CN106800363A - 一种淤泥/污泥堆场原位固化装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境岩土工程技术领域，公开了一种淤泥/污泥堆场原位固化装置，包括：四根或者四根以上牵引桩、钻进结构以及粉料输送系统；所述钻进结构与所述四根或者四根以上牵引桩相连；所述粉料输送系统的出料口设置在所述钻进结构上。本发明提供了一种淤泥/污泥堆场原位固化装置，达到了提升施工安全性和固化效率的效果。

Description

一种淤泥/污泥堆场原位固化装置

技术领域

本发明涉及环境岩土工程技术领域，特别涉及一种淤泥/污泥堆场原位固化装置。

背景技术

港口、航道的建设和维护、河流湖泊及污水处理厂等水环境治理工程都会产生大量淤泥/污泥。多年以来，我国对于淤泥/污泥大多采用简单的堆场处理法，即将淤泥/污泥输送至划定的堆场进行堆填，堆填深度达20余米，堆填量几万立方到几十万立方不等，堆场直径几十米到几百米不等，体量巨大。而淤泥/污泥具有高含水、高有机质、部分污染物等特性；淤泥/污泥中的病原菌、重金属和有机污染物容易造成二次污染；淤泥/污泥黏粒含量高，透水性差，固结过程非常缓慢，依靠自然沉降和蒸发的淤泥堆场经过两三年时间只能在表面形成厚20cm左右的天然硬壳层，而下部仍然为流态，力学特性差，极易发生滑坡灾害。

若将这些体量庞大的淤泥/污泥挖出进行异地处置，施工难度和工程投资都面临巨大困难，且环境二次污染风险大。原位固化处理是较为合理的方法，即将淤泥/污泥与改性固化药剂原位混合，降低淤泥/污泥含水率，增大其力学强度，钝化内部的污染物质，实现淤泥/污泥堆场快速修复利用。

由于淤泥/污泥的力学性质差，人员和机械设备难以进入低承载力的深大淤泥/污泥堆场施工。公开号CN101476319A的中国专利公开了《一种在堆场表面快速形成硬壳层的固化方法》，该方法是将淤泥与固化材料混合搅拌，形成硬化的混合物，再把混合物铺设在整个堆场表面形成硬壳层，为人员和机械提供一个施工平台。但是此方法工序复杂，并且深大泥坑的表面硬壳层也无法确保机械设备的稳定，一旦下部流态淤泥发生滑动，易造成重大工程事故。

发明内容

本发明提供一种淤泥/污泥堆场原位固化装置，解决现有技术中深大淤泥/污泥堆场承载力低，机械设备和施工人员无法进入堆场，安全风险高，操作效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种淤泥/污泥堆场原位固化装置，包括：四根或者四根以上牵引桩、钻进结构以及粉料输送系统；

