适用于深层污染场地的近水平原位修复系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及土壤治理修复工程技术领域，尤其涉及一种适用于深层污染场地的近水平原位修复系统及方法。所述修复系统包括钻机本体、钻喷一体化短节、导向钻头和导向仪器，所述钻喷一体化短节的前后两端分别与所述钻杆和所述导向钻头可拆卸连接，通过钻喷一体化短节可控制泥浆或修复液的喷射方向，可实现钻进与旋喷的无缝衔接。本发明专利技术所述原位修复方法通过在深层污染场地按需施工一组或多组多分支水平孔，并将修复药剂以高压旋喷的方式注入污染土壤之中，完成修复作业。该方法能够提高单台钻机在深层污染土壤中的修复控制面积，降低修复成本和设备搬迁次数，显著提高修复效率。

【技术实现步骤摘要】
适用于深层污染场地的近水平原位修复系统及方法
本专利技术涉及土壤治理修复工程
，尤其涉及一种适用于深层污染场地的近水平原位修复系统及方法。
技术介绍
全国正在着力强化建设用地风险管控和治理修复。根据土壤治理修复工程的位置划分，可分为原位修复技术与异位修复技术。而对于污染深度大、难开挖的污染场地，更倾向于采用原位修复技术。原位土壤修复技术主要分为原位土壤物理法、原位土壤化学法和原位土壤生物修复法，分别具有效果好、易操作、没有二次污染的优点。中国专利技术专利“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”(申请号：201610464626.7)公开了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，系统包括高压注浆泵、旋喷钻机、高压喷射三重钻杆内外管、药剂喷嘴等。按照三角形布点法，保证药剂扩散半径覆盖全部修复区域，实现修复药剂与土壤及地下水的充分混合；现场快速检测药剂残留、污染物浓度的参数，以检验原位修复效果。该专利技术专利是从垂直方向进行原位修复。中国技术专利“一种土壤原位修复专用高压旋喷药剂注入装置”(申请号：201921680831.2)公开了一种土壤原位修复专用高压旋喷药剂注入装置，包括高压旋喷桩机、配药桶、增压泵、柱塞泵、储气罐和空压机。该技术能有效提高注入压力，注入药剂更加均匀，渗透性能打打提升，且集成化程度高，可以连续作业。该专利技术专利是从垂直方向进行原位修复。中国专利技术专利“高压旋喷注射原位修复系统及方法”(申请号：201911342579.9)公开了一种高压旋喷注射原位修复系统及方法，其系统包括控制系统和高压旋喷钻机系统，其方法包括建立数据模型。该专利技术可进行定压、定量精准注射，确保药剂扩散效果；还可通过控制系统实现实时自动优化调整注射。该专利技术专利是从垂直方向进行原位修复。中国专利技术专利“导向水平旋喷施工的钻头及其施工方法”(申请号：200910311455.4)公开了一种导向水平施工的钻头及其施工方法，包括钻头主体、固定连接在钻头主体头部的楔子板和镶在钻头主体侧壁凹槽探棒。该专利技术可确定钻头的打设方向和喷嘴的具体位置，使能在必要时改变钻进方向、自动纠偏、高精度、长距离地施作水平旋喷桩。该专利技术专利只是实施一个水平方向的主钻孔，未有涉及多分支孔的方案，也未涉及土壤修复领域。中国专利技术专利“一种旋喷随钻定向导向装置”(申请号：201810747651.5)提供了一种旋喷随钻定向导向装置，为旋喷施工提供钻进导向提钻旋喷一体化的施工装置，其优点在于，实现钻喷一体化提高施工效率，降低施工成本，定位导向监测系统以及导向装置的应用提高成桩质量，控制成桩角度位置偏差，提高咬合桩咬合成功率，降低咬合桩密度，进一步提高施工效率。该专利技术专利只是实施一个水平方向的主钻孔，未有涉及多分支孔的方案，也未涉及土壤修复领域。上述专利所公开的原位土壤修复技术是从垂直方向上建立地表与污染土壤之间的通道，存在如下不足之处：(1)有的是钻进与旋喷分步进行，导致修复效率较低；有的即使实现了钻喷一体化，但是只是实施一个水平方向的主钻孔，未有涉及多分支孔的方案，也未涉及土壤修复领域；(2)一个钻孔只能修复钻孔周边的污染土壤，若需扩大修复区域，需要频繁地挪动钻机等设备。
技术实现思路
