一种原地原位水平多层阻隔施工方法

技术领域

本发明涉及地下水污染防治技术领域，具体是涉及一种原地原位水平多层阻隔施工方法。

背景技术

地下水资源是水资源的重要组成部分，中国地下水污染已经非常严重，不仅使原本紧张的水资源短缺问题更加严重，而且给居民健康、食品安全、饮用水安全和区域生态环境、经济社会可持续发展甚至社会稳定构成严重威胁与挑战，地下水污染风险控制与修复已成为当前备受公众和社会关注的环境问题。

正规填埋场在建设时，需要对填埋场边坡和底部做防渗处理，避免后期堆放的垃圾产生的有毒有害垃圾渗滤液经场下土壤下渗污染地下水，而非正规填埋场以及污染场地，由于下方的土壤未经过特殊防渗处理，随着时间的推移，垃圾渗滤液和污染场地渗出的污染物会下渗到地下水层，对当地造成不可逆的水污染。

对于上述非正规填埋场以及污染场地而引起的地下水污染，目前常用的污染管控方法主要是对污染土壤和污染地下水分别进行原位和异位进行修复处理，由于异位修复工程量大、成本高、对生态环境影响大，而原位修复技术具有去除效率高、修复周期短、二次污染易于控制等优点，已成为目前使用最多的修复技术之一。

由于现有技术中的原位修复是通过反应药剂或吸附材料等在地下与污染物通过发生吸附、沉淀、降解等作用，从而达到去除污染物的效果，当反应药剂或吸附材料的有效作用被用尽时，污染物容易出现反弹现象，并且同一污染场地各处的污染程度并不相同，反应药剂或吸附材料的剂量也难以控制，使得修复成本往往超出预期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原地原位水平多层阻隔施工方法，以解决现有技术中针对非正规填埋场进行原地原位水平多层阻隔施工过程中当反应药剂或吸附材料的有效作用被用尽时，污染物容易出现反弹现象或渗透，并且同一污染场地各处的污染程度并不相同，反应药剂或吸附材料的剂量也难以控制，使得修复成本较高的技术问题。

为实现上述目的本发明的技术方案是，一种原地原位水平多层阻隔施工方法，包括：

获取至少一个目标施工地点；

针对所述至少一个目标施工地点中的每个目标施工点位，利用超高压旋喷注射系统，在所述目标施工点位构筑多层水平阻隔层，其中，所述多层水平阻隔层中包括至少两层防渗阻隔层和至少两层吸附反应层。

在一些实施例中，所述针对所述至少一个目标施工地点中的每个目标施工点位，利用超高压旋喷注射系统，在所述目标施工点位构筑多层水平阻隔层，包括：

基于所述目标施工点位进行钻孔引孔；

基于预设深度，利用所述超高压旋喷注射系统在所述目标施工点位进行钻孔；

基于目标阻隔材料、目标吸附材料/目标反应材料和所述钻孔，生成所述多层水平阻隔层。

在一些实施例中，所述基于目标阻隔材料、目标吸附材料/目标反应材料和所述钻孔，生成所述多层水平阻隔层，包括：

将所述目标阻隔材料高压注入所述钻孔，形成符合预设厚度阈值的第一层防渗阻隔层，其中，所述目标阻隔材料是含有防渗浆液的阻隔材料；

将所述目标吸附材料/所述目标反应材料注入所述钻孔，形成预设厚度阈值的第一层吸附反应层，其中，所述第一层防渗阻隔层处于所述第一层吸附反应层的下部；

将所述目标阻隔材料高压注入所述钻孔，形成符合所述预设厚度阈值的第二层防渗阻隔层；

将所述目标吸附材料/所述目标反应材料注入所述钻孔，形成预设厚度阈值的第二层吸附反应层，其中，所述第二层防渗阻隔层处于所述第二层吸附反应层的下部。

在一些实施例中，所述超高压旋喷注射系统采用三重管法或全方位高压喷射工法进行施工。

在一些实施例中，所述超高压旋喷注射系统的管内压强为30-55MPa。

在一些实施例中，所述超高压旋喷注射系统的喷射半径不小于1m，钻进垂直度偏差小于0.5％。

在一些实施例中，所述第一层防渗阻隔层和所述第二层防渗阻隔层的材料包括按质量比例1：1：2混合而成的凹凸棒石、海泡石和水泥，所述第一层吸附反应层和所述第二层吸附反应层包括巯基化合物和磷酸盐的吸附材料。

