CN110593341B - 一种河道底泥冲挖装置及其冲挖方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种河道底泥冲挖装置及其冲挖方法，属于河道清理领域。本发明设有主体固定装置以及固定在其上的冲挖组件和驱动装置，在冲挖组件中设置和底泥导入方向相同的喷头组，通过驱动装置以及主体固定装置的配合进行沉淀、挤压动作，降低冲挖回收的底泥含水量，对底泥进行冲挖。本发明操作简单，成本低，对河道底泥进行均匀导入及分解，有效降低了处理后泥浆的含水量。

Description

一种河道底泥冲挖装置及其冲挖方法

技术领域

本发明涉及一种河道底泥冲挖装置及其冲挖方法，属于河道清理领域。

背景技术

目前，河道底部沉积的有机物，有机物在长时间内发生厌氧生物降解，在河道底部形成淤泥，由于河道底泥耗氧是水体发黑发臭的主要原因之一，容易出现水体富营养化、藻类蔓延爆发等，接着影响了水体净化和修复能力，目前针对河道底泥的治理主要采用干法清淤、水下清淤和微生物清淤，目前采用最多的技术方案为冲挖方式，通过高压水进行淤泥进行切割、粉碎，使得淤泥湿化、崩解，然后抽吸至集浆池内，但其在抽吸过程中，由于泥浆含水量大，在集浆池内容易出现下渗等情况，影响泥浆后续处理，大大增加了处理周期，且上述冲挖主要是在河道非汛期内，因此长时期的周期影响河道运输等。

公开号CN108978577A公开了一种基于水力冲挖充填土工管袋进行沟渠底泥清淤的施工方法，包括如下步骤：临时堆场建设；清表；分段修筑围堰；施工排水；组装输泥管线；水力冲挖底泥；添加药剂；土工管袋充填；淤泥脱水固化；固化后的泥土进行运走或再利用。该施工方法借助水力切割的作用来完成挖土，再由泥浆泵经输泥管道充填到大型土工管袋，在疏挖管道中使疏挖泥浆与药剂充分搅拌而产生絮凝团体，在土工管带中沉淀，该装置主要利用土工管配合絮凝剂进行，使得泥浆沉淀固化，但其絮凝剂的添加依然需要根据泥浆内的含水量确定，而水利冲挖泥浆含水量大，所述絮凝剂量较大，施工成本增加。

公开号CN109024749A公开了一种跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置及其清淤方法，包括泥斗和闸板，所述的闸板位于泥斗的上游，所述的闸板从上到下依次包括一号旋板、二号旋板、三号固定板、四号固定板和五号旋板，所述的一号旋板下边缘通过一号铰链铰接安装，二号旋板下边缘通过二号铰链铰接安装，三号固定板和四号固定板通过固定栓固定安装，五号旋板上边缘通过三号铰链铰接安装，该装置通过水位差进行冲刷，水位下落流量难以控制，且直瀑式的冲刷方式，对落点较远位置的底泥冲挖效果差。

公开号CN108547251A公开了一种水利冲挖清淤的方法，包括以下步骤：S1：加固浅水湾填筑外围，使填筑外围与河道边坡之间形成吹填区；S2：根据要求选型水利冲挖机组；S3：布置输泥管道及出泥口，输泥管道由水利冲挖区延伸至吹填区，出泥口位于吹填区内；S4：在吹填区布置退水口及用于沉降泥浆的泌水区，退水口流出的水回流至冲挖区；S5：将水利冲挖机组置于冲挖区，启动水利冲挖机组进行冲挖，并将冲挖区的泥浆通过输泥管泵送至吹填区，该方法通过长距离输送形式，进行底泥的远端拦截，同样没有解决泥浆内含水量的问题。