所述钻进结构与所述四根或者四根以上牵引桩相连；

所述粉料输送系统的出料口设置在所述钻进结构上。

进一步地，所述牵引桩包括：固定桩、牵引动力结构、滑轮以及牵引绳；

所述滑轮通过拉索固定在所述固定桩上；

所述牵引绳一端固定在所述牵引动力结构上，另一端穿过所述滑轮固定在所述钻进结构上。

进一步地，所述钻进结构包括：基座、绞龙钻头、搅拌电机以及升降结构；

所述升降结构上部与所述牵引绳相连；所述基座与所述升降结构底部相连；

所述绞龙钻头与所述搅拌电机固定在所述基座上；

所述粉料输送系统的出料口固定在所述基座上。

进一步地，所述绞龙钻头为三个或者三个以上，均匀设置在所述基座上；

所述粉料输送系统的出料口设置在三个或者三个以上所述绞龙钻头之间。

进一步地，所述钻进结构还包括：压力探测器；

所述压力探测器设置在所述基座上，实时监测钻进压力。

进一步地，所述升降结构为电动葫芦。

进一步地，所述粉料输送系统包括：粉料输送管、粉料输送泵、粉料罐以及空气压缩机；

所述空气压缩机与所述粉料罐相连；所述粉料罐输出端通过粉料输送泵与所述粉料输送管相连；

所述粉料输送管输出端与所述出料口相连。

进一步地，所述牵引动力结构包括：卷扬机；

所述牵引绳的一端缠绕在所述卷扬机的卷筒上。

进一步地，粉料输送系统还包括：管道固定环；

所述管道固定环将所述粉料输送管固定在所述固定桩上。

一种淤泥/污泥堆场原位固化方法，基于所述的淤泥/污泥堆场原位固化装置，包括以下步骤：

驱动所述四根或者四根以上牵引桩，牵引所述钻进结构到预定区域；

驱动所述钻进结构向下钻进，直至到达预定深度；

拉动所述钻进结构上升，通过所述粉料输送系统向钻孔中喷加固化用粉料；同时，所述钻进结构反转，搅拌淤泥/污泥以及固化用粉料；

重复上述步骤，直至完成淤泥/污泥堆场待固化区域的固化。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的淤泥/污泥堆场原位固化装置，通过设置在待固化区域周围的多个牵引桩相互配合，向所述钻进结构施加牵引力，使其在牵引桩所围成的区域内移动，选择固化操作点；而后驱动钻进结构，向下钻进到预定的位置；进一步地，向上拉动所述钻进结构，并通过粉料输送系统向钻孔中喷加固化用粉料；喷加过程中，所述钻进结构反向转动，搅拌固化用粉料和钻孔中的淤泥/污泥，实现淤泥/污泥内部固化操作。从而，大幅简化固化操作，提升固化效率。通过多个卷扬机、滑轮以及多段牵引绳的相互配合，能够实现对淤泥/污泥堆场全方位固化，完全避免了人员和机械设备进入堆场表层，粉料输送系统能够定量输送粉料，保证固化效果的均匀性，压力探测器实时监测钻进压力，及时提示调整绞龙钻头运行状况，保证固化的效率。本发明具有安全性高、操作灵活、量化控制的技术效果，实现深大淤泥/污泥堆场的快速修复利用。

附图说明

图1为本发明提供的淤泥/污泥堆场原位固化装置结构示意图；

图2为图1的俯视图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种淤泥/污泥堆场原位固化装置，解决现有技术中深大淤泥/污泥堆场承载力低，机械设备和施工人员无法进入堆场，安全风险高，操作效率低的技术问题，达到了提升操作安全性和固化效率的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1和图2，一种淤泥/污泥堆场原位固化装置，包括：四根或者四根以上牵引桩、钻进结构以及粉料输送系统。

所述钻进结构与所述四根或者四根以上牵引桩相连；通过四根或者四根以上的牵引桩同时向所述钻进结构施加牵引力，拉动钻进结构在牵引桩所围成的区域内移动，选择固化点。

所述粉料输送系统的出料口设置在所述钻进结构上；当确定了固化点后，钻进结构向淤泥/污泥中正向钻进，直至到达预定的地点；此后，钻进结构自钻孔中退出，在钻进结构上升的过程中，粉料输送系统通过设置在所述钻进结构上的出料口向下喷加固化用粉料，所述钻进结构反转，搅拌所述固化用粉料和淤泥/污泥。

具体来说，所述牵引桩包括：固定桩1、牵引动力结构3、滑轮2以及牵引绳4。

所述滑轮2通过拉索固定在所述固定桩1上；所述牵引绳4一端固定在所述牵引动力结构3上，另一端穿过所述滑轮2固定在所述钻进结构上；所述牵引动力结构3通过拉动牵引绳4，在所述滑轮2的配合下实现定向输出牵引力，作用到钻进结构上，将钻进结构拉向固定桩1。

需要说明的是，四根或者四根以上牵引桩同时施加牵引力，钻进结构最终的移动方向是由四根或者四根以上牵引桩同时施加的牵引力的合力确定；过程中，根据钻进结构的移动情况，适应性的调整各个牵引桩的牵引力大小，直至钻进结构到达预定的固化点。

