CN113020244A - 一种用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置及施工方法，其装置包括钻杆（1）；在钻杆下端设有锥形钻头（2）；钻杆与锥形钻头的连接处设有一组按放射状均布的钻杆喷口（3）；钻杆下端设有一组按放射状均布的割刀（4）；每个割刀端部均设有割刀喷口（5）；钻杆顶端设有中心孔（6），中心孔与每个钻杆喷口相通；中心孔四周均布有一组液体通道（7），每个液体通道分别与对应的割刀喷口相通；每个割刀顶面和底面均设有一排均布的耙齿（8）。本发明的装置为集污染土壤切割、拌合、喷射药物为一体的装置，污染土壤原位修复半径大且修复效果好，大大的提高了深层污染土壤治理的技术处理手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置及施工方法,属于土壤重金属污染原位治理技术领域。
背景技术
当浅层土壤被重金属污染后，现有多种手段进行修复。但当深层土壤被重金属污染后，目前主要采取高压旋喷技术进行原位修复治理。但采用高压旋喷技术进行土壤原位修复治理的方法会受到一些复杂地质条件的限制。比如，对于较大密实度的土壤，高压旋喷作用半径较小，对于较大场区处理耗时较长，另外高压旋喷现场处理效果高度依赖工人的操作水平，且喷嘴的数量有限,当遇到粘土等渗透系数小的土层时,喷头喷射出的修复药液很难扩散,修复效果往往不是太理想。因此现有技术仍存在不足，有待进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置及施工方法,以提高注药效率和注药范围，从而解决现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的一种用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置，包括钻杆；在钻杆下端设有锥形钻头；钻杆与锥形钻头的连接处设有一组按放射状均布的钻杆喷口；钻杆下端设有一组按放射状均布的割刀；每个割刀端部均设有割刀喷口；钻杆顶端设有中心孔，中心孔与每个钻杆喷口相通；中心孔四周均布有一组液体通道，每个液体通道分别与对应的割刀喷口相通；每个割刀顶面和底面均设有一排均布的耙齿。
前述用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置中，所述割刀顶面和底面均为圆弧面；在顶面和底面的圆弧面交汇处形成刀刃。
前述用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置中，所述割刀为杆状，所述耙齿沿割刀的长度方向均布。
前述用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置中，所述耙齿为锥棒状，锥棒大直径一端与割刀的圆弧面焊接为一整体。
前述用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置中，所述钻杆、割刀和耙齿均采用高强度金属材料制成。
本发明的一种采用上述高压旋喷装置进行污染土壤原位修复的施工方法为，该方法按以下步骤施工：
步骤1、施工前对污染区域进行工程地质勘探，查明重金属污染源及土层物理力学指标及超标污染源类别；
步骤2、针对重金属污染类别，在试验室配制对应药液，并确定每一土层合理的药液配比；
步骤3、在现场进行典型试验施工，确定不同土层喷药最佳施工工艺参数；
步骤4、根据污染场区域合理划分处理范围，并做好每个处理位置的标记，机械设备进场，钻机就位；
步骤5、根据典型试验施工获得的数据确定最佳工艺参数，对污染区域进行高压旋喷原位修复，若一个钻点需要处理的半径较小，则药物只在中心孔喷射，若需要处理的半径较大，则药物喷射为4个通道同时打开；
步骤6、当钻机钻进至需处理深度污染土壤后，一边缓慢转动提升钻杆，一边进行高压喷浆作业；在钻杆转动过程中通过割刀和割刀上的耙齿将土壤打碎，药液在高压状态下与土壤较好的拌合，借助于高压药液的导流作用，药液作用范围有较大的提升，使得药液与污染土壤较好接触；
步骤7、当随着钻杆及喷射转动提升至地坪时，即完成一个钻孔的药液喷射处理过程；
