运行过程中塔吊不停车，不需专人监管喷淋、喷雾，喷淋、喷雾可随塔吊大臂作360°无限制旋转。

1.1 雾化喷洒系统

雾化喷洒系统的恒压水流通过均匀的卡口喷头以直径小于0.20 mm水珠呈雾化状态喷出，水雾凝结空中微尘，结合重力自然下降。系统运作时沿塔吊大臂均匀布设的喷头喷出的水雾墙随塔吊大臂作360°无限制旋转，保证对工地立体空间粉尘实现瞬间压制，从而净化空气。

该系统在保证立体空间降尘方面具有速度快、效果明显、范围广、无死角等特点，且不受地况及工地特殊施工环境限制，另外水雾结合浮尘自然下落的过程不影响工人施工。

1.2 雨帘喷淋系统

雨帘喷淋系统的目的在于压制工地现场上的地面浮土、虚尘，同时也可养护现场主体的预拌混凝土，其特点是高效、省时、省力，且基本等效于人工降雨（中雨），其压制地面浮土、降尘的效果十分显著，同时，兼顾了预拌混凝土的养护效果。塔吊喷淋、喷雾系统的效果如图1所示。

图1 施工现场塔吊喷淋、喷雾效果示意

2 工程重、难点

持续旋转的机械连接输送管道是流体介质输送的关键，其中的持续旋转和对连接管道的承压及密封无渗漏的高要求是该系统的难点。输送水管道旋转点与塔吊自身结构旋转中心点不吻合是该系统另一难点。由于塔吊工作状态为持续振动且相对振幅较大，而输送水管道的安装需稳定可靠的环境，且对水密封性能的要求较高，针对连接、旋转、密封的性能要求，采用耐高压、耐腐蚀的镀锌钢管以及丝扣和法兰组合，并运用汽车悬挂系统的柔性连接技术，从根本上解决了因硬性连接而可能造成连接件崩裂的问题，同时也不影响塔吊自身的支撑体系。在以往工程实践中，如何既能保证塔吊运转正常，又能使依附于塔吊结构的喷淋输水系统稳定工作是大量实际尝试该喷淋理念实施者们的瓶颈所在[1-2]。

3 设计步骤

1）第1阶段：在塔吊横臂上塔身前，在地面安装喷淋和二次加压管道泵（可选）及供水管道旋转设备。

2）第2阶段：安装完塔吊标准塔（独立立塔的最高点）后安装第1阶段立管及高扬程水泵（地面），通电、通水并进行试运行。

3）第3阶段：随塔吊上升逐步增加立管长度。该系统由工地环型消防及临水管网供水。

3.1 系统要点说明

1）鉴于塔吊旋转部位构造复杂且不规则，造成立管和大臂横向管道连接点不同心，不能做同心圆环转动。输送水管道在塔吊旋转节位置的设计和安装构件，皆为此喷淋系统的创新设计，其特点和工作原理为：万向节在塔吊转盘承台处作360°定点圆心旋转；连接万向节与塔吊大臂横管的高压软水水管。万向节和高压软管是整个系统的核心所在，万向节完美地实现以点为圆心输送水管道的同心圆运动。而长2 m的高压软管可消除因塔吊大臂在旋转和起吊过程中横管的伸缩行程的不同心位移。塔吊大臂喷淋系统在塔吊大臂不停止施工的情况下作360°无限制旋转，同时保证输送水无间断，旋转构件无渗漏、免维护，喷淋系统正常工作[3-5]。

2）由于塔吊最终高度超过100 m，保留喷头压力为0.30 MPa，计算塔底输水管承压在1.30 MPa以上，因此选用管壁厚大于3 mm的镀锌钢管，确保输送水管道达到设计压力要求。之所以选用φ40 mm的水管，是因为考虑到2点因素：一是保证输送水水量充足，缩短喷淋、喷雾时间，保证不耽误施工。二是φ40 mm水管可利用脚手架扣件，不需另外加工，便于安装，易于推广。另外，如果塔吊底部安装的高扬程输送泵满足出口压力，则塔吊驾驶舱平台旁二次增压泵可节省，不需配备。

3）此塔吊喷淋系统安装难点在于给水管在立塔内部沿塔梯用专用脚手架扣件固定，采用软橡胶承接、连接扣件柔性固定，避免因塔吊在工作过程中的允许摆幅造成输水管道脱扣和损坏。

4）喷淋、喷雾部分为独立工作管线，喷淋为3 mm水柱，间隔0.50 m，形成长近50 m雨帘（同步塔吊大臂长度）。充分利用塔吊的立体覆盖面广、覆盖面全的特点，在压制地面浮土的同时兼做施工层预拌混凝土养护。充分雾化的水雾对空气和立体施工空间粉尘的压制十分有效，可达瞬间净化施工环境的效果。

5）技术参数：喷雾选用定制型卡口喷头，型号为YWYT-BB-1/4-6.5-PP，或者选用定制型卡口喷嘴，卡口喷嘴只需在支管上开孔即可。定制型卡口喷头的喷雾形状为实心锥形，覆盖面为实心圆形，液滴直径为中到大，独特的叶片设计和流量通道提供了出色的喷雾控制和均匀的喷雾分布。定制型卡口喷嘴则直接沿塔吊大臂敷设，并以60°实心锥形的方式进行喷洒。

3.2 喷头设计

喷雾形状为实心锥形，打击面为圆形，覆盖范围更均匀，应用范围广泛；液滴直径为中到大，独特的叶片设计和流量通道提供了出色的喷雾控制和均匀的喷雾分布，并可以根据工作要求采用PP材料制造（图2）。

图2 喷头设计结构示意

4 结语

1）塔吊喷淋、喷雾系统的发明和试验均已通过工地实际测试，运行正常，符合泵设计要求，效果明显，对高浮尘、扬尘的工地污染源能在5～10 min内有效抑制，同时不影响任何建筑施工的正常进行[6-8]。

2）系统安装及其配件在一般的水暖配件商店均可选购到。该系统的设计理念符合大众化，具有很强的实用性和推广价值。

3）鉴于该系统仅在高层群体楼工地进行试验和安装，故本文的研究仍有许多局限性，例如油、气类工地是否同样适用仍需进一步研究。