具体来说，所述牵引动力结构3包括：卷扬机；所述牵引绳4的一端缠绕在所述卷扬机的卷筒上。

具体来说，所述钻进结构包括：基座14、绞龙钻头6、搅拌电机12以及升降结构5。

所述升降结构5上部与所述牵引绳4相连；通过牵引绳4将所述升降结构5悬空固定。

所述基座14与所述升降结构5底部相连；从而，通过升降结构5可调节所述基座的高度；具体来说，所述升降结构5为电动葫芦。

所述绞龙钻头6与所述搅拌电机12固定在所述基座14上；所述绞龙钻头6与所述搅拌电机12相连，实现搅拌驱动。

所述粉料输送系统的出料口设置在所述基座14上，从而使得固化用粉料可以跟随基座14进入钻孔内，达到深入淤泥/污泥内部进行固化的目的。

进一步地，所述绞龙钻头6为三个或者三个以上，均匀设置在所述基座14上；所述粉料输送系统的出料口设置在三个或者三个以上所述绞龙钻头6之间，向钻孔中喷加的固化用粉料可通过绞龙钻头6与淤泥/污泥均匀搅拌，提升固化效果。

进一步地，所述钻进结构还包括：压力探测器13；所述压力探测器13设置在所述基座14上，用于实时监测钻进压力，便于控制固化操作点。

所述粉料输送系统包括：粉料输送管7、粉料输送泵9、粉料罐10以及空气压缩机11；所述空气压缩机11与所述粉料罐10相连；所述粉料罐10输出端通过粉料输送泵9与所述粉料输送管7相连；所述粉料输送管7输出端与所述出料口相连。

粉料输送系统还包括：管道固定环8；所述管道固定环8将所述粉料输送管7固定在所述固定桩1上。

一种淤泥/污泥堆场原位固化方法，基于所述的固化装置，包括以下步骤：

将所述四根或者四根以上牵引桩分散固定在待固化区域外围；

驱动所述四根或者四根以上牵引桩，牵引所述钻进结构到预定区域；

驱动所述钻进结构向下钻进，直至到达预定深度；

拉动所述钻进结构上升，同时通过所述粉料输送系统向钻孔中喷加固化用粉料；并反转搅拌电机12，带动绞龙钻头6反转，搅拌所述固化用粉料和淤泥/污泥；

重复上述步骤，直至完成淤泥/污泥堆场待固化区域的固化。

下面介绍工作过程。

牵引桩中多个卷扬机的配合可以将钻进结构移到堆场的任意位置准备就位，关闭卷扬机，开启搅拌电机正向驱动绞龙钻头6，绞龙钻头6在螺旋推力作用下向堆场深部钻进，电动葫芦内置的钢丝绳也会跟随绞龙钻头6下放，当绞龙钻头6遇到大体积障碍物或者到达堆场底部时，压力探测器13会显示钻进压力持续升高，此时立即关闭搅拌电机12，随后开启电动葫芦将钻进结构缓慢提升，同时搅拌电机12反向驱动绞龙钻头6，粉料输送系统开始定量喷加粉料，进而实现绞龙钻头6在上升过程中将淤泥/污泥与固化用粉料搅拌混合，当绞龙钻头6升至堆场表面时，关闭搅拌电机12、升降结构5和粉料输送系统，至此完成了一个点位的固化，继续调整钻进结构到另一点位准备钻进。

下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明：

某圆形淤泥堆场，直径为80m，深度为25m，场内淤泥平均含水率为200％，使用本发明对其进行原位固化处理，步骤如下：

环绕堆场周边均匀打设四个固定桩，每个固定桩上安装一个滑轮，缠在四个卷扬机上的牵引绳分别绕过滑轮与电动葫芦连接；

通过四个卷扬机的配合将钻进结构调整至起始点位准备钻进，关闭四个卷扬机，开启搅拌电机正转，绞龙钻头会受到向下的螺旋推力而向堆场深部钻进，当压力探测器显示钻进压力持续升高时立即关闭搅拌电机；

