土壤及地下水原位注入——高压旋喷注射原位修复系统及方法

土壤及地下水原位注入——高压旋喷注射原位修复系统及方法
【专利摘要】一种土壤及地下水原位注入——高压旋喷注射原位修复系统及方法，系统包括配药站、高压注浆泵、空气压缩机、旋喷钻机、第二重管水流接头、旋喷钻机注浆钻杆自动提升机构、高压喷射钻杆、高压喷射三重钻杆内管、高压喷射三重钻杆外管、药剂喷射喷嘴、空气喷射喷嘴、硬质合金块和钻头。方法：按照三角形法布点，布点参数保证药剂扩散半径范围内全部覆盖修复区域，GPS测点定位后，引孔钻机就位注入点的中心点；高压注射修复采用二重管：利用气、液流体，自下而上切割土体的同时在地层中扩散，实现修复药剂与土壤及地下水的充分混合；现场快速结合实验室检测获取修复药剂残留、pH值以及污染物浓度的参数，以检验原位修复效果及监测药剂残留情况。
【专利说明】
±壤及地下水原位注入一-高压旋喷注射原位修复系统及 方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种±壤及地下水原位注入一-高压旋喷注射原位修复系统及方法， 属于±壤及地下水原位修复系统及修复方法技术领域。
【背景技术】
[0002] ±壤及地下水环境是生态系统的重要组成部分，近年来，随着全球工业化进程，我 国±壤污染日益严重，其中有机污染、重金属污染类污染成为两大重要污染类型，不仅破坏 生态环境本身，直接或间接危及环境和人体健康安全。更为严重的是，挥发性及半挥发性有 机污染物、可溶性重金属在不饱和区域(包气带)会迁移至深层饱和区域(含水层），尤其是 对地下水资源构成威胁，造成严重后果。
[0003] 目前常用的±壤及地下水修复工程技术分为原位修复与异位修复两类，按其修复 方法可分为物理修复、化学修复和生物修复。异位修复因设及污染±壤的清挖、运输、异地 修复/处置W及地下水的抽出、暂存或原地异位处理，容易造成污染物的泄露和扩散。且处 置过程需进行严格监督，对管理上要求较高。而原位修复不设及深基坑开挖与支护、基坑降 水与止水等基础施工，有效避免二次污染的同时减少了安全事故发生的概率。±壤及地下 水的原位修复技术近年来在国内得到了青睐。
[0004] 由于污染场地存在修复介质多样化(±水复合污染、单独±壤污染、单独地下水污 染几种情形）、水文地质条件的复杂性、污染类型多样化(有机污染、重金属等）、污染物的特 殊性及在±壤及地下水中的分布不均及差异性等因素，决定了±壤及地下水原位修复的难 度和挑战性。因此，研究开发符合我国国情的上壤及地下水修复原位工程修复技术尤为迫 切。
[0005] 美国自上世纪80年代中期W来，已经投入大量资金用于±壤及地下水修复，一些 新的原位修复技术应运而生，如原位化学氧化、原位化学还原、原位微生物修复等。
[0006] 原位化学氧化、原位化学还原、原位微生物修复技术是指通过向地下环境中投加 修复药剂(化学氧化剂、还原剂、微生物制剂），使其与污染物质发生化学反应或生物化学反 应，降解为无毒或低毒物质(如二氧化碳、水、Ξ价铭等），从而实现污染物去除净化的目的， 该类技术可同时处理多种污染物，处理效率较高，其中微生物修复技术适合处理低浓度场 地，化学氧化/还原一般不受污染物浓度限制。
[0007] 常用还原剂(如零价铁、EHC、硫酸亚铁药剂），可修复±壤及地下水中的面代控、重 金属(六价铭)等污染物。常用氧化剂(如过硫酸盐、双氧水、高儘酸钟等），可修复±壤及地 下水中的苯系物、硝基苯类、石油控等有机污染物。微生物制剂，可修复±壤及地下水中的 苯系物、石油控等有机污染物。
