渣漿泵漏泥解決方法

1. 河道清淤淤泥污水的處理方案有哪些

1.水下清淤: 抓鬥式清淤、 泵吸式清淤、 普通絞吸式清淤

水下清淤一般指將清淤機具裝備在船上，由清淤船作為施工平台在水面上操作清淤設備將淤泥開挖，並通過管道輸送系統輸送到岸上堆場中。水下清淤有以下幾種方法。

a．抓鬥式清淤:利用抓鬥式挖泥船開挖河底淤泥，通過抓鬥式挖泥船前臂抓鬥伸入河底，利用油壓驅動抓鬥插入底泥並閉斗抓取水下淤泥，之後提升迴旋並開啟抓鬥，將淤泥直接卸入靠泊在挖泥船舷旁的駁泥船中，開挖、迴旋、卸泥循環作業。清出的淤泥通過駁泥船運輸至淤泥堆場，從駁泥船卸泥仍然需要使用岸邊抓鬥，將駁船上的淤泥移至岸上的淤泥堆場中。

抓鬥式清淤適用於開挖泥層厚度大、施工區域內障礙物多的中、小型河道，多用於擴大河道行洪斷面的清淤工程。抓鬥式挖泥船靈活機動，不受河道內垃圾、石塊等障礙物影響，適合開挖較硬土方或夾帶較多雜質垃圾的土方; 且施工工藝簡單， 設備容易組織， 工程投資較省，施工過程不受天氣影響。 但抓鬥式挖泥船對極軟弱的底泥敏感度差， 開挖中容易產生「掏挖河床下部較硬的地層土方， 從而泄露大量表層底泥， 尤其是浮泥」 的情況; 容易造成表層浮泥經攪動後又重新回到水體之中。 根據工程經驗［3-5］ ， 抓鬥式清淤的淤泥清除率只能達到 30% 左右， 加上抓鬥式清淤易產生浮泥遺漏、 強烈擾動底泥， 在以水質改善為目標的清淤工程中往往無法達到原有目的。

b．泵吸式清淤:也稱為射吸式清淤，它將水力沖挖的水槍和吸泥泵同時裝在1 個圓筒狀罩子里， 由水槍射水將底泥攪成泥漿， 通過另一側的泥漿泵將泥漿吸出， 再經管道送至岸上的堆場， 整套機具都裝備在船隻上， 一邊移動一遍清除。 而另一種泵吸法是利用壓縮空氣為動力進行吸排淤泥的方法， 將圓筒狀下端有開口泵筒在重力作用下沉入水底， 陷入底泥後， 在泵筒內施加負壓， 軟泥在水的靜壓和泵筒的真空負壓下被吸入泵筒。 然後通過壓縮空氣將筒內淤泥壓入排泥管， 淤泥經過排泥閥、 輸泥管而輸送至運泥船上或岸上的堆場中。

泵吸式清淤的裝備相對簡單，可以配備小中型的船隻和設備，適合進入小型河道施工。一般情況下容易將大量河水吸出，造成後續泥漿處理工作量的增加。同時，我國河道內垃圾成分復雜、大小不一，容易造成吸泥口堵塞的情況發生。

c．普通絞吸式清淤:普通絞吸式清淤主要由絞吸式挖泥船完成。絞吸式挖泥船由浮體、鉸絞刀、上吸管、下吸管泵、動力等組成。它利用裝在船前的橋梁前緣絞刀的旋轉運動，將河床底泥進行切割和攪動，並進行泥水混合，形成泥漿，通過船上離心泵產生的吸入真空，使泥漿沿著吸泥管進入泥泵吸入端，經全封閉管道輸送(排距超出挖泥船額定排距後， 中途串接接力泵船加壓輸送) 至堆場中。

