一種淤泥/汙泥堆場原位固化裝置的製作方法

2023-04-28 01:00:12

本實用新型涉及環境巖土工程技術領域，特別涉及一種淤泥/汙泥堆場原位固化裝置。

背景技術：

港口、航道的建設和維護、河流湖泊及汙水處理廠等水環境治理工程都會產生大量淤泥/汙泥。多年以來，我國對於淤泥/汙泥大多採用簡單的堆場處理法，即將淤泥/汙泥輸送至劃定的堆場進行堆填，堆填深度達20餘米，堆填量幾萬立方到幾十萬立方不等，堆場直徑幾十米到幾百米不等，體量巨大。而淤泥/汙泥具有高含水、高有機質、部分汙染物等特性；淤泥/汙泥中的病原菌、重金屬和有機汙染物容易造成二次汙染；淤泥/汙泥黏粒含量高，透水性差，固結過程非常緩慢，依靠自然沉降和蒸發的淤泥堆場經過兩三年時間只能在表面形成厚20cm左右的天然硬殼層，而下部仍然為流態，力學特性差，極易發生滑坡災害。

若將這些體量龐大的淤泥/汙泥挖出進行異地處置，施工難度和工程投資都面臨巨大困難，且環境二次汙染風險大。原位固化處理是較為合理的方法，即將淤泥/汙泥與改性固化藥劑原位混合，降低淤泥/汙泥含水率，增大其力學強度，鈍化內部的汙染物質，實現淤泥/汙泥堆場快速修複利用。

由於淤泥/汙泥的力學性質差，人員和機械設備難以進入低承載力的深大淤泥/汙泥堆場施工。公開號CN101476319A的中國專利公開了《一種在堆場表面快速形成硬殼層的固化方法》，該方法是將淤泥與固化材料混合攪拌，形成硬化的混合物，再把混合物鋪設在整個堆場表面形成硬殼層，為人員和機械提供一個施工平臺。但是此方法工序複雜，並且深大泥坑的表面硬殼層也無法確保機械設備的穩定，一旦下部流態淤泥發生滑動，易造成重大工程事故。

技術實現要素：

本實用新型提供一種淤泥/汙泥堆場原位固化裝置，解決現有技術中深大淤泥/汙泥堆場承載力低，機械設備和施工人員無法進入堆場，安全風險高，操作效率低的技術問題。

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種淤泥/汙泥堆場原位固化裝置，包括：四根或者四根以上牽引樁、鑽進結構以及粉料輸送系統；

