用于污染场地修复的原位高压旋喷搅拌桩施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于污染场地修复的原位高压旋喷搅拌桩施工方法，该施工方法包括如下步骤：在受污染区域内规划若干修复点，在任一所述修复点上布置施工机具，所述施工机具包括钻机、喷射机以及高压泵；启动所述钻机将所述喷射管钻入预定深度；通过所述高压泵将修复药剂泵送入所述喷射管中，通过所述喷射管的高压射流将所述修复药剂均匀注入到周围污染土体中，所述喷射管边旋转边提升，直至地面，从而形成修复药剂与污染土体混合的圆柱体区域；将所述施工机具移至下一个所述修复点，重复上述步骤，直至完成所有修复点处的修复。本发明的优点是，修复深度较深，药剂能够充分反应，修复效率高。
【专利说明】用于污染场地修复的原位高压旋喷搅拌粧施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地下水、土壤污染治理【技术领域】，具体涉及一种用于污染场地修复的原位高压旋喷搅拌桩施工方法。
【背景技术】
[0002]伴随我国经济高速发展，工农业生产和建设活动导致的各类土壤和地下水环境污染事故频发，造成严重的经济损失和负面社会效应，危及人民财产和生命安全。工业生产中有毒有害物质的跑冒滴漏、污水偷排、农药残留、简易垃圾填埋场渗浙液渗漏等，是造成水土污染的主因。因此，随着城市建设的快速发展，地下水与土壤污染的控制与修复需求正在日益增长。
[0003]由于地下水污染具有区域性、隐蔽性、难逆转性、滞后性等特点，识别及修复难度极大，因此国内目前针对污染场地的治理大多仅关注土的污染，忽略或回避地下水污染问题，导致一些场地在土壤修复一段时间后，污染物质在地下水作用下再次汇集，使污染土治理的效果大打折扣。因此，从长期性、持续性的角度看，解决场地污染问题，需要采取污染水土联合治理的策略。
[0004]地下水和土壤修复技术包括物理方法、化学方法、生物方法和复合方法。地下水赋存于土壤孔隙中，二者相互作用不可分割，但目前对于污染场地的土壤和地下水一般采取分别处置的措施，罕见有效的水土一体化的集成修复方法。常用的地下水修复技术包括抽出异位处理修复技术、原位注气-土壤气相抽提技术(AS-SVE)、原位化学和生物修复技术等，土壤修复技术包括固化/稳定化、气相抽提、淋洗技术和热脱附等。
[0005]抽出处理修复技术是传统的地下水污染治理方法，应用较为广泛，但其存在运行成本高，治理耗时长且效果不明显等缺点；固化/稳定化是一种快速、经济的污染土处理技术，但其固化体长期稳定性较差，且药剂搅拌施工对原状土体的扰动较大；原位的化学、生物修复技术具有去除效率高、修复范围广等优势，但由于污染物在地下水含水层中的迁移转化和降解规律研究尚不明确，常导致修复不彻底或污染反弹。总之，目前的水土修复技术普遍存在成本高、工期长、效果难于保障等不足。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于污染场地修复的原位高压旋喷搅拌桩施工方法，该施工方法通过采用喷射管向周围污染土体中旋喷修复药齐U，以使修复药剂与污染土体混合反应得以修复。
[0007]本发明目的实现由以下技术方案完成:
一种用于污染场地修复的原位高压旋喷搅拌桩施工方法，其特征在于所述施工方法包括如下步骤:在受污染区域内规划若干修复点，在任一所述修复点上布置施工机具，所述施工机具包括钻机、喷射机以及高压泵，所述喷射机安装于所述钻机上并与所述高压泵连通，所述喷射机至少具有一根喷射管；启动所述钻机将所述喷射管钻入预定深度；通过所述高压泵将修复药剂泵送入所述喷射管中，通过所述喷射管的高压射流将所述修复药剂均匀注入到周围污染土体中，所述喷射管边旋转边提升，直至地面，从而形成修复药剂与污染土体混合的圆柱体区域；将所述施工机具移至下一个所述修复点，重复上述步骤，直至完成所有修复点处的修复。
