[0001] 本发明属于土壤修复技术领域，特别涉及采用数字化控制系统实现模块化土壤原位注射修复的装备。

[0002] 目前，土壤修复技术包括喷洒药剂和注射药剂的修复方式；其中，原位注入—高压旋喷注射修复技术（简称高压旋喷技术），是原位化学氧化/还原修复领域新出现不久的一种土壤修复技术；根据现有技术得知，作业时，先通过钻孔进入土层的预定深度，配制好的药剂在高压注浆泵和压缩空气的作用下沿注浆管从喷嘴喷出，在使氧化药剂与污染土壤充分混合，通过氧化分解污染物达到修复的目的；注入完成后，药液还会进一步在含水层中迁移、扩散，土壤渗透性及工期则决定了药液最终的扩散半径。

[0003] 相比于其他注入/注射技术，高压旋喷技术适用的土层范围更广，可由高渗透性的砂层扩展至低－中渗透性地层( 如粉土、粉质黏土等），也适用于单独土壤或地下水、土水复合污染等情形；目前，高压旋喷技术的注射压力是注入井、深层搅拌等现有技术的1.0‑
5.0倍；药剂有效扩散半径是现有技术的0.5‑4倍，尤其对于饱和砂层修复具有扩散半径大，一次性完成单孔连续注射作业，实施便捷，同时高压旋喷技术修复深度最大可达5‑10m，药剂有效扩散半径0.5‑1.5m；注射流量是现有技术的2‑3.5倍，单套设备处理能力：土壤修复为500‑900m³/d，通常的修复深度根据土壤污染情况的不同大多数处于0.5‑4m；

[0004] 经过检索，现有技术公告号为CN 217665399 U的，本发明公开了一种用于复配药剂制备的原位注入装置及系统，其中原位注入装置包括外管以及插入外管内的内管，所述
外管和内管均为空心管结构，所述外管的底部设有钻头；所述外管的下部自上而下依次设
有相互连通的药剂混合腔和注射腔，所述外管通过药剂混合腔连通所述内管。本发明通过
设置内管和外管，形成两个独立传输通道，用于输送两种不同药剂，并在独立传输通道的末端，设置药剂混合腔，使两种药剂混合形成复配药剂，并从注射腔注入土壤中，避免现有技术中复配药剂因输送时间过长而氧化性减弱，提高了施工效率和药剂的使用效率，强化了
土壤修复效果；

[0005] 其缺点在于，利于药剂喷射与融合的松散土壤只限制在钻头所钻出的通道内，通道以外的土壤仍处于凝固夯实的状态，不利于修复药剂的融合，药剂的扩散速度较慢以及
扩散范围受限较大，即使药剂注射后也会因为夯实的土壤而使药剂扩散融合较慢达不到理
想效果；

[0006] 经过检索，公告号为CN215745476U的一种原位高压旋喷注射修复装置，其包括储液管、高压注浆管和钻头，所述高压注浆管安装于储液管和钻头之间，且所述高压注浆管与储液管相互连通，所述高压注浆管的圆周侧壁开设有呈环形阵列分布的喷孔，所述储液管
圆周侧壁的下段开设有加注口，且所述储液管的顶端固定安装有驱动电机，所述驱动电机
的输出轴贯穿储液管的顶端，且延伸至储液管的内部固定连接有转动套管；

[0007] 经过检索，公告号为CN210208082U的一种新型推进式原位注射钻头，包括注射管、钻头体和连接管，所述连接管固定安装在所述注射管的一端，所述钻头体位于所述注射管远离所述连接管的一端，且与所述注射管可拆卸连接，所述注射管靠近所述钻头体的一端
外表壁开设有注射孔；进一步的，本技术方案具有上述缺点外，其中的注射孔在土壤中转动下潜时还易被土壤堵塞，使注射过程不能顺利进行；