[000引现有的修复药剂原位投加主要有两种方式:揽拌和注入/注射，其中原位注入/注 射分为:Geoprobe直压式高压注射、建井注入(PVC注入井）、化emgrout注浆技术、深层揽拌 原位注浆技术W及其它岩±注浆技术等。
[0009] 美国专利No. 5，639，182 "±壤原位修复方法"设及一种原位±壤揽拌方法，它通过 移动式履带行进的钻机，配备有可垂直钻进的叶轮钻头，可实现污染±壤的原位揽拌。所采 用揽拌钻头为一体式叶轮钻头，因而揽拌深度受到了限制且阻力较大，其应用具有一定的 局限性，仅适合于较松散地层的处理。
[0010] 申请号为201510159423.2的"一种铭污染的原位修复方法"中国发明专利中，提到 一种Geoprobe高压注射方法(最高压力仅18Mpa，实质为单管注射，缺点为施工效率低，难W 满足工程化应用）、布点方法，并未考虑地下水流向，药剂的扩散因素。申请号为 201420009983.0的"一种±壤修复高压注射旋喷钻机"中国发明专利，实质为单管注射。
[0011] 原位钻头直压式注入是把配置好的药剂W-定压力通过注入钻头注入到污染± 层并不断揽拌混匀污染上和氧化药剂从而修复污染上壤和地下水。在专利号为US 2002/ 0143226A1和专利号为US006457905的美国专利中公开了两种化学氧化原位钻头注入修复 系统，运两种修复系统都通过螺旋钻杆或注射钻头将化学氧化剂注入到污染±中。
[0012] 申请号为201410387735.4的"一种有机污染±壤和地下水原位修复装置及修复方 法"、申请号为201410615166.4的"一种修复污染±壤和地下水的原位化学氧化注入装置" 等建井注射技术相关中国发明专利中，提到一种建井注射原位化学氧化修复技术，修复前 需在修复区域设置注射井的修复方法，该类方法一般采用PVC材质井，注射累采用气动隔膜 累，注射压力偏低(小于1.6Mpa)。一方面建井费用较高，需要构建大量注入井，基建费用高， 施工周期长，施工完成后，会在修复地块残留注入井，影响后续再开发利用。另一方面注射 压力不足(采用自然流动或低压注入），地层条件对注入效果影响很大，如遇到粘±层或地 层性质不均一，药剂无法均匀扩散，影响修复效果甚至无法完成修复。饱和层上壤注浆困 难，扩散半径较小，且适用地层受限，粘±层几乎失去扩散作用。
[0013] 原位注入井注入是通过在污染场地建设注入井，将氧化药剂W-定压力通过注入 井筛管扩散到污染±层中从而将污染物降解的一种化学氧化修复系统。专利号NO US 2003/0069142的美国专利中公开了一种化学氧化注入井注入系统，该装置在装有固体粉末 状药剂的筛管前段设置导流挡板，筛管内的药剂溶解后随着地下水流向通过导流挡板扩散 到目标区域从而修复污染±壤和地下水。专利号为US 2008/0174571A1的美国专利中公开 了一种化学氧化原位注入井修复技术，该修复系统通过注入井向地下注入过氧化氨、臭氧 及压缩空气氧化修复污染±壤和地下水。注入井的建井目前多采用美国Geoprobe钻机或国 内地质钻机(如30钻机、汽车钻），多采用回转或冲击钻进方法，大型污染场地建井需要一定 的周期。
[0014] 现有的高压旋喷粧基技术是一种地基处理施工技术，在岩±领域主要用于止水帷 幕、护坡粧等工程，利用旋喷钻机成孔后下入喷射钻杆，通过喷嘴在地下喷射高压水泥浆， 通过切割±体形成固化粧体或止水帷幕，达到地基加固或者止水的作用。
[0015] W上修复技术应用过程需要一系列的原位修复系统和修复方法，实现修复药剂的 投加。

【发明内容】

[0016] 本发明的目的是为了解决上述现有原位修复系统的注射压力不足、注射效率低、 药剂扩散半径偏小、饱和层修复注射难W保证注浆量影响扩散效果等问题。进而提供一种 ±壤及地下水原位注入一-高压旋喷注射原位修复系统及方法。