步骤8、将钻机移动至下一位置标记，重复步骤5和步骤6直至完成整个污染区域的土壤原位修复。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术比较，本发明通过将高压旋喷与椭圆柱状刀具连接起来，且喷口设置在钻杆及刀具上，形成一个集污染土壤切割、拌合、喷射药物为一体的装置，使污染土壤原位修复的半径大且修复效果好。本发明大大提高了注药效率和注药范围，并且还有效提高了对深层污染土壤治理的技术处理手段。
附图说明
图1是本发明所用装置的结构示意图；
图2是本发明所用装置内部液体流道的布置示意图。
附图中的标记为：1-钻杆、2-锥形钻头、3-钻杆喷口、4-割刀、5-割刀喷口、6-中心孔、7-液体通道、8-耙齿、9-圆弧面、10-刀刃。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的一种用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置，如图1和图2所示，该装置包括钻杆1；钻杆1下端设有锥形钻头2；钻杆1与锥形钻头2的连接处设有一组按放射状均布的钻杆喷口3；钻杆1下端设有一组按放射状均布的割刀4；每个割刀4端部均设有割刀喷口5；钻杆1顶端设有中心孔6，中心孔6与每个钻杆喷口3相通；中心孔6四周均布有一组液体通道7，每个液体通道7分别与对应的割刀喷口5相通；每个割刀4顶面和底面均设有一排均布的耙齿8。割刀4顶面和底面均为圆弧面9；在顶面和底面的圆弧面9交汇处形成刀刃10。割刀4为杆状，所述耙齿8沿割刀4的长度方向均布。耙齿8为锥棒状，锥棒大直径一端与割刀4的圆弧面9焊接为一整体。钻杆1、割刀4和耙齿8均采用高强度金属材料制成。
本发明的一种采用上述高压旋喷装置进行污染土壤原位修复的施工方法为，该方法按以下步骤施工：
步骤1、施工前对污染区域进行工程地质勘探，查明重金属污染源及土层物理力学指标及超标污染源类别；
步骤2、针对重金属污染类别，在试验室配制对应药液，并确定每一土层合理的药液配比；
步骤3、在现场进行典型试验施工，确定不同土层喷药最佳施工工艺参数；
步骤4、根据污染场区域合理划分处理范围，并做好每个处理位置的标记，机械设备进场，钻机就位；
步骤5、根据典型试验施工获得的数据确定最佳工艺参数，对污染区域进行高压旋喷原位修复，若一个钻点需要处理的半径较小，则药物只在中心孔喷射，若需要处理的半径较大，则药物喷射为4个通道同时打开；
步骤6、当钻机钻进至需处理深度污染土壤后，一边缓慢转动提升钻杆，一边进行高压喷浆作业；在钻杆转动过程中通过割刀和割刀上的耙齿将土壤打碎，药液在高压状态下与土壤较好的拌合，借助于高压药液的导流作用，药液作用范围有较大的提升，使得药液与污染土壤较好接触；
步骤7、当随着钻杆及喷射转动提升至地坪时，即完成一个钻孔的药液喷射处理过程；
步骤8、将钻机移动至下一位置标记，重复步骤5和步骤6直至完成整个污染区域的土壤原位修复。
实施例
本例的装置如图1和图2所示。
本发明的装置包括钻杆1，钻杆1为圆柱体高强度金属材料制件，钻杆1中央设有中心孔6，中心孔6四周均布有三个液体通道7，一个中心孔6和三个液体通道7在钻杆1内部形成四个药液通道。钻杆1下端按放射状均布有三把割刀4，每把割刀4之间的夹角为120°，每把割刀4的位置与对应的液体通道7位置对应。割刀4为杆状结构，割刀4顶面和底面均为圆弧面9，在顶面和底面的圆弧面9交汇处形成刀刃10，割刀4的截面形状近似于椭圆形。割刀4一端与钻杆1底端侧面连接，割刀4另一端悬空，割刀4悬空的一端设有割刀喷口5。钻杆1下端设有锥形钻头2，锥形钻头2位于割刀4下方。在锥形钻头2与钻杆1的连接处均布有三个放射状分布的钻杆喷口3，钻杆喷口3位于两割刀4之间。三个钻杆喷口3在钻杆1内部均与中心孔6联通。割刀4用于切割土壤，割刀4顶面和底面均设有一排竖向布置的耙齿8，钻杆1顶端与动力设备连接，下端与钻头连接。钻杆1顶端的中心孔6和液体通道7与高压药液连接，便于药液直接由钻杆喷口3和割刀喷口5喷出加大喷射范围；便于钻杆1钻进时一面疏松土壤一面修复土壤。
三个液体通道7的位置与三把割刀4的角度位置对应，并同时对称于中心孔6。便于钻杆1向下掘进与向上提升时药液均能较好喷射，割刀4上设有一定数量的耙齿8，便于更好的切割土壤。
