公路隧道施工除尘降尘措施研究

金闽华

（绍兴市交通运输行政执法队，浙江 绍兴 312000）

0 引言

随着城市规模的持续扩大，隧道工程建设日益普遍。然而，在隧道施工过程中，尘埃污染问题日益凸显，不仅会对施工人员的健康构成威胁，还会对周边环境产生负面影响。为此，有必要采取有效的技术措施降低隧道施工中的尘埃污染风险。

1 公路隧道施工尘埃产生原因

1.1 钻爆作业

在隧道施工过程中，钻爆作业是一项常态活动，其主要作用是破碎坚硬的岩石或地下岩层。这一过程涉及高能量的爆炸及地下挖掘，释放出大量岩石颗粒和尘埃，这些细小的颗粒物质易在空气中飘浮、扩散，是空气中尘埃的主要来源。此外，钻爆作业往往需运用各类机械设备，作业过程中也会产生尘埃。

1.2 开挖作业

开挖是隧道施工过程中的关键环节，需要运用挖掘机、掘进机等设备移除土壤、岩石及其他地下物质。在此过程中，机械设备摩擦和地下物质挖掘均会产生大量尘埃，这些微小尘埃颗粒会在施工现场扩散，影响空气质量[1]。

1.3 土石料搬运

土石料搬运是隧道施工中不可或缺的环节。将挖掘的土壤和岩石转移至其他区域时，会借助卡车、输送带等设备，土石料在转运过程中会产生尘埃，尤其在干燥天气条件下，尘埃产生更为明显，因此土石料搬运也是尘埃产生的主要原因之一。

1.4 破碎机操作

部分隧道施工需使用破碎机将较大岩石和矿石破碎成小块，以便搬运和处理。在破碎机操作过程中，岩石破碎会产生大量尘埃颗粒，这些颗粒物质在周围环境中漂浮，会对施工人员的健康构成潜在威胁。

1.5 机械设备排放

隧道施工中使用的各类机械设备，如发动机、排气管等，通常会排放废气和颗粒物质，这些排放物中的微小颗粒会在空气中悬浮并形成尘埃。同时，机械设备运行会产生机械性尘埃，也会加剧空气污染。

2 公路隧道施工除尘降尘措施

2.1 物理方法

第一，旋风分离器是一种精巧的装置，运用了离心力原理，通过迅猛旋转的气流将尘埃颗粒有效地分离出来。在工作原理上，当空气流经旋风分离器时，它会被引导进入一个圆锥形或圆筒形的容器，通常称为旋风筒。在这个容器内，气流被强制旋转，由于惯性作用，尘埃颗粒的质量较大，会被向外推到旋风筒的壁面，随后受到离心力的作用而沉积到底部，形成了所谓的“旋风分离效应”。与此同时，相对洁净的空气则在旋风筒的中心区域上升并通过出口被排出，从而实现了高效的尘埃颗粒分离。这一过程不仅能够有效去除空气中的尘埃，还能够提高空气质量，使其更适合各种应用，如工业生产和空气净化。

第二，布袋过滤器是一种高效的尘埃处理设备，其原理是通过纤维滤袋捕捉空气中的尘埃颗粒。在布袋过滤器内部，通常采用了一系列布袋，这些滤袋由细密的纤维制成，具有微细的孔隙结构。当含有尘埃的空气通过这些滤袋时，尘埃颗粒因为惯性和与纤维之间的相互作用而被捕获。这种捕捉机制非常有效，可以有效地去除尘埃颗粒，使排放的空气更加洁净。布袋过滤器的性能取决于多个因素，包括所选用的滤袋材料、纤维密度以及清灰系统的效率。选择适宜的滤袋材料是至关重要的，因为不同的材料可以适应不同类型的尘埃颗粒。此外，滤袋的纤维密度也会影响捕捉效率，更密集的纤维结构通常能够捕获更小的颗粒。清灰系统的有效性也是关键因素，因为它确保了滤袋的长期性能，通过定期清除被捕获的尘埃，保持滤袋的通透性。