[0017] 本发明的目的是通过W下技术方案实现的：
[0018] -种±壤及地下水原位注入一一高压旋喷注射原位修复系统，包括:配药站、配药 站出口阀口、配药站出口不诱钢快速接头、高压注浆累进口阀口、高压注浆累、高压注浆累 出口阀口、高压注浆管、空气压缩机、空气压缩机出口阀口、压缩空气管路、旋喷钻机、动力 头、高压水接头、高压水接头药剂液流进口、高压水接头空气流进口、第二重管水流接头、旋 喷钻机注浆钻杆自动提升机构、高压喷射钻杆、高压喷射Ξ重钻杆内管、高压喷射Ξ重钻杆 外管、药剂喷射喷嘴、空气喷射喷嘴、硬质合金块和钻头;所述配药站的出口安装有配药站 出口阀口，配药站出口阀口由配药站出口不诱钢快速接头与高压注浆累进口阀口相连接， 高压注浆累进口阀口与高压注浆累入口相连接，高压注浆累的出口连接有高压注浆累出口 阀口；旋喷钻机的动力头下端安装有高压水接头，高压水接头上分别安装有高压水接头药 剂液流进口、高压水接头空气流进口和第二重管水流接头，高压注浆管的一端与高压注浆 累出口阀口相连接，高压注浆管的另一端与高压水接头药剂液流进口相连接;动力头的下 部安装有卷扬钢丝绳与旋喷钻机注浆钻杆自动提升机构连接，高压水接头的下部安装有高 压喷射钻杆、高压喷射钻杆由高压喷射Ξ重钻杆内管和高压喷射Ξ重钻杆外管组装而成， 高压喷射Ξ重钻杆内管上设有药剂喷射喷嘴，高压喷射Ξ重钻杆外管上设有空气喷射喷 嘴，高压喷射钻杆的底端安装有钻头，钻头上安装有硬质合金块;高压水接头药剂液流进口 与高压喷射Ξ重钻杆内管相连通，高压水接头空气流进口与高压喷射Ξ重钻杆外管相连 通;空气压缩机的出口连接有空气压缩机出口阀口，压缩空气管路的一端与空气压缩机出 口阀口相连接，压缩空气管路的一端与高压水接头空气流进口相连接，第二重管水流接头 与高压水接头相连接。
[0019] -种±壤及地下水原位注入一-高压旋喷注射原位修复方法，
[0020] 步骤一:布点及引孔：
[0021] 按照Ξ角形法布点，布点参数保证药剂扩散半径范围内全部覆盖修复区域，GPS测 点定位后，引孔钻机就位注入点的中屯、点，在回转冲击钻进过程中始终开启空气压缩机，压 缩空气作为动力源，空气压缩机的空气压力为0.7~0.8MPa，采用气动潜孔键冲击回转钻进 方法成孔，所述注入点的孔径口径为110mm，孔深为3~5m，穿透杂填±硬层或原场地混凝± 等基础即可，遇卵碱石层破碎易巧塌地层则需跟管钻进成孔，W保证高压注射阶段高压注 射钻杆的顺利下钻；
[0022] 步骤二:修复药剂的原位注入一一高压旋喷注射：
[0023] 高压注射修复采用二重管:利用气、液流体，自下而上切割±体的同时在地层中扩 散，实现修复药剂与±壤及地下水的充分混合;喷射钻杆下钻至设计修复最大深度后，开启 高压注浆累，喷射高压液流的同时喷射压缩空气，通过旋喷钻机自带的自动提升机构自下 而上边提升边旋转钻杆;药剂喷射至修复设计顶面标高后，停止高压注浆累，压缩空气继续 喷射至完全提钻后停止供气；所述药剂喷射过程空气压缩机的空气压力保持在0.7~ 0.8Mpa，高压注浆累注射压力为25~30Mpa，注浆流量20~12化/min，提升速度：5~20cm/ min，药剂扩散半径达到0.8~3.5m;
[0024] 步骤药剂反应后期监测：
[0025] 完成修复药剂注射待药剂充分反应后，在已完成一轮注射修复区域扩散半径范围 内设立若干2英寸PVC的地下水监测井及±样采样点，采取±壤及地下水样品，现场快速结 合实验室检测获取修复药剂残留、pH值W及污染物浓度的参数，W检验原位修复效果及监 测药剂残留情况;该步骤作用在于指导药剂投加参数的优化设计，作为是否进行二轮或多 轮注射补充修复的依据。