发明内容

为了改善上述情况，本发提供了一种利用和底泥导入方向相同的喷头组的设置，配合沉淀、挤压动作，降低冲挖回收的底泥含水量的河道底泥冲挖装置及其冲挖方法。

本发明一种河道底泥冲挖装置是这样实现的，包括主体固定装置以及固定在其上的冲挖组件10和驱动装置；

所述主体固定装置包括导流罩1、分流管2、导入管3和沉淀箱体8，所述沉淀箱体8的前端固定有两个导入管3，所述导入管3和沉淀箱体8相连通，导入管3再通过分流管2连通至导流罩1，沉淀箱体8和导流罩1之间通过两侧的连接臂11连接；所述沉淀箱体8内横向固定有多个平行的下隔板17，下隔板17与沉淀箱体8内壁贴合，下隔板17上边缘中部位置开有限位缺口，沉淀箱体8的上方固定有箱盖5，沉淀箱体8的后方边缘开设有两个弧形卡槽15，两个弧形卡槽15与两个导入管3的位置对应，箱盖5的边缘开设有两个弧形卡槽15，且和沉淀箱体8上的两个弧形卡槽15相对应，箱盖5内横向设置有两个上隔板16，上隔板16与下隔板17相互平行且交错分布，箱盖5外表面中部设有向内凹的安装槽14，安装槽14贯穿箱盖5的表面且和上隔板16延伸方向相垂直，安装槽14与下隔板17上的限位缺口配合固定；所述沉淀箱体8的两侧外壁上对称设置有固定杆6，沉淀箱体8的一侧上开设有挤压槽31；

所述冲挖组件10包括喷头固定板19、泵20、主体管21、V形管22、连通管23、辅流导入管24、分支管25、冲刷管26、管路总成27、支撑管28、分隔板29、密封槽33、格栅34和喷头35，

主体管21放置于安装槽14内，泵20固定在主体管21上，主体管21的一端与横向的连通管23相连通，连通管23的两端分别和V形管22连通，V形管22通过弧形卡槽15伸入至沉淀箱体8内，且其末端靠近箱盖5位置，主体管21上还连通有辅流导入管24；主体管21的另一端与冲刷管26相连，冲刷管26伸入至导流罩1内，导流罩1上设置有向外凸起的弧形槽，冲刷管26与弧形槽连通，喷头固定板19固定在导流罩1内，且覆盖置于导流罩1内的弧形槽上，喷头固定板19和弧形槽组合形成横向通道，喷头固定板19上等距置有多个喷头35，所述喷头35喷射方向指向分流管2一侧；主体管21的另一端还与向下倾斜的分支管25相连，分支管25的末端连通有管路总成27，管路总成27的两端分别设置有一组横向的支撑管28，支撑管28伸入至分流管2内，支撑管28的末端与分隔板29相连通；

所述驱动装置包括驱动电机4、抽浆管7、密封罩9、皮带轮12、传动皮带13和螺旋轴18，螺旋轴18横向固定在沉淀箱体8内，且分别位于下隔板17的一侧，螺旋轴18的两端分别通过轴固定在沉淀箱体8上的圆孔内，且一端与挤压槽31对应，另一端延伸至沉淀箱体8外，皮带轮12固定在螺旋轴18伸出沉淀箱体8外的一端上，密封罩9固定在沉淀箱体8上，且对应将挤压槽31覆盖，密封罩9与抽浆管7连通，驱动电机4固定在箱盖5上，所述驱动电机4为双轴电机，一端和泵20连接，另一端上固定有皮带轮12，所有皮带轮12之间通过传动皮带13连接。

利用上述装置进行河道底泥冲挖的具体方法为：①将河道底泥冲挖装置通过固定杆6安装固定在清淤船上，将驱动电机4的电源线连接至船上电源箱内，抽浆管7和外部抽浆机组连通；

