CN105964678A - 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 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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

技术领域

本发明涉及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，属于土壤及地下水原位修复系统及修复方法技术领域。

背景技术

土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，我国土壤污染日益严重，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。

目前常用的土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。异位修复因涉及污染土壤的清挖、运输、异地修复/处置以及地下水的抽出、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。而原位修复不涉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。土壤及地下水的原位修复技术近年来在国内得到了青睐。

由于污染场地存在修复介质多样化(土水复合污染、单独土壤污染、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土壤及地下水中的分布不均及差异性等因素，决定了土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土壤及地下水修复原位工程修复技术尤为迫切。

美国自上世纪80年代中期以来，已经投入大量资金用于土壤及地下水修复，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。

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、三价铬等)，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。

常用还原剂(如零价铁、EHC、硫酸亚铁药剂)，可修复土壤及地下水中的卤代烃、重金属(六价铬)等污染物。常用氧化剂(如过硫酸盐、双氧水、高锰酸钾等)，可修复土壤及地下水中的苯系物、硝基苯类、石油烃等有机污染物。微生物制剂，可修复土壤及地下水中的苯系物、石油烃等有机污染物。

现有的修复药剂原位投加主要有两种方式：搅拌和注入/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)、Chemgrout注浆技术、深层搅拌原位注浆技术以及其它岩土注浆技术等。

美国专利No.5,639,182“土壤原位修复方法”涉及一种原位土壤搅拌方法，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，可实现污染土壤的原位搅拌。所采用搅拌钻头为一体式叶轮钻头，因而搅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。

申请号为201510159423.2的“一种铬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，难以满足工程化应用)、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“一种土壤修复高压注射旋喷钻机”中国发明专利，实质为单管注射。

原位钻头直压式注入是把配置好的药剂以一定压力通过注入钻头注入到污染土层并不断搅拌混匀污染土和氧化药剂从而修复污染土壤和地下水。在专利号为US2002/0143226A1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，这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土中。

申请号为201410387735.4的“一种有机污染土壤和地下水原位修复装置及修复方法”、申请号为201410615166.4的“一种修复污染土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，注射泵采用气动隔膜泵，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，如遇到粘土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。饱和层土壤注浆困难，扩散半径较小，且适用地层受限，粘土层几乎失去扩散作用。

原位注入井注入是通过在污染场地建设注入井，将氧化药剂以一定压力通过注入井筛管扩散到污染土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 US2003/0069142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土壤和地下水。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氢、臭氧及压缩空气氧化修复污染土壤和地下水。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。

现有的高压旋喷桩基技术是一种地基处理施工技术，在岩土领域主要用于止水帷幕、护坡桩等工程，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，通过切割土体形成固化桩体或止水帷幕，达到地基加固或者止水的作用。

以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

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、饱和层修复注射难以保证注浆量影响扩散效果等问题。进而提供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。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种土壤及地下水原位注入——高压旋喷注射原位修复系统，包括：配药站、配药站出口阀门、配药站出口不锈钢快速接头、高压注浆泵进口阀门、高压注浆泵、高压注浆泵出口阀门、高压注浆管、空气压缩机、空气压缩机出口阀门、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；所述配药站的出口安装有配药站出口阀门，配药站出口阀门由配药站出口不锈钢快速接头与高压注浆泵进口阀门相连接，高压注浆泵进口阀门与高压注浆泵入口相连接，高压注浆泵的出口连接有高压注浆泵出口阀门；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泵出口阀门相连接，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三重钻杆内管和高压喷射三重钻杆外管组装而成，高压喷射三重钻杆内管上设有药剂喷射喷嘴，高压喷射三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三重钻杆内管相连通，高压水接头空气流进口与高压喷射三重钻杆外管相连通；空气压缩机的出口连接有空气压缩机出口阀门，压缩空气管路的一端与空气压缩机出口阀门相连接，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。

一种土壤及地下水原位注入——高压旋喷注射原位修复方法，

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0.7～0.8MPa，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——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，开启高压注浆泵，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，停止高压注浆泵，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，高压注浆泵注射压力为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。

本发明的有益效果是：

一、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、热解吸或土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。

二、相对于钻头高压注射(如Geoprobe钻机注射)等单管注射方式或Chemgrout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土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泵流量较小，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。

三、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(如粉质粘土、粉土、淤泥质粘土、粘土层)。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土壤污染、土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土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土地使用。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。

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土层土壤孔隙，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——高压旋喷注射作业连续施工提供了时间保证。