[0008]相邻所述修复点之间的间距不大于修复后形成的所述圆柱体区域的直径。
[0009]所述喷射管利用20?40MPa的高压射流将所述修复药剂均匀注入到周围污染土体中。
[0010]所述喷射机具有两根所述喷射管，两根所述喷射管分别同时向周围污染土体中喷射高压空气和修复药剂。
[0011 ] 所述喷射机具有三根所述喷射管，三根所述喷射管分别同时向周围污染土体中喷射高压空气、高压水流和修复药剂。
[0012]从所述受污染区域内冒出的所述修复药剂利用污水泵抽取以重复使用。
[0013]本发明的优点是，
O修复深度较深，修复药剂能够充分反应，修复效率高，效果好；
2)通过添加不同修复药剂、控制不同空气温度和水流压力可实现污染场地多功能原位修复，如搅拌、固化、热脱附、淋洗等；
3)施工方便，降低了工程造价和加快了施工进度。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明中单管法旋喷搅拌施工示意图；
图2为本发明中双管法旋喷搅拌施工示意图；
图3为本发明中三管法旋喷搅拌施工示意图；
图4为本发明中环形施工路线示意图；
图5为本发明中蛇形施工路线示意图；
图6为本发明中高压旋喷搅拌施工步骤A ；
图7为本发明中高压旋喷搅拌施工步骤B ；
图8为本发明中高压旋喷搅拌施工步骤C ；
图9为本发明中高压旋喷搅拌施工步骤D。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
如图1-9，图中标记1-17分别为:加药罐1、水箱2、搅拌系统3、阀门4、药剂系统5、高压泵6、喷射机7、喷射管8、钻机9、空压机10、高压水泵11、自动监测装置12、污水泵13、修复点14、圆柱体区域15、受污染区域16、喷射流17。
[0016]实施例一:如图1、图4-9所示，本实施例具体涉及一种用于污染场地修复的单管法原位高压旋喷搅拌施工方法，该施工方法主要包括如下步骤:
(I)在受污染区域16内进行定向喷射试验确定喷射半径、喷射流量、提管速度和药剂用量等施工参数； (2)复核受污染区域16的受污染平面范围和受污染深度，合理规划若干修复点14，确保各修复点14能覆盖受污染区域16，同时合理安排施工机具的行走路线，放线并标示出各修复点14的施工顺序；
(3)在前述规划路线的起始修复点14处布置施工机具，施工机具主要包括钻机9、喷射机7、药剂系统5以及高压泵6，钻机9停放于修复点14处的地面，喷射机7安装于钻机9上，喷射机7由单根喷射管8构成，喷射管8经高压泵6与药剂系统5连通，其中，药剂系统5由加药罐1、水箱2、搅拌系统3以及阀门4组成，加药罐I和水箱2分别将修复药剂和水送入搅拌系统3中进行二次搅拌混合，以使药剂系统5可以向外输出浓度均匀的修复药剂溶液，修复药剂可以是氧化剂、固化剂、生物菌剂等，具体视受污染水土情况而定；
(4)启动钻机9将喷射管8钻入污染土体中的预定深度，预定深度应低于修复深度，在贯入污染土体过程中，可借助喷射管8本身的喷射贯入；
(5)待喷射管8钻入预定深度后，通过高压泵6将药剂系统5中的修复药剂溶液高压泵送入喷射管8中，修复药剂用量应满足预先计算的修复所需达标剂量，利用喷射管8用约20?40MPa的高压喷射流17将修复药剂均匀注入到管体周围污染土体中，同时，喷射管8边旋转边匀速提升，直至地面，从而形成修复药剂与污染土体混合的圆柱体区域15 ；
(6)将施工机具移到下一个修复点14，相邻修复点14之间的间距应保证先后施工的两个药、土搅拌混合圆柱体区域15之间有可靠的搭接，也即相邻修复点14之间的间距应小于圆柱体区域15的直径，重复上述步骤(4)和(5)，按照各修复点14的施工顺序及所规划的施工路线，施工路线可以是图4中的环形，也可以是图5中的蛇形，直至完成整个受污染区域16的药剂搅拌工作；静置待土壤中的污染物含量检测达标后，污染场地修复完成。
[0017]本实施例的有益效果在于:
