一种新型大管径排水管道清淤装置

王勇

摘要：随着城市化进程的不断加速，城市排水管道基础设施建设规模日趋增大，但相应的城市排水管道淤积问题也日益突出。随着城市排水管道管径不断加大，传统的市政排水管道清淤方法无法满足大管径排水管道清淤要求。笔者结合当前城市市政大型排水管道实际情况，设计和制备了一款由清淤小船、清淤小船地上操控系统和充气橡胶闸门系统组成的清淤装置，为市政大管径排水管道清淤工作开辟了新的路径。

关键词：大型排水管道；清淤；装置

随着城市化进程的加速发展，作为城市排水系统中一个重要组成，排水管道管径随着社会经济发展需求日益加大，并且排水管道淤积问题日趋严重。传统的排水管道清淤方法主要有绞车清淤法、通沟机清淤法、高压水射流清淤法、清淤球及水冲刷清淤法等[1]，这些清淤方法清淤成本高、清淤质量与效率低，无法满足大管径排水管道的清淤要求。因此，开发出一款较为适宜的清淤装置具有重要的现实意义。本文就一种新型大管径排水管道清淤装置的设计与开发进行了分析。

一、清淤系统结构原理

根据城市大管径排水管道淤积特点，结合传统的排水管道清淤方法，设计了一款以清淤小船、清淤小船地上操控系统和充气橡胶闸门系统组成的清淤装置[2]。该装置具有结构组成紧凑、操作简便灵活、可拆卸、易于搬运、运行稳定性强、安全可靠等特点，可充分满足城市大管径排水管道内清淤工作复杂环境的要求。

这款大管径排水管道淤装置工作原理如图1所示，主要包括四个清淤步骤：（1）蓄水阶段，在排水管道工作区域下游利用充气橡胶闸门将管道内水位抬高，水位高度应满足清淤小船清淤工作所需高度；（2）清淤小船清淤作业阶段，待蓄水高度满足清淤小船清淤工作需求高度后，在清淤工作区域上游检查井中放入清淤小船，并打开船上潜水搅拌机。通过地面清淤小船地上操控系统对小船清淤工作进行控制，经潜水搅拌机搅拌将排水管道底部淤泥搅起并与污水形成泥水混合物，并利用刮泥耙齿在小船往回拉动的过程中将板结淤泥耙松并把大块淤积物刮至上游检查井内；（3）第一次放水冲於阶段，待清淤小船清淤作业后，将管道下游充气橡胶闸门迅速放气，确保前期泥水混合物快速流至下游。同时，使用刮泥耙齿将清淤工作区域中大块淤积物进行人工清掏处理；（4）第二次放水冲於阶段，将清淤小船取出，重复蓄水，待到排水管道上游污水蓄至一定高度后，将充气橡胶闸门内空气迅速放出，确保上游蓄水快速流至下游。最后将充气橡胶闸门取出，并对排水管道下游淤积物进行清除，即完成了该清淤工作区域清淤作业。

二、清淤装置各部件功能分析

大管径排水管道清淤装置中清淤小船、清淤小船地上操控系統和充气橡胶闸门三个部件具有各自不同的功能，具体为[3]：

（1）对于清淤小船来说，其组成如图2所示。其中，潜水搅拌机属于清淤小船运行与作业的动力部件，潜水后其叶轮在高速旋转时，使得排水管道底部淤积物受搅动水流作用，形成泥水混合物。因此，潜水搅拌机既是清淤小船前行动力装置，又是重要清淤作业装置；浮筒体通常为中空一体式结构，一般采用PE材质，有利于防止其受排水管内污水腐蚀。此外，浮筒体在抗冲击、耐摩擦等方面性能也较为优异，通过在其内部加入填充发泡剂，既提高了浮筒体整体的密封性，又有利于浮筒体在排水管道内悬浮作业；水下摄像机主要用于探测排水管底淤积情况，并传至地面，为清淤小船地上操控系统的人工操控提供参考依据；自伸式可调节型刮泥耙齿由单耙齿、耙齿横勒、耙齿自伸拉簧、耙齿铰接头以及耙齿连接钢板组成，主要用于耙松排水管道管底板结淤，同时将较大块淤积物刮至上游检查井，后再通过人工进行清理。

（2）对于清淤小船地上操控系统来说，其组成如图3。清淤小船地上操控系统主要根据清淤小船中摄像机提供的图像信息，实现对清淤小船在排水管道内清淤作业的控制。

在清淤小船地上操控系统中，采用一体式的绞车及绞车车座，有利于在上游检查井的固定。导杆的主要功能是引导清淤小船，前提要尼龙绳对清淤小船进行连接固定。摄像机显示控制屏与水下摄像机通过信号线连接，将水下录像情况实时显示在显示控制屏中，为操作人员指导清淤小船清淤作业提供支持。电控柜用于保障野外作业安全。

（3）对于充气橡胶闸门来说，其主要组成如图4所示，主要功能是用于对排水管道中工作区域水位进行调节控制，从而实现工作区域水位上升和下降，以完成蓄水与放水冲淤操作。

在充气橡胶闸门系统中，充气橡胶球多为椭圆形，通常放置于排水管道清淤工作区域下游的管道进口处，通过充气和放气操作，完成排水管道清淤工作区域蓄水和放水。由于排水管道内环境复杂恶劣，通常选用耐磨损和耐腐蚀的橡胶布。

三、小结

本文着重介绍了一套新型排水管道清淤装置，其主要由清淤小船、清淤小船地上操控系统和充气橡胶闸门系统三部分组成，并分析了各自功能。

参考文献：

[1] 肖海文，朱林海，等，一种新型大管径排水管道清淤装置[J].中国给水排水，2013年10月，第29卷，第20期：140-144

[2] 翟俊，李华飞，等，大管径排水管道清淤系统的设计与开发[J].机械设计与制造，2012年12月，第12期：254-256

[3] 李华飞，大管径排水管道水力清淤技术研究[D].重庆大学硕士毕业生论文，2012.05