CN106436776A - 一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法，该方法为：利用水平定向钻机在垃圾坝边坡预设低点位置在垃圾堆体钻出距离为K米的钻孔，导渗管由水平定向钻机的钻头携带至钻孔，并随着钻头而进入到垃圾堆体内，最终形成排渗通道；导渗管距离其前端为S米的距离范围内的管体采用土工布包裹的花管结构，花管结构的两侧及顶部间隔开槽，其中，S＜K。本发明提供的水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法将水平定向钻技术引入到垃圾填埋场排渗滤液领域，并结合垃圾填埋场排渗技术特点相结合，形成可自流的排渗设施，达到有效地降低浸润线，并有利于堆存物的排水固结，且该方法具有施工简便、造价低等优势。

Description

一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法

技术领域

本发明涉及市政生活垃圾填埋场排渗领域，尤其是涉及一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法。

背景技术

垃圾填埋场是以卫生填埋的方式处置生活垃圾的场所，常常采用土工材料的方式进行防渗。填埋垃圾的处置方式因造价低、卫生条件好等优点，是我国主要的垃圾处置方式。根据行业标准CJJ-17的要求，我国的生活垃圾填埋场应设置导流层和盲沟，作为渗滤液的收集系统，用于排出填埋场内或由于降雨等原因产生的渗滤液。然而，随着填埋场使用年限增加，底部渗滤液导渗设施排水功能会不断下降，甚至发生堵塞情况，造成垃圾体内的渗滤液水位很高。有研究表明：我国的垃圾填埋场渗滤液水位普遍偏高，大型垃圾填埋场的渗滤液水位大多在垃圾面以下3-5m，边坡多处出现溢点。渗滤液的水位线位置越高，垃圾坝体稳定性越差，地震液化的可能性也越大。渗滤液高水位严重影响填埋场的安全运行，容易造成垃圾体的崩塌、滑坡等安全事件。

现有的垃圾填埋场渗滤液水位控制的工程措施常采用铺设水平导渗体加抽排竖井的方式，即：在填埋场的垃圾坝边坡和堆体顶部表面上设垂直方向的抽排竖井，用泵送方式把竖井的渗滤液抽出来，在垃圾坝顶面开挖出水平倒排盲沟，其简图参见图1所示，该图示出了抽排竖井1、堆体现状水位2、水平导排盲沟3、堆体原水位4、填埋垃圾5、砂岩6、垃圾坝7，从该图可知，其弊端如下：

1.由于每一口抽排竖井的影响半径往往有限，要有效降低填埋体内的渗滤液水位，需要设置大量的抽排竖井进行抽排才能达到效果。另外水平导渗盲沟的开挖工程量较大。这会造成水平导渗加抽排竖井的工程总量较大，耗时长，费用高昂。

2.抽排竖井需要用泵做持续的抽水，因此运行成本高，耗能大。

3.开挖水平导渗盲沟和打抽排竖井会对垃圾体及周边环境造成影响，在竖井周围存在清污分流和气体收集的缺口，施工期间还有可能破坏堆体及周边环境的稳定性，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法，其施工简便、造价低，可以形成自流的排渗设施，达到有效地降低浸润线，并有利于堆存物的排水固结。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法，该方法利用水平定向钻机在垃圾坝边坡预设低点位置在垃圾堆体钻出距离为K米的钻孔，导渗管由水平定向钻机的钻头携带至钻孔，并随着钻头而进入到垃圾堆体内，最终形成排渗通道；

导渗管距离其前端为S米的距离范围内的管体采用土工布包裹的花管结构，花管结构的两侧及顶部间隔开槽，其中，S＜K。

与现有技术相比，本发明提供的水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法将水平定向钻技术引入到垃圾填埋场排渗滤液领域，并结合垃圾填埋场排渗技术特点相结合，形成可自流的排渗设施，达到有效地降低浸润线，并有利于堆存物的排水固结，且该方法具有施工简便、造价低等优势。

进一步，导渗管采用PE或者不锈钢管，基于PE、不锈钢制成的导渗管不仅能够提高导渗管使用的寿命周期，而且便于塑形，能够结合现场需要进行便捷的延伸拼接施工，例如，钻头钻进过程中PE管通过热熔焊接方式不断延长，直至PE管构成的导渗管延伸至钻孔末端，此种施工工艺对于长距离钻孔无法提供一次性与钻孔深度匹配的导渗管而言，具有良好的互补性，使得整个施工过程具有连续性，且基于热熔融焊接技术拼接的PE管或者基于电焊技术拼接的不锈钢管等构成的导渗管在拼接位具有良好的拼接强度，对于长距离的导渗通道具有良好的适应性，对于本发明提供的方法具有协同促进效果。