②将沉淀箱体8放至河底，使得导流罩1和底泥接触，并形成铲挖；

③启动驱动电机4，使得驱动电机4带动泵20旋转，在内部形成水循环，驱动电机4同步驱动螺旋轴18进行旋转；

④驱动清淤船移动，将河道底泥进行铲挖至导流罩1内，在喷头35的作用下，将河道底泥进行冲刷分解，并沿着分流管2进入至沉淀箱体8内；

⑤淤泥在沉淀箱体8内沉积，通过螺旋轴18向一端推送，并从挤压槽31排出至密封罩9内，通过抽浆管7抽取；

⑥河道内的水通过泵20进行循环，并通过辅流导入管24进行冲挖水的补充；

⑦将抽取的浆液进行后续处理，完成底泥冲挖。

本发明的有益效果：

一、采用螺旋定向挤压，配合挤压槽对泥浆进行推挤，将内部含有的水分进行挤压分离，相比现有的直接冲刷抽吸，泥浆的含水量小；

二、通过利用河道水进行冲挖，即便在汛期内，也能够进行底泥的冲挖作业，使用环境广；

三、物理冲挖作业，作业工艺简单，不需要件絮凝剂的配比考虑，作业成本低；

四、射流冲挖，避免了现有的水流下落冲刷强度低，范围有限的问题；

五、内循环供水系统，直接利用河道水，节约资源。

六、泥浆双通道导入，设备运行稳定，泥浆导入均衡。

附图说明

图1是本发明一种河道底泥冲挖装置的立体结构图；

图2是本发明一种河道底泥冲挖装置另一视角的立体结构图；

图3是本发明一种河道底泥冲挖装置箱体结构的立体拆分图；

图4是本发明一种河道底泥冲挖装置沉淀箱体的立体结构图；

图5是本发明一种河道底泥冲挖装置冲挖组件的立体结构图；

图6是本发明一种河道底泥冲挖装置的结构示意图，展示了沿冲挖组件剖切的剖面视图；

图7是本发明一种河道底泥冲挖装置的结构示意图，展示了沿分流管的断面示意图；

图8是本发明一种河道底泥冲挖装置分隔板的立体结构图；

图9是本发明一种河道底泥冲挖装置喷头固定板的立体结构图。

图中各标号：导流罩1，分流管2，导入管3，驱动电机4，箱盖5，固定杆6，抽浆管7，沉淀箱体8，密封罩9，冲挖组件10，连接臂11，皮带轮12，传动皮带13，安装槽14，弧形卡槽15，上隔板16，下隔板17，螺旋轴18，喷头固定板19，泵20，主体管21，V形管22，连通管23，辅流导入管24，分支管25，冲刷管26，管路总成27，支撑管28，分隔板29，连接座30，挤压槽31，支撑柱32，密封槽33，格栅34，喷头35。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：一种河道底泥冲挖装置，包括主体固定装置以及固定在其上的冲挖组件10和驱动装置；

如图1-4所示，所述主体固定装置包括导流罩1、分流管2、导入管3和沉淀箱体8，所述沉淀箱体8的前端固定有两个导入管3，所述导入管3和沉淀箱体8相连通，导入管3再通过分流管2连通至导流罩1，沉淀箱体8和导流罩1之间通过两侧的连接臂11连接；所述沉淀箱体8内横向固定有多个平行的下隔板17，下隔板17与沉淀箱体8内壁贴合，下隔板17上边缘中部位置开有限位缺口，沉淀箱体8的上方固定有箱盖5，沉淀箱体8的后方边缘开设有两个弧形卡槽15，两个弧形卡槽15与两个导入管3的位置对应，箱盖5的边缘开设有两个弧形卡槽15，且和沉淀箱体8上的两个弧形卡槽15相对应，箱盖5内横向设置有两个上隔板16，上隔板16与下隔板17相互平行且交错分布，箱盖5外表面中部设有向内凹的安装槽14，安装槽14贯穿箱盖5的表面且和上隔板16延伸方向相垂直，安装槽14与下隔板17上的限位缺口配合形成卡合限位，将两侧分隔成分别和导入管3对应的两个区域，使得两侧能形成螺旋轴18不同行程的推送分区；所述沉淀箱体8的两侧外壁上对称设置有固定杆6，沉淀箱体8的一侧上开设有挤压槽31。

如图5-9所示，所述冲挖组件10包括喷头固定板19、泵20、主体管21、V形管22、连通管23、辅流导入管24、分支管25、冲刷管26、管路总成27、支撑管28、分隔板29、密封槽33、格栅34和喷头35，