A.利用高压旋喷法施工特点，旋喷修复药剂至污染土壤中，达到药、土充分搅拌的效果，从而实现污染土的原位修复；该方法施工方便、成本较低，具有较高的实用价值和推广前景；
B.经本实施例中高压旋喷搅拌方法修复后的受污染地下水质量等级能按需修复，达场地修复目标，达到同样的修复目标所需时间相比于一般的抽水处理修复方法可节省至少一半以上的时间；
C.相比于一般的抽水处理修复技术，可节约成本50%以上。
[0018]实施例二:如图2、图4-9所示，本实施例具体涉及一种用于污染场地修复的双管法原位高压旋喷搅拌施工方法，该施工方法主要包括如下步骤:
(1)在受污染区域16内进行定向喷射试验确定喷射半径、喷射流量、提管速度和药剂用量等施工参数；
(2)复核受污染区域16的受污染平面范围和受污染深度，合理规划若干修复点14，确保各修复点14能覆盖受污染区域16，同时合理安排施工机具的行走路线，放线并标示出各修复点14的施工顺序；
(3)在前述规划路线的起始修复点14处布置施工机具，施工机具主要包括钻机9、喷射机7、药剂系统5、高压泵6以及空压机10，钻机9停放于修复点14处的地面，喷射机7安装于钻机9上，喷射机7由两根喷射管8构成，其中一根喷射管8经高压泵6与药剂系统5连通，另一根喷射管8与空压机10连通，其中，药剂系统5的结构同于实施例一中的药剂系统结构，空压机10用于产生高压空气；
(4)启动钻机9将两根喷射管8组成的管组钻入污染土体中的预定深度，预定深度应低于修复深度，在贯入污染土体过程中，可借助喷射管8本身的喷射贯入；
(5)待两根喷射管8组成的管组钻入预定深度后，利用空压机10产生高压空气进入其中一根喷射管8中，并通过高压泵6将药剂系统5中的修复药剂溶液高压泵送入另一根喷射管8中，这两根喷射管8同时用约20?40MPa的高压喷射流17将高压空气和修复药剂均匀注入到管体周围污染土体中，与此同时，喷射管8边旋转边匀速提升，直至地面，所述的高压空气把污染土体吹松软后，修复药剂与污染土体混合反应形成圆柱体区域15 ;其中，喷射高压空气主要承担切割破碎土体扩大喷射范围的功能；
(6)将施工机具移到下一个修复点14，相邻修复点14之间的间距应保证先后施工的两个药、土搅拌混合圆柱体区域15之间有可靠的搭接，也即相邻修复点14之间的间距应小于圆柱体区域15的直径，重复上述步骤(4)和(5)，按照各修复点14的施工顺序及所规划的施工路线，施工路线可以是图4中的环形，也可以是图5中的蛇形，直至完成整个受污染区域16的药剂搅拌工作；静置待土壤中的污染物含量检测达标后，污染场地修复完成。
[0019]本实施例的有益效果为:
在实施例一中，单管高压旋喷时，虽然喷射管的喷嘴处具有很大的喷射压力，但四周是土和水，衰减仍然很快，切削范围较小；而在本实施例中，同时喷射高压修复药剂和高压空气能在药剂的喷嘴周围形成一个环状的气体喷射环，当两者同时喷射时，在药剂喷射流的周围就形成空气的保护膜；这种喷射方法可减少喷射压力的衰减，使之尽可能接近在空气中喷射时的压力衰减率，从而扩大喷射半径；此外喷射高压空气兼具曝气与吹脱功能，当高压空气为高温空气时还可同时进行热脱附。
[0020]实施例三:如图3-9所示，本实施例具体涉及一种用于污染场地修复的三管法原位高压旋喷搅拌施工方法，该施工方法主要包括如下步骤:
(1)在受污染区域16内进行定向喷射试验确定喷射半径、喷射流量、提管速度和药剂用量等施工参数；
(2)复核受污染区域16的受污染平面范围和受污染深度，合理规划若干修复点14，确保各修复点14能覆盖受污染区域16，同时合理安排施工机具的行走路线，放线并标示出各修复点14的施工顺序；
(3)在前述规划路线的起始修复点14处布置施工机具，施工机具主要包括钻机9、喷射机7、药剂系统5、高压泵6、高压水泵11以及空压机10，钻机9停放于修复点14处的地面，喷射机7安装于钻机9上，喷射机7由三根喷射管8构成，第一根喷射管8经高压泵6与药剂系统5中的搅拌系统3连通，第二根喷射管8与空压机10连通，第三根喷射管8经高压水泵11与药剂系统5中的水箱2连通，其中，药剂系统5的结构同于实施例一中的药剂系统结构，空压机10用于产生高压空气，高压水泵11用于产生高压水流；
