CN113305141B - 一种高压旋喷注射原位修复系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高压旋喷注射原位修复系统及方法，其包括履带行走机构、执行机构、高压注射机构以及药剂箱，履带行走机构上设有钻臂，钻臂上滑动设有动力头，执行机构驱动动力头在钻臂上滑移，动力头上设有空心钻杆，高压注射机构用于抽取药剂箱内的药剂并送入空心钻杆内，还包括内外套设的内管和外管，内管与空心钻杆连通，内管的侧壁上设有若干柔性管，内管和外管之间围合形成有用于容纳若干柔性管的安装腔，柔性管远离内管的一端连接有喷管，外管的侧壁设有若干喷射孔，喷管远离柔性管的一端伸入喷射孔内，喷射孔内设有用于调节喷管喷射角度的角度调节机构。本申请具有提高药剂的喷射范围的效果。

Description

一种高压旋喷注射原位修复系统及方法

技术领域

本申请涉及土壤修复的领域，尤其是涉及一种高压旋喷注射原位修复系统及方法。

背景技术

近年来，高压旋喷施工技术被逐渐引用到环保行业，用于原位修复污染土壤与地下水，特别是有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复。主要是利用高压旋喷钻机将修复药剂注入到污染土壤中，实现有机污染物的原位氧化或还原修复，具有修复深度大，修复效果好的特点。

公告号为CN203655148U的中国专利公开了一种土壤修复高压注射旋喷钻机，其包括行走系统、液压马达系统、操作控制系统、高压注射系统、执行机构、动力头、钻杆和高压注射管道，钻杆为单管结构，高压注射管道的一端与钻杆的顶端相连通，高压注射管道的另一端与高压注射系统的出口相连通，钻杆为药剂的载体，也是钻孔、打眼的执行器，用于土壤修复技术中对污染土壤进行钻孔、打眼、搅拌和注射药剂，钻杆通过高压注射系统，不断地切削钻杆周围的污染土壤，不断地使污染土壤和专业药剂混合均匀，使得污染土壤和药剂混合的更加充分，使污染土壤的污染物得以高效地去除。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：上述高压注射旋喷钻机的钻杆为单管结构，利用高压注射管道为钻杆的顶端提供药剂，施工时，药剂只能从钻杆的底端喷射在土壤中，减小了钻杆对污染土壤喷射药剂的范围，降低了土壤修复效率。

发明内容

为了改善钻杆对污染土壤喷射药剂的范围较小而影响土壤修复效率的问题，本申请提供一种高压旋喷注射原位修复系统及方法。

第一方面，本申请提供的一种高压旋喷注射原位修复系统，采用如下的技术方案：

一种高压旋喷注射原位修复系统，包括履带行走机构、执行机构、高压注射机构以及药剂箱，所述履带行走机构上设有钻臂，所述钻臂上滑动设有动力头，所述执行机构驱动动力头在钻臂上滑移，所述动力头上设有空心钻杆，所述高压注射机构用于抽取药剂箱内的药剂并送入空心钻杆内，还包括内外套设的内管和外管，所述内管与空心钻杆连通，所述内管的侧壁上设有若干柔性管，所述内管和外管之间围合形成有用于容纳若干柔性管的安装腔，所述柔性管远离内管的一端连接有喷管，所述外管的侧壁设有若干喷射孔，所述喷管远离柔性管的一端伸入喷射孔内，所述喷射孔内设有用于调节喷管喷射角度的角度调节机构。

通过采用上述技术方案，工作时，先利用角度调节机构将喷管调节至合适角度，然后利用执行机构驱动动力头下移，使得空心钻杆插入土壤内合适深度，再利用执行机构驱动动力头上移，使得空心钻杆上移，空心钻杆在上移的同时，利用高压注射机构将药剂箱内的药剂抽取并送入空心钻杆内，进而空心钻杆内的高压水流通过柔性管导入喷管内，最终药剂通过喷管喷人土壤中，实现了对土壤修复；采用上述结构，通过若干喷管对土壤喷射药剂，提高了对污染土壤喷射药剂的范围，且随着空心钻杆的上移，通过高压水流对土体进行切割搅拌，使得药剂与污染土壤能够充分混合，提高了对土壤的修复效果。

可选的，所述角度调节机构包括位于喷管两侧的第一抵杆，所述第一抵杆通过活动组件与喷管的侧壁活动连接，所述外管的管壁内设有调节腔，所述喷射孔的孔壁设有与调节腔连通的调节孔，所述第一抵杆远离喷管的一端穿过调节孔并伸入调节腔内，所述调节腔内设有用于驱动第一抵杆沿自身轴向滑移的调节组件。

通过采用上述技术方案，利用调节组件驱动第一抵杆沿自身轴向滑移，由于第一抵杆通过活动组件与喷管相连，随着第一抵杆的滑移，通过两个第一抵杆可调节喷管的角度，当驱动其中一个第一抵杆伸入喷射孔内的长度大于另一个第一抵杆伸入伸缩孔内的长度时，喷管为倾斜状态，便于喷管喷射出的高压水流对黏土层切割，提高了对土壤的修复效果。

