《污染場地原位修復直推鉆進-噴-注一體 化裝備操作指南》編制說明

《污染場地原位修復直推鉆進-噴/注一體

化裝備操作指南》

（征求意見稿）

編制說明

《污染場地原位修復直推鉆進-噴/注一體化裝備操作指南》

編制組

2024年3月

編制說明

1工作簡況

1.1任務來源

為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》《中華人民共和國土壤污

染防治法》《中華人民共和國水污染防治法》《地下水管理條例》，

提高污染場地修復工程質(zhì)量，保障土壤、地下水環(huán)境安全。依托國家

重點研發(fā)計劃項目“有色金屬采選冶聚集區(qū)遺留污染場地生物修復技

術（2020YFC1807600，執(zhí)行期：2020年11月至2024年10月，項目

總經(jīng)費4576萬元）”，江蘇大地益源環(huán)境修復有限公司、中國地質(zhì)

大學（北京）、南京貽潤環(huán)境科技有限公司、中南大學、中山大學、

桂潤環(huán)境科技股份有限公司聯(lián)合針對有色金屬采選冶聚集區(qū)遺留場

地復雜地形、污染物分布和土層特征，基于重金屬和選冶有機物協(xié)同

治理的生物或礦物基材料特性及多種劑型，開發(fā)了越野行走-鉆角調(diào)

節(jié)-噴注一體的原位鉆進-噴/注一體化裝備；經(jīng)修復材料劑型與復雜地

形、工況與一體化裝備的適配性研究后，并且在典型場地上通過中試

論證最優(yōu)及極限操作條件。

為了進一步將研究成果進行發(fā)掘和轉(zhuǎn)換，并且對同類功能設備的

制造的應用加以規(guī)范，編制本文件。本文件規(guī)定了直推鉆進-噴/注一

體化裝備的功能、技術、材質(zhì)指標要求，工況及藥劑劑型適配性測試

方法，以及適用場景、工程程序及操作規(guī)范。

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1.2工作過程

1.2.1工作分工

本指南由中華環(huán)保聯(lián)合會歸口。

本指南起草單位：江蘇大地益源環(huán)境修復有限公司、中國地質(zhì)大

學（北京）、南京貽潤環(huán)境科技有限公司、中南大學、中山大學、桂

潤環(huán)境科技股份有限公司。

本指南主要起草人：單暉峰、崔衛(wèi)華、陳亮、葛傳芹、李曉瑩、

吳克寧、王英濱、李夢珂、朱水清、張左右、楊振峰、王杰燚、胡嘉

朋、尹業(yè)新、賀治國、晁元卿、湯葉濤、張燕、涂方祥。

1.2.2工作過程

1.2022年9月，成立指南編制專家組

1)邀請多位國內(nèi)修復材料原位注射裝備領域的行業(yè)專家組成咨

詢、評審專家組，對本團標的編寫工作給予指導；

2)邀請同行業(yè)企業(yè)共同參與指南訂制，集思廣益。

2.調(diào)研：對國內(nèi)外相關指南、技術規(guī)范的全面調(diào)研、研讀，參考

學習；

3.2022年9月至12月，實地考察、測試、監(jiān)測：實地考察此直

推鉆進-噴/注一體化裝備在復雜工況下的技術性能表現(xiàn)、極限操作條

件，以及對不同劑型藥劑的兼容性；進入執(zhí)行中試、承擔中小規(guī)模的

示范工程；

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4.2023年9月至2024年9月，團標編寫、評審與定稿：預計在

評審專家組的三輪評審會及單獨指導下，本團標經(jīng)過多輪次修改，先

后形成初稿、征求意見稿、發(fā)布稿，正式對行業(yè)發(fā)布，擴大影響力。

1.3必要性分析

在國內(nèi)有關土壤和地下水原位修復的工程技術及裝備,特別是原

位修復功能材料注入技術及裝備的研究相對缺乏，與世界先進裝備比

起來還比較落后。最近些年，國內(nèi)參考國外經(jīng)驗，將建筑行業(yè)在地基

和隧道工程中常用的高壓旋噴技術用于土壤和地下水原位修復功能

材料的注入，但這個技術顯然不適合在地形地貌復雜的采選冶聚集區(qū)