[0008] 以上两项现有技术同样拥有上述缺点；

[0009] 经过检索还发现，公布号CN113305141A的现有技术公开了一种采用履带移动设备搭载垂直钻臂，实施药剂注射的装置，实现对土壤进行原位氧化修复，履带式移动设备移动方便；结合上述现有技术并针对以上缺点，本发明提供了一种土壤原位注射修复设备。

[0067] 为方便本技术领域人员的理解，下面结合附图1‑17，对本发明的技术方案进一步具体说明。

[0068] 实际例1：

[0069] 采用数字化控制系统实现模块化土壤原位注射修复的装备，包括载具1，载具1上设有驾驶舱101、空气压缩机2、药罐3、油站4、基座5，基座5上设有固定架6，固定架6上设有调节机构7，调节机构7上设有注射机构8，注射机构8内部设有卡锁机构9；驾驶舱101内驾驶载具行走，空气压缩机2、药罐3、油站4为注射机构8提供高压气体、注射修复药液以及油压动力。

[0070] 载具的驾驶舱内还设有数字化控制工作平台，包括物理编组装置、信息编组终端；物理编组装置用于根据作业场景类型和修复工艺复杂程度配合各机构进行自定义可变编
组、设定，生成不同的工作路线和方式，包括各机构工作的先后顺序；信息编组终端，用于根据不同的施工工艺要求与修复装备中所涉及的动态工作要素集进行数字化场景定义，进行
信息的综合处理，包括注射工艺、钻土深度、注射药量、药罐搅拌混药速率，并控制制定的工作路径进行运行；通过上述数字化控制工作平台控制优化药剂投加参数，使药剂注射参数
可以精确控制，数字化控制工作平台为现有技术；

[0071] 所述药罐3内壁上设有第一齿环301以及若干均匀分布的凸块302，药罐3顶部设有进药口304和第三电机31，药罐3侧壁上设有出药口303，药罐3内部设有第二转轴32，第二转轴32两端设有转动连接的花键轴33，其中一套花键轴33端部设有转动的齿轮331并啮合第
一齿环301，花键轴33上设有滑动连接的套筒34以及套接的第一弹簧37，套筒34两端设有链轮343，上下对应的链轮343之间通过链条341连接；链条341上设有链板342；第一弹簧37顶触第二转轴32和链轮343。

[0072] 链条341上设有横板36并通过支腿361固定连接，横板36上设有竖板362，竖板362与横板36之间设有斜板363；所述套筒34之间设有支撑臂35，支撑臂35两端转动连接套筒
34，支撑臂35上设有第一顶轴351，第一顶轴351端部设有滚轮352并顶触药罐3内壁以及凸
块302，支撑臂35两端设有第二顶轴353，第二顶轴353两端顶触链轮343；第三电机31轴端连接第二转轴32并为其转动提供动力，进而带动花键轴33转动从而带动链板342和斜板363、
竖板362沿链条341上下往复移动实现对药液的搅拌，同时第一顶轴351顶触凸块302配合第
一弹簧37和第二顶轴353带动套筒34沿花键轴33整体移动实现对药液的上下左右以及第二
转轴32为轴心的整体转动搅拌混合。

[0073] 所述固定架6上设有固定的第一转轴61，第一转轴61一端转动连接基座5，第一转轴61上设有第一齿盘62，基座5上设有第一电机63，第一电机63轴端设有齿轮并啮合第一齿盘62，固定架6上设有固定板65和导向架64，固定板65设于固定架6两端。

[0074] 所述调节机构7设于固定架6上，调节机构7包括第四液压马达71、丝杠72、第一导向轴73，丝杠72两端的通轴转动连接固定板65，第四液压马达71固定在固定板65上并且联
动丝杠72，第一导向轴73设有一对，第一导向轴73两端固定连接固定板65。