[0026] 本发明的有益效果是：
[0027] -、修复系统设计简单、设备小、移动方便，优越于其它如原位加热、热解吸或±壤 淋洗等技术需要复杂的设计或特殊的设备，如必要的尾气或废水系统。修复成本低于原位 加热、热解吸等技术。可最佳地达到原位体系的修复效率及污染物的去除效果。
[002引二、相对于钻头高压注射（如Geoprobe钻机注射）等单管注射方式或化emgrout注 浆方式，本发明采用气、液二重管高压注射工艺，一方面注射压力大(25~30Mpa)，而目前常 见的钻头注射最大压力仅18Mpa，其注射压力小修复药剂的扩散半径也相对较小且扩散不 均匀，加上单管注射遇浅层地下水修复场地返浆较为严重。另一方面注射修复药剂液流过 程辅助高压空气流的作用使得修复药剂在±壤及地下水环境的扩散效果明显提升，扩散半 径显著增加。钻头高压注射适应地层少，对于低渗透性地层注射由于压力不足及单管操作， 容易形成优先压裂等通道且注射效率偏低。另外，钻头注射系统由于配置注浆累流量较小， 存在注射效率低的问题。因此，本发明可克服钻头单管注射方法的扩散半径小、返浆严重、 注射效率低等缺陷。
[0029] Ξ、本发明相对于建井注射技术，其应用范围极大地得到了扩展。现有技术仅适用 于中~高渗透性地层(如粉细砂、中粗砂等地层），而本发明的技术应用地层范围可扩展到 低~中渗透性地层(如粉质粘±、粉±、渺泥质粘±、粘±层）。注入井技术由于注射压力很 小仅适宜于非饱和层或者地下水水位较深的场地，而本发明可适用于单独±壤污染、±壤 和地下水复合污染(饱和层）、单独地下水污染等情形，可解决原位注入过程的最大注浆量 及返浆问题，极大的提高了注射效率。同时，优于注射井无法按深度延米控制药剂注射参 数，可解决大型复杂污染场地±壤及地下水治理按深度分区优化药剂投加参数的需求。本 发明采用注入点（钻孔）的方式替代了注射井，一方面节约了建井成本，一方面修复后场地 不存在PVC井等废弃设施，完成药剂注射施工后不用清理现场即可投入±地使用。本发明单 孔每延米注射量大，一般一轮注射(必要时采取复喷工艺）即可满足工程设计需求，注入井 药剂投加采用间歇式多次注射，因此注入井修复方式修复周期相对较长。
[0030] 四、使用本发明，在引孔阶段采用气动冲击回转钻进成孔方法，相对于注入井的建 井目前多采用美国Geoprobe钻机或国内地质钻机(如30钻机、汽车钻机等），多采用回转或 冲击钻进方法，大型污染场地建井需要一定的周期。钻进过程引入空气流一方面提高了施 工效率及降低了成本，另一方面空气流的引入有利于打开杂填±层±壤孔隙，为后期药剂 注射非饱和层的药剂均匀扩散提供了有利条件。该引孔方法成本较低、成本较低，为后续原 位注入一一高压旋喷注射作业连续施工提供了时间保证。
[0031] 五、相对于与传统的旋喷粧施工技术，本发明采用的气(空气）、液(修复药剂)二重 管高压注射工艺，扩散半径设计基于劈裂理论及渗透扩散理论，药剂扩散半径二揽拌半径+ 渗透扩散区半径;而旋喷粧一般采用气（空气）、液(水）、液(水泥浆）的Ξ重管工艺，基于劈 裂理论，其成粧半径远小于本发明设计的扩散半径，同时，Ξ重管工艺返浆严重，难W应用 于±壤及地下水修复。
[0032] 六、相当于揽拌技术，如热空气吹脱深层揽拌，修复方式是自上而下，无法解决夹 屯、层的修复问题，本发明采用定深度注射修复，可解决揽拌技术扰动上部非污染部位、造成 二次污染严重及破坏地基承载力等缺陷和矛盾，同时机械揽拌能耗远大于本发明采用气 流、液流进行有效扩散的设备能耗。定深度修复解决了夹屯、层±壤及地下水修复难题，施工 后保持原有承载力，尤其对于砂层±壤及地下水修复经济优势和高效施工显著。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明±壤及地下水原位注入一一高压旋喷注射原位修复系统及工作原理 示意图。