启动电动葫芦将钻进结构缓慢提升，粉料输送系统开始喷加粉料，同时开启搅拌电机反向驱动绞龙钻头，进而实现绞龙钻头在上升过程中将淤泥与粉料搅拌混合；

当绞龙钻头升至堆场表面时，关闭搅拌电机、电动葫芦和粉料输送系统，至此完成了一个点位的固化，继续调整钻进结构到另一点位准备钻进。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的淤泥/污泥堆场原位固化装置，通过设置在待固化区域周围的多个牵引桩相互配合，向所述钻进结构施加牵引力，使其在牵引桩所围成的区域内移动，选择固化操作点；此后驱动钻进结构，向下钻进到预定的位置；进一步地，向上拉动所述钻进结构，并通过粉料输送系统向钻孔中喷加固化用粉料；喷加过程中，所述钻进结构反向转动，搅拌固化用粉料和钻孔中的淤泥/污泥，实现淤泥/污泥内部固化操作。从而，大幅简化固化操作，提升固化效率。通过多个卷扬机、滑轮以及多段牵引绳的相互配合，能够实现对淤泥/污泥堆场全方位固化，完全避免了人员和机械设备进入堆场表层，粉料输送系统能够定量输送粉料，保证固化效果的均匀性，压力探测器实时监测钻进压力，及时提示调整绞龙钻头运行状况，保证固化的效率。本发明具有安全性高、操作灵活、量化控制的技术效果，实现深大淤泥/污泥堆场的快速修复利用。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种淤泥/污泥堆场原位固化装置，其特征在于，包括：四根或者四根以上牵引桩、钻进结构以及粉料输送系统；

所述钻进结构与所述四根或者四根以上牵引桩相连；

所述粉料输送系统的出料口设置在所述钻进结构上。

2.如权利要求1所述的淤泥/污泥堆场原位固化装置，其特征在于，所述牵引桩包括：固定桩、牵引动力结构、滑轮以及牵引绳；

所述滑轮通过拉索固定在所述固定桩上；

所述牵引绳一端固定在所述牵引动力结构上，另一端穿过所述滑轮固定在所述钻进结构上。

3.如权利要求1或2所述的淤泥/污泥堆场原位固化装置，其特征在于，所述钻进结构包括：基座、绞龙钻头、搅拌电机以及升降结构；

所述升降结构上部与所述牵引绳相连；所述基座与所述升降结构底部相连；

所述绞龙钻头与所述搅拌电机固定在所述基座上；

所述粉料输送系统的出料口固定在所述基座上。

4.如权利要求3所述的淤泥/污泥堆场原位固化装置，其特征在于：所述绞龙钻头为三个或者三个以上，均匀设置在所述基座上；

所述粉料输送系统的出料口设置在三个或者三个以上所述绞龙钻头之间。

5.如权利要求4所述的淤泥/污泥堆场原位固化装置，其特征在于，所述钻进结构还包括：压力探测器；

所述压力探测器设置在所述基座上。

6.如权利要求5所述的淤泥/污泥堆场原位固化装置，其特征在于：所述升降结构为电动葫芦。

7.如权利要求6所述的淤泥/污泥堆场原位固化装置，其特征在于，所述粉料输送系统包括：粉料输送管、粉料输送泵、粉料罐以及空气压缩机；

所述空气压缩机与所述粉料罐相连；

所述粉料罐输出端通过粉料输送泵与所述粉料输送管相连；

所述粉料输送管输出端与所述出料口相连。

8.如权利要求7所述的淤泥/污泥堆场原位固化装置，其特征在于，所述牵引动力结构包括：卷扬机；

所述牵引绳的一端缠绕在所述卷扬机的卷筒上。

9.如权利要求8所述的淤泥/污泥堆场原位固化装置，其特征在于，粉料输送系统还包括：管道固定环；

所述管道固定环将所述粉料输送管固定在所述固定桩上。

10.一种淤泥/污泥堆场原位固化方法，其特征在于，基于如权利要求1～9任一项所述的固化装置，包括以下步骤：

驱动所述四根或者四根以上牵引桩，牵引所述钻进结构到预定区域；

驱动所述钻进结构向下钻进，直至到达预定深度；

拉动所述钻进结构上升，通过所述粉料输送系统向钻孔中喷加固化用粉料；同时，所述钻进结构反转，搅拌淤泥/污泥以及固化用粉料；

重复上述步骤，直至完成淤泥/污泥堆场待固化区域的固化。