可选的，所述活动组件包括与第一抵杆相连的橡胶球，所述喷管的侧壁上设有供橡胶球插入的抵接长槽。

通过采用上述技术方案，当驱动第一抵杆沿自身轴向滑移时，橡胶球在抵接长槽内滑移，便于稳定调节喷管的角度，由于橡胶球为橡胶材质，具有良好的耐摩擦效果，进而橡胶球可稳定抵接在抵接长槽内，从而可将喷管调节至合适角度。

可选的，所述调节组件包括固定板、调节板以及气囊，所述固定板固定调节腔的腔壁上，所述调节板滑移设置在调节腔的腔壁上，所述气囊胶粘设有在固定板和调节板的相对侧壁之间，所述第一抵杆位于调节腔内的一端与调节板背向气囊的侧壁相连，所述气囊上连通设有充气管，所述外管的侧壁设有充气孔，所述充气管远离气囊的一端与充气孔相连通，所述调节腔内设有用于防止充气管内的气流泄入充气孔内的夹管件。

通过采用上述技术方案，通过充气孔外接气源，气源可以为气泵，通过气泵为充气孔内充气，进而气流通过充气管进入气囊内，随着气囊内的气流逐渐增多，气囊发生膨胀，进而气囊推动调节板向远离固定板方向移动，从而调节板带动第一抵杆向喷管方向移动，随着第一抵杆的移动，实现了对喷管的角度调节，通过控制其中一个气囊内的气流量大于另一个气囊内的气流量，以便将喷管调节至倾斜状态。

可选的，所述夹管件包括外弧板、内弧板，所述内弧板的内弧壁通过支杆固定在调节腔的腔壁上，所述内弧板的外弧壁紧贴在充气管的管壁一侧，所述外弧板的内弧壁紧贴在充气管背向内弧板的管壁上，所述外弧板的外弧壁连接有第一楔块，所述第一楔块上滑移连接有第二楔块，所述第二楔块的侧壁设有驱动杆，所述驱动杆远离第二楔块的一端伸出外管的侧壁外，所述第一楔块和第二楔块的相对侧壁上均设有用于驱动第一楔块朝内弧板滑移的导向斜面。

通过采用上述技术方案，人员通过驱动杆推动第二楔块滑移，进而通过第二楔块推动第一楔块向充气管方向滑移，随着第一楔块的移动，通过外弧板将充气管向内弧板挤压，直至充气管的内管壁紧贴在一起时，通过外弧板和内弧板，限制了充气管内气流的流动路径，进而避免气流泄漏，以便将气囊保持稳定。

可选的，所述外管的侧壁设有供驱动杆穿过的伸缩孔，所述驱动杆的侧壁上设有弹性凸块，所述伸缩孔的孔壁上设有供弹性凸块插入的卡嵌槽。

通过采用上述技术方案，将第二楔块移动至合适位置后，弹性凸块卡嵌在卡嵌槽内，进而将驱动杆位于伸缩孔内的位置保持稳定，从而将第二楔块保持稳定，避免第一楔块滑移。

可选的，所述调节腔内设有用于驱动调节板挤压气囊的压缩件，所述压缩件包括第一弹簧，所述第一弹簧设置在固定板和调节板的相对侧壁之间，所述第一弹簧用于为调节板提供向固定板方向滑移的力，所述调节腔的腔壁设有调节槽，所述调节板的侧壁设有在调节槽内滑移的调节块，所述调节块和调节槽的槽壁设有第二弹簧，所述第二弹簧用于为调节块提供向固定板方向滑移的力。

通过采用上述技术方案，当驱动外弧板远离内弧板时，充气管内气流的流动路径被开启，此时气囊的气流通过充气管、充气孔泄漏，调节板失去外界挤压力，此时利用第一弹簧的弹力推动调节板向固定板方向滑移，同时通过第二弹簧的弹力推动调节块向固定板方向滑移，加强了调节板的滑移力，进而通过调节板对气囊进行挤压，加快了气囊内的气流流动至充气管内的速度，最终通过第一弹簧将调节板滑移至初始位置时，此时利用两个第一抵杆将喷管保持水平状态；采用上述压缩件，结构简单，方便实用，便于根据需要，将倾斜态的喷管调节至水平态。

可选的，所所述调节板背向调节块的侧壁设有第一齿条，所述调节腔内滑移设有第二齿条，所述调节腔内转动设有齿轮，所述第一齿条和第二齿条均与齿轮啮合，所述第二齿条上设有与第一抵杆轴向同向的第二抵杆，所述第二抵杆远离第二齿条的一端伸入喷射孔内通过活动组件抵接在喷管的侧壁上。