污染場地上應用,其缺陷一是修復試劑的注入量和注入速率在目標注

射的深度區(qū)間內(nèi)不能根據(jù)地層特性和污染物濃度的垂直分布而進行

調(diào)整，導致修復材料在目標修復區(qū)域內(nèi)的分布缺乏針對性;二是在注

射過程中地面冒漿嚴重，造成修復材料浪費，也易引起二次污染:三

是高壓旋噴設備龐大、重、機動性極差，不勝任在采選冶集聚區(qū)的復

雜地形地貌場地上工作。至今為止，與采選冶集聚區(qū)復雜地形地貌、

工況，高、低滲透性復雜地層、各種不同理化性質(zhì)的修復材料均兼容

的鉆進,噴/注一體化的原位注入裝備在國內(nèi)尚屬空白。

綜上所述，集多重功能于一身的直推鉆進-噴/注一體化裝備在國

內(nèi)屬首次研制，國內(nèi)尚無對應的技術指南規(guī)范，制定指南對同類功能

設備的制造的應用加以規(guī)范，有助于技術研發(fā)的持續(xù)健康發(fā)展和同類

設備的規(guī)范化、產(chǎn)業(yè)化推廣應用。

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2指南編制原則和確定指南主要內(nèi)容

2.1編制依據(jù)

本文件引用了下列文件或其中的條款。凡是未注日期的引用文件，

其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB36600土壤環(huán)境質(zhì)量建設用地土壤污染風險管控指南

（試行）

GB/T14848地下水質(zhì)量指南

HJ610環(huán)境影響評價技術導則地下水環(huán)境

HJ/T166土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范

HJ494水質(zhì)采樣技術指導

HJ25.1建設用地土壤污染狀況調(diào)查技術導則

HJ25.2建設用地土壤污染風險管控和修復監(jiān)測技術導則

2.2編制原則

科學性原則：對修復場地進行全面調(diào)查，收集相關資料，綜合考

慮修復場地的水文地質(zhì)特性、空間分布情況、工程地質(zhì)等因素，選取

對應的修復材料、注入方式等，進行技術可行性評估，制定合理修復

方案。

可行性原則：制定的修復方案需合理可行，在前期場地示范工作

的基礎上，針對修復場地中污染物的性質(zhì)、污染程度、范圍及對人體

健康和生態(tài)環(huán)境造成的危害，進行注射藥劑和工況適配性測試，評估

鉆進噴注一體化原位修復方案的可行性。若評估結果為可行，合理選

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擇注入藥劑，因地制宜制定修復方案，使修復目標可達，修復工程切

實可行。

安全性原則：制定污染地下水鉆進噴注一體化原位修復方案要確

保場地修復工程實施安全，防止對施工人員、周邊人群健康及環(huán)境產(chǎn)

生危害和二次污染。

協(xié)調(diào)性原則：編制過程結合國內(nèi)外現(xiàn)已頒布實施的相關技術導則、

指南，且與國內(nèi)相關政策法律法規(guī)、技術導則規(guī)范等文件相協(xié)調(diào)。

2.3確定指南主要內(nèi)容的論據(jù)

指南針對有色金屬采選冶聚集區(qū)遺留場地復雜地形、污染物分布

和土層特征，規(guī)定了越野行走-鉆角調(diào)節(jié)-噴注一體的原位鉆進-噴/注

一體化裝備在原位修復、風險管控工程應用中對其功能、技術、材質(zhì)