有鉴于此，尤其是对于污染深度大、难开挖的污染场地，采用传统的原位土壤修复技术存在效率低、安全风险高等不足之处，本专利技术提供了一种适用于深层污染场地的近水平原位修复系统及方法。本专利技术提供一种适用于深层污染场地的近水平原位修复系统，包括钻机本体、导向钻头和导向仪器，所述导向钻头内设有导航仪探管和第一出液端，还包括钻喷一体化短节，所述钻喷一体化短节包括壳体、驱动机构和液体换向单元，所述壳体为圆柱体结构，其内部中空且前端敞口设置，所述壳体的后端设有与所述壳体内部连通的多个第二出液孔，所述壳体的前后两端分别与所述钻杆和所述导向钻头可拆卸连接，所述第一出液端与多个所述第二出液孔连通，所述液体换向单元滑动安装在所述壳体内，所述液体换向单元具有进液端和第二出液端，其中，所述进液端与所述壳体的前端连通，所述第二出液端与多个所述第二出液孔连通，所述壳体在位于所述液体换向单元处设有多个第一出液孔，多个所述第一出液孔沿所述壳体的周向间隔分布，所述驱动机构设置在所述液体换向单元的后方，其与所述液体换向单元连接，其可驱动所述液体换向单元移动至多个所述第一出液孔与所述壳体内部连通或断开。进一步地，所述液体换向单元包括滑阀和驱动杆，所述滑阀为圆柱体结构，其同轴设置在所述壳体内部的前部，且其外壁与所述壳体的内壁具有第一环状间隙，所述壳体的内部位于所述液体换向单元的后端同轴设有一凸环，所述液体换向单元的前端同轴设有与所述壳体内壁密封且滑动连接的第一翻边，其后端与所述凸环内壁密封且滑动连接，所述第一环状间隙内设有至少一个弹性件，所述弹性件分别与所述第一翻边和所述凸环固定连接，所述滑阀上同轴设有第一进液通道，且所述第一进液通道前端的孔径大于其后端的孔径，所述驱动杆同轴设置在所述滑阀的后端，其前端设有与所述第一进液通道后端相适配的阻流头，所述驱动机构与所述驱动杆的后端连接，其可驱动所述驱动杆前后移动至靠近或远离所述第一进液通道。进一步地，所述驱动机构包括仓体、电磁波接收单元、电磁波触发线圈和控制单元，所述仓体为圆柱体结构，其同轴并通过固定件安装在所述凸环的后侧，所述仓体的外壁与所述壳体的内壁之间形成第二环状间隙，所述第二环状间隙分别与所述第二出液孔和第一进液通道连通，所述驱动杆、所述电磁波接收单元和所述控制单元均设置在所述仓体内，其中，所述驱动杆的前端穿过所述仓体的前侧伸出所述仓体外，所述电磁波触发线圈环设在所述驱动杆的后端，所述电磁波接收单元和所述电磁波触发线圈均与所述控制单元电连接，地面上设有电磁波发射单元，所述壳体上设有至少一个与所述通道连通的缺口，且每个所述缺口内均填充有环氧树脂材料，所述驱动杆由铁质材料制成。进一步地，所述仓体由前仓和后仓组成，所述前仓和所述后仓均沿所述壳体的轴向设置，并前后间隔分布并可拆卸连接，所述前仓内设有储液仓，所述储液仓内存储有润滑液，所述电磁波触发线圈绕制于所述储液仓外，所述驱动杆设置在所述前仓内，其前端穿过所述前仓的前侧伸出所述前仓外，其后端穿过所述储液仓伸入所述储液仓内，，所述电磁波接收单元和所述控制单元均设置在所述后仓内。进一步地，所述电磁波接收单元包括铁氧体磁芯和电磁波接收线圈，所述铁氧体磁芯同轴设置在所述驱动杆的后端，所述电磁波接收线圈绕制于所述铁氧体磁芯外，其与所述控制单元电连接，所述铁氧体磁芯和所述电磁波接收线圈均设置在所述后仓内。进一步地，所述液体换向单元包括转阀，所述转阀为圆柱体结构，其同轴设置在所述壳体内部的前部，其前端为敞口结构，其外壁与所述壳体的内壁密封且滑动连接，所述转阀上设有沿其轴向设置的第二进液通道，其后端设有多个与其内部连通的第四出液孔，所述第二进液通道与所述壳体的前端连通，所述第四进液孔与多个所述第二出液孔连通，所述转阀上设有多个所述第一出液孔对应设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于深层污染场地的近水平原位修复系统，包括钻机本体(10)、导向钻头(11)和导向仪器(12)，所述导向钻头(11)内设有导航仪探管(14)和第一出液端(15)，其特征在于，还包括钻喷一体化短节，所述钻喷一体化短节包括壳体(20)、驱动机构和液体换向单元，所述壳体(20)为圆柱体结构，其内部中空且前端敞口设置，所述壳体(20)的后端设有与所述壳体(20)内部连通的多个第二出液孔(22)，所述壳体(20)的前后两端分别与所述钻杆(13)和所述导向钻头(11)可拆卸连接，所述第一出液端(15)与多个所述第二出液孔(22)连通，所述液体换向单元滑动安装在所述壳体(20)内，所述液体换向单元具有进液端和第二出液端，其中，所述进液端与所述壳体(20)的前端连通，所述第二出液端与多个所述第二出液孔(22)连通，所述壳体(20)在位于所述液体换向单元处设有多个第一出液孔(23)，多个所述第一出液孔(23)沿所述壳体(20)的周向间隔分布，所述驱动机构设置在所述液体换向单元的后方，其与所述液体换向单元连接，其可驱动所述液体换向单元移动至多个所述第一出液孔(23)与所述壳体(20)内部连通或断开。/n...