通过采用上述技术方案，当调节板向第一抵杆方向滑移时，调节板带动第一抵杆和第一齿条同时向喷管方向滑移，通过第一抵杆，实现了对喷管的角度调节，随着第一齿条的滑移，齿轮转动，进而齿轮带动第二齿条向远离喷管的方向滑移，第一齿条和第二齿条的滑移方向相反，此时通过第二抵杆上的橡胶球抵接在喷管上的抵接长槽内，增大了喷管的受力面积，提高了喷管位于喷射孔内的稳定性。

可选的，所述喷射孔内设有用于封填充喷管侧壁与喷射孔孔壁之间缝隙的柔性支撑件，所述柔性支撑件包括环形记忆棉，所述环形记忆棉的外环壁胶粘在喷射孔的孔壁上，所述环形记忆棉的内环壁紧贴在喷管的管壁上，所述环形记忆棉的侧壁设有若干通孔，所述通孔的孔壁均胶粘设有供第一抵杆或第二抵杆穿过的固定环。

通过采用上述技术方案，环形记忆棉具有良好的弹性复位力，随着对喷管的角度调节，利用环形记忆棉封堵喷管的管壁与喷射孔孔壁之间的空间，避免土壤堵塞喷射孔而不方便调节喷管的角度；同时通过设置固定环，将通孔保持稳定，以便第一抵杆和第二抵杆能够稳定的滑移，提高了调节喷管角度过程的稳定性。

第二方面，本申请提供一种高压旋喷注射原位修复方法，采用如下的技术方案：

一种高压旋喷注射原位修复方法，包括以下步骤：

步骤S1：准备两台气泵，在每个气泵的气管上均安装支管；

步骤S2：将其中一个支管插入喷射孔一侧的充气孔内，再将另一个支管插入喷射孔另一侧的充气孔内；

步骤S3：同时启动两个气泵，通过支管为充气管内提供气源，使得气囊膨胀，气囊推动调节板向第一抵杆方向滑移，使得第一抵杆上的橡胶球依次穿过调节孔并插入抵接长槽内；

步骤S4：启动其中一个气泵，使得其中一个气囊内的气源持续增多，该气囊上的调节板推动第一抵杆向伸缩孔内滑移，使得橡胶球在抵接长槽内滑移，此时对喷管进行角度调节；

步骤S5：调节板移动的同时，调节板带动第一齿条同步移动，通过齿轮带动第二齿条与第一齿条反向移动，第二齿条带动第二抵杆移动，此时第二抵杆上的橡胶球抵接在喷管侧壁上的抵接长槽内；

步骤S6：将喷管调节至合适角度后，人员通过驱动杆推动第二楔块滑移，第二楔块推动第一楔块向充气管滑移，第一楔块推动内弧板向外弧板滑移，通过内弧板和外弧板对充气管夹紧；

步骤S7：将支管从充气孔内取出，并将封堵塞塞入充气孔内；

步骤S8：通过履带行走机构将空心钻杆一端至待土壤修复位置，利用执行机构驱动动力在钻臂上滑移，使得空心钻杆插入土壤内的设定深度；

步骤S9：利用高压注射机构将药剂箱内的修复剂送入空心钻杆内，同时利用执行机构驱动空心钻杆上移，使得空心钻杆内的高压液流依次通过柔性管、喷管喷射在土壤中，最终完成对土壤的修复。

通过采用上述技术方案，施工时，通过将若干喷管调节至倾斜态，增大了对土壤喷射药剂的喷射范围，同时倾斜态的喷管喷射出的高压水流对黏土层切割，提高了对土壤的修复效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.随着空心钻杆的上移，通过若干喷管对土壤喷射药剂，增大了对污染土壤喷射药剂的范围，且通过高压水流对土体进行切割搅拌，使得药剂与污染土壤能够充分混合，提高了对土壤的修复效果；