[0034] 图2为图1的A处放大图。
[0035] 图3为图2的B-B剖视图。
[0036] 图4为图2的C-C剖视图。
[0037] 图中的附图标记，1为配药站、2为配药站出口阀口、3为配药站出口不诱钢快速接 头、4为高压注浆累进口阀口、5为高压注浆累、6为高压注浆累压力表、7为高压注浆累出口 阀口、8为高压注浆管(及液流注入流向）、9为空压机新鲜空气入口、10为空气压缩机入口阀 Π 、11为空气压缩机、12为空压机压力表、13为空气压缩机出口阀口、14为压缩空气管路(及 空气注入流向）、15为旋喷钻机、16为动力头、17为高压水接头、18为高压水接头药剂液流进 口、19为高压水接头空气流进口、20为第二重管水流接头(关闭）、21为旋喷钻机注浆钻杆自 动提升机构、22为高压喷射钻杆(Ξ重管）、23为高压喷射Ξ重钻杆内管、24为高压喷射Ξ重 钻杆外管、25为引孔段、26为未旋喷段、27为旋喷注射修复段、28为药剂喷射喷嘴、29为药剂 喷射液流、30为空气喷射喷嘴、31为空气喷射气流、32为硬质合金块、33为钻头、34为药剂渗 透扩散区、35为药剂劈裂揽拌区、36为药剂扩散方向、37为杂填±层、38为粉质粘±层、39为 粉细砂层(含水层）、40为粉质粘±层、41为地下水水位埋深、R1为劈裂揽拌半径、R2为渗透 扩散半径(R1+R2为药剂有效扩散半径）。
【具体实施方式】
[0038] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在W本发明技术方案为 前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
[0039] 如图1~图4所示，本实施例所设及的一种±壤及地下水原位注入一一高压旋喷注 射原位修复系统，包括:配药站1、配药站出口阀口 2、配药站出口不诱钢快速接头3、高压注 浆累进口阀口4、高压注浆累5、高压注浆累出口阀口7、高压注浆管8、空气压缩机11、空气压 缩机出口阀口13、压缩空气管路14、旋喷钻机15、动力头16、高压水接头17、高压水接头药剂 液流进口 18、高压水接头空气流进口 19、第二重管水流接头20、旋喷钻机注浆钻杆自动提升 机构21、高压喷射钻杆22、高压喷射Ξ重钻杆内管23、高压喷射Ξ重钻杆外管24、药剂喷射 喷嘴28、空气喷射喷嘴30、硬质合金块32和钻头33;所述配药站1的出口安装有配药站出口 阀口2,配药站出口阀口2由配药站出口不诱钢快速接头3与高压注浆累进口阀口4相连接， 高压注浆累进口阀口4与高压注浆累5入口相连接，高压注浆累5的出口连接有高压注浆累 出口阀口7;动力头16的下端安装有高压水接头17,高压水接头17上分别安装有高压水接头 药剂液流进口 18、高压水接头空气流进口 19和第二重管水流接头20,高压注浆管8的一端与 高压注浆累出口阀口 7相连接，高压注浆管8的另一端与高压水接头药剂液流进口 18相连 接;动力头16的下部安装有卷扬钢丝绳与旋喷钻机注浆钻杆自动提升机构21连接，高压水 接头17的下部安装有高压喷射钻杆22、高压喷射钻杆22由高压喷射Ξ重钻杆内管23和高压 喷射Ξ重钻杆外管24组装而成，高压喷射Ξ重钻杆内管23上设有药剂喷射喷嘴28,高压喷 射Ξ重钻杆外管24上设有空气喷射喷嘴30,高压喷射钻杆22的底端安装有钻头33,钻头33 上安装有硬质合金块32;高压水接头药剂液流进口 18与高压喷射Ξ重钻杆内管23相连通， 高压水接头空气流进口 19与高压喷射Ξ重钻杆外管24相连通;空气压缩机11的出口连接有 空气压缩机出口阀口13,压缩空气管路14的一端与空气压缩机出口阀口13相连接，压缩空 气管路14的一端与高压水接头空气流进口 19相连接，高压水接头17上连接有第二重管水流 接头20,第二重管水流接头20封闭或外接水累(本实施例中封闭该接口）。