[0075] 所述注射机构8包括安装座801、第一安装板803、第二安装板804、第一套管805、钻头806、第二套管814、第二齿盘809、第一液压马达810、第一中转匣811、第二中转匣812、顶推机构813、第二套管814、第一支撑板815、第二液压马达816、进药管82、进气管83、第一钻杆802、第二钻杆807、第二支撑板84；安装座螺纹连接丝杠，安装座滑动连接第一导向轴；第一安装板803、第二安装板804固定在安装座801上，第一液压马达810、第二齿盘809设置在第二安装板804上，第一液压马达810输出轴上设有齿轮并啮合第二齿盘809，第一钻杆802转动连接第一安装板803、第二安装板804，第一钻杆802上设有齿牙8021并啮合第二齿盘
809，第一中转匣811、第二中转匣812固定在第一钻杆802外壁上；第一中转匣811包括固定连接第一钻杆802外壁的第一环匣8111，第一环匣8111上设有转动连接的第二盖板8112，第二盖板8112与第一环匣8111之间设有密封垫，第二盖板8112上设有第一固定轴8113并固定
连接第一安装板803，第二盖板8112上设有联通的第一通管8114，第一通管8114连接药罐3
进药；第二中转匣812包括固定连接第一钻杆802外壁的第二环匣8121，第二环匣8121上设
有转动连接的第三盖板8122，第三盖板8122上与第二环匣8121之间设有密封垫，第三盖板
8122上设有第二固定轴8123并固定连接第一安装板803，第三盖板8122上设有第二通管
8124并联通空气压缩机2进气。

[0076] 所述第一钻杆802内壁上设有导向槽8023，第一钻杆802顶部设有螺栓固定的第一盖板8022，第一钻杆802一端设有第一卡环8024，第一卡环8024上设有第一限位槽8025。

[0077] 所述第二钻杆807上设有第二卡环8071，第二卡环8071上设有第二限位槽8072。

[0078] 所述第二套管814两端设有安装槽8144，安装槽8144契合第一卡环8024和第二卡环8071，第二套管814两端设有第三限位槽8145，第二套管814一端设有第二限位轴8146，第二套管814侧壁上设有第一通槽8142、第二通槽8143、第二通孔8141；第二套管814底部设有第二齿环8147。

[0079] 所述卡锁机构9包括第二油缸91、第三支撑板92、支撑架93、卡块94、调节杆96；所述第三支撑板92两端设有转动的支撑轮921并位于导向槽8023内，所述支撑架93设于第三支撑板92下方，支撑架93滑动连接第二限位轴8146，支撑架93上设有第三限位轴931并滑动连接第三支撑板92，支撑架93上设有调节杆96，调节杆96两端设有固定设置的限位板963、限位块962以及滑动设置的卡块94，卡块94设于限位板963和限位块962之间，卡块94上设有第二导向轴942，第二导向轴942滑动连接限位板963，第二导向轴942上套设有第二弹簧
941，第二弹簧941顶触卡块94和限位板963，所述第二油缸91固定在第三支撑板92上，第二油缸91顶轴固定连接支撑架93，通过第二油缸91推动支撑架93以及调节杆96、卡块94下移
进入第一限位槽8025、第二限位槽8072、第三限位槽8145内将第一钻杆802、第二套管814、第二钻杆807相互之间进行锁止形成一个整体。

[0080] 所述第一套管805设为两个半圆罩并在套接第二套管814后通过螺栓进行固定；第一套管805上设有第一通孔8051、支撑块8052，支撑块8052设于第一通槽8142内，支撑块
8052上设有第一限位轴8053并贴合第二套管814内壁对第一套管805进行限位，支撑块8052
上设有弧形齿条8054，第一套管805一侧还设有第三液压马达8055，第三液压马达8055固定在第二套管814内壁上，第三液压马达8055输出轴上设有齿轮并啮合弧形齿条8054，通过第三液压马达8055配合弧形齿条8054带动第一套管805转动使第一通孔8051与第二通孔8141
对其以及交错。

[0081] 第二钻杆807内部中空并设有第一支撑板815，第一支撑板815上设有第二液压马达816、传动齿轮8161，第二液压马达816输出轴上设有齿轮并啮合传动齿轮8161，传动齿轮
8161啮合第二齿环8147；通过第二液压马达816带动第二套管814沿第一卡环8024、第二卡
环8071转动。