进一步，排渗通道的坡度为1％-5％，优良的排渗通道在满足自流需要的同时，使得排渗管后期运营过程中无需借助于外部干预即可完成工作，相较于传统的泵送作业而言，具有天然的优势，低成本的运营能够降低垃圾填埋场所需的运营资金，在施工过程中，在钻入点处形成一定仰角是可控的，既不增加施工难度，也不影响导渗管成孔后渗滤液沿着排渗管自流的功能。

进一步，钻孔于垃圾堆积坝单向和/或多向布置，通常情况下，垃圾堆积坝体的实际形态和排渗需要是各不相同的，因此，钻孔的单向、多向布局能够更加适应现场施工的需要，而钻孔布置高程一般取垃圾堆积坝起坝附近高程。

进一步，K的取值范围为50-500m，S的取值范围为5-20m，钻孔深入的垃圾填埋体核心区域往往是排渗滤液的关键区域，而在核心区域设置土工布包裹的花管结构恰到好处的实现这一目标的同时，还能够提高渗透效率，而且，导渗管中K-S米范围内的导渗管体采用实壁管作为水流通道，既提高了渗滤液流出的效率，也不影响导渗管自身的工作强度。

附图说明

图1为背景技术中垃圾填埋场中水平导渗体加抽排竖井的排渗方式结构示意图；

图2为一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法中水平定向钻机机构示意图；

图3为一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法中土工布包裹的聚乙烯花管结构示意图；

图4为基于本发明提供的一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法建造而成的生活垃圾填埋场的钻入式水平排渗滤液工程效果图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

本发明的水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法(以下简称“该方法”)中所利用的水平定向钻机机构参见图2所示，水平定向钻机具有钻杆Q1，钻杆Q1接于扩孔器Q2，扩孔器Q2安装有旋转接头Q3，旋转接头Q3通过软接头Q4而接于拉管头，拉管头安装导渗管Q7,该拉管头通过固定螺丝Q5而安装有柔性防水材料堵塞Q6，该图示出了导渗管Q7与管头的连接位Q8。

本发明的水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法中所利用的采用土工布包裹的花管结构参见图3所示，该花管结构的两侧及顶部间隔开槽，该图示出了包裹于花管Q9、设置于花管的开槽Q10以及包裹于花管的土工布Q11，对于花管结构而言可参考本发明人申请的实用新型专利，申请号为：201620452694.7，专利名称为：一种导渗系统用的聚乙烯花管结构。

基于本发明的水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法所搭建的生活垃圾填埋场的钻入式水平排渗滤液工程效果参见图4，根据此垃圾堆体的形态，其包括四向布置的钻孔，为了便于本专利的描述，在此将该图的上、下、左、右分别界定对应于北、南、西、东，其中A向为自垃圾堆体的西南方向朝向东北方向，B向为自垃圾堆体的东南方向朝向西北方向，C向为自垃圾堆体的西北方向朝向东南方向，D向为自垃圾堆体的北朝南方向，在垃圾堆体幅宽较大的一侧设置有A向的12个并排钻孔，而在垃圾堆体幅宽次之的一侧设置有B向的7个并排钻孔，而在垃圾堆体幅宽较小的两侧分别设置有C向的5个并排钻孔、D向的7个并排钻孔，施工作业流程为：