【技术特征摘要】
1.一种适用于深层污染场地的近水平原位修复系统，包括钻机本体(10)、导向钻头(11)和导向仪器(12)，所述导向钻头(11)内设有导航仪探管(14)和第一出液端(15)，其特征在于，还包括钻喷一体化短节，所述钻喷一体化短节包括壳体(20)、驱动机构和液体换向单元，所述壳体(20)为圆柱体结构，其内部中空且前端敞口设置，所述壳体(20)的后端设有与所述壳体(20)内部连通的多个第二出液孔(22)，所述壳体(20)的前后两端分别与所述钻杆(13)和所述导向钻头(11)可拆卸连接，所述第一出液端(15)与多个所述第二出液孔(22)连通，所述液体换向单元滑动安装在所述壳体(20)内，所述液体换向单元具有进液端和第二出液端，其中，所述进液端与所述壳体(20)的前端连通，所述第二出液端与多个所述第二出液孔(22)连通，所述壳体(20)在位于所述液体换向单元处设有多个第一出液孔(23)，多个所述第一出液孔(23)沿所述壳体(20)的周向间隔分布，所述驱动机构设置在所述液体换向单元的后方，其与所述液体换向单元连接，其可驱动所述液体换向单元移动至多个所述第一出液孔(23)与所述壳体(20)内部连通或断开。


2.根据权利要求1所述的一种适用于深层污染场地的近水平原位修复系统，其特征在于，所述液体换向单元包括滑阀(30)和驱动杆(31)，所述滑阀(30)为圆柱体结构，其同轴设置在所述壳体(20)内部的前部，且其外壁与所述壳体(20)的内壁具有第一环状间隙(32)，所述壳体(20)的内部位于所述液体换向单元的后端同轴设有一凸环(25)，所述液体换向单元的前端同轴设有与所述壳体(20)内壁密封且滑动连接的第一翻边(301)，其后端与所述凸环(25)内壁密封且滑动连接，所述第一环状间隙(32)内设有至少一个弹性件(33)，所述弹性件(33)分别与所述第一翻边(301)和所述凸环(25)固定连接，所述滑阀(30)上同轴设有第一进液通道(302)，且所述第一进液通道(302)前端的孔径大于其后端的孔径，所述驱动杆(31)同轴设置在所述滑阀(30)的后端，其前端设有与所述第一进液通道(302)后端相适配的阻流头(311)，所述驱动机构与所述驱动杆(31)的后端连接，其可驱动所述驱动杆(31)前后移动至靠近或远离所述第一进液通道(302)。


3.根据权利要求2所述的一种适用于深层污染场地的近水平原位修复系统，其特征在于，所述驱动机构包括仓体(40)、电磁波接收单元、电磁波触发线圈(41)和控制单元(42)，所述仓体(40)为圆柱体结构，其同轴并通过固定件(46)安装在所述凸环(25)的后侧，所述仓体(40)的外壁与所述壳体(20)的内壁之间形成第二环状间隙(43)，所述第二环状间隙(43)分别与所述第二出液孔(22)和第一进液通道(302)连通，所述驱动杆(31)、所述电磁波接收单元和所述控制单元(42)均设置在所述仓体(40)内，其中，所述驱动杆(31)的前端穿过所述仓体(40)的前侧伸出所述仓体(40)外，所述电磁波触发线圈(41)环设在所述驱动杆(31)的后端，所述电磁波接收单元和所述电磁波触发线圈(41)均与所述控制单元(42)电连接，地面上设有电磁波发射单元(43)，所述壳体(20)上设有至少一个与所述通道连通的缺口(44)，且每个所述缺口(44)内均填充有环氧树脂材料(45)，所述驱动杆(31)由铁质材料制成。


4.根据权利要求3所述的一种适用于深层污染场地的近水平原位修复系统，其特征在于，所述仓体(40)由前仓(401)和后仓(402)组成，所述前仓(401)和所述后仓(402)均沿所述壳体(20)的轴向前后间隔设置，并可拆卸连接，所述前仓(401)内设有储液仓(403)，所述储液仓(403)内存储有润滑液，所述电磁波触发线圈(41)绕制于所述储液仓(403)外，所述驱动杆(31)设置在所述前仓(401)内，其前端穿过所述前仓(401)的前侧伸出所述前仓(401)外，其后端穿过所述储液仓(403)伸入所述储液仓(403)内，所述电磁波接收单元和所述控制单元(42)均设置在所述后仓(402)内。


5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡记华，余浪，胡郁乐，周建伟，石彦平，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42