的指標要求，規(guī)定了工況及藥劑劑型適配性測試方法、適用場景、工

作程序及操作規(guī)范。

指南的制定填補了國內(nèi)技術裝備及對應的技術規(guī)范/指南的空白，

為此類復雜、挑戰(zhàn)的污染場地的原位修復提供了技術支撐，促進科技

進步，并對于經(jīng)濟、高效、綠色地修復污染場地，降低場地的環(huán)境風

險具有重要意義。

指南的實施有助于為同類設備提供技術指南，提高復雜污染場地

修復工程質(zhì)量，保障修復場地附近的環(huán)境安全，保障生命安全，促進

周邊地區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

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2.4裝備關鍵部件及技術要求

原位修復直推鉆進-噴/注一體化裝備由噴/注一體化主機、藥劑配

置及注入系統(tǒng)總成、外置供電設備三部分組成。噴/注一體化主機由

設備自帶動力系統(tǒng)提供動力，設備運行功率在30~74kw之間。主要

包括液壓行走組件、發(fā)動機艙、底盤組件、操作臺、后托架、翻轉(zhuǎn)、

鐘擺功能組件、探測組件。其中探測組件包括高頻液壓沖擊錘、螺旋

鉆、卷揚桅桿、機頭擺動缸。本指南對關鍵部件性能和部分部件的材

質(zhì)等都做出了要求，同時對設備的各項參數(shù)也給予了建議范圍，為此

設備制造者和使用者提供了參考，同時規(guī)范了同類設備的使用。

3主要試驗（或驗證）的分析、綜述報告，技術經(jīng)濟論

證，預期的經(jīng)濟效果

（1）集越野行走、鉆角可調(diào)、中高滲透地層低壓注射、低滲透

地層水力壓裂/氣動壓裂/高壓霧化噴射四大功能于一身的直推鉆進-

噴/注一體化裝備屬國內(nèi)首創(chuàng)，國內(nèi)外尚未有對應的指南、規(guī)范，本

團體指南是針對此裝備的首個技術規(guī)范；

（2）本指南對比國內(nèi)外其它原位注射技術的情況如下：

直推鉆進-噴/注一體化裝備在現(xiàn)有直推注射裝備的基礎上研制，

適合于采選冶集聚區(qū)復雜地形地貌，機動性強，裝備可在平地和坡度

小于15度的緩坡上運行正常，注射傾角可調(diào)范圍偏離垂直方向不低

于30°，藥劑注射影響半徑最大值不低于1.5m，最高噴/注壓力不低

于20MPa，最深噴注深度不低于15m，最高噴/注流量不低于100

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L/min。裝備規(guī)模、能力及注入速度不低于國內(nèi)外現(xiàn)有水平，整體水

平國內(nèi)領先。直推鉆進-噴/注一體化裝備在污染場地修復應用中對比

同類設備的優(yōu)勢見表1。

表1直推鉆進-噴/注一體化裝備在污染場地修復應用中對比同類設備的優(yōu)勢

直推鉆進-噴/注一體化

對比直推鉆進噴注一體化設備優(yōu)勢

設備創(chuàng)新點

①對中、高滲透地層的藥劑注射增加了

氣流包裹、霧化功能；

GeoProbe直推注射②通過水力/氣動壓裂-霧化噴射實現(xiàn)對

低滲透地層的適應性，顯著提升藥劑作

用范圍和效能。

①對地層擾動小；

②針對低滲透地層的藥劑傳輸效果更

佳，影響半徑更大；

低滲地層：

③靶向、定位注射：在不同的目標深度

水力壓裂+氣動壓裂+霧

位置，可實現(xiàn)針對不同地層條件、污染

化噴射模式高壓旋噴

特征優(yōu)化調(diào)整注射方式、注射量，實現(xiàn)

精準注入；

④避免了高壓旋噴裝備龐大笨重，機動

性差，難以在采選冶遺留場地復雜工況、

地貌下工作的弊端。

中高滲地層：

①將此兩項國外獨立應用的技術集于一

低壓霧化注射模式

身；

②避免了先鉆孔、安裝套管、借助雙封

隔器等復雜操作，以及某些特種裝備不

水力壓裂、氣動壓裂

易得的問題，實施更快捷、高效、低成

本；

③兼具的對中高滲透地層的適用性是水

力壓裂、氣動壓裂所不具備的。

（3）本指南的相關發(fā)明專利“修復藥劑強化原位直推噴注鉆具及

噴注方法”申請（申請?zhí)?02210627951.6）已于2022年6月6日

受理。

目前檢索出的專利主要關于藥劑噴注設備的發(fā)明專利和實用新

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型專利很多，但是對于能適應復雜工況下的復合污染情況，并且能集