S1.现场实地测量与钻孔定位；

S2.钻机的准备工作，不同钻机的钻入起始点要求不同；

S3.PE管开槽，并将管头部分(5-20m不等)用土工布进行包裹；

S4.钻机钻进与导向，钻进过程中PE管利用热熔焊接技术进行连接；

S5.钻孔到达指定深度后，钻头和回拉钻杆退出，PE管留在垃圾堆体内，形成排渗滤液通道(排渗通道)。

该方法利用水平定向钻机在垃圾坝边坡预设低点位置在垃圾堆体钻出距离为K米的钻孔，而本实施例中在四个垃圾坝边坡的低点以水平定向钻进的方式而钻出不同距离的钻孔，同一个垃圾坝边坡所钻进的钻孔距离大体上相同，而不同垃圾坝边坡所钻进的钻孔距离不同，这需要根据垃圾坝边坡以及垃圾堆体的具体尺寸进行布置，导渗管由水平定向钻机的钻头携带至钻孔，并随着钻头而进入到垃圾堆体内，最终形成排渗通道，整个垃圾堆体的排渗通道的效果则可以参见图4。而导渗管距离其前端为S米的距离范围内的管体采用土工布包裹的花管结构，花管结构的两侧及顶部间隔开槽，其中，S＜K，排渗通道的坡度为1％-5％，优良的排渗通道在满足自流需要的同时，使得排渗管后期运营过程中无需借助于外部干预即可完成工作，相较于传统的泵送作业而言，具有天然的优势，低成本的运营能够降低垃圾填埋场所需的运营资金。

从上述内容不难发现，随着填埋场使用年限增加，底部渗滤液导渗设施排水功能会不断下降，甚至发生堵塞情况，造成垃圾体内的渗滤液水位很高的情况下，本发明提供的方法直接利用定向钻技术而方便、快捷、低成本铺设导渗管而构件导渗通道，避免了传统垃圾填埋场排渗方式中需要设置大量抽排竖井的问题，而且由于无需开挖导渗盲沟，工程量大大缩小，施工周期随之缩短，有效降低了工程造价，与此同时，由于采用定向钻技术铺设的导渗通道采用自流方式导出渗滤液，无需泵即可完成后续的运营，有效的降低了整套工程后续的运营成本，有效降低了能耗，而且，传统开挖水平导盲沟和打抽排竖井对垃圾体及周边环境的负面影响在定向钻技术运用之后随之消失，带来的是安全、可靠性高的施工作业。

值得一提的是，导渗管采用PE或者不锈钢管，基于PE、不锈钢制成的导渗管不仅能够提高导渗管使用的寿命周期，而且便于塑形，能够结合现场需要进行便捷的延伸拼接施工，例如，钻头钻进过程中PE管通过热熔焊接方式不断延长，直至PE管构成的导渗管延伸至钻孔末端，此种施工工艺对于长距离钻孔无法提供一次性与钻孔深度匹配的导渗管而言，具有良好的互补性，使得整个施工过程具有连续性，且基于热熔融焊接技术拼接的PE管或者基于电焊技术拼接的不锈钢管等构成的导渗管在拼接位具有良好的拼接强度，对于长距离的导渗通道具有良好的适应性，对于本发明提供的方法具有协同促进效果。

另外，K的取值范围为50-500m，S的取值范围为5-20m，钻孔深入的垃圾填埋体核心区域往往是排渗滤液的关键区域，而在核心区域设置土工布包裹的花管结构恰到好处的实现这一目标的同时，还能够提高渗透效率，而且，导渗管中K-S米范围内的导渗管体采用实壁管作为水流通道，既提高了渗滤液流出的效率，也不影响导渗管自身的工作强度，在图4中，导渗管前端示出的附着物即为模拟渗滤液的水流，附着物密度越大代表流量越大，采用计算机模拟流量软件模拟出的流量数据印证了设置土工布包裹的花管结构是大有裨益的。

综上，本发明所提供的方法不需要大面积开挖垃圾堆体，具有对坝体及周边构筑物影响小，施工方便、施工周期短、成本低等特点，排渗效果明显，经济效益强，是节约时间、节约成本的理想技术方案。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法，其特征在于，该方法为：利用水平定向钻机在垃圾坝边坡预设低点位置在垃圾堆体钻出距离为K米的钻孔，导渗管由水平定向钻机的钻头携带至钻孔，并随着钻头而进入到垃圾堆体内，最终形成排渗通道；

所述导渗管距离其前端为S米的距离范围内的管体采用土工布包裹的花管结构，所述花管结构的两侧及顶部间隔开槽，其中，S＜K。

2.根据权利要求1所述的一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法，其特征在于，所述导渗管采用PE或者不锈钢管。

3.根据权利要求2所述的一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法，其特征在于，钻头钻进过程中PE管通过热熔焊接方式不断延长，直至PE管构成的导渗管延伸至钻孔末端。

4.根据权利要求1所述的一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法，其特征在于，所述排渗通道的坡度为1％-5％。

5.根据权利要求1所述的一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法，其特征在于，所述钻孔于垃圾堆积坝单向和/或多向布置。

6.根据权利要求1所述的一种水平定向钻应用于垃圾填埋场排渗滤液的方法，其特征在于，K的取值范围为50-500m，S的取值范围为5-20m。