五、相对于与传统的旋喷桩施工技术，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＝搅拌半径+渗透扩散区半径；而旋喷桩一般采用气(空气)、液(水)、液(水泥浆)的三重管工艺，基于劈裂理论，其成桩半径远小于本发明设计的扩散半径，同时，三重管工艺返浆严重，难以应用于土壤及地下水修复。

六、相当于搅拌技术，如热空气吹脱深层搅拌，修复方式是自上而下，无法解决夹心层的修复问题，本发明采用定深度注射修复，可解决搅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，同时机械搅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心层土壤及地下水修复难题，施工后保持原有承载力，尤其对于砂层土壤及地下水修复经济优势和高效施工显著。

附图说明

图1为本发明土壤及地下水原位注入——高压旋喷注射原位修复系统及工作原理示意图。

图2为图1的A处放大图。

图3为图2的B-B剖视图。

图4为图2的C-C剖视图。

图中的附图标记，1为配药站、2为配药站出口阀门、3为配药站出口不锈钢快速接头、4为高压注浆泵进口阀门、5为高压注浆泵、6为高压注浆泵压力表、7为高压注浆泵出口阀门、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门、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门、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(三重管)、23为高压喷射三重钻杆内管、24为高压喷射三重钻杆外管、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为药剂劈裂搅拌区、36为药剂扩散方向、37为杂填土层、38为粉质粘土层、39为粉细砂层(含水层)、40为粉质粘土层、41为地下水水位埋深、R1为劈裂搅拌半径、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

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以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。

如图1～图4所示，本实施例所涉及的一种土壤及地下水原位注入——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、高压注浆泵进口阀门4、高压注浆泵5、高压注浆泵出口阀门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；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与高压注浆泵进口阀门4相连接，高压注浆泵进口阀门4与高压注浆泵5入口相连接，高压注浆泵5的出口连接有高压注浆泵出口阀门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的一端与高压注浆泵出口阀门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，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封闭或外接水泵(本实施例中封闭该接口)。

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100～200mm位置。

所述高压注浆泵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：0.7～0.8Mpa。

所述空气压缩机11为螺杆式空气压缩机。

本实施例所涉及的是一种土壤及地下水原位注入——高压旋喷注射原位修复方法，包括如下步骤：

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(钻孔)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0.7～0.8MPa，采用气动潜孔锤冲击回转钻进方法成孔(注入点)，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(如采用钢套管)，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——高压旋喷注射：

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，开启高压注浆泵，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，停止高压注浆泵，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，高压注浆泵注射压力为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。

实施例1

本项目为南京某化工厂土壤及地下水修复工程，土壤修复工程量25.8万方，地下水修复工程量17万平，工期要求150天。本场地土壤最大修复深度12m，存在两层粉质粘土层、含水层为粉细砂层(分布在3～6m或4～7m)，地下水埋藏浅(约1m左右)且丰富。土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。修复介质分为土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、不适宜粉质粘土层及饱和层注射、施工进度慢、难以保证注射量、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，该工程中土壤修复的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。

系统施工效率：

(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)。

(2)单套高压旋喷设备处理能力：土壤修复为500～900方土壤/天；地下水修复为500～700平地下水/天。

方法优势：

(1)适用土层范围广：粉土、砂土、粉质粘土等原始土层均可；

(2)可实现定深度修复，修复深度大、效率高；

(3)对地表无扰动，修复后对地基承载力基本无影响；

(4)注射压力高，扩散半径大，含水层效果尤为显著；

(5)可同时修复土壤及地下水或单独地下水。

土壤及地下水原位注入——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。

表1土壤及地下水应用情况统计

土壤及地下水修复效果见表2、表3。

表2土壤修复效果(原位注入——高压旋喷注射原位化学氧化修复工艺)

表3地下水修复效果(原位注入——高压旋喷注射原位化学氧化修复工艺)

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这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揭露的技术范围内，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以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种土壤及地下水原位注入——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)、高压注浆泵进口阀门(4)、高压注浆泵(5)、高压注浆泵出口阀门(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)与高压注浆泵进口阀门(4)相连接，高压注浆泵进口阀门(4)与高压注浆泵(5)入口相连接，高压注浆泵(5)的出口连接有高压注浆泵出口阀门(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)的一端与高压注浆泵出口阀门(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——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100～200mm位置。

3.根据权利要求1所述的土壤及地下水原位注入——高压旋喷注射原位修复系统，其特征在于，所述高压注浆泵(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。

4.根据权利要求1所述的土壤及地下水原位注入——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。

5.一种土壤及地下水原位注入——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0.7～0.8MPa，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——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，开启高压注浆泵，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，停止高压注浆泵，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，高压注浆泵注射压力为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。