直接推進(jìn)鉆探技術(shù)在場地污染調(diào)查中的應(yīng)用研究

摘要：如今在我國各地的場地污染調(diào)查項(xiàng)目實(shí)踐中，迅速、準(zhǔn)確地明確污染物的分布特征是調(diào)查工作的重點(diǎn)。其中最為新興的一項(xiàng)污染場地的調(diào)查技術(shù)是采用直接推進(jìn)鉆探技術(shù)對(duì)土壤、地下水和土壤氣樣品進(jìn)行采集，探明土壤地層中污染物的構(gòu)成，該技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確、不引起交叉污染的特點(diǎn)，而且施工成本很低，可為污染場地調(diào)查工作提供高質(zhì)量的樣本信息。本文對(duì)實(shí)際污染場地調(diào)查項(xiàng)目中采用直接取樣鉆探技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)探究，以期為相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：鉆探技術(shù);場地污染;調(diào)查

中圖分類號(hào)：X508 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）09-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.052

Application research of direct propulsion drilling technology in site pollution investigation

Wang Xiao

（Tianjin North China Geological Exploration Bureau Nuclear Industry 247th Brigade， Tianjin 301800，China）

Abstract： In the practice of site pollution investigation projects in various parts of China， it is the focus of investigation work to quickly and accurately identify the distribution characteristics of pollutants. One of the most emerging survey techniques for contaminated sites is the use of direct propulsion drilling technology to collect soil， groundwater and soil gas samples to determine the composition of pollutants in the soil formation. The technology is fast， accurate and does not cause cross-contamination. Features， and low construction costs， provide high quality sample information for contaminated site surveys. In this paper， the direct sampling drilling technology in the actual contaminated site investigation project is used for experimental exploration， in order to provide reference for related work.

Key words： Drilling technology; Site pollution; Investigation

1 直接推進(jìn)鉆探取樣設(shè)備

直接推進(jìn)鉆探的取樣設(shè)備主要分兩種，一種是人工錘設(shè)備，另一種是機(jī)械鉆探設(shè)備，這兩種設(shè)備各有優(yōu)缺點(diǎn)。人工錘其實(shí)就是利用人工的方法錘打探桿到一定的深度，主要用于推進(jìn)直徑十二到二十五毫米左右的探桿，其推進(jìn)深度大概在十米之內(nèi)。現(xiàn)如今機(jī)器鉆探設(shè)備應(yīng)用范圍是比較廣泛的，這種設(shè)備可以輕易達(dá)到人工錘的水平，不過這種設(shè)備也是有利有弊的，比較起來，人工錘可以輕易達(dá)到一些縫隙比較狹窄的地域進(jìn)行施工，但是這種機(jī)器設(shè)備就沒有這么輕松了，它主要應(yīng)用的是一些大型的施工現(xiàn)場，不過其局限性較小，不會(huì)被一些比較堅(jiān)硬的巖石所阻擋，可以直接穿透并進(jìn)行下一步工作。對(duì)于我國現(xiàn)在的DPP型號(hào)機(jī)器鉆探設(shè)備，它位于世界技術(shù)的前列，雖然某些技術(shù)還沒有達(dá)到人們預(yù)期的目標(biāo)，不過距離也不是很遠(yuǎn)了，這個(gè)設(shè)備是將基礎(chǔ)的鉆井設(shè)備還有強(qiáng)力震動(dòng)的設(shè)備相結(jié)合為一體的大型機(jī)器，利用鉆井設(shè)備的推進(jìn)能力還有振動(dòng)機(jī)的震動(dòng)效率可以很輕松地打透地面的泥土還有巖石，這種機(jī)器的震動(dòng)能力是極強(qiáng)的，但會(huì)對(duì)機(jī)器設(shè)備造成一定的影響，所以需要注意設(shè)備的維修和檢查。在沒有任何輔助設(shè)備的幫助下直接進(jìn)行對(duì)井的深鉆，需要極強(qiáng)的推動(dòng)能力。

2 直接推進(jìn)鉆探技術(shù)功能及其當(dāng)今的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 直接推進(jìn)鉆探技術(shù)功能當(dāng)今現(xiàn)狀

對(duì)于現(xiàn)在的鉆井勘探技術(shù)需要不斷的增強(qiáng)，需要對(duì)土層的取樣進(jìn)行測試，推測土層的指標(biāo)系數(shù)及土層的物質(zhì)污染種類，需對(duì)土層的有害物質(zhì)進(jìn)行測試并消除。在過去幾十年的發(fā)展中，針對(duì)復(fù)雜的沉積地層，人們想方設(shè)法開發(fā)了多種針對(duì)不同場地的偵測和鉆頭取樣的辦法，比如砂沉積的地層，可以使用淤沙驅(qū)動(dòng)機(jī)械頭來解決砂體的流動(dòng)問題，從而大大減小取樣的困難;通過使用黏土的驅(qū)動(dòng)頭工具，可以在一些方面上減小沉積層地表取樣的困難。

2.2 土層的連續(xù)取樣技術(shù)

土層的連續(xù)取樣方法是直接推進(jìn)鉆探的技術(shù)中最為關(guān)鍵的功能，其所取出的樣品盡管在推動(dòng)的過程之中受到了一定程度的壓縮，但是它的深度定位十分準(zhǔn)確。在一次的污染場地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查時(shí)，對(duì)不同的地層推出了不同的鉆進(jìn)和取樣方法，該場地的表層前三米便是由渣土形成的極其不均勻的堆積土地層，通過設(shè)置液壓震蕩錘子的頻率，采取內(nèi)桿的驅(qū)動(dòng)的頭部確定取樣深度后開始取樣，可以輕松避免由于土體的阻力等各種原因?qū)е碌臉庸荛_裂問題，提高取芯的效率;對(duì)于粉砂地質(zhì)層因?yàn)樯绑w的流動(dòng)會(huì)造成取芯率十分低，這種情況下可以通過添加提芯帽蓋的方法來實(shí)現(xiàn)。