普通絞吸式清淤適用於泥層厚度大的中、大型河道清淤。普通絞吸式清淤是一個挖、運、吹一體化施工的過程，採用全封閉管道輸泥，不會產生泥漿散落或泄漏; 在清淤過程中不會對河道通航產生影響， 施工不受天氣影響， 同時採用 GPS 和回聲探測儀進行施工控制， 可提高施工精度。 普通絞吸式清淤由於採用螺旋切片絞刀進行開放式開挖， 容易造成底泥中污染物的擴散， 同時也會出現較為嚴重的回淤現象。 底泥清除率一般在 70%左右。 另外， 吹淤泥漿濃度偏低， 導致泥漿體積增加， 會增大淤泥堆場佔地面積。

2. 環保清淤

環保清淤包含兩個方面的含義，一方面指以水質改善為目標的清淤工程，另一方面則是在清淤過程中能夠盡可能避免對水體環境產生影響。環保清淤的特點有:①清淤設備應具有較高的定位精度和挖掘精度， 防止漏挖和超挖， 不傷及原生土;②在清淤過程中，防止擾動和擴散， 不造成水體的二次污染， 降低水體的混濁度， 控制施工機械的噪音，不幹擾居民正常生活;③淤泥棄場要遠離居民區， 防止途中運輸產生的二次污染。

環保絞吸式清淤是目前最常用的環保清淤方式，適用於工程量較大的大、中、小型河道、湖泊和水庫，多用於河道、湖泊和水庫的環保清淤工程。環保絞吸式清淤是利用環保絞吸式清淤船進行清淤。環保絞吸式清淤船配備專用的環保絞刀頭，清淤過程中，利用環保絞刀頭實施封閉式低擾動清淤，開挖後的淤泥通過挖泥船上的大功率泥泵吸入並進入輸泥管道，經全封閉管道輸送至指定卸泥區。

環保絞吸式清淤船配備專用的環保絞刀頭具有防止污染淤泥泄漏和擴散的功能，可以疏浚薄的污染底泥而且對底泥擾動小，避免了污染淤泥的擴散和逃淤現象，底泥清除率可達到95% 以上; 清淤濃度高， 清淤泥漿質量分數達 70% 以上， 一次可挖泥厚度為 20～110 cm。 同時環保絞吸式挖泥船具有高精度定位技術和現場監控系統， 通過模擬動畫，可直觀地觀察清淤設備的挖掘軌跡; 高程式控制制通過挖深指示儀和回聲測深儀， 精確定位絞刀深度， 挖掘精度高。

淤泥固化技術處理

清淤泥漿的初始含水率一般在80% 以上， 而淤泥的顆粒極細小， 黏粒含量都在 20%以上， 這使得泥漿在堆場中沉積速度非常緩慢， 固結時間很長。 吹淤後的淤泥堆場在落淤後的兩三年時間內只能在表面形成 20 cm 左右厚的天然硬殼層， 而下部仍然為流態的淤泥， 含水率仍在1. 5 倍液限以上， 進行普通的地基處理難度很大。 堆場表層處理技術則是利用淤泥堆場原位固化處理技術， 人為地在淤泥堆場表面快速形成一層人工硬殼層， 人工硬殼層具有一定的強度和剛度， 滿足小型機械的施工要求， 可以進行排水板鋪設和堆載施工， 從而方便對堆場進一步的處理。 人工硬殼層的設計是表層處理技術的關鍵， 主要考慮後續施工的要求， 結合下部淤泥的性質， 通過試驗和模擬確定硬殼層的強度參數和設計厚度， 人工硬殼層技術又往往和淤泥固化技術相結合形成固化淤泥人工硬殼層， 也可以利用聚苯乙烯泡沫塑料(EPS) 顆粒形成輕質人工硬殼層則效果更佳。

最新的清淤技術目前有以下幾種:

a． 高濃度原位環保清淤方法。由於目前常用的環保清淤方法清淤出的淤泥濃度在15%～20%左右， 水分子的體積要遠大於土顆粒的體積， 清淤泥漿的體積大約為顆粒的4～5倍。這些高含水泥漿往往需要較大的堆場進行放置， 很多清淤工程因為堆場場地的問題而受到嚴重製約。 高濃度原位環保清淤能夠降低清淤過程中泥漿的增容率， 在中間輸送過程中可以使泥漿含水率得到降低， 將淤泥直接變成可以用於填土的土材料使用。 因此， 為了節省佔地和降低整個清淤和淤泥處理的成本， 高濃度原位環保清淤技術已經成為未來