越野行走、鉆角可調(diào)、中高滲透地層低壓注射、低滲透地層水力壓裂

/氣動壓裂/高壓霧化噴射四大功能于一身的直推鉆進-噴/注一體化裝

備，沒有檢索到相關的專利。

4采用國際指南的程度與水平的簡要說明

4.1鉆進-噴/注一體化原位修復技術現(xiàn)狀

近兩年，國內(nèi)針對土壤和地下水污染場地的鉆進-注入-監(jiān)測一體

化的智能地下水修復裝備的研發(fā)才剛剛開始。在西方發(fā)達國家如美國，

在土壤和地下水修復領域已積累了豐富的原位修復工程經(jīng)驗。直推鉆

機Geoprobe已用于眾多場地的土壤和地下水原位修復功能材料注入，

但是這些場地的污染地層介質(zhì)往往都是中、高滲透性的砂質(zhì)、粉砂、

粉土等，而對于低滲透地層，比如國內(nèi)南方多見的黏土地層，直推注

射的影響半徑非常有限。此外，Geoprobe鉆機更適宜在平整場地上

移動，越野性能不強,一般不具有傾角注射功能。對于低滲透性的含

水介質(zhì)，往往用壓裂技術(水力壓裂或氣動壓裂)來注入原位修復功能

材料，美國還曾出現(xiàn)Ferox注射(氣動壓裂+霧化注射)技術，在鉆孔

內(nèi)采用雙封隔器的形式實施，強化藥劑傳輸。壓裂以及藥劑霧化注射

技術用于修復藥劑的原位傳輸在國內(nèi)還鮮有實踐,就更談不上將這些

先進的注射技術與直推技術/裝備相結合。

4.2國內(nèi)外關于鉆進-噴/注一體化、原位修復指南情況

1.美國州際技術與監(jiān)管委員會(ITRC)優(yōu)化注入策略和原位修

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復性能團隊在2020年就主流原位修復注入技術的提出過一個技術規(guī)

范，從一些關鍵技術指標上對各類原位注入裝備提出了相應要求。

2.美國海軍設施工程司令部在2003年就Ferox注射技術（屬于

氣動壓裂技術）對美國加利福尼亞州舊金山亨特斯角造船廠污染區(qū)治

理示范工程進行了效果和成本評估，但是沒有形成相應的技術規(guī)范。

3.美國國家環(huán)境保護署的原位修復技術現(xiàn)狀報告

（EPA542-K-94-005）介紹了水力壓裂和氣動壓裂兩項技術及應用案

例。對于直推鉆進-噴注一體化裝備這類集合式的設備目前國內(nèi)和國

際上沒對應的指南。

5指南主要內(nèi)容說明

5.1工作程序與內(nèi)容說明

本指南編制過程中系統(tǒng)調(diào)研了關于污染場地原位修復直推鉆進-

噴/注一體化裝備的相關案例和資料，分析總結我國污染場地直推鉆

進-噴/注一體化原位修復實施在修復方案設計、修復工程實施和修復

效果自評價等環(huán)節(jié)對環(huán)境保護措施的要求，結合修復場地實際情況，

結合修復工程實際需求，明確修復工程的具體的工作程序，明確原位

修復直推鉆進-噴/注一體化裝備的操作步驟以及使用前的預備操作以

及使用后的監(jiān)測步驟和收尾等工作方式和技術應用方法。

綜上，本指南將工作程序定義為三個階段：調(diào)查與方案制定、噴

注施工和噴注效果。本指南基本構建了鉆進-噴/注一體化設備原位修

復工程實施的全部工作流程。

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編制說明

5.2調(diào)查與方案制定說明

通過對修復場地進行全面調(diào)查，在確定修復場地土壤及地下水污

染狀況調(diào)查和風險評估報告的基礎上，根據(jù)修復場地的綜合地形地貌，

區(qū)域氣候、水文地質(zhì)條件等綜合因素，結合修復目標污染物的分布特

點以及污染物對人體健康和周圍環(huán)境的影響，初步選擇合適的修復藥

劑以及裝備注射方法等噴注方案。

5.3噴注施工說明

在噴注實施之前，需要使用噴/注一體化裝備樣機研究此裝備與

多種生物基、礦物基修復材料及劑型(包括粉劑、乳化液、水劑等)的

適配性，測試各種注射介質(zhì)(稀泥漿、懸濁液、乳化液、水溶液等)在

典型或代表性形態(tài)下對噴/注性能的影響規(guī)律，優(yōu)化裝備針對不同劑

型的注射介質(zhì)的最佳操作條件。

同時在通過收集修復場地的水文地質(zhì)，地貌地形的資料之后，研

究此噴/注一體化裝備在修復場地的實施的適應性；研究典型工況下

的噴/注或霧化功能的選擇、切換模式及效果，并最小化修復藥劑地

面冒漿現(xiàn)象；重點研究在典型工況下，不同劑型的適宜噴/注操作參

數(shù)及影響半徑(范圍)，為后續(xù)此一體化裝備正式注射做好準備。

根據(jù)污染場地原位修復直推鉆進-噴/注一體化裝備及操作規(guī)范，

原位修復分為中高滲透地層低壓噴/注模式，低滲透地層水力壓裂-低

壓噴/注模式和中低滲透地層氣動壓裂模式三種方式，修復過程可分

為鉆進和噴射兩個過程。水平鉆進針對面狀污染或埋深小于10m的

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編制說明

淺層污染區(qū)域，將鉆機桅桿調(diào)整到預定的入土角，然后沿著設計的軌

跡進行鉆進，鉆進到預定深度，之后進行修復藥劑噴注。

5.4噴注效果監(jiān)