所述鑽進結構與所述四根或者四根以上牽引樁相連；

所述粉料輸送系統的出料口設置在所述鑽進結構上。

進一步地，所述牽引樁包括：固定樁、牽引動力結構、滑輪以及牽引繩；

所述滑輪通過拉索固定在所述固定樁上；

所述牽引繩一端固定在所述牽引動力結構上，另一端穿過所述滑輪固定在所述鑽進結構上。

進一步地，所述鑽進結構包括：基座、絞龍鑽頭、攪拌電機以及升降結構；

所述升降結構上部與所述牽引繩相連；所述基座與所述升降結構底部相連；

所述絞龍鑽頭與所述攪拌電機固定在所述基座上；

所述粉料輸送系統的出料口固定在所述基座上。

進一步地，所述絞龍鑽頭為三個或者三個以上，均勻設置在所述基座上；

所述粉料輸送系統的出料口設置在三個或者三個以上所述絞龍鑽頭之間。

進一步地，所述鑽進結構還包括：壓力探測器；

所述壓力探測器設置在所述基座上，實時監測鑽進壓力。

進一步地，所述升降結構為電動葫蘆。

進一步地，所述粉料輸送系統包括：粉料輸送管、粉料輸送泵、粉料罐以及空氣壓縮機；

所述空氣壓縮機與所述粉料罐相連；所述粉料罐輸出端通過粉料輸送泵與所述粉料輸送管相連；

所述粉料輸送管輸出端與所述出料口相連。

進一步地，所述牽引動力結構包括：卷揚機；

所述牽引繩的一端纏繞在所述卷揚機的捲筒上。

進一步地，粉料輸送系統還包括：管道固定環；

所述管道固定環將所述粉料輸送管固定在所述固定樁上。

本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

本申請實施例中提供的淤泥/汙泥堆場原位固化裝置，通過設置在待固化區域周圍的多個牽引樁相互配合，向所述鑽進結構施加牽引力，使其在牽引樁所圍成的區域內移動，選擇固化操作點；而後驅動鑽進結構，向下鑽進到預定的位置；進一步地，向上拉動所述鑽進結構，並通過粉料輸送系統向鑽孔中噴加固化用粉料；噴加過程中，所述鑽進結構反向轉動，攪拌固化用粉料和鑽孔中的淤泥/汙泥，實現淤泥/汙泥內部固化操作。從而，大幅簡化固化操作，提升固化效率。通過多個卷揚機、滑輪以及多段牽引繩的相互配合，能夠實現對淤泥/汙泥堆場全方位固化，完全避免了人員和機械設備進入堆場表層，粉料輸送系統能夠定量輸送粉料，保證固化效果的均勻性，壓力探測器實時監測鑽進壓力，及時提示調整絞龍鑽頭運行狀況，保證固化的效率。本實用新型具有安全性高、操作靈活、量化控制的技術效果，實現深大淤泥/汙泥堆場的快速修複利用。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的淤泥/汙泥堆場原位固化裝置結構示意圖；

圖2為圖1的俯視圖。

具體實施方式

本申請實施例通過提供一種淤泥/汙泥堆場原位固化裝置，解決現有技術中深大淤泥/汙泥堆場承載力低，機械設備和施工人員無法進入堆場，安全風險高，操作效率低的技術問題，達到了提升操作安全性和固化效率的技術效果。

為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細說明，應當理解本實用新型實施例以及實施例中的具體特徵是對本申請技術方案的詳細的說明，而不是對本申請技術方案的限定，在不衝突的情況下，本申請實施例以及實施例中的技術特徵可以相互組合。

參見圖1和圖2，一種淤泥/汙泥堆場原位固化裝置，包括：四根或者四根以上牽引樁、鑽進結構以及粉料輸送系統。

所述鑽進結構與所述四根或者四根以上牽引樁相連；通過四根或者四根以上的牽引樁同時向所述鑽進結構施加牽引力，拉動鑽進結構在牽引樁所圍成的區域內移動，選擇固化點。

所述粉料輸送系統的出料口設置在所述鑽進結構上；當確定了固化點後，鑽進結構向淤泥/汙泥中正向鑽進，直至到達預定的地點；此後，鑽進結構自鑽孔中退出，在鑽進結構上升的過程中，粉料輸送系統通過設置在所述鑽進結構上的出料口向下噴加固化用粉料，所述鑽進結構反轉，攪拌所述固化用粉料和淤泥/汙泥。

具體來說，所述牽引樁包括：固定樁1、牽引動力結構3、滑輪2以及牽引繩4。

所述滑輪2通過拉索固定在所述固定樁1上；所述牽引繩4一端固定在所述牽引動力結構3上，另一端穿過所述滑輪2固定在所述鑽進結構上；所述牽引動力結構3通過拉動牽引繩4，在所述滑輪2的配合下實現定向輸出牽引力，作用到鑽進結構上，將鑽進結構拉向固定樁1。

需要說明的是，四根或者四根以上牽引樁同時施加牽引力，鑽進結構最終的移動方向是由四根或者四根以上牽引樁同時施加的牽引力的合力確定；過程中，根據鑽進結構的移動情況，適應性的調整各個牽引樁的牽引力大小，直至鑽進結構到達預定的固化點。

具體來說，所述牽引動力結構3包括：卷揚機；所述牽引繩4的一端纏繞在所述卷揚機的捲筒上。

具體來說，所述鑽進結構包括：基座14、絞龍鑽頭6、攪拌電機12以及升降結構5。

所述升降結構5上部與所述牽引繩4相連；通過牽引繩4將所述升降結構5懸空固定。

所述基座14與所述升降結構5底部相連；從而，通過升降結構5可調節所述基座的高度；具體來說，所述升降結構5為電動葫蘆。

所述絞龍鑽頭6與所述攪拌電機12固定在所述基座14上；所述絞龍鑽頭6與所述攪拌電機12相連，實現攪拌驅動。

所述粉料輸送系統的出料口設置在所述基座14上，從而使得固化用粉料可以跟隨基座14進入鑽孔內，達到深入淤泥/汙泥內部進行固化的目的。

進一步地，所述絞龍鑽頭6為三個或者三個以上，均勻設置在所述基座14上；所述粉料輸送系統的出料口設置在三個或者三個以上所述絞龍鑽頭6之間，向鑽孔中噴加的固化用粉料可通過絞龍鑽頭6與淤泥/汙泥均勻攪拌，提升固化效果。