主体管21放置于安装槽14内，泵20固定在主体管21上，主体管21的一端与横向的连通管23相连通，连通管23的两端分别和V形管22连通，V形管22通过弧形卡槽15伸入至沉淀箱体8内，沉淀箱体8上的弧形卡槽15和箱盖5上的弧形卡槽15形成配合，对V形管22进行卡合固定，便于V形管22的滑动调节，且其末端靠近箱盖5位置，能够避免有少量的沉淀颗粒被吸入V形管22内，导致冲挖组件10受阻，影响冲挖效率，且上扬至箱盖5位置，能够更好的在前期阶段在沉淀箱体8内进行气体排出形成负压，提高对导入管3的吸力；主体管21上还连通有辅流导入管24；主体管21的另一端与冲刷管26相连，冲刷管26伸入至导流罩1内，导流罩1上设置有向外凸起的弧形槽，冲刷管26与弧形槽连通，喷头固定板19固定在导流罩1内，且覆盖置于导流罩1内的弧形槽上，喷头固定板19和弧形槽组合形成横向通道，喷头固定板19上等距置有多个喷头35，所述喷头35喷射方向指向分流管2一侧，能够将底泥向分流管2一侧推送，提高了冲挖后的导向性，相比现有的冲挖，能够避免飞溅，对冲挖后的底泥进行定向导入；主体管21的另一端还与向下倾斜的分支管25相连，分支管25的末端连通有管路总成27，管路总成27的两端分别设置有一组横向的支撑管28，支撑管28伸入至分流管2内，支撑管28的末端与分隔板29相连通；

所述驱动装置包括驱动电机4、抽浆管7、密封罩9、皮带轮12、传动皮带13和螺旋轴18，螺旋轴18横向固定在沉淀箱体8内，且分别位于下隔板17的一侧，螺旋轴18的两端分别通过轴固定在沉淀箱体8上的圆孔内，且一端与挤压槽31对应，另一端延伸至沉淀箱体8外，皮带轮12固定在螺旋轴18伸出沉淀箱体8外的一端上，密封罩9固定在沉淀箱体8上，且对应将挤压槽31覆盖，密封罩9与抽浆管7连通，驱动电机4固定在箱盖5上，所述驱动电机4为双轴电机，一端和泵20连接，另一端上固定有皮带轮12，所有皮带轮12之间通过传动皮带13连接。

上述装置在冲挖组件10中设置和底泥导入方向相同的喷头组，通过驱动装置以及主体固定装置的配合进行沉淀、挤压动作，降低冲挖回收的底泥含水量，对底泥进行冲挖，具体过程如下：

①将河道底泥冲挖装置通过固定杆6安装固定在清淤船上，将驱动电机4的电源线连接至船上电源箱内，抽浆管7和外部抽浆机组连通；

②将沉淀箱体8放至河底，使得导流罩1和底泥接触，并形成铲挖；

③启动驱动电机4，使得驱动电机4带动泵20旋转，在内部形成水循环，驱动电机4同步驱动螺旋轴18进行旋转；

④驱动清淤船移动，将河道底泥进行铲挖至导流罩1内，导流罩1的铲挖使得底泥沿着导流罩1进入方向上的厚度逐渐变薄，在喷头35的喷射作用下，将河道底泥进行冲刷并由薄向厚逐步分解，并沿着分流管2流入导入管3再进入至沉淀箱体8内；

⑤淤泥在沉淀箱体8内沉积，通过螺旋轴18向一端推送，挤压槽31对沉淀箱体8内沉淀的底泥进行挤压推送，使得底泥汇聚并向一端推移，旋转同时，通过底泥之间的挤压，将水分排出，最后从挤压槽31挤压至密封罩9内，再由抽浆管7抽取出；

⑥河道内的水通过泵20进行循环，并通过辅流导入管24进行冲挖水的补充；

⑦将抽取的浆液进行后续处理即常规的底泥处理，例如就地处理等方式，完成底泥冲挖。

实施例2：本实施例中对部分部件设置方式进行进一步的详细说明。

在沉淀箱体8的两侧外壁上对称固定有连接座30，固定杆6竖直固定在连接座30上。沉淀箱体8上和导流罩1上都设有支撑柱32，连接臂11的一端对应和导流罩1上的支撑柱32连接，另一端对应和沉淀箱体8上的支撑柱32连接。箱盖5和沉淀箱体8之间置有密封圈，喷头固定板19上开有密封槽33，使两部件之间的连接更紧密。