[0040] 所述药剂喷射喷嘴28设置为两个，两个药剂喷射喷嘴28水平180°分布;所述空气 喷射喷嘴30设置为Ξ个，Ξ个空气喷射喷嘴30水平120°分布，所述空气喷射喷嘴30设置于 药剂喷射喷嘴28下方100~200mm位置。
[0041] 所述高压注浆累5的注浆压力（药剂注射压力）为:25~30Mpa，空气压缩机11的空 气压力为:〇.7~O.SMpa。
[0042] 所述空气压缩机11为螺杆式空气压缩机。
[0043] 本实施例所设及的是一种±壤及地下水原位注入一一高压旋喷注射原位修复方 法，包括如下步骤：
[0044] 步骤一:布点及引孔：
[0045] 按照Ξ角形法布点，布点参数保证药剂扩散半径范围内全部覆盖修复区域，GPS测 点定位后，引孔钻机就位注入点（钻孔）的中屯、点，在回转冲击钻进过程中始终开启空气压 缩机，压缩空气作为动力源，空气压缩机的空气压力为0.7~0.8M化，采用气动潜孔键冲击 回转钻进方法成孔猫入点），所述注入点的孔径口径为110mm，孔深为3~5m，穿透杂填±硬 层或原场地混凝±等基础即可，遇卵碱石层、破碎易巧塌地层则需跟管钻进成孔(如采用钢 套管），W保证高压注射阶段高压注射钻杆的顺利下钻；
[0046] 步骤二:修复药剂的原位注入一一高压旋喷注射：
[0047] 高压注射修复采用二重管:利用气(压缩空气）、液(修复药剂溶液/浆液)流体，自 下而上切割±体的同时在地层中扩散，实现修复药剂与±壤及地下水的充分混合;喷射钻 杆下钻至设计修复最大深度后，开启高压注浆累，喷射高压液流(修复药剂溶液/浆液)的同 时喷射压缩空气，通过旋喷钻机自带的自动提升机构自下而上边提升边旋转钻杆;药剂喷 射至修复设计顶面标高后，停止高压注浆累，压缩空气继续喷射至完全提钻后停止供气;所 述药剂喷射过程空气压缩机的空气压力保持在0.7~0.8Mpa，高压注浆累注射压力为25~ 30Mpa，注浆流量20~120L/min，提升速度:5~20cm/min，药剂扩散半径达到0.8~3.5m;
[004引步骤Ξ:药剂反应后期监测：
[0049]完成修复药剂注射待药剂充分反应后，在已完成一轮注射修复区域扩散半径范围 内设立若干2英寸PVC的地下水监测井及±样采样点，采取±壤及地下水样品，现场快速结 合实验室检测获取修复药剂残留、pH值W及污染物浓度的参数，W检验原位修复效果及监 测药剂残留情况;该步骤作用在于指导药剂投加参数的优化设计，作为是否进行二轮或多 轮注射补充修复的依据。
[(Κ)加 ]实施例1
[0051 ]本项目为南京某化工厂±壤及地下水修复工程，±壤修复工程量25.8万方，地下 水修复工程量17万平，工期要求150天。本场地±壤最大修复深度12m，存在两层粉质粘± 层、含水层为粉细砂层(分布在3~6m或4~7m)，地下水埋藏浅（约Im左右)且丰富。±壤及地 下水中的目标污染物为氯苯、苯、对/邻硝基氯化苯等VOCs/SVOCs类有机物。修复介质分为 ±壤及地下水复合污染、单独地下水污染区域两类。前期中试采用了注入井注入氧化剂的 试验工作，存在成本高、扩散半径小、不适宜粉质粘±层及饱和层注射、施工进度慢、难W保 证注射量、返浆严重等缺陷。修复技术主要采用原位化学氧化技术。为了解决原位修复工程 中的复杂难题，该工程中±壤修复的61%、地下水修复工程量的66%采用了本发明作为原 位化学氧化的具体工艺，实践表明单一工艺技术无法解决复杂污染场地的工程修复，高比 例的应用情况也表明本发明的优势所在。