[0082] 所述第二支撑板84固定连接第二套管814内壁，进药管82和进气管83一端通过第二支撑板84进行固定，进气管83端部设有喷气管832，喷气管832设于进药管82内部并相互
套接，进药管82端部设于第二通孔8141内；进气管83一端设有第二分流管831，第二分流管
831穿过第一钻杆802内壁并联通第二环匣8121；进药管82一端设有第一分流管821，第一分流管821穿过第一钻杆802内壁并联通第一环匣8111。

[0083] 第一钻杆802顶部设有多通道液压旋转接头817用于对油站4和各个液压件之间的油路连接，避免油路在第一钻杆802转动时使油路缠绕；多通道液压旋转接头817设有多个
单独运行控制的油路连接注射机构8内部的液压元件；多通道液压旋转接头817型号为LT‑
DEUBLIN‑ZK，采用定制版或市场采购。

[0084] 所述顶推机构813包括第四支撑板8131，第四支撑板8131固定连接第二套管814内壁上，第四支撑板8131上设有第三固定轴81311和第一油缸8132，第三固定轴81311固定连
接第四支撑板8131，第一油缸8132底座转动连接第三固定轴81311，第一油缸8132顶轴上设有推轴8133，推轴8133设于第二通槽8143内同时推轴8133滑动穿过第一套管805，推轴8133上设有对称设置的刮板8134，刮板8134铰连接推轴8133，刮板8134一端设有套接的套板
8135，套板8135一端设有铰连接的固定块8136，固定块8136固定在第一套管805上。

[0085] 采用数字化控制系统实现模块化土壤原位注射修复的装备，工作过程如下：

[0086] 此套装备通过载具驾驶舱内的控制模块利用数字化整体控制注射机构注射修复药液、载具行走、调节机构调节注射机构的角度的运行，通过独立控制注射机构注射、载具行走、调节机构角度调节实现各机构作为独立模块的单独运行而不相互干涉；实现行走转
移、药液注射的模块化控制，大大提高了操作效率和准确度。

[0087] 载具1载动注射机构8移动至修复区域，通过注射机构8中第一液压马达810配合第二齿盘809带动第一钻杆802转动，通过卡锁机构9使第一钻杆802、第二钻杆807、第二套管
814相互锁止构成一个整体，进而带动钻头806转动，同时第四液压马达71带动安装座801沿第一导向轴73上下移动，实现钻头806的稳步下潜；第一钻杆802转动时，第一环匣8111和第二环匣8121跟随转动，而第二盖板8112和第三盖板8122因连接第一安装板803而相对固定，形成旋转结构并保证药液和气体的正常输送，避免管道缠绕的情况出现。

[0088] 当下潜到一定深度的修复区域后，停止第四液压马达71继续提供动力以及第一液压马达810提供动力；然后通过卡锁机构9解除第一钻杆802、第二钻杆807、第二套管814之间的锁固状态，首先通过第二油缸91拉动支撑架93沿第二限位轴8146上升，进而拉动卡块
94上升退出第一限位槽8025、第二限位槽8072、第三限位槽8145，使第二套管814能够在第二液压马达816的带动下沿安装槽8144独立转动。

[0089] 通过第三液压马达8055带动支撑块8052以及第一套管805转动使第一通孔8051与第二通孔8141重叠，进而使药液喷出并且在喷气管832喷气的作用下产生气液混合物使药
液分散的更加均匀，在此过程中支撑块8052在第一通槽8142内移动，顶推机构813中的推轴
8133在第二通槽8143内移动；进一步的，顶推机构813中的第一油缸8132顶出推轴8133使推轴8133带动刮板8134和套板8135逐渐顶起，在此过程中，第二液压马达816带动第二套管
814转动使刮板8134和套板8135在相互拉长的过程中对第一套管805外围的土壤进行疏松，
疏松过程中逐渐由贴壁到外围逐渐扩大，使药液注射的更均匀和更深入。