所述挤压槽31由多个条形槽环形阵列组成，挤压槽31的中部设置有圆孔，所述圆孔贯穿沉淀箱体8，挤压槽31能够沿着螺旋轴8旋进挤压圆周范围内，形成均匀的挤压，提高对冲挖后底泥内的水分挤压均匀性，对底泥进行二次的挤压脱水，降低底泥冲挖后的含水量。

所述分流管2与导入管3相连一端的截面积小于与导流罩1相连一端的截面积，能够使得底泥的铲挖在分流管2相差放射状挤压移动，有利于将底泥分层。

所述下隔板17为斜板，能够和上隔板16相互配合形成折回通道，对冲挖后的底泥进行沉淀分隔，述下隔板17上边缘和箱盖5之间间隔3-5cm，能够确保内循环水流的通过面积，和冲挖组件10内部水流循环。

所述导入管3的底部高于沉淀箱体8的底部，能够在沉淀箱体8内形成低洼沉淀区，方便通过导入管3收集的底泥在沉淀箱体8中进行沉积，所述导流罩1的下边缘低于沉淀箱体8，能够对河道底泥形成铲挖，配合喷头35的喷射进行冲挖分解。

所述分隔板29为中空结构，且横向置于分流管2内，能够和支撑管28形成连通，将冲挖水流进行分流至分流管2内，在分流管2内对底泥形成分层，配合分流管2的结构，对冲挖后的底泥进一步的进行分解；所述分隔板29的横截面为水滴状，水滴状的尖端指向分流管2与导流罩1相连的一端，水滴状的另一端设置有格栅34，能够对导流罩1移动铲入的底泥进行分隔，配合格栅34喷水进行底泥的进一步分解，相比现有的完全分解底泥进行抽取，能够保持底泥的层片结构，提高后续螺旋轴18对底泥的采集度。

上述实施例为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (7)

1.一种河道底泥冲挖装置，其特征在于：包括主体固定装置以及固定在其上的冲挖组件（10）和驱动装置；

所述主体固定装置包括导流罩（1）、分流管（2）、导入管（3）和沉淀箱体（8），所述沉淀箱体（8）的前端固定有两个导入管（3），所述导入管（3）和沉淀箱体（8）相连通，导入管（3）再通过分流管（2）连通至导流罩（1），沉淀箱体（8）和导流罩（1）之间通过两侧的连接臂（11）连接；所述沉淀箱体（8）内横向固定有多个平行的下隔板（17），下隔板（17）与沉淀箱体（8）内壁贴合，下隔板（17）上边缘中部位置开有限位缺口，沉淀箱体（8）的上方固定有箱盖（5），沉淀箱体（8）的后方边缘开设有两个弧形卡槽（15），两个弧形卡槽（15）与两个导入管（3）的位置对应，箱盖（5）的边缘开设有两个弧形卡槽（15），且和沉淀箱体（8）上的两个弧形卡槽（15）相对应，箱盖（5）内横向设置有两个上隔板（16），上隔板（16）与下隔板（17）相互平行且交错分布，箱盖（5）外表面中部设有向内凹的安装槽（14），安装槽（14）贯穿箱盖（5）的表面且和上隔板（16）延伸方向相垂直，安装槽（14）与下隔板（17）上的限位缺口配合固定；所述沉淀箱体（8）的两侧外壁上对称设置有固定杆（6），沉淀箱体（8）的一侧上开设有挤压槽（31）；

所述冲挖组件（10）包括喷头固定板（19）、泵（20）、主体管（21）、V形管（22）、连通管（23）、辅流导入管（24）、分支管（25）、冲刷管（26）、管路总成（27）、支撑管（28）、分隔板（29）、密封槽（33）、格栅（34）和喷头（35），