2.随着气囊内的气流逐渐增多，气囊发生膨胀并推动调节板向远离固定板方向移动，进而调节板带动第一抵杆向喷管方向移动，随着第一抵杆的移动，实现了对喷管的角度调节；

3.通过控制其中一个气囊内的气流量大于另一个气囊内的气流量，以便将喷管调节至倾斜状态，使得喷管喷射出的高压水流对黏土层切割，提高了对土壤的修复效果。

附图说明

图1为本申请实施例中的高压旋喷注射原位修复系统的整体结构示意图。

图2为本申请实施例中空心钻杆和外管之间位置关系的结构示意图。

图3为沿图2中A-A向的剖视图。

图4为图3中A部分的放大图。

图5为图3中B部分的放大图。

图6为图3中C部分的放大图。

图7为沿图2中B-B向的剖视图。

图8为图7中D部分的放大图。

附图标记说明：1、履带行走机构；2、执行机构；3、高压注射机构；4、药剂箱；5、钻臂；6、动力头；7、空心钻杆；8、外管；81、钻土锥；9、内管；10、柔性管；11、安装腔；12、喷管；13、喷射孔；14、角度调节机构；141、第一抵杆；142、橡胶球；143、抵接长槽；144、调节腔；145、调节孔；15、调节组件；151、固定板；152、调节板；153、气囊；154、充气管；155、充气孔；16、压缩件；161、第一弹簧；162、调节槽；163、调节块；164、第二弹簧；17、第一齿条；18、第二齿条；19、齿轮；20、第二抵杆；21、夹管件；211、外弧板；212、内弧板；213、支杆；214、第一楔块；215、第二楔块；216、驱动杆；217、导向斜面；218、升降块；219；升降槽；22、伸缩孔；23、弹性凸块；24、卡嵌槽；25、柔性支撑件；251、环形记忆棉；252、通孔；253、固定环；26、封堵塞；27、液压缸；28、支柱。

具体实施方式

以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种高压旋喷注射原位修复系统。参照图1，高压旋喷注射原位修复系统包括履带行走机构1，履带行走机构1为坦克履带机，履带行走机构1上分别安装有执行机构2、高压注射机构3以及药剂箱4，履带机构行走机构的前进方向一侧设有竖直设置的钻臂5，钻臂5铰接连接在履带行走机构1上，履带行走机构1上设有用于调节钻臂5角度的液压缸27，液压缸27的缸体铰接连接在履带行走机构1上，液压缸27的活塞杆与钻臂5铰接连接，液压缸27的活塞杆伸缩，可调节钻臂5的角度。

参照图1和图2，钻臂5背向履带行走机构1的侧壁上滑移设有动力头6，动力头6上安装设有空心钻杆7，空心钻杆7的顶端固定连接有外管8，外管8与空心钻杆7的内部连通，外管8的侧壁上设有若干喷射孔13，喷射孔13内安装有喷管12。

本实施例中，外管8底部一体成型设置有钻土锥81，利用执行机构2驱动动力头6在钻臂5上下移，通过设置钻土锥81，便于将空心钻杆7插入土壤中，再利用高压注射机构3将药剂箱4内的药剂抽取并送入空心钻杆7内，进而药剂通过若干喷管12喷射至土壤中，同时通过执行机构2驱动动力头6在钻臂5上向上滑移，随着空心钻杆7的上移，通过空心钻杆7底部的高压液流对土体进行切割搅拌，使得药剂与污染土壤能够充分混合，实现了对土壤的修复效果。

参照图3，外管8的内部固定套设有内管9，外管8通过内管9与空心钻杆7连通，内管9和外管8壁和外管8的内管9壁之间围合形成有安装腔11，内管9位于安装腔11的侧壁上设有若干柔性管10，柔性管10的一端与内管9的内部连通，柔性管10的另一端与喷管12相连通，进入空心钻杆7内的药剂可通过柔性管10送入喷管12内部，本实施例中，喷射孔13内设有用于调节喷管12喷射角度的角度调节机构14，柔性管10为软管，使得在调节喷管12的喷射角度时，通过柔性管10以便对喷管12提供药剂；采用上述结构，通过对喷管12的喷射角度调节，增大了药剂喷射范围，且通过将喷管12调节至倾斜状态，便于高压水流对黏土层切割，提高了对土壤的修复效果。

参照图3和图4，本实施例中，喷射孔13的孔径大于喷管12的管径，进而方便稳定调节喷管12的角度。由于喷管12的管径小于喷射孔13的孔径，喷管12的外管8壁与喷射孔13的孔壁之间围合形成有喷管12的角度调节空间，进而当外管8插入土壤中时，土壤容易进入喷管12的角度调节空间内。

为了避免土壤堵塞喷管12的角度调节空间，喷射孔13内设有用于填充喷管12侧壁与喷射孔13孔壁之间缝隙的柔性支撑件25，柔性支撑件25包括环形记忆棉251，环形记忆棉251的外环壁胶粘固定在伸缩孔22的孔壁上，环形记忆棉251的内环壁紧贴在喷管12的侧壁，环形记忆棉251的侧壁上设有若干通孔252，通孔252的孔壁上固定胶粘设有固定环253，固定环253的设置，用于将通孔252保持稳定，便于第一抵杆141能够稳定升降。

参照图4，角度调节机构14包括两个第一抵杆141，两个第一抵杆141的轴向均垂直喷管12的轴向，其中一个第一抵杆141位于喷管12的上方的一侧，另一个第一抵杆141位于喷管12的下方的一侧，两个第一抵杆141的中心轴线相互平行但不共线，第一抵杆141的一端通过活动组件与喷管12的外管8壁活动连接，活动组件包括与第一抵杆141相连的橡胶球142，喷管12的侧壁上设有供橡胶球142滑移的抵接长槽143，抵接长槽143的长度方向与喷管12的长度方向同向。