[0090] 当需要上升复位第一钻杆802时，在第二套管814转动时，通过第二油缸91推动调节杆96下移，使卡块94下移，并且通过第二弹簧941对卡块94提供缓冲的作用，当第一限位槽8025、第二限位槽8072、第三限位槽8145相互契合时，卡块94通过第二弹簧941的推动卡接第一限位槽8025、第二限位槽8072、第三限位槽8145，将第一钻杆802、第二钻杆807、第二套管814之间进行锁固恢复成一个整体；然后反转第一钻杆802并配合第四液压马达71反转
提升安装座801完成钻头806的出土；再通过载具1转移到下一区域。

[0091] 其中，药罐3中设有第二转轴32转动，在花键轴33、齿轮331配合第一齿环301的状态下能够通过链板342和横板36实现药液的水平和上下的搅拌，再通过第一弹簧37的顶推
和凸块302的配合使用使套筒34能够沿花键轴33滑动，在水平和上下搅拌的基础上通过斜
板363实现药液的轴向移动的搅拌，最终实现对药液的符合搅拌过程，使药液在漫长的注射修复过程中不会出现大范围沉淀的情况。

[0092] 注射机构使用时的具体注射使用方法，步骤如下：

[0093] 1）根据土壤污染情况设定钻孔距离，确保药剂注射后在向四周分散辐射过程中能够使辐射范围相连接或接壤；然后确定钻孔深度，预设深度能够到达污染土壤的底部确保
修复药液能够分散辐射至污染土壤底部；本注射机构的注射深度设置位1.2m；

[0094] 2）钻杆垂直校正后进行钻孔，并随时注意土壤内部石块以便及时停止钻孔避免损坏钻头、钻杆；其中注射机构可以设置多套并列进行钻孔注射；注射机构可以设置间隔为
1m，使相邻注射机构间的药液辐射范围能够相邻或交叉，确保能够使修复效果比较全面；

[0095] 3）钻孔过程中，首先钻孔前，卡锁机构中第二油缸推动卡块卡锁第一钻杆、第一套管、第二钻杆，确保形成一条完整固定的钻杆；然后通过第一液压马达带动钻取到相应深并停留；然后卡锁机构解除第一钻杆、第二钻杆、第一套管的卡锁状态，使第一套管能够单独转动；

[0096] 4)再通过第二液压马达带动第一套管以及第二套管进行独立转动，转动的同时并伴随第一油缸持续推动顶出推轴，进而带动刮板、套板逐渐顶出，因此在第一套管转动时会通过刮板、套板对钻孔周围的硬质土壤进行逐层的松散，以便于提高修复药剂的分散、辐射的速度和质量；

[0097] 5）喷射药液前通过第三液压马达带动第二套管转动使第一通孔和第二通孔重合，使药液能够顺利喷出；并在药液喷射完成后复位第二套管，使第一通孔、第二通孔再次错
开，避免进入土壤后造成堵塞；

[0098] 6）药液注射，通过外部设置的空压机提供高压气体，由于喷气管设于进药管内部并相互套接，因此喷出时会使药液在喷气管喷气的作用下产生气液混合物使药液分散的更
加均匀，喷射力度更大；空气注入压力为0.5 Mpa；药剂注射压力为25 Mpa；

[0099] 7）然后卡锁机构卡锁第一套管、第一钻杆、第二钻杆，再然后钻头反转使注射机构复位出土，再通过载具进行转移至下一注射点。

[0100] 实施例2：

[0101] 相较于实施例1所不同的是，本实施例中注射机构设置为单排单列单孔方式注射修复；并且步骤1）中的注射深度为1.35m；步骤2）中注射机构的注射深度设置为1.2m；空气注入压力为0.8 Mpa；药剂注射压力为30 Mpa。

[0102] 在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0103] 综上所述包括但不限于电机等电子或电器元器件为现有技术中的元器件，通过私人订制或购买所得，各元器件之间的电性连接均为现有技术中常规的电路连接或电性连
接，不是本发明的保护范围；油站与油缸、液压马达之间的连接为现有技术中常规的油路连接，不是本发明的保护范围；

[0104] 以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明
的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。