CN114737568A - 一种用于地下水污染的非开挖式prb施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法，涉及环境岩土技术领域，包括反应区与可渗透反应墙，所述反应区采用改造PRB一体机实现钻孔、材料搅拌和成墙功能，所述可渗透反应墙由材料满足设计要求的掺量构筑。本发明施工工艺难度小，PRB一体机非开挖式施工，无需基坑支护，尤其适合于大深度PRB构筑，有效避免了塌孔的风险；PRB一体机采用先钻孔后提钻，同时灌注PRB活性材料，实现钻孔、材料搅拌和成墙功能，同时实现施工高效性，降低成本；PRB一体机进料***有效实现填土与活性材料的混合，达到处理效果所需掺量，提高PRB的持久性及处理效果，同时可实现填土的回收利用，避免二次污染，绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及环境或环境岩土技术领域，尤其涉及一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法。
背景技术
可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier，简称PRB)是一种地下水修复的新兴高效技术，一种有效的地下水污染(有机物、重金属)原位修复技术，该技术具有不需要外力装置、活性介质反应速率慢、处理时效长、对环境扰动小、处理效果好等优势，因而正逐步取代运行成本高的修复技术，成为最具发展潜力的地下水污染原位修复技术。
PRB常见结构主要有两种，连续反应墙式和漏斗-导水门式，其中漏斗-导水门式弥补了处理大型地下水污染羽状体的不足，所需反应材料较小，工程费用低，能够更好的控制反应单元的安装和羽状体的截获。目前国内PRB技术仍处于室内研究至中试研究阶段，仅有少量的应用案例，施工工法主要以开挖-填充法为主，高压旋喷注射和建井注射等非开挖方法有少量应用。目前PRB施工工法主要存在问题：
(1)开挖法包括反铲式挖掘机开挖、抓斗式挖掘机开挖、沉箱开挖、空心螺旋钻开挖，开挖成槽过程中易塌孔，若选用支护或泥浆护壁会改变地层的渗透性，影响地下水流场，进而发生绕流现象；施工成本及施工难度受限于场地条件及场地大小。
(2)非开挖法包括原位注入法、原位搅拌法和高压旋喷法等。水力压裂注入对地层扰动大，影响地下水流场，优先通道影响墙体质量；原位深层搅拌现有工法活性介质掺量最高达到30％，无法满足反应区填料掺量要求；高压旋喷法主要注入材料浆液，受注入材料颗粒及地层影响，同时存在返浆问题，极大增加材料成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法，包括反应区与可渗透反应墙，所述反应区采用改造PRB一体机实现钻孔、材料搅拌和成墙功能，所述可渗透反应墙由材料满足设计要求的掺量构筑，包括如下施工步骤：
步骤一：场地平整后进行测量放点，PRB一体机就位；
步骤二：PRB一体机钻进成孔，并收集成孔过程中产生的填土，直至设计深度；
步骤三：利用后台***将步骤二中的填土、活性材料以及其他材料定量均匀混合，制得回填料，准备输送；
步骤四：钻进至设计深度后，启动输送泵，提升钻杆的同时通过后台-输送管路***灌注步骤三中的回填料，直至终孔；
步骤五：设备移到下一个孔位，重复步骤一至步骤四。
作为一种优选的实施方式，所述PRB一体机包括钻进***、后台***和进料***，所述钻进***的动力头输出轴和钻具为中空式，钻杆顶口与材料输送管相连；所述进料***包括活性材料混合后台、地泵及输送泵管。
作为一种优选的实施方式，所述PRB一体机的长螺旋成孔直径为400mm～1000mm，孔深不大于30m，钻杆钻孔深度到达地下含水层的污染羽深度以下，一般比污染羽的深度深30～50cm。
作为一种优选的实施方式，所述PRB一体机钻孔时针对空钻部分尤其是软土地层可以选择性采用护筒进行护壁，避免了塌孔和扩径，保证填料掺量及活性材料满足设计要求。
作为一种优选的实施方式，所述PRB一体机采用双重管注浆方式，注浆过程中注入气体压力高于外界土压，防止了钻头注入口的堵塞，有效提高注浆效率。
作为一种优选的实施方式，所述后台***能够实现筛分与均匀混合，沸石、活性炭等活性材料掺量10％～100％定量调节，活性材料根据地下水污染物确定，满足PRB渗透性、持久性设计要求。