外管8的管壁内设有调节腔144，喷射孔13的孔壁设有调节孔145，调节孔145与调节腔144相连通，第一抵杆141远离橡胶球142的一端穿过调节孔145并伸入调节腔144内，调节腔144内设有用于驱动第一抵杆141沿自身轴向滑移的调节组件15；调节时，利用调节组件15驱动第一抵杆141沿自身轴向滑移，进而第一抵杆141带动橡胶球142在抵接长槽143内滑移，当其中第一抵杆141伸入调节孔145内的长度大于另一个抵杆伸入调节孔145内的长度时，利用橡胶球142良好的耐摩擦效果，橡胶球142稳定的抵接在抵接长槽143内的合适位置，进而将喷管12稳定调节至合适的角度。

参照图4和图5，调节组件15包括固定板151、调节板152以及气囊153，固定板151和调节板152相互平行且正对设置，固定板151固定设置在调节腔144的腔壁上，调节板152的侧壁上设有调节块163，调节腔144的腔壁上设有供调节块163滑移的调节槽162，调节槽162的长度方向与第一抵杆141的轴向同向，调节块163和调节槽162的配合，实现了调节板152与调节腔144的腔壁之间的滑移连接，第一抵杆141位于调节腔144内的一端与调节板152背离固定板151的侧壁相连。

气囊153位于固定板151和调节板152之间，气囊153的一侧壁与固定板151胶粘连接，气囊153的另一侧壁与调节板152胶粘连接，气囊153的侧壁上连通设有充气管154，外管8的侧壁上设有与调节腔144内部相连通的充气孔155，充气管154远离气囊153的一端与充气管154相连，通过设置充气孔155，便于外接气源，本实施例中的气源可为气泵，充气时，在气泵的抽气管上安装与充气孔155相适配的支管，将支管插入充气孔155内，启动气泵，可对充气孔155内充气，进而气流通过充气管154进入气囊153内，随着气囊153内的气流逐渐增多，气囊153发生膨胀，进而气囊153推动调节板152向远离固定板151方向滑移，从而调节板152推动第一抵杆141向喷管12方向滑移。

通过对两个气囊153内充入不同体积的气流量，使得其中一个气囊153的体积小于另一个气囊153的体积，进而其中一个第一抵杆141伸入喷射孔13内的长度小于另一个第一抵杆141伸入喷射孔13内的长度，此时可将喷管12调节至倾斜状态，便于高压水流对黏土层切割，提高了对土壤的修复效果。

参照图5，将喷管12调节至倾斜状态后，为将喷管12保持稳定，调节腔144内转动设有齿轮19，齿轮19的一侧啮合设有第一齿条17，第一齿条17固定在调节块163背向调节块163的侧壁上，齿轮19的另一侧啮合设有第二齿条18，第一齿条17和第二齿条18的轴向均与第一抵杆141的轴向同向，第二齿条18与调节腔144的腔壁滑移连接，第二齿条18上固定设有第二抵杆20，第二抵杆20平行于第一抵杆141设置，本实施例中，喷管12靠近第二抵杆20的侧壁也设有抵接长槽143，环形记忆棉251靠近第二抵杆20的侧壁上也设有通孔252，且通孔252内胶粘设有固定环253，第二抵杆20远离第二齿条18的一端穿过固定环253并通过橡胶球142抵接在抵接长槽143内。

当调节板152向远离固定板151方向滑移时，带动第一抵杆141向喷管12方向滑移，同时调节板152带动第一齿条17同步滑移，随着第一齿条17的滑移，第一齿条17带动齿轮19转动，进而齿轮19带动第二齿条18向靠近固定板151的方向滑移，第一齿条17和第二齿条18的滑移方向相反，进而随着调节板152的升降，能够使第一抵杆141和第二抵杆20上的橡胶球142稳定抵接在抵接长槽143内，增大了喷管12的受力点，进而提高了喷管12喷射药剂过程中的稳定性。

参照图5和图6，对气囊153充气完成后，需要将气泵上的支管从充气孔155中取出，为避免气囊153内的气流通过充气管154和充气管154漏出，调节腔144内设有用于夹紧充气管154的夹管件21，利用夹管件21夹紧充气管154，避免在取出气泵的支管前，气囊153内的气流通过充气管154和充气孔155泄漏，使得气囊153能够保持稳定，取出支管后，在充气孔155内塞入封堵塞26，避免气囊153内的气流泄漏，进而通过气囊153以便将调节板152保持稳定。

参照图6，夹管件21包括外弧板211以及内弧板212，外弧板211的内弧壁和内弧板212的外弧壁均朝向充气管154，充气管154位于外弧板211和内弧板212之间，本实施例中，内弧板212的内弧壁通过支杆213固定在调节腔144的腔壁上，支杆213呈L型设置，内弧板212的外弧壁紧贴在充气管154的管壁一侧，外弧板211的内弧壁紧贴在充气管154背向内弧板212的管壁上。