第三，电除尘器是一种利用电荷作用捕获尘埃颗粒的设备。尘埃通过电除尘器时会与电场发生作用，进而带上电荷，并被吸附到带有相反电荷的集尘板上。电除尘器的性能受电场强度和电极设计影响，通过调整电场参数、优化电除尘器结构，可实现高效的除尘降尘。

2.2 化学方法

化学方法在尘埃控制方面具有独特的优势，其中化学降尘剂发挥重要作用。这类化学物质的核心功能在于改变尘埃颗粒的特性，使其更容易沉淀或凝聚为较大的颗粒，从而降低其在空气中的悬浮时长。化学降尘剂主要有沉降剂与凝结剂。

沉降剂通过调整尘埃颗粒密度或尺寸，使其变重，进而促使其自然沉降至地面；凝结剂则能将尘埃颗粒凝聚为更大颗粒，使其更易通过重力沉淀或被除尘设备捕获[2]。

化学降尘剂的效能取决于多方面因素，如化学物质的选择、浓度、喷洒方式及环境条件等。化学反应速率和降尘效果可通过化学动力学方程进行描述，涵盖反应速率常数、浓度、温度等参数，调整这些参数可优化化学降尘剂的性能。

此外，应用化学降尘剂时，需充分考虑其对环境的影响。由于部分化学物质可能对土壤和水体产生负面影响，因此需要谨慎选用化学降尘剂，并对其生态毒性和生物降解性等进行全面评估。

2.3 生物方法

生物方法主要是运用微生物或植物降解、吸收尘埃颗粒，以降低空气中的尘埃浓度，此类尘埃控制技术的优势在于不会对环境产生负面影响，且适用于不同生态系统，更具环保性与可持续性，因此有较广阔的应用前景[3]。

生物除尘降尘方法所采用的微生物主要包括细菌和真菌，它们具备分解尘埃颗粒的能力，可通过代谢过程将有机尘埃颗粒分解为无害废物或气体。反应速率和效果可通过生物动力学方程进行描述，其中包括微生物生长速率、质量和废物产生率等参数，优化这些参数可提高尘埃分解效率。

此外，部分植物具有吸附尘埃颗粒的能力，主要是通过叶片表面的微结构和带电性捕捉尘埃颗粒。因此，可将这类植物作为自然屏障种植在施工现场周边，以减轻尘埃扩散。植物叶片密度和表面积可作为吸附尘埃效果的评估指标。

3 公路隧道施工除尘降尘措施优化

3.1 完善与优化现有措施

3.1.1 数据监测与记录

在隧道施工过程中，尘埃浓度的变化呈动态特点，因此实时监测与记录数据以便及时采取相应的控制措施尤为重要。现代化尘埃监测设备能够提供精确的尘埃浓度数据，完善的数据记录系统有助于管理团队分析历史数据，识别尘埃产生量较高的工序，进而采取针对性的控制措施，并为在高尘埃区域工作的施工人员配备适当的个人防护装备。此外，通过数据分析，可以评估控制措施的有效性，以便根据实际情况对除尘降尘措施进行相应的调整，从而进一步提高尘埃控制效果。尘埃浓度记录如表1 所示。

表1 尘埃浓度记录表

表1 显示了在连续6 个小时内不同时间点的尘埃浓度数据。监测设备每小时记录一次尘埃浓度，并将数据存储在记录系统中。

通过实时监测和记录尘埃浓度数据，管理团队能够随时掌握尘埃浓度的变化动态。例如，在第3 个小时，尘埃浓度升高至180mg/m3，这可能意味着某一工序或区域出现了尘埃排放异常情况，管理团队可迅速采取针对性的控制措施，如暂停相关工作或加大湿式降尘力度，以降低尘埃浓度。

3.1.2 根据不同施工环境选择除尘降尘措施

在隧道施工过程中，施工环境因素对尘埃控制效果有显著影响。因此，针对不同施工环境的需求，选用适宜的除尘降尘措施至关重要。一种典型做法是在干旱地区或高风速条件下运用湿式降尘技术，即通过喷洒水雾或采用湿式除尘设备，有效抑制尘埃扩散，降低空气中的尘埃浓度。此外，还可根据具体的工程要求，综合考虑物理、化学或生物除尘降尘方法。