(4)启动钻机9将三根喷射管8组成的管组置入污染土体中的预定深度，预定深度应低于修复深度；本实施例中采用三根喷射管8，每根喷射管8的直径通常是7?9cm，结构复杂，因此需要预先钻一个直径为15cm的孔，然后再置入管组进行修复，所述成孔可以采用一般钻探机械，也可以采用振动机；
(5)待由三根喷射管8组成的管组钻入预定深度后，通过高压泵6将药剂系统5中的修复药剂溶液高压泵送入第一根喷射管8中，利用空压机10产生高压空气输送入第二根喷射管8中，通过高压水泵11将药剂系统5中水箱2内的水流高压泵送入第三根喷射管8中，三根喷射管8同时用约20?40MPa的高压喷射流17将修复药剂、高压空气以及高压水流这三种介质均匀注入到管体周围污染土体中，与此同时，喷射管8边旋转边匀速提升，直至地面，所述的高压空气把污染土体吹松软，高压水流进一步增大喷射流17的范围，使修复药剂与污染土体混合反应形成圆柱体区域15 ;其中，喷射高压空气主要承担切割破碎土体扩大喷射范围的功能，高压水流进一步增大贯入深度和喷射范围；
(6)将施工机具移到下一个修复点14，相邻修复点14之间的间距应保证先后施工的两个药、土搅拌混合圆柱体区域15之间有可靠的搭接，也即相邻修复点14之间的间距应小于圆柱体区域15的直径，重复上述步骤(4)和(5)，按照各修复点14的施工顺序及所规划的施工路线，施工路线可以是图4中的环形，也可以是图5中的蛇形，直至完成整个受污染区域16的药剂搅拌工作；静置待土壤中的污染物含量检测达标后，污染场地修复完成。
[0021]本实施例的有益效果为:在实施例二中双管法所具有的优点基础上，三管法中增加了高压水流喷射，使得三管法不仅具有双管法的上述功能，还进一步增大了修复处理的深度和喷射范围，并具有淋洗功能。
【权利要求】
1.一种用于污染场地修复的原位高压旋喷搅拌桩施工方法，其特征在于所述施工方法包括如下步骤:在受污染区域内规划若干修复点，在任一所述修复点上布置施工机具，所述施工机具包括钻机、喷射机以及高压泵，所述喷射机安装于所述钻机上并与所述高压泵连通，所述喷射机至少具有一根喷射管；启动所述钻机将所述喷射管钻入预定深度；通过所述高压泵将修复药剂泵送入所述喷射管中，通过所述喷射管的高压射流将所述修复药剂均匀注入到周围污染土体中，所述喷射管边旋转边提升，直至地面，从而形成修复药剂与污染土体混合的圆柱体区域；将所述施工机具移至下一个所述修复点，重复上述步骤，直至完成所有修复点处的修复。
2.根据权利要求1所述的一种用于污染场地修复的原位高压旋喷搅拌桩施工方法，其特征在于相邻所述修复点之间的间距不大于修复后形成的所述圆柱体区域的直径。
3.根据权利要求1所述的一种用于污染场地修复的原位高压旋喷搅拌桩施工方法，其特征在于所述喷射管利用20?40MPa的高压射流将所述修复药剂均匀注入到周围污染土体中。
4.根据权利要求1所述的一种用于污染场地修复的原位高压旋喷搅拌桩施工方法，其特征在于所述喷射机具有两根所述喷射管，两根所述喷射管分别同时向周围污染土体中喷射高压空气和修复药剂。
5.根据权利要求1所述的一种用于污染场地修复的原位高压旋喷搅拌桩施工方法，其特征在于所述喷射机具有三根所述喷射管，三根所述喷射管分别同时向周围污染土体中喷射高压空气、高压水流和修复药剂。
6.根据权利要求4或5所述的一种用于污染场地修复的原位高压旋喷搅拌桩施工方法，其特征在于从所述受污染区域内冒出的所述修复药剂利用污水泵抽取以重复使用。
【文档编号】B09C1/08GK104353664SQ201410600765
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】许丽萍, 李韬, 王蓉, 冯凯, 夏群, 沈婷婷, 叶萌 申请人:上海岩土工程勘察设计研究院有限公司