参照图7和图8，本实施例中，外弧板211的外弧壁固定连接有第一楔块214，第一楔块214的侧壁上设有升降块218，调节腔144的内腔壁上固定设有支柱28，支柱28的侧壁上设有供升降块218滑移的升降槽219，升降槽219的长度方向与充气管154的管径方向同向，升降块218和升降槽219的配合，对第一楔块214的滑移方向起到导向作用。

参照图6和图8，第一楔块214上滑移连接有第二楔块215，第一楔块214的侧壁上设有连接槽，第二楔块215的侧壁设有在连接槽内滑移的连接块，第一楔块214和第二楔块215的相对侧壁均设有相互配合的导向斜面217，导向斜面217用于供第一楔块214向充气管154方向滑移，第二楔块215的侧壁上设有驱动杆216，驱动杆216远离第二楔块215的一端伸出外管8的侧壁外。

调节时，人员通过驱动杆216推动第二楔块215沿驱动杆216的轴向滑移，由于导向斜面217的设置，第二楔块215推动第一楔块214向充气管154方向滑移，进而第二楔块215将外弧板211的内弧壁紧抵在充气管154的侧壁上，随着第二楔块215的持续移动，第二楔块215推动外弧板211向内弧板212方向移动，最终通过外弧板211和内弧板212将充气管154的内管9壁紧贴在一起，进而限制了充气管154内的气流的流动路径，避免气流泄漏。

参照图6，外管8的侧壁上设有供驱动杆216穿过的伸缩孔22，驱动杆216的侧壁上设有两个弹性凸块23，两个弹性凸块23沿驱动杆216的径向相对设置，伸缩孔22的孔壁上设有供弹性凸块23插入的卡嵌槽24；本实施例中的弹性凸块23为硅胶材质，其具有良好的弹性伸缩力，随着驱动杆216在伸缩孔22内的滑移，弹性凸块23发生形变，直至弹性凸块23卡嵌在卡嵌槽24内时，将驱动杆216位于伸缩孔22内的位置保持稳定，进而通过驱动杆216将第二楔块215保持稳定，避免第二楔块215滑移，使得外弧板211稳定抵紧在充气管154的管壁上。

参照图5，当根据使用要求，需要将喷管12调节至水平状态时，将充气孔155内的封堵塞26取出，进而气囊153内的气流通过充气管154和充气孔155泄漏，此时气囊153回缩，为加快气囊153的回缩速度，调节腔144内设有用于驱动调节板152向固定板151方向滑移的压缩件16，利用压缩件16驱动调节板152向固定板151方向滑移，进而调节板152对气囊153进行挤压，将气囊153内的气流快速排出，以便将调节板152滑移至初始位置，从而将第一抵杆141和第二抵杆20伸入伸缩孔22内的长度一致，最终可将喷管12快速调节至水平状态。

本申请实施例一种高压旋喷注射原位修复系统的实施原理为：首先，将气泵的支管插入充气孔155内，启动气泵，为充气管154内提供气源，进而气源通过充气管154进入气囊153内，实现了对气囊153的供气，随着气囊153内的气源逐渐增大，气囊153发生膨胀，气囊153推动调节板152向远离固定板151方向滑移，随着调节板152的滑移，第一弹簧161和第二弹簧164被拉伸。

调节板152在滑移的同时，调节板152带动第一抵杆141和第一齿条17同时向喷管12的方向移动，进而第一抵杆141上的橡胶球142在抵接长槽143内滑移，随着第一齿条17的移动，第一齿条17带动齿轮19转动，齿轮19带动第二齿条18向远离喷管12的方向移动，此时第二抵杆20上的橡胶球142在抵接长槽143内滑移，通过第一抵杆141和第二抵杆20的配合移动，实现了对喷管12的角度调节，当控制其中一个气囊153内的气源量大于另一个气囊153内的气源量时，使得喷管12最终呈倾斜状态，便于喷管12喷射出的高压水流对对黏土层切割，提高了对土壤的修复效果。

施工时，先利用通过履带行走机构1将空心钻杆7一端至待土壤修复位置，再利用执行机构2驱动动力在钻臂5上向下滑移，使得空心钻杆7插入土壤内的设定深度，再利用执行机构2驱动动力在钻臂5上向上滑移，空心钻杆7在上移的过程中，利用高压注射机构3将药剂箱4内的药剂抽取并送入空心钻杆7内，空心钻杆7内的药剂通过柔性管10进入喷管12内，随着空心钻杆7的上移，通过多个喷管12对土体喷射高压水流，进而喷射的高压水流对土体进行切割搅拌，提高了土壤修复效果和修复效率。

本申请还公开了一种高压旋喷注射原位修复方法，其包括以下步骤：

步骤S1：准备两台气泵，在每个气泵的气管上均安装支管；

步骤S2：将其中一个支管插入喷射孔13一侧的充气孔155内，再将另一个支管插入喷射孔13另一侧的充气孔155内；

步骤S3：同时启动两个气泵，通过支管为充气管154内提供气源，使得气囊153膨胀，气囊153推动调节板152向第一抵杆141方向滑移，使得第一抵杆141上的橡胶球142依次穿过调节孔145并插入抵接长槽143内；