3.1.3 建立有效的沟通机制和监督体系

（1）开放式沟通平台

在施工现场搭建开放式沟通平台，使所有参与者均能便捷地获取和分享关键信息。具体措施包括设立现场公告板，展示日常操作更新、安全警示和会议通知。平台中的内部邮件列表、应用程序或社交媒体工具，可加快信息传播速度，尤其适用于大型施工场地。此外，定期开展相关会议（无论线上线下），便于团队成员讨论进度、制订解决方案等。该沟通平台能够实现即时反馈，便于迅速识别并解决问题，能够有效提高公路隧道施工除尘降尘效果。

（2）强化监督与检查

强化监督与检查是保证高速公路隧道施工除尘降尘操作规范性的关键。为此，不仅要定期进行相关检查，还要进行不定期的随机检查。监督团队应对培训记录和相关文件等进行审核，对现场的操作流程、设备使用和个人防护设备的佩戴情况等进行综合评估，通过使用检查清单和风险评估工具，及时识别并解决潜在问题，为高速公路隧道施工除尘降尘工作的高质量开展提供保障。

3.2 加大培训与教育力度

定期安排除尘降尘相关培训，确保施工人员能够了解最新的安全信息、工艺技术和法规要求等。培训内容应包括具体案例研究分析及新技术的应用等。此外，应注重实际操作和问题解决能力的培训，以便施工人员面对实际问题时能够有效应对。

3.3 新技术、新方法的应用

3.3.1 智能传感器与数据分析

物联网及传感技术的发展，为公路隧道施工除尘降尘提供了有力支持。在公路隧道施工过程中，可在关键区域（如钻爆作业区、尘埃排放口及工人活动区域）安装智能传感器，以实时监测尘埃浓度、颗粒大小及分布状况。同时，借助数据分析技术，使监测系统自动调整尘埃控制设备运行参数，以达到最佳的尘埃控制效果，进而有效提升尘埃控制的实时性与精确性，降低尘埃浓度波动，保护施工人员健康。

3.3.2 空气净化技术

电化学氧化和光催化氧化是两种极具潜力的空气净化技术，可用于分解尘埃颗粒。电化学氧化技术利用电化学反应氧化尘埃颗粒，将其转化为无害物质；光催化氧化技术主要使用紫外光或可见光激发催化剂，以加速尘埃颗粒分解[4]。这些技术的应用可以进一步改善空气质量，降低尘埃对环境的不利影响，减少尘埃暴露风险。

3.3.3 生物方法优化

为提高公路隧道施工除尘降尘效果，可对生物方法进行进一步优化。针对不同的施工条件，选择不同的微生物或植物种类，以提高尘埃吸附、降解或转化效率。还可以通过改良微生物菌株或植物品种，使其更好地适应隧道施工环境，从而提高除尘降尘效果。

3.3.4 环保化学降尘剂

由于一些化学降尘剂中可能含有有害化学物质，如果没有正确使用或处理，可能对土壤和水源造成污染。同时，过度使用化学降尘剂可能导致生态系统受到损害，影响周边环境的生态平衡。此外，化学降尘剂的效果通常受气象条件影响，如风速和风向，使其稳定性较差，适用性存在局限。因此，可针对化学降尘剂的局限性进行进一步优化，研究和开发环保型化学降尘剂，在有效除尘降尘的同时，降低对环境的不利影响。

4 结语

隧道施工尘埃控制是一项关乎工人健康和环境保护的重要工作。尘埃产生的原因多种多样，包括钻爆作业、开挖作业、土石料搬运、破碎机操作和机械设备的废气排放。为进一步提高公路隧道施工除尘降尘效果，需要进一步完善与优化现有措施，同时积极应用新技术、新方法，以有效提高公路隧道工程的环保水平。