在一些实施例中，将所述目标吸附材料/所述目标反应材料注入所述钻孔，形成预设厚度阈值的第一层吸附反应层与将所述目标阻隔材料高压注入所述钻孔，形成符合所述预设厚度阈值的第一层防渗阻隔层之间的的时间间隔为大于/等于8分钟；

将所述目标阻隔材料高压注入所述钻孔，形成符合所述预设厚度阈值的第二层防渗阻隔层与将所述目标吸附材料/所述目标反应材料注入所述钻孔，形成预设厚度阈值的第二层吸附反应层之间的的时间间隔为大于/等于8分钟。

在一些实施例中，所述第一层吸附反应层、所述第二层吸附反应层、第一层防渗阻隔层及第二层防渗阻隔层的厚度为0.1m—0.5m。

与现有技术相比本发明的有益效果在于，本发明的原地原位水平多层阻隔施工方法引入超高压旋喷注射系统对污染土壤和地下水构建多层水平阻隔层，每层水平阻隔层分别由阻隔层、吸附或反应层组成，长期有效地隔绝了非正规垃圾填埋场和污染场地污染物下渗引起的地下水污染问题，能够抵抗变形，即使局部存在不均匀沉降阻隔层也不会失效，且施工简便、灵活、设备较轻便、机动性强、施工效率较高，注入的材料可以准确计量和控制，修复成本较低。

附图说明

图1为根据本公开实施例提供的原地原位水平多层阻隔施工方法的流程示意图；

图2为根据本公开实施例提供的原地原位水平多层阻隔施工方法的另一流程示意图；

图3为根据本公开实施例提供的原地原位水平多层阻隔施工方法的工艺平面布置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

图1为根据本公开实施例提供的原地原位水平多层阻隔施工方法的流程示意图。如图1所示，一种原地原位水平多层阻隔施工方法，包括如下步骤：

步骤S101,获取至少一个目标施工地点。

在一些实施例中，上述目标施工地点可以为非正规填垃圾填埋场地、正规垃圾填埋场地、普通污染场地中的任一种。

步骤S102,针对所述至少一个目标施工地点中的每个目标施工点位，利用超高压旋喷注射系统，在所述目标施工点位构筑多层水平阻隔层，其中，所述多层水平阻隔层中包括至少两层防渗阻隔层和至少两层吸附反应层。

在一些实施例中，针对上述非正规填垃圾填埋场地、正规垃圾填埋场地、普通污染场地中的任一场地的至少一个目标施工地点中的每个目标施工点位，利用超高压旋喷注射系统10，在目标施工点位构筑多层水平阻隔层20。目标施工点位可根据场地的大小设定目标施工点位的数量和分布情况。多层水平阻隔层20中包括至少两层防渗阻隔层201和至少两层吸附反应层202。超高压旋喷注射系统10采用三重管法或全方位高压喷射工法进行施工。防渗阻隔层201采用超高压旋喷注射系统10在任一目标施工点位的设计深度内将含有按质量比例1：1：2混合均匀的凹凸棒石、海泡石和水泥形成的防渗浆液的阻隔材料高压注入，等待10分钟后，形成厚度为0.3m的防渗阻隔层201。吸附反应层202采用超高压旋喷注射系统10在前述的目标施工点位的设计深度内将含有巯基化合物和磷酸盐的吸附材料形成的浆液形成厚度为0.3m的吸附反应层202。

本实施例中的原地原位水平多层阻隔施工方法的有益效果至少在于，通过超高压旋喷注射系统10在非正规填垃圾填埋场地的原地原位进行构筑多层水平阻隔层20，可进一步提升原位修复过程中对污染物的阻隔作用，巩固修复效果并降低修复成本。

图2为根据本公开实施例提供的原地原位水平多层阻隔施工方法的另一流程示意图。图3为根据本公开实施例提供的原地原位水平多层阻隔施工方法的工艺平面布置结构示意图。如图2和图3所示，该原地原位水平多层阻隔施工方法，包括如下步骤：

步骤S201，获取至少一个目标施工地点。

例如，针对某镉污染场地进行地质勘查和不同深度污染情况取样分析，目的在于准确了解污染场地不同土层污染物类别和浓度及地下水分布情况。根据某污染场地不同土层污染物类别和浓度及地下水分布情况设计场地布点位置、钻孔深度及吸附或反应材料浓度。

