科技部正式發(fā)布的《國(guó)家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果目錄》包括18項(xiàng)水污染治理技術(shù)、15項(xiàng)大氣污染治理技術(shù)、23項(xiàng)固廢處理技術(shù)等共85項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)成果。
1. 技術(shù)名稱(chēng)
高頻聲波振動(dòng)鉆進(jìn)取樣裝備及技術(shù)
2. 適用范圍
污染場(chǎng)地非卵石層取樣、巖土工程勘察、淺層礦產(chǎn)勘查。
3. 技術(shù)內(nèi)容
3.1 技術(shù)原理
聲頻（或稱(chēng)聲波，下同）振動(dòng)鉆進(jìn)技術(shù)原理如圖 1 所示，高速液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)一對(duì)偏心軸反向旋轉(zhuǎn)，橫向力相互抵消，向下則產(chǎn)生周期性激振力，當(dāng)振動(dòng)與鉆具自然諧振頻率疊合時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生共振，具有最大鉆進(jìn)能量。
技術(shù)路線(xiàn)為：采用高頻動(dòng)力頭提供振動(dòng)力，將鉆具貫入地層，不用泥漿，可連續(xù)快速鉆取地表至特定深度的原狀樣品；配合使用套管或螺旋中空管鉆進(jìn)，可采集地下水樣或建造地下水監(jiān)測(cè)井；配合使用污染物監(jiān)測(cè)儀器和特質(zhì)電纜，可在線(xiàn)采集不同位置的污染物濃度并傳輸至地面；配合使用注漿泵和注漿管，可將修復(fù)藥劑注入至目標(biāo)層位。配合使用脫落錐，可完成物探爆破孔的施工。
鉆機(jī)振動(dòng)頻率 50Hz～180Hz，液壓系統(tǒng)工作壓力 21MPa，振動(dòng)力 140kN，給進(jìn)行程＞3.0m，給進(jìn)力＞32kN，提升力＞64kN，最大扭矩＞1800N·m，最大轉(zhuǎn)速＞250r/min。
3.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
（1）聲頻振動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)不使用沖洗液，可在干旱無(wú)水環(huán)境及松散軟地層鉆探使用，對(duì)樣品和環(huán)境無(wú)污染，可獲得連續(xù)、弱擾動(dòng)柱狀樣品。
（2）鉆具不回轉(zhuǎn)或僅做極低速旋轉(zhuǎn)以防松扣，使旋轉(zhuǎn)摩擦阻尼大幅減小，節(jié)省動(dòng)力輸出；高頻振動(dòng)鉆進(jìn)（50Hz～200Hz）避開(kāi)了土層固有頻率（＜30Hz），使鉆具周?chē)亮Ｍ耆夯?，鉆進(jìn)阻力小，鉆進(jìn)速度大幅提高，尤其適合于砂層等松散地層取樣，克服了常規(guī)低頻振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)取樣導(dǎo)致樣品易散落的缺點(diǎn)。
4. 污染治理或環(huán)境修復(fù)效果
鉆進(jìn)過(guò)程中不使用泥漿、泡沫等介質(zhì)，對(duì)樣品和環(huán)境無(wú)污染，最大取樣直徑 130mm，鉆孔深度可達(dá) 50m 以上，優(yōu)于直推式取樣鉆機(jī)。
5. 技術(shù)示范情況
該技術(shù)在復(fù)雜地層的無(wú)污染、弱擾動(dòng)取樣效果顯著，已有 6個(gè)工程項(xiàng)目應(yīng)用。以山西尾礦壩閉庫(kù)勘察工程為例，勘察完成1#、2#赤泥庫(kù)壩頂及黃土壩體 859 平臺(tái) 22 個(gè)勘探鉆孔，其中孔徑 115mm 的單孔最大鉆深 44m，累計(jì)進(jìn)尺 600 多米，獲取了 300多組原狀土樣。取樣質(zhì)量高，對(duì)土體擾動(dòng)小，不需泥漿，鉆進(jìn)速度較常規(guī) SH30 鉆機(jī)快 1 倍，鉆孔深度大。
6. 投資估算
單臺(tái)設(shè)備投資約 75 萬(wàn)元。
7. 投資回收期
設(shè)備靜態(tài)投資回收期約 1 年。
8. 技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣前景
該技術(shù)取樣質(zhì)量高，在土壤污染場(chǎng)地調(diào)查、治理與修復(fù)、高等級(jí)工程勘察、水溶性礦物勘探、淺層地源熱泵孔和物探爆破孔等方面具有良好的市場(chǎng)前景。此外，目前國(guó)外進(jìn)口50m 聲波鉆機(jī)的價(jià)格約 300 萬(wàn)元，國(guó)內(nèi)通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化研發(fā)及批量生產(chǎn)，成本可控制在 50 萬(wàn)～75 萬(wàn)元，售后服務(wù)費(fèi)用也顯著降低。預(yù)估該類(lèi)鉆機(jī)的年需求量約 200 臺(tái)，市場(chǎng)前景良好。