作为一种优选的实施方式，所述PRB一体机钻杆待终孔完成后，输送泵管启动，通过后台-输送管路***灌注活性材料，当钻杆芯充满材料后方可拔管，钻杆的提拔速度与泵送速度相匹配，施工中需保持投料量大于设计灌注量，实现钻孔、进料一体化。
作为一种优选的实施方式，所述进料***混合后台材料输送量60～100m3/h，泵送压力10～20Mpa。
作为一种优选的实施方式，所述灌入的回填料坍落度一般为100～200mm。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
施工工艺难度小，PRB一体机非开挖式施工，无需基坑支护，尤其适合于大深度PRB构筑，有效避免了塌孔的风险；PRB一体机采用先钻孔后提钻，同时灌注PRB活性材料，实现钻孔、材料搅拌和成墙功能，同时实现施工高效性，降低成本；PRB一体机进料***有效实现填土与活性材料的混合，达到处理效果所需掺量，提高PRB的持久性及处理效果，同时可实现填土的回收利用，避免二次污染，绿色环保；PRB一体机能够在设计深度区间构建可渗透反应墙，未设置反应墙区间可用原地土回填，尽量减少地层扰乱，在取得预期效果的同时，节省反应材料，并减少返浆以及土的处置费用。
附图说明
图1为本发明一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法的具体实施方式的PRB结构示意图；
图2为具体实施方式的PRB反应区施工方法示意图。
图中各标号列式如下：
1、钻头；2、钻杆；3、输送管；4、斜撑；5、起架钢丝绳；6、底盘；7、输送泵管；8、地泵；9、混合搅拌罐；10、进料斗；11、挡水墙；12、反应墙。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-2所示，本发明提供一种技术方案：一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法，包括反应区与可渗透反应墙，所述反应区采用改造PRB一体机实现钻孔、材料搅拌和成墙功能，所述PRB一体机包括钻进***、后台***和进料***，所述进料***混合后台材料输送量60～100m3/h，泵送压力10～20Mpa，所述钻进***的动力头输出轴和钻具为中空式，钻杆顶口与材料输送管相连；所述进料***包括活性材料混合后台、地泵及输送泵管，所述PRB一体机的长螺旋成孔直径为400mm～1000mm，孔深不大于30m，钻杆钻孔深度到达地下含水层的污染羽深度以下，一般比污染羽的深度深30～50cm，所述PRB一体机钻孔时针对空钻部分尤其是软土地层可以选择性采用护筒进行护壁，避免了塌孔和扩径，保证填料掺量及活性材料满足设计要求，所述PRB一体机采用双重管注浆方式，注浆过程中注入气体压力高于外界土压，防止了钻头注入口的堵塞，有效提高注浆效率，所述后台***能够实现筛分与均匀混合，沸石、活性炭等活性材料掺量10％～100％定量调节，活性材料根据地下水污染物确定，满足PRB渗透性、持久性设计要求，所述PRB一体机钻杆待终孔完成后，输送泵管启动，通过后台-输送管路***灌注活性材料，当钻杆芯充满材料后方可拔管，钻杆的提拔速度与泵送速度相匹配，施工中需保持投料量大于设计灌注量，实现钻孔、进料一体化，，所述可渗透反应墙由材料满足设计要求的掺量构筑，包括如下施工步骤：
步骤一：场地平整后进行测量放点，PRB一体机就位；
步骤二：PRB一体机钻进成孔，并收集成孔过程中产生的填土，直至设计深度；
步骤三：利用后台***将步骤二中的填土、活性材料以及其他材料定量均匀混合，制得回填料，准备输送，所述灌入的回填料坍落度一般为100～200mm；
步骤四：钻进至设计深度后，启动输送泵，提升钻杆的同时通过后台-输送管路***灌注步骤三中的回填料，直至终孔；
步骤五：设备移到下一个孔位，重复步骤一至步骤四。
实施例2
本实施例选择内蒙古某铜锌废弃选厂，该厂地下水有轻微污染，地层以细砂为主，根据本发明的施工方法，进行野外试验中试，工程PRB可渗透反应墙采用漏斗-导水门式，长约30m，宽1m，反应区长10m，止水区长20m。
在厂区含水层应用PRB可渗透反应墙工艺技术，工程主要包括：挡水墙11、反应墙12及进料后台搭建等。挡墙11厚度约600mm，反应墙12开孔直径约600～700mm，具体施工方式见图1，具体步骤如下：