在一些实施例中，步骤S201的具体实现及所带来的技术效果可以参考图1对应的那些实施例中的步骤S101，在此不再赘述。

步骤S202，基于目标施工点位进行钻孔引孔。

在一些实施例中，采用螺旋钻机在目标施工点位进行钻孔引孔。

选定污染场地某布点位置A，钻进深度为6米，移动超高压旋喷注射系统10机位至该处，调整喷射半径参数为1.2m、垂直偏差小于0.3％，注入压强为35MPa。按照指定设计深度6米进行钻进引孔。

步骤S203，基于预设深度，利用超高压旋喷注射系统10在目标施工点位进行钻孔。

在一些实施例中，在预先钻好后的孔位上通过螺旋钻机或超高压旋喷注射系统10进行钻孔。

步骤S204，基于目标阻隔材料、目标吸附材料/目标反应材料和钻孔，生成多层水平阻隔层20。

在一些实施例中，基于目标阻隔材料、目标吸附材料/目标反应材料和钻孔，生成多层水平阻隔层20，包括将目标阻隔材料高压注入钻孔，形成符合预设厚度阈值的第一层防渗阻隔层201，其中，目标阻隔材料是含有防渗浆液的阻隔材料。在本实施例中，采用超高压旋喷注射系统10将阻隔材料为按质量比例1：1：2混合均匀的凹凸棒石、海泡石和水泥形成的防渗浆液高压注入钻孔内，等待10分钟后，形成厚度为0.3m的第一层防渗阻隔层201。将采用超高压旋喷注射系统10将目标吸附材料/目标反应材料注入钻孔，形成预设厚度阈值的第一层吸附反应层202，其中，第一层防渗阻隔层201处于第一层吸附反应层202的下部。在一些实施例中，将目标吸附材料/目标反应材料注入钻孔，形成预设厚度阈值的第一层吸附反应层202与将目标阻隔材料高压注入钻孔，形成符合预设厚度阈值的第一层防渗阻隔层201之间的时间间隔为大于/等于8分钟。在本实施例中，目标吸附材料/目标反应材料为巯基化合物和磷酸盐的吸附材料形成的浆液注入钻孔形成厚度为0.3m的第一层吸附反应层202。

进一步的，在一些实施例中，基于目标阻隔材料、目标吸附材料/目标反应材料和钻孔，生成多层水平阻隔层20，还包括将目标阻隔材料高压注入钻孔，形成符合预设厚度阈值的第二层防渗阻隔层201，其中，目标阻隔材料是含有防渗浆液的阻隔材料。在本实施例中，采用超高压旋喷注射系统10将阻隔材料为按质量比例1：1：2混合均匀的凹凸棒石、海泡石和水泥形成的防渗浆液高压注入钻孔内，等待10分钟后，形成厚度为0.3m的第二层防渗阻隔层201。目标吸附材料/目标反应材料注入钻孔，形成预设厚度阈值的第二层吸附反应层202，其中，第二层防渗阻隔层201处于第一层吸附反应层202的下部。

在一些实施例中，将目标阻隔材料高压注入钻孔，形成符合预设厚度阈值的第二层防渗阻隔层201与将目标吸附材料/目标反应材料注入钻孔，形成预设厚度阈值的第二层吸附反应层202之间的时间间隔为大于/等于8分钟。在本实施例中，采用超高压旋喷注射系统10将目标吸附材料/目标反应材料为巯基化合物和磷酸盐的吸附材料形成的浆液注入钻孔形成厚度为0.3m的第二层吸附反应层202。进一步的，第二层防渗阻隔层201处于第一层吸附反应层202的上部。在本实施例中，超高压旋喷注射系统10的管内压强为30-55MPa，喷射半径不小于1m，钻进垂直度偏差小于0.5％。

通过多次重复上述步骤S201-S204可实现布点位置A的多层水平阻隔层20的构筑。完成布点位置A后，移动机位至污染场地布点位置B，重复上述步骤S201-S204，完成该污染场地的阻隔施工，对该污染场地严重的镉污染下渗污染地下水的风险进行有效管控。通过本实施例中的原地原位水平多层阻隔施工方法进行施工与采取普通的原位高压旋喷注射工艺相比，阻隔效率提升30％以上且施工成本低于500元/m3，具有良好的经济性。

在另一些实施例中，第一层吸附反应层202、第二层吸附反应层202、第一层防渗阻隔层201及第二层防渗阻隔层201的厚度为0.1m—0.5m。例如，0.2m、0.3m、0.4m等再此不作限定。

以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本公开的保护范围之内。