适用高密闭空间环境下的暗渠机器人清淤施工方法与流程

本发明涉及一种暗渠机器人清淤技术，尤其涉及一种适用高密闭空间环境下的暗渠机器人清淤施工方法。

背景技术：

城市开发建设过程中修建的合流制排水暗渠，因径流雨水携带泥沙、人为倾倒固体垃圾、污水中夹杂固体垃圾，长期沉淀造成内部淤堵严重，严重影响城市排水泄洪，将引起城市内涝。密闭环境下的暗渠清淤一般采用人工清掏方式，其施工危险系数高、工作效率低，并对周边环境造成二次污染。

因此，在确保安全的前提下，如何在密闭环境、内外部环境复杂、沉积物成分复杂、水深较深的暗渠清淤安全施工，且清淤效果显著成为一大技术难题。

技术实现要素：

为了克服在密闭环境、内外部环境复杂、沉积物成分复杂、水深较深的暗渠展开清淤工作的困难，避出现人员伤亡等情况发生，提高清淤工作的质量，本发明在现有暗渠清淤方法的基础上进行技术改进，提出一种适用高密闭空间环境下的暗渠机器人清淤施工方法。

本发明所采用的技术方案为：一种适用高密闭空间环境下的暗渠机器人清淤施工方法，其包括：

根据渠道内部淤积情况分段进行清淤，每段清淤段的首尾两端设置工作口，中间设置若干辅助工作口；

在每段清淤段的前端设置截水坝、末端搭设储泥池；

清淤机器人通过供电及信号控制一体式线缆实现在渠道内部的行走能源供给及信号传输、泵机工作控制；

清淤机器人利用所述截水坝前段的生活污水作为水利冲切的水源，将沉积淤泥内部的白色垃圾、固体垃圾、泥浆分离，不同密度的物质在水流作用下实现渠道内部的相对移动；

白色垃圾漂浮至所述储泥池的拦截网进行收集，收集后调运至渠道上部；

泥浆在渠道末端的所述储泥池沉淀，沉淀后的上部清水溢流至下个清淤段，利用清淤机器人前端泵机将泥浆泵送至地上封闭车；

固体垃圾通过清淤机器人前端推铲推送至工作口，进行清理与运送。

本发明暗渠机器人清淤施工方法进一步的改进在于，所述工作口及所述辅助工作口开设在渠道盖板上。

本发明暗渠机器人清淤施工方法进一步的改进在于，所述工作口尺寸大于2.5m×2m，开设间距小于1km；相邻两个所述工作口之间开设500mm×500mm的所述辅助工作口，开设间距为200m～400m。

本发明暗渠机器人清淤施工方法进一步的改进在于，当渠道内部实际过水断面小于暗渠设计过水截面的0.5倍，且沉积淤泥内部的固体垃圾含量大于30％时，所述工作口的开设间距适当缩减为200mm～400m；当沉积淤泥为成分单一的泥浆时，所述工作口开设间距为800mm～1000m。

本发明暗渠机器人清淤施工方法进一步的改进在于，在设置完成所述工作口和所述辅助工作口之后，利用所述工作口和所述辅助工作口，提前对所述渠道内部进行通风，通风完成、符合安全检测后，操作人员进入渠道内部，进行集水截水坝和储泥池的设置。

本发明暗渠机器人清淤施工方法进一步的改进在于，对所述渠道内部进行通风的步骤包括：

采用一台强排风机架设于所述工作口处，对密闭渠道内部进行供气；

采用另一台强排风机平放于所述辅助工作口，将渠道内部气体抽出，形成完整的气体循环系统，持续补充渠道内部空气含量。

本发明暗渠机器人清淤施工方法进一步的改进在于，所述清淤机器人顶部前端自带高压水枪，对所述固体垃圾、所述白色垃圾、所述泥浆的混合沉淀物进行冲切分离。

本发明暗渠机器人清淤施工方法进一步的改进在于，对清淤后的泥浆采用絮凝剂进行固化处理。

本发明采用清淤机器人实现暗渠内部清淤，通过暗渠盖板开设工作口，机器人于暗渠内部实现垃圾分离和清理，人员于暗渠外部实现了暗渠安全、环保施工。通过应用发明施工方法，取得了较好经济效益和社会效益，同时，对相近的暗渠清淤工程，具有广泛借鉴和推广意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的适用高密闭空间环境下的暗渠机器人清淤施工方法的施工工艺流程图。

图2为本发明实施例的暗渠机器人清淤施工方法中暗渠盖板开口施工工艺流程图。

图3为本发明实施例的暗渠机器人清淤施工方法中渠道通风施工工艺流程图。

图4为本发明实施例的暗渠机器人清淤施工方法中截水坝、储泥池搭设施工工艺流程图。

图5为本发明实施例的暗渠机器人清淤施工方法中机器人清淤施工工艺流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

参阅图1～5所示，本发明提供了一种适用高密闭空间环境下的暗渠机器人清淤施工方法的实施方式，主要包括以下步骤：

(一)施工准备

各种机械设备进场后，必须由设备负责人会同安全员和使用机械人员共同对该机械设备进行进场验收工作，对使用设备人员进行技术和安全交底。

(二)暗渠盖板开口

根据第三方检测机构提供的暗渠内部淤堵沉积情况，暗渠上部房屋建筑、道路、人流密度情况，综合确定暗渠盖板开口距离及位置，在暗渠盖板上开设工作口及辅助工作口。

设置工作口及辅助工作口的方式如图2所示，可为：施工准备→测量放线→硬防护搭设→覆土放坡开挖(覆土区段)→冲击钻大眼→渠道通风→风镐扩孔→钢筋网切割→垃圾清理。

在具体清淤施工中，还可以根据暗渠内部淤积情况分段进行清淤，每段清淤段的首尾两端设置为工作口，中间设置若干辅助工作口。

其中工作口尺寸需大于2.5m×2m，开设间距需小于1km。相邻两个工作口之间需开设500mm×500mm辅助工作口，开设间距为200m～400m(工作口与辅助工作口间或辅助工作口间间距)。