采用本发明的高压旋喷装置进行污染土壤原位修复施工时，可按以下步骤进行施工：
步骤1，施工前对污染场区进行工程地质勘探及重金属污染源探明，确定土层物理力学指标及超标污染源类别；
步骤2，针对重金属污染，按常规方式在试验室适配出药液并确定每一土层合理的药液配比；
步骤3，在现场进行典型试验施工，确定不同土层喷药最佳施工工艺参数；
步骤4，根据污染场区合理划分处理范围，并做好每个处理位置的标记，机械设备进场，钻机就位；
步骤5，根据前述试验最佳施工工艺参数，进行现场污染土壤施工；钻机钻进污染土壤需处理深度后，缓慢转动提升钻杆，同时开启三个高压喷浆口进行喷浆作业，在这个过程中因三个切片及耙齿切割了土壤，药液在高压状态下较好的与土壤拌合，借助于高压水的导流作用，作用范围有较大的提升，使得药液与污染土壤较好接触；
步骤6，随着钻杆及喷射转动提升到地坪即完成了一个钻孔的药液喷射处理过程（下一阶段的固化剂参照此过程）；下一个钻孔参照上述步骤，如此重复即可完成场区污染土壤原位处理。
本发明通过将高压旋喷与椭圆柱状刀具连接起来，且喷口设置在钻杆及刀具上，形成一个集污染土壤切割、拌合、喷射药物为一体的装置，污染土壤原位修复半径大且修复效果好，大大的提高深层污染土壤治理的技术处理手段。
Claims (6)
1.一种用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置，包括钻杆（1）；其特征在于：在钻杆（1）下端设有锥形钻头（2）；钻杆（1）与锥形钻头（2）的连接处设有一组按放射状均布的钻杆喷口（3）；钻杆（1）下端设有一组按放射状均布的割刀（4）；每个割刀（4）端部均设有割刀喷口（5）；钻杆（1）顶端设有中心孔（6），中心孔（6）与每个钻杆喷口（3）相通；中心孔（6）四周均布有一组液体通道（7），每个液体通道（7）分别与对应的割刀喷口（5）相通；每个割刀（4）顶面和底面均设有一排均布的耙齿（8）。
2.根据权利要求1所述用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置，其特征在于：所述割刀（4）顶面和底面均为圆弧面（9）；在顶面和底面的圆弧面（9）交汇处形成刀刃（10）。
3.根据权利要求1所述用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置，其特征在于：所述割刀（4）为杆状，所述耙齿（8）沿割刀（4）的长度方向均布。
4.根据权利要求1所述用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置，其特征在于：所述耙齿（8）为锥棒状，锥棒大直径一端与割刀（4）的圆弧面（9）焊接为一整体。
5.根据权利要求1所述用于污染土壤原位修复的高压旋喷装置，其特征在于：所述钻杆（1）、割刀（4）和耙齿（8）均采用高强度金属材料制成。
6.一种采用权利要求1～5所述任一高压旋喷装置进行污染土壤原位修复的施工方法，其特征在于，该方法按以下步骤施工：
步骤1、施工前对污染区域进行工程地质勘探，查明重金属污染源及土层物理力学指标及超标污染源类别；
步骤2、针对重金属污染类别，在试验室配制对应药液，并确定每一土层合理的药液配比；
步骤3、在现场进行典型试验施工，确定不同土层喷药最佳施工工艺参数；
步骤4、根据污染场区域合理划分处理范围，并做好每个处理位置的标记，机械设备进场，钻机就位；
步骤5、根据典型试验施工获得的数据确定最佳工艺参数，对污染区域进行高压旋喷原位修复，若一个钻点需要处理的半径较小，则药物只在中心孔喷射，若需要处理的半径较大，则药物喷射为4个通道同时打开；
步骤6、当钻机钻进至需处理深度污染土壤后，一边缓慢转动提升钻杆，一边进行高压喷浆作业；在钻杆转动过程中通过割刀和割刀上的耙齿将土壤打碎，药液在高压状态下与土壤较好的拌合，借助于高压药液的导流作用，药液作用范围有较大的提升，使得药液与污染土壤较好接触；
步骤7、当随着钻杆及喷射转动提升至地坪时，即完成一个钻孔的药液喷射处理过程；
步骤8、将钻机移动至下一位置标记，重复步骤6和步骤7直至完成整个污染区域的土壤原位修复。
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