[0化2]系统施工效率：
[0053] (1)单套引孔设备引孔效率:50~70个孔/天(单孔按3m深度计，日工作8小时）。
[0054] (2)单套高压旋喷设备处理能力:±壤修复为500~900方±壤/天;地下水修复为 500~700平地下水/天。
[0化日]方法优势：
[0056] (1)适用±层范围广:粉±、砂±、粉质粘±等原始±层均可；
[0057] (2)可实现定深度修复，修复深度大、效率高；
[0058] (3)对地表无扰动，修复后对地基承载力基本无影响；
[0059] (4)注射压力高，扩散半径大，含水层效果尤为显著；
[0060] (5)可同时修复±壤及地下水或单独地下水。
[0061] ±壤及地下水原位注入一-高压旋喷注射原位化学氧化修复方法应用情况统计 表见表1。
[0062] 表1±壤及地下水应用情况统计
[0063]
[0064] ±壤及地下水修复效果见表2、表3。
[0065] 表壤修复效果(原位注入一一高压旋喷注射原位化学氧化修复工艺）
[0066]
[0069] W上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，运些【具体实施方式】都是基于本发明 整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域 的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的 保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该W权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种土壤及地下水原位注入一一高压旋喷注射原位修复系统，包括:配药站（1 )、配 药站出口阀门（2)、配药站出口不锈钢快速接头(3)、高压注浆栗进口阀门（4)、高压注浆栗 (5)、高压注浆栗出口阀门（7)、高压注浆管（8)、空气压缩机（11)、空气压缩机出口阀门 (13)、压缩空气管路(14)、旋喷钻机(15)、动力头（16)、高压水接头（17)、高压水接头药剂液 流进口（ 18)、高压水接头空气流进口（ 19)、第二重管水流接头(20)、旋喷钻机注浆钻杆自动 提升机构（21 )、高压喷射钻杆（22 )、高压喷射三重钻杆内管（23 )、高压喷射三重钻杆外管 (24)、药剂喷射喷嘴(28)、空气喷射喷嘴(30)、硬质合金块(32)和钻头(33);其特征在于，所 述配药站（1)的出口安装有配药站出口阀门（2)，配药站出口阀门（2)由配药站出口不锈钢 快速接头(3)与高压注浆栗进口阀门（4)相连接，高压注浆栗进口阀门（4)与高压注浆栗(5) 入口相连接，高压注浆栗(5)的出口连接有高压注浆栗出口阀门（7);旋喷钻机（15)的动力 头（16)下部连接有高压水接头（17 )，高压水接头（17)上分别安装有高压水接头药剂液流进 口（ 18)、高压水接头空气流进口（ 19)和第二重管水流接头(20)，高压注浆管(8)的一端与高 压注浆栗出口阀门（7)相连接，高压注浆管(8)的另一端与高压水接头药剂液流进口（18)相 连接;动力头（16)的下部安装有卷扬钢丝绳与旋喷钻机注浆钻杆自动提升机构（21)连接， 高压水接头（17)的下部安装有高压喷射钻杆(22 )，高压喷射钻杆(22)由高压喷射三重钻杆 