进一步地，当渠道内部实际过水断面小于暗渠设计过水截面的0.5倍，且淤积成分复杂(固体垃圾含量大于30％)时，工作口开设距离适当的缩减，一般为200m～400m；当淤积层为淤泥且成分单一时，工作口开设距离一般为800m～1000m。

(三)渠道通风

利用局部循环通气法，将工作口及辅助工作口区段进行通风，确保co、h2s、nh3等有害物质浓度在安全浓度范围内。

配合图3所示，具体可采用做法：在操作人员进入渠道内部前，提前1小时采用强排风机进行通风，通风0.5小时后采用四合一有害气体检测仪进行有害气体浓度检测，检测合格后方才进行后续施工。

其中，采用强排风机进行通风时，对于每一清淤段，至少一台强排风机架设于工作口处，对密闭渠道内部进行供气，另一台强排风机平放于辅助工作口，将渠道内部气体抽出，形成完整的气体循环系统，持续补充渠道内部空气含量。

(四)截水坝搭设、储泥池搭设

渠道根据施工环境分成若干清淤段，每个清淤段的前端搭设供清淤机器人实施水利冲切的截水坝，每个清淤段的后端搭设用于泥浆储存及漂浮垃圾拦截的储泥池。

配合图4所示，搭设截水坝和储泥池的可采用如下做法：施工准备→水位测量→施工人员进入暗渠→钢管架体搭设(截水坝)→渠道水引流→彩条布铺设→引流口封堵。其中，操作人员进入渠道内部前，提前1h采用强排风机进行通风，通风0.5h后采用四合一有害气体检测仪进行有害气体浓度检测。

在截水坝坝体搭设过程中，水位较深区域需进行引流。将不透水的彩条布铺设于截水坝坝体的钢管架体的迎水面，下部需伸至钢管架体前1.5m～2.0m。

(五)机器人清淤

配合图5所示，清淤机器人通过供电及信号控制一体式线缆实现在渠道内部的行走能源供给及信号传输、泵机工作控制。清淤机器人的操作主机及供电设备位于暗渠上部，操作主机页面可通过机器人顶部强光摄像头观察暗渠底部淤积情况和施工工况。清淤机器人利用截水坝前段的生活污水作为水利冲切的水源，将沉积淤泥内部的白色垃圾、固体垃圾、淤泥分离，不同密度的物质在水流作用下实现渠道内部的相对移动。

其中，清淤机器人顶部前端自带2个高压水枪(50m³/h)将固体垃圾、白色垃圾、泥浆混合沉淀物冲切分离。对于难分离的大块固体垃圾，机器人前端自带搅泥装置进行搅拌扬动，加快固体垃圾与泥浆的分离，对容重较小的白色垃圾冲浮至水面，暗渠内部水流携带漂浮至储泥池的拦截网，采用人工进行收集及装袋。

(六)垃圾外排

垃圾堆载于暗渠盖板控水、晾晒，污水返流至暗渠内部。进行泥浆清理，容重相对较小的淤泥，在高压水抢、暗渠水流作用下沉淀于搭设储泥池区域，少量泥浆进入下一清淤段。对于暗渠淤泥为泥沙类成分、清淤后泥浆成分，机器人通过前端自带的吸泥泵(200m³/h)进行绞吸上浆至暗渠上部。容重较大的固体垃圾(树枝、贝壳等)沉积在暗渠底部，通过清淤机器人前端自带的推铲集中铲运至工作口处，并通过人工及设备(小型卷扬机)运送至暗渠上部控水、晾晒，进行清淤后的泥浆处理。

(七)淤泥固化脱水及卫生填埋

泥浆采用改装式封闭式自卸车进行运送至淤泥处理场地，并采用高分子pam絮凝剂进行固化，采用带式脱水至含水率小于30％。固化脱水后淤泥、白色垃圾及固体垃圾集中运至垃圾填埋场进行卫生填埋，实现渠道清淤的无害化处理。

本发明适用高密闭空间环境下的暗渠机器人清淤施工方法，解决高密闭空间、复杂环境暗渠清淤工作。提供一种采用清淤机器人实现暗渠内部清淤，通过暗渠盖板开设有限个工作口，机器人于暗渠内部实现垃圾分离和清理，人员于暗渠外部实现了暗渠安全、环保施工的方法。利用局部循环通气法，将工作口及辅助工作口区段的进行通风；采用暗渠内部架设储泥池及积水坝施工方式，进行分段清淤及提供机器人冲切水量；采用能源传送及信号传送缆绳，对机器人的信号控制与影像观察；采用水利冲切技术，将板结、沉积淤泥及垃圾实现分离；利用螺旋吸泥泵将泥浆输送至地上封闭车，利用机械人推铲实现固体垃圾的集中清理；采用泥浆固化、脱水技术，实现高含水率的淤泥达到卫生填埋标准，实现无害化处理。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。