的發展趨勢。

b． 堆場淤泥快速排水技術。目前大多數內河清淤的淤泥都在堆場中堆放。淤泥堆場經過地基處理，解決其長期沼澤狀態的問題後可用於建設、景觀、農田利用的土地。而這一地基處理過程就是淤泥固結排水的過程。淤泥黏粒含量高，透水性差，在自重作用下的固結時間長，自重固結後的強度低。淤泥的快速排水固結問題成為一個亟待解決的問題。軟黏土地基使用的真空預壓法和堆載預壓法，對於淤泥往往難以發揮良好的效果。淤泥含水率極高，處於流動狀態，顆粒之間的有效應力非常低，在高壓抽真空的狀態下淤泥顆粒會和間隙水一起流動，從而使排水板出現淤堵而無法排水。如何解決排水系統的淤堵問題成為淤泥快速排水的關鍵。堆場淤泥快速排水技術是在淤泥內鋪設多層多排水平排水通道，其層間距、排間距都在60～80 cm左右， 以形成高密度泥下排水網路。將該網路與地面密封的水平排水管密封連接， 再與射流排水裝置連接後抽氣抽水， 可加快淤泥的排水速度。 目前這一技術開發和其中的關鍵問題尚處於探索的初期階段。

淤泥資源化利用技術

淤泥資源化利用技術包括把淤泥製成磚瓦的熱處理方法。熱處理方法是通過加熱、燒結將淤泥轉化為建築材料，按照原理的差異又可以分為燒結和熔融。燒結是通過加熱800～1 200℃，使淤泥脫水、有機成分分解、粒子之間黏結，如果淤泥的含水率適宜，則可以用來制磚或水泥。熔融則是通過加熱1 200～1 500℃使淤泥脫水、有機成分分解、無機礦物熔化，熔漿通過冷卻處理可以製作成陶粒。熱處理技術的特點是產品的附加值高，但熱處理技術能夠處理的淤泥量非常有限，比如普通制磚廠1年大概能消耗淤泥5萬m3， 不能滿足目前我國疏浚淤泥動輒上百萬立方米發生量的處理需求， 從淤泥的大規模產業化處理前景來講， 固化、 干化、 土壤化的淤泥資源化利用技術是具有生命力的， 若與堆場處理技術相結合則更能顯示出效益。

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2. 鑽孔護壁堵漏技術措施

在復雜地層鑽進中,平衡地層壓力、保持孔壁穩定是鑽孔施工成敗的關鍵。目前護壁堵漏方法概括起來主要有以下幾種:

(一)隨鑽泥漿法

隨鑽泥漿法一般適用於漏失速度小於3m³/h的低壓滲漏地層。即讓泥漿中添加的小粒徑纖維類堵漏材料、剛性顆粒類堵漏材料及可變性顆粒類堵漏材料,在泥漿壓差作用下滲入地層孔隙或微裂縫,起到架橋、填充和封堵作用,達到邊鑽進邊堵漏的目的。與停鑽堵漏相比,隨鑽泥漿法可節省較多的處理漏失時間,適用於高滲透砂層、礫石層、破碎煤層以及其他存在微裂縫的地層堵漏。常在泥漿中添加高分子化學處理劑、高黏度泥漿或隨鑽堵漏材料(801隨鑽堵漏劑等)。