步骤S4：启动其中一个气泵，使得其中一个气囊153内的气源持续增多，该气囊153上的调节板152推动第一抵杆141向伸缩孔22内滑移，使得橡胶球142在抵接长槽143内滑移，此时对喷管12进行角度调节；

步骤S5：调节板152移动的同时，调节板152带动第一齿条17同步移动，通过齿轮19带动第二齿条18与第一齿条17反向移动，第二齿条18带动第二抵杆20移动，此时第二抵杆20上的橡胶球142抵接在喷管12侧壁上的抵接长槽143内，此时通过第一抵杆141和第二抵杆20上的橡胶球142均抵接在抵接长槽143内，增大了喷管12的受力面积，提高了喷管12支设在喷射孔13内的稳定性；

步骤S6：将喷管12调节至合适角度后，人员通过驱动杆216推动第二楔块215滑移，第二楔块215推动第一楔块214向充气管154滑移，第一楔块214推动内弧板212向外弧板211滑移，通过内弧板212和外弧板211对充气管154夹紧；

步骤S7：将支管从充气孔155内取出，并将封堵塞26塞入充气孔155内；

步骤S8：通过履带行走机构1将空心钻杆7一端至待土壤修复位置，利用执行机构2驱动动力在钻臂5上滑移，使得空心钻杆7插入土壤内的设定深度；

步骤S9：利用高压注射机构3将药剂箱4内的修复剂送入空心钻杆7内，同时利用执行机构2驱动空心钻杆7上移，使得空心钻杆7内的高压液流依次通过柔性管10、喷管12喷射在土壤中，最终完成对土壤的修复。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高压旋喷注射原位修复系统，包括履带行走机构(1)、执行机构(2)、高压注射机构(3)以及药剂箱(4)，所述履带行走机构(1)上设有钻臂(5)，所述钻臂(5)上滑动设有动力头(6)，所述执行机构(2)驱动动力头(6)在钻臂(5)上滑移，所述动力头(6)上设有空心钻杆(7)，所述高压注射机构(3)用于抽取药剂箱(4)内的药剂并送入空心钻杆(7)内，其特征在于：还包括内外套设的内管(9)和外管(8)，所述内管(9)与空心钻杆(7)连通，所述内管(9)的侧壁上设有若干柔性管(10)，所述内管(9)和外管(8)之间围合形成有用于容纳若干柔性管(10)的安装腔(11)，所述柔性管(10)远离内管(9)的一端连接有喷管(12)，所述外管(8)的侧壁设有若干喷射孔(13)，所述喷管(12)远离柔性管(10)的一端伸入喷射孔(13)内，所述喷射孔(13)内设有用于调节喷管(12)喷射角度的角度调节机构(14)；所述角度调节机构(14)包括位于喷管(12)两侧的第一抵杆(141)，所述第一抵杆(141)通过活动组件与喷管(12)的侧壁活动连接，所述外管(8)的管壁内设有调节腔(144)，所述喷射孔(13)的孔壁设有与调节腔(144)连通的调节孔(145)，所述第一抵杆(141)远离喷管(12)的一端穿过调节孔(145)并伸入调节腔(144)内，所述调节腔(144)内设有用于驱动第一抵杆(141)沿自身轴向滑移的调节组件(15)；所述活动组件包括与第一抵杆(141)相连的橡胶球(142)，所述喷管(12)的侧壁上设有供橡胶球(142)插入的抵接长槽(143)；所述调节组件(15)包括固定板(151)、调节板(152)以及气囊(153)，所述固定板(151)固定在调节腔(144)的腔壁上，所述调节板(152)滑移设置在调节腔(144)的腔壁上，所述气囊(153)胶粘设有在固定板(151)和调节板(152)的相对侧壁之间，所述第一抵杆(141)位于调节腔(144)内的一端与调节板(152)背向气囊(153)的侧壁相连，所述气囊(153)上连通设有充气管(154)，所述外管(8)的侧壁设有充气孔(155)，所述充气管(154)远离气囊(153)的一端与充气孔(155)相连通，所述调节腔(144)内设有用于防止充气管(154)内的气流泄入充气孔(155)内的夹管件(21)；所述夹管件(21)包括外弧板(211)、内弧板(212)，所述内弧板(212)的内弧壁通过支杆(213)固定在调节腔(144)的腔壁上，所述内弧板(212)的外弧壁紧贴在充气管(154)的管壁一侧，所述外弧板(211)的内弧壁紧贴在充气管(154)背向内弧板(212)的管壁上，所述外弧板(211)的外弧壁连接有第一楔块(214)，所述第一楔块(214)上滑移连接有第二楔块(215)，所述第二楔块(215)的侧壁设有驱动杆(216)，所述驱动杆(216)远离第二楔块(215)的一端伸出外管(8)的侧壁外，所述第一楔块(214)和第二楔块(215)的相对侧壁上均设有用于驱动第一楔块(214)朝内弧板(212)滑移的导向斜面(217)。