内管(23)和高压喷射三重钻杆外管(24)组装而成，高压喷射三重钻杆内管(23)上设有药剂 喷射喷嘴(28)，高压喷射三重钻杆外管(24)上设有空气喷射喷嘴(30)，高压喷射钻杆(22) 的底端安装有钻头（33)，钻头（33)上安装有硬质合金块（32);高压水接头药剂液流进口 (18)与高压喷射三重钻杆内管(23)相连通，高压水接头空气流进口（19)与高压喷射三重钻 杆外管(24)相连通;空气压缩机（11)的出口连接有空气压缩机出口阀门（13)，压缩空气管 路（14)的一端与空气压缩机出口阀门（13)相连接，压缩空气管路(14)的一端与高压水接头 空气流进口（19)相连接，第二重管水流接头(20)与高压水接头（17)相连接，第二重管水流 接头(20)处于封闭状态。2. 根据权利要求1所述的土壤及地下水原位注入一一高压旋喷注射原位修复系统，其 特征在于，所述药剂喷射喷嘴(28)设置为两个，两个药剂喷射喷嘴(28)水平180°分布;所述 空气喷射喷嘴（30)设置为三个，三个空气喷射喷嘴（30)水平120°分布，所述空气喷射喷嘴 (30)设置于药剂喷射喷嘴(28)下方100~200_位置。3. 根据权利要求1所述的土壤及地下水原位注入一一高压旋喷注射原位修复系统，其 特征在于，所述高压注浆栗(5)的注浆压力为:25~30Mpa，空气压缩机（11)的空气压力为： 0·7~0·8Mpa〇4. 根据权利要求1所述的土壤及地下水原位注入一一高压旋喷注射原位修复系统，其 特征在于，所述空气压缩机(11)为螺杆式空气压缩机。5. -种土壤及地下水原位注入一一高压旋喷注射原位修复方法，其特征在于， 步骤一:布点及引孔： 按照三角形法布点，布点参数保证药剂扩散半径范围内全部覆盖修复区域，GPS测点定 位后，引孔钻机就位注入点的中心点，在回转冲击钻进过程中始终开启空气压缩机，压缩空 气作为动力源，空气压缩机的空气压力为〇. 7~0.8MPa，采用气动潜孔锤冲击回转钻进方法 成孔，所述注入点的孔径口径为110mm，孔深为3~5m，穿透杂填土硬层或原场地混凝土等基 础即可，遇卵砾石层、破碎易坍塌地层则需跟管钻进成孔，以保证高压注射阶段高压注射钻 杆的顺利下钻； 步骤二:修复药剂的原位注入一一高压旋喷注射： 高压注射修复采用二重管：利用气、液流体，自下而上切割土体的同时在地层中扩散， 实现修复药剂与土壤及地下水的充分混合;喷射钻杆下钻至设计修复最大深度后，开启高 压注浆栗，喷射高压液流的同时喷射压缩空气，通过旋喷钻机自带的自动提升机构自下而 上边提升边旋转钻杆;药剂喷射至修复设计顶面标高后，停止高压注浆栗，压缩空气继续喷 射至完全提钻后停止供气;所述药剂喷射过程空气压缩机的空气压力保持在0.7~0.8Mpa， 高压注浆栗注射压力为25~30Mpa，注浆流量20~120L/min，提升速度：5~20cm/min，药剂 扩散半径达到0.8~3.5m; 步骤三:药剂反应后期监测： 完成修复药剂注射待药剂充分反应后，在已完成一轮注射修复区域扩散半径范围内设 立若干2英寸PVC的地下水监测井及土样采样点，采取土壤及地下水样品，现场快速结合实 验室检测获取修复药剂残留、pH值以及污染物浓度的参数，以检验原位修复效果及监测药 剂残留情况;该步骤作用在于指导药剂投加参数的优化设计，作为是否进行二轮或多轮注 射补充修复的依据。
【文档编号】C02F1/74GK105964678SQ201610464626
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】杨乐巍, 李书鹏, 郭丽莉, 刘鹏, 张岳, 宋晓威, 陈凡, 尹鹏程, 汪福旺, 刘岩, 牛强, 卜凡阳
【申请人】北京建工环境修复股份有限公司