在地下水流向方向上，建立导水门式挡水墙，采用三轴搅拌桩机进行施工，施工深度直至隔水底板，偏转角度为60°，反应区由于通入吸附性材料选用改进长螺旋一体机进行施工。反应区施工方法如图2所示。
建立进料***混合后台，主要包括进料斗10、混合搅拌罐9、地泵8以及输送泵管7，复合物料水泥、膨润土及其他活性材料通过进料斗10进入混合搅拌罐9，实现不同吸附材料有效混合均匀；通过地泵8和输送泵管7与改进长螺旋一体机输送管3有效连接，钻机动力作用下，底盘6、斜撑4、起架钢丝绳5起到稳定固定及提升作用，便于钻杆2开孔至指定深度，输送泵管7及输送管3启动，泵压为10～20Mpa，提杆的同时通过钻头1灌注活性材料，实现钻孔、进料一体化。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法，其特征在于：包括反应区与可渗透反应墙，所述反应区采用改造PRB一体机实现钻孔、材料搅拌和成墙功能，所述可渗透反应墙由材料满足设计要求的掺量构筑，包括如下施工步骤：
S1：场地平整后进行测量放点，PRB一体机就位；
S2：PRB一体机钻进成孔，并收集成孔过程中产生的填土，直至设计深度；
S3：利用后台***将S2中的填土、活性材料以及其他材料定量均匀混合，制得回填料，准备输送；
S4：钻进至设计深度后，启动输送泵，提升钻杆的同时通过后台-输送管路***灌注S3中的回填料，直至终孔；
S5：设备移到下一个孔位，重复S1至S4。
2.根据权利要求1所述的一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法，其特征在于：所述PRB一体机包括钻进***、后台***和进料***，所述钻进***的动力头输出轴和钻具为中空式，钻杆顶口与材料输送管相连；所述进料***包括活性材料混合后台、地泵及输送泵管。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述PRB一体机的长螺旋成孔直径为400mm～1000mm，孔深不大于30m，钻杆钻孔深度到达地下含水层的污染羽深度以下，一般比污染羽的深度深30～50cm。
4.根据权利要求1所述的一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法，其特征在于：所述PRB一体机钻孔时针对空钻部分尤其是软土地层可以选择性采用护筒进行护壁。
5.根据权利要求1所述的一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法，其特征在于：所述PRB一体机采用双重管注浆方式，注浆过程中注入气体压力高于外界土压。
6.根据权利要求1所述的一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法，其特征在于：所述后台***能够实现筛分与均匀混合，沸石、活性炭等活性材料掺量10％～100％定量调节，活性材料根据地下水污染物确定。
7.根据权利要求6所述的一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法，其特征在于：所述后台***包括空压机产气***，实现材料高速搅拌均匀混合。
8.根据权利要求1所述的一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法，其特征在于：所述PRB一体机钻杆待终孔完成后，输送泵管启动，通过后台-输送管路***灌注活性材料，当钻杆芯充满材料后方可拔管，钻杆的提拔速度与泵送速度相匹配，施工中需保持投料量大于设计灌注量。
9.根据权利要求1所述的一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法，其特征在于：所述进料***混合后台材料输送量60～100m3/h，泵送压力10～20Mpa。
10.根据权利要求1所述的一种用于地下水污染的非开挖式PRB施工方法，其特征在于：所述灌入的回填料坍落度一般为100～200mm。
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