2.根据权利要求1所述的一种高压旋喷注射原位修复系统，其特征在于：所述外管(8)的侧壁设有供驱动杆(216)穿过的伸缩孔(22)，所述驱动杆(216)的侧壁上设有弹性凸块(23)，所述伸缩孔(22)的孔壁上设有供弹性凸块(23)插入的卡嵌槽(24)。

3.根据权利要求2所述的一种高压旋喷注射原位修复系统，其特征在于：所述调节腔(144)内设有用于驱动调节板(152)挤压气囊(153)的压缩件(16)，所述压缩件(16)包括第一弹簧(161)，所述第一弹簧(161)设置在固定板(151)和调节板(152)的相对侧壁之间，所述第一弹簧(161)用于为调节板(152)提供向固定板(151)方向滑移的力，所述调节腔(144)的腔壁设有调节槽(162)，所述调节板(152)的侧壁设有在调节槽(162)内滑移的调节块(163)，所述调节块(163)和调节槽(162)的槽壁设有第二弹簧(164)，所述第二弹簧(164)用于为调节块(163)提供向固定板(151)方向滑移的力。

4.根据权利要求3所述的一种高压旋喷注射原位修复系统，其特征在于：所述调节板(152)背向调节块(163)的侧壁设有第一齿条(17)，所述调节腔(144)内滑移设有第二齿条(18)，所述调节腔(144)内转动设有齿轮(19)，所述第一齿条(17)和第二齿条(18)均与齿轮(19)啮合，所述第二齿条(18)上设有与第一抵杆(141)轴向同向的第二抵杆(20)，所述第二抵杆(20)远离第二齿条(18)的一端伸入喷射孔(13)内通过活动组件抵接在喷管(12)的侧壁上。

5.根据权利要求4所述的一种高压旋喷注射原位修复系统，其特征在于：所述喷射孔(13)内设有用于封填充喷管(12)侧壁与喷射孔(13)孔壁之间缝隙的柔性支撑件(25)，所述柔性支撑件(25)包括环形记忆棉(251)，所述环形记忆棉(251)的外环壁胶粘在喷射孔(13)的孔壁上，所述环形记忆棉(251)的内环壁紧贴在喷管(12)的管壁上，所述环形记忆棉(251)的侧壁设有若干通孔(252)，所述通孔(252)的孔壁均胶粘设有供第一抵杆(141)或第二抵杆(20)穿过的固定环(253)。

6.利用权利要求5所述的一种高压旋喷注射原位修复系统的原位修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：准备两台气泵，在每个气泵的气管上均安装支管；

步骤S2：将其中一个支管插入喷射孔(13)一侧的充气孔(155)内，再将另一个支管插入喷射孔(13)另一侧的充气孔(155)内；

步骤S3：同时启动两个气泵，通过支管为充气管(154)内提供气源，使得气囊(153)膨胀，气囊(153)推动调节板(152)向第一抵杆(141)方向滑移，使得第一抵杆(141)上的橡胶球(142)依次穿过调节孔(145)并插入抵接长槽(143)内；

步骤S4：启动其中一个气泵，使得其中一个气囊(153)内的气源持续增多，该气囊(153)上的调节板(152)推动第一抵杆(141)向伸缩孔(22)内滑移，使得橡胶球(142)在抵接长槽(143)内滑移，此时对喷管(12)进行角度调节；

步骤S5：调节板(152)移动的同时，调节板(152)带动第一齿条(17)同步移动，通过齿轮(19)带动第二齿条(18)与第一齿条(17)反向移动，第二齿条(18)带动第二抵杆(20)移动，此时第二抵杆(20)上的橡胶球(142)抵接在喷管(12)侧壁上的抵接长槽(143)内；

步骤S6：将喷管(12)调节至合适角度后，人员通过驱动杆(216)推动第二楔块(215)滑移，第二楔块(215)推动第一楔块(214)向充气管(154)滑移，第一楔块(214)推动内弧板(212)向外弧板(211)滑移，通过内弧板(212)和外弧板(211)对充气管(154)夹紧；

步骤S7：将支管从充气孔(155)内取出，并将封堵塞(26)塞入充气孔(155)内；

步骤S8：通过履带行走机构(1)将空心钻杆(7)一端至待土壤修复位置，利用执行机构(2)驱动动力在钻臂(5)上滑移，使得空心钻杆(7)插入土壤内的设定深度；

步骤S9：利用高压注射机构(3)将药剂箱(4)内的修复剂送入空心钻杆(7)内，同时利用执行机构(2)驱动空心钻杆(7)上移，使得空心钻杆(7)内的高压液流依次通过柔性管(10)、喷管(12)喷射在土壤中，最终完成对土壤的修复。

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