(二)套管隔離法

對第四系鬆散地層或坍塌超徑、老窿、溶洞、地下河等嚴重漏失地層,多採用鋼制套管隔離。套管隔離一般用於1000m以淺孔段,在深部孔段則成本高,影響鑽探工程整體效益。

(三)水泥灌注法

對裂隙不大,中等以上漏失地層,灌注水泥可取得較好的堵漏效果。施工中應根據具體漏失條件選用不同的孔壁固化方法。

1.純水泥漿堵漏

純水泥漿堵漏適用於地層裂隙小,地下承壓水及地下水流動不大的情況。純水泥漿中可加入三乙醇胺和食鹽等速凝劑,常用配方為水泥∶三乙醇胺∶食鹽=100∶0.5∶1,也可直接選用速凝早強水泥漿(灌注前應做地表試驗,確定水泥漿初凝時間等參數)。深孔灌注須採用泥漿泵送漿,水灰比控制在0.5～0.6之間。在安徽霍邱重新集礦區、滁州琅琊山銅礦區破碎漏失孔段Φ91mm和Φ110mm口徑中,均採用該方法堵漏成功。

2.水泥砂石漿堵漏

水泥砂石漿堵漏適用於地層裂隙大、鑽孔超徑、漏失量大的情況。水泥砂石漿由水泥、黃砂(或石英砂)、碎石(一般粒徑為5～10mm)、速凝早強劑、水泥膨脹劑等組成。先判斷鑽孔漏失(或涌水)部位,裂隙大小及鑽孔超徑量,然後將石子、砂子投入漏失孔段,填充裂隙;配製水灰比0.5～0.6的水泥漿,加入0.5%～1%速凝早強劑和5%的水泥膨脹劑,用鑽具透孔至投放砂石孔段底部0.5m處,泵入配製好的水泥漿,水泥漿量要超過漏失孔段體積的2～3倍,使水泥漿滲透到地層裂隙中填充的砂石中,形成混凝土膠結的新孔壁以達到堵漏目的。灌注後需等待72h方可透孔鑽進。該方法曾應用於安徽廬江鐵礦豎井工程3個地質勘查鑽孔(孔深600～700m,終孔口徑Φ110mm)的嚴重破碎、漏失孔段,灌漿後形成的水泥砂石孔壁強度高,對大裂隙具有良好的填充和堵漏效果。

(四)凍膠泥漿及化學絮凝法

該方法亦稱彈塑性堵漏法,是往破碎裂隙地層充填膠黏,不形成固結強度高的剛性孔壁,只形成具有膠黏性的彈塑性孔壁。適用於鑽孔承壓、孔隙水較大、涌水、漏失及溶蝕性地層,水泥漿灌注難以結石的情況。

1.凍膠泥漿堵漏

凍膠泥漿由水泥(或熟石灰)、鋸末、黏土粉、水玻璃(或氯化鈣)等組成。配比是在1m³黏度50～60s的泥漿中加50kg水泥、15kg水玻璃和適量的鋸末;或在上述泥漿中加100kg熟石灰、25kg水玻璃(亦可加40kg氯化鈣)。

堵漏作業時,將鋸末用40目篩網過篩後連同水泥(或石灰)加入泥漿中攪拌,用泵送至漏失部位。泵送時在吸水蓮蓬處緩慢加入水玻璃。使漿液在孔內混合形成低強度的凍膠狀膠結體填充裂隙。一般灌注後停待5～6h即可透孔鑽進。堵漏成功後,必須採用低固相泥漿護壁鑽進。該方法在安徽馬鞍山當塗楊庄鐵礦勘探孔(孔深850m,終孔口徑Φ110mm)中應用取得了較好的堵漏效果。