進一步地，所述鑽進結構還包括：壓力探測器13；所述壓力探測器13設置在所述基座14上，用於實時監測鑽進壓力，便於控制固化操作點。

所述粉料輸送系統包括：粉料輸送管7、粉料輸送泵9、粉料罐10以及空氣壓縮機11；所述空氣壓縮機11與所述粉料罐10相連；所述粉料罐10輸出端通過粉料輸送泵9與所述粉料輸送管7相連；所述粉料輸送管7輸出端與所述出料口相連。

粉料輸送系統還包括：管道固定環8；所述管道固定環8將所述粉料輸送管7固定在所述固定樁1上。

一種淤泥/汙泥堆場原位固化方法，基於所述的固化裝置，包括以下步驟：

將所述四根或者四根以上牽引樁分散固定在待固化區域外圍；

驅動所述四根或者四根以上牽引樁，牽引所述鑽進結構到預定區域；

驅動所述鑽進結構向下鑽進，直至到達預定深度；

拉動所述鑽進結構上升，同時通過所述粉料輸送系統向鑽孔中噴加固化用粉料；並反轉攪拌電機12，帶動絞龍鑽頭6反轉，攪拌所述固化用粉料和淤泥/汙泥；

重複上述步驟，直至完成淤泥/汙泥堆場待固化區域的固化。

下面介紹工作過程。

牽引樁中多個卷揚機的配合可以將鑽進結構移到堆場的任意位置準備就位，關閉卷揚機，開啟攪拌電機正向驅動絞龍鑽頭6，絞龍鑽頭6在螺旋推力作用下向堆場深部鑽進，電動葫蘆內置的鋼絲繩也會跟隨絞龍鑽頭6下放，當絞龍鑽頭6遇到大體積障礙物或者到達堆場底部時，壓力探測器13會顯示鑽進壓力持續升高，此時立即關閉攪拌電機12，隨後開啟電動葫蘆將鑽進結構緩慢提升，同時攪拌電機12反向驅動絞龍鑽頭6，粉料輸送系統開始定量噴加粉料，進而實現絞龍鑽頭6在上升過程中將淤泥/汙泥與固化用粉料攪拌混合，當絞龍鑽頭6升至堆場表面時，關閉攪拌電機12、升降結構5和粉料輸送系統，至此完成了一個點位的固化，繼續調整鑽進結構到另一點位準備鑽進。

下面通過具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明：

某圓形淤泥堆場，直徑為80m，深度為25m，場內淤泥平均含水率為200％，使用本實用新型對其進行原位固化處理，步驟如下：

環繞堆場周邊均勻打設四個固定樁，每個固定樁上安裝一個滑輪，纏在四個卷揚機上的牽引繩分別繞過滑輪與電動葫蘆連接；

通過四個卷揚機的配合將鑽進結構調整至起始點位準備鑽進，關閉四個卷揚機，開啟攪拌電機正轉，絞龍鑽頭會受到向下的螺旋推力而向堆場深部鑽進，當壓力探測器顯示鑽進壓力持續升高時立即關閉攪拌電機；

啟動電動葫蘆將鑽進結構緩慢提升，粉料輸送系統開始噴加粉料，同時開啟攪拌電機反向驅動絞龍鑽頭，進而實現絞龍鑽頭在上升過程中將淤泥與粉料攪拌混合；

當絞龍鑽頭升至堆場表面時，關閉攪拌電機、電動葫蘆和粉料輸送系統，至此完成了一個點位的固化，繼續調整鑽進結構到另一點位準備鑽進。

本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

本申請實施例中提供的淤泥/汙泥堆場原位固化裝置，通過設置在待固化區域周圍的多個牽引樁相互配合，向所述鑽進結構施加牽引力，使其在牽引樁所圍成的區域內移動，選擇固化操作點；此後驅動鑽進結構，向下鑽進到預定的位置；進一步地，向上拉動所述鑽進結構，並通過粉料輸送系統向鑽孔中噴加固化用粉料；噴加過程中，所述鑽進結構反向轉動，攪拌固化用粉料和鑽孔中的淤泥/汙泥，實現淤泥/汙泥內部固化操作。從而，大幅簡化固化操作，提升固化效率。通過多個卷揚機、滑輪以及多段牽引繩的相互配合，能夠實現對淤泥/汙泥堆場全方位固化，完全避免了人員和機械設備進入堆場表層，粉料輸送系統能夠定量輸送粉料，保證固化效果的均勻性，壓力探測器實時監測鑽進壓力，及時提示調整絞龍鑽頭運行狀況，保證固化的效率。本實用新型具有安全性高、操作靈活、量化控制的技術效果，實現深大淤泥/汙泥堆場的快速修複利用。

最後所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管參照實例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。