主体管（21）放置于安装槽（14）内，泵（20）固定在主体管（21）上，主体管（21）的一端与横向的连通管（23）相连通，连通管（23）的两端分别和V形管（22）连通，V形管（22）通过弧形卡槽（15）伸入至沉淀箱体（8）内，且其末端靠近箱盖（5）位置，主体管（21）上还连通有辅流导入管（24）；主体管（21）的另一端与冲刷管（26）相连，冲刷管（26）伸入至导流罩（1）内，导流罩（1）上设置有向外凸起的弧形槽，冲刷管（26）与弧形槽连通，喷头固定板（19）固定在导流罩（1）内，且覆盖置于导流罩（1）内的弧形槽上，喷头固定板（19）和弧形槽组合形成横向通道，喷头固定板（19）上等距置有多个喷头（35），所述喷头（35）喷射方向指向分流管（2）一侧；主体管（21）的另一端还与向下倾斜的分支管（25）相连，分支管（25）的末端连通有管路总成（27），管路总成（27）的两端分别设置有一组横向的支撑管（28），支撑管（28）伸入至分流管（2）内，支撑管（28）的末端与分隔板（29）相连通；

所述驱动装置包括驱动电机（4）、抽浆管（7）、密封罩（9）、皮带轮（12）、传动皮带（13）和螺旋轴（18），螺旋轴（18）横向固定在沉淀箱体（8）内，且分别位于下隔板（17）的一侧，螺旋轴（18）的两端分别通过轴固定在沉淀箱体（8）上的圆孔内，且一端与挤压槽（31）对应，另一端延伸至沉淀箱体（8）外，皮带轮（12）固定在螺旋轴（18）伸出沉淀箱体（8）外的一端上，密封罩（9）固定在沉淀箱体（8）上，且对应将挤压槽（31）覆盖，密封罩（9）与抽浆管（7）连通，驱动电机（4）固定在箱盖（5）上，所述驱动电机（4）为双轴电机，一端和泵（20）连接，另一端上固定有皮带轮（12），所有皮带轮（12）之间通过传动皮带（13）连接。

2.根据权利要求1所述的河道底泥冲挖装置，其特征在于：所述挤压槽（31）由多个条形槽环形阵列组成，挤压槽（31）的中部设置有圆孔，所述圆孔贯穿沉淀箱体（8）。

3.根据权利要求1所述的河道底泥冲挖装置，其特征在于：所述分流管（2）与导入管（3）相连一端的截面积小于与导流罩（1）相连一端的截面积。

4.根据权利要求1所述的河道底泥冲挖装置，其特征在于：所述下隔板（17）为斜板，所述下隔板（17）上边缘和箱盖（5）之间间隔3-5cm。

5.根据权利要求1所述的河道底泥冲挖装置，其特征在于：所述导入管（3）的底部高于沉淀箱体（8）的底部，所述导流罩（1）的下边缘低于沉淀箱体（8）。

6.根据权利要求1所述的河道底泥冲挖装置，其特征在于：所述分隔板（29）为中空结构，且横向置于分流管（2）内，所述分隔板（29）的横截面为水滴状，水滴状的尖端指向分流管（2）与导流罩（1）相连的一端，水滴状的另一端设置有格栅（34）。

7.一种利用如权利要求1所述的河道底泥冲挖装置进行的河道底泥冲挖方法，其特征在于：包括以下步骤：

将河道底泥冲挖装置通过固定杆（6）安装固定在清淤船上，将驱动电机（4）的电源线连接至船上电源箱内，抽浆管（7）和外部抽浆机组连通；

将沉淀箱体（8）放至河底，使得导流罩（1）和底泥接触，并形成铲挖；

启动驱动电机（4），使得驱动电机（4）带动泵（20）旋转，在内部形成水循环，驱动电机（4）同步驱动螺旋轴（18）进行旋转；

驱动清淤船移动，将河道底泥进行铲挖至导流罩（1）内，在喷头（35）的作用下，将河道底泥进行冲刷分解，并沿着分流管（2）进入至沉淀箱体（8）内；

淤泥在沉淀箱体（8）内沉积，通过螺旋轴（18）向一端推送，并从挤压槽（31）排出至密封罩（9）内，通过抽浆管（7）抽取；

河道内的水通过泵（20）进行循环，并通过辅流导入管（24）进行冲挖水的补充；

将抽取的浆液进行后续处理，完成底泥冲挖。

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