2.化學絮凝堵漏

化學絮凝法主要採用黏土、高分子化學絮凝劑(高分子聚丙烯醯胺PHP、PAM)等材料。絮凝堵漏時,用泵往漏失孔段送黏度50～60s的泥漿,同時在吸水蓮蓬頭處緩慢加入分子量800萬～1000萬、水解度5%～10%的PAM液體,加入量控制在泥漿體積的2%(乾粉量)。若涌水地層可先用加重泥漿平衡涌水壓力,後投黏土球至漏、涌水孔段,下鑽具加壓搗實。黏土球中心放入PAM乾粉,這樣黏土球遇水膨脹後與PAM混合產生高分子與黏土交聯絮凝作用,填充吸附於岩層裂隙中起到止涌堵漏作用。該方法曾在安徽壽縣正陽關鐵礦異常驗證孔、霍邱周集深部找礦ZK1725試驗孔、華南於都-贛縣礦集區科學鑽探選址預研究NLSD-1孔、華東廬樅盆地科學鑽探選址預研究LZSD-1孔等多孔漏、涌地層中成功堵漏,既節約了堵漏時間,又可降低堵漏綜合成本。

廣東龍歸鹽礦某探采孔施工中遇到一嚴重漏失層,全孔不返泥漿。原中石油某普查大隊為堵漏花費近半年時間,用去100餘噸水泥未能解決問題,後轉交安徽省地礦局313地質隊。313地質隊通過分析,認識到前人失敗的原因在於採用普通水泥漿灌注鹽岩裂隙。因為水泥漿在裂隙中結石成剛性膠結,而鹽岩裂隙中進入水泥後結晶鹽也被溶蝕,即使水泥漿結石很好,在較短的時間內也會從裂隙中剝落,隨之裂隙繼續被溶蝕擴張。每用水泥灌注一次地層裂隙就擴張一次,造成漏失越來越大。所以,決定採用高分子絮凝彈塑性堵漏方案。即用飽和鹽水(或干鹽粉)拌黏土粉製作黏土球並包裹PAM乾粉投入孔內,再用鑽具搗實,在孔內水化後形成具有一定強度的高分子絮凝體堵塞鹽岩裂隙。該方法堵漏十分成功,終孔下套管用水泥固井時,泵漿壓力達16MPa仍未發現漏失。

該實例表明,黏土與高分子混合產生的絮凝彈塑體,能在高分子鏈作用下與鹽岩裂隙緊密交聯吸附,且絮凝體有一定的膨脹性,填充牢固,同時可形成鹽水結晶泥皮的保護層,阻止裂隙中鹽岩被溶蝕。

(五)惰性材料充填法

該方法藉助惰性材料在裂隙孔段形成「架橋」體、「懸浮」體和「填塞」體堵塞地層裂隙,適用於地層裂隙大、坍塌超徑的鑽孔。惰性堵漏材料主要有:

1)顆粒狀材料:如核桃殼、珍珠岩、石灰石、砂石、瀝青等,起架橋作用。

2)纖維狀材料:如鋸末、紙纖維、花生殼、棉籽殼等,起懸浮作用。

3)片狀材料:如雲母、稻殼等,起填塞作用。

堵漏時,應根據地層漏失情況按一定比例和級配使用上述三類材料。由於惰性材料密度低易漂浮在水上,所以需增加部分高分子聚合物或黏土起膠聯作用以利於送入孔內。同時,配合其他堵漏方法使用效果更好。

(六)復合堵漏法

在鑽探施工過程中,如遇到破碎、坍塌、漏、涌、噴現象同時出現的極復雜地層,往往單一堵漏方法很難奏效,必須多種方法並用才能解決。處理該類復雜地層的原則是「先治涌、噴,後堵漏,再護壁」。先採用加重泥漿平衡地層壓力,然後用惰性材料架橋堵塞裂隙通道,再用高分子絮凝堵漏或用水泥造壁封閉。復合堵漏護壁作業流程如圖5-14所示。

圖5-14 復合護壁堵漏作業流程

例如,霍邱周集鐵礦區深部找礦ZK1725試驗孔1050～1220m孔段岩心十分破碎,超徑、涌水、漏水嚴重,開泵時孔內不返泥漿,停泵時孔內涌水,水頭高出地表1～2m,致使無法鑽進。後採用復合堵漏法治涌堵漏成功,穿過復雜地層後用水泥固化孔壁,並在鑽至孔深1230m後下入Φ89mm套管護壁,使該孔順利鑽進至2706.68m終孔。