2.3 直接推進(jìn)鉆探土層取樣

土層樣品的采?。涸谄渫七M(jìn)的過程中，鉆具的下部將安裝專業(yè)的取土器具，在推進(jìn)的同時(shí)也直接進(jìn)行采土取樣。鉆具的配置其中也包括了震動(dòng)器、鉆井桿和土層的取樣器械。在進(jìn)行取樣時(shí)，使用振動(dòng)器通過振動(dòng)力使鉆井工具向下移動(dòng)，等到達(dá)最初規(guī)定的深度之后再提出鉆具并卸下取樣器，拿出取樣器后取出所需要的標(biāo)本。

3 直接推進(jìn)鉆探的取樣技術(shù)試驗(yàn)

3.1 直接推進(jìn)鉆探地下水取樣的技術(shù)試驗(yàn)

直接推進(jìn)鉆探地下水取樣的鉆探工具的裝置也大體相同。在采取標(biāo)本推進(jìn)的時(shí)候，鉆具下部將配備專有的取樣器械設(shè)施，等到把其推進(jìn)到規(guī)定的程度，再從桿的中心下放泵，采取地下水的樣品。地下水的樣品取材器械擁有兩種，一種是裸露水管型號(hào)的直接推進(jìn)鉆探取樣器材，另一種是一個(gè)密閉性的直接進(jìn)行推進(jìn)地下水的樣品取樣器。密閉型的地下水取樣器材由多種部件組成，在直接進(jìn)行推進(jìn)鉆井的工作中，與直桿相連，直到預(yù)定的取樣位置的時(shí)候，再把桿抽回，因?yàn)樗B接的水管壓頭的粗細(xì)程度比外管大，所以在進(jìn)行回抽的時(shí)候，一定要保持住壓頭的位置保持不動(dòng)，外管往上提，從而露出濾水管道，再從探試桿和樣品器的中心使用強(qiáng)壓力泵進(jìn)行地下水的采集;裸露型的地下水取樣器由壓頭、濾水管等組成，在直接的推進(jìn)的過程中，與探桿連接，直到預(yù)定的深度，再使用壓力泵從探試桿和取樣器的中心進(jìn)行合理取樣，但是在向下推進(jìn)水管的時(shí)候非常容易堵塞。慣性泵是由裝有底閥門的很小的直徑管線構(gòu)成，在管的底端配備一個(gè)終止閥門，當(dāng)下落的時(shí)候，將其打開，地下水進(jìn)入管線之中，管線上升時(shí)將底閥門關(guān)閉。使用的時(shí)候通過來回的往復(fù)運(yùn)動(dòng)將地下水抽出，排放到預(yù)定的位置。在進(jìn)行工作的過程之中得出直接對(duì)推進(jìn)地下水的取樣方法不適用于很硬的地層和寬闊的場地，適合于地層相對(duì)松散、水位淺和水量足的地表。

3.2 直接推進(jìn)鉆探氣體取樣技術(shù)的試驗(yàn)

在利用鉆井裝置時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的檢查才可以進(jìn)行下一步工作，對(duì)于鉆進(jìn)氣體的檢查需要做到，對(duì)慮管還有試探桿的檢測工作，需要及時(shí)對(duì)所勘測地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，探頭需要與試探桿的旋鈕結(jié)合在一起，對(duì)器材的回收做好準(zhǔn)備，同時(shí)需要使試探桿與氣泵的試管相連接，做到對(duì)氣體的收納并及時(shí)進(jìn)行測量。

在對(duì)吸泵的氣體進(jìn)行測量時(shí)要做到微測，以保證氣泵的收納程度與所接受氣體可以適應(yīng)。所以我們選擇了具有以下特點(diǎn)的氣體取樣泵：抽氣、打氣用微型的真空機(jī)械泵，并且可以同時(shí)提供正負(fù)的壓力;在大流量真空時(shí)最大可達(dá)兆帕級(jí)別;其抽氣口和排氣口都可以帶大負(fù)載且能正常的工作;在進(jìn)行氣體采樣時(shí)，需要注意到我們的氣管的氣密性，不要使一些空氣中的氣體進(jìn)入到試管始終，這樣不僅僅會(huì)使所測量的氣體物質(zhì)不準(zhǔn)確，還會(huì)影響到對(duì)下井的勘探作業(yè)，會(huì)受到一些外來物質(zhì)的危害。氣體的存儲(chǔ)器可以用非常簡單的器具，例如氣帶、氣罐、氣球等等，一般的金屬管的工作壓力可以達(dá)到十兆帕甚至以上，但是在采集氣體之前，要對(duì)存儲(chǔ)容器進(jìn)行多次吸抽，使它基本到達(dá)真空的狀態(tài)。

3.3 注入法試驗(yàn)

相比于最為基本的抽水方法，注入的方法不能用于建造井，它對(duì)地層的干擾小，并且可以定性的得出高分辨率的系數(shù)，其中該方法是通過對(duì)地表和一些傳感器所形成的壓力，再根據(jù)相關(guān)的公式算出K的值，從而對(duì)結(jié)果進(jìn)行定量的轉(zhuǎn)換。目前使用該方法偵測是需要向勘測井注入大量的水，原因是改變井中的氣壓以便于進(jìn)行測量，通過對(duì)氣壓的檢測來調(diào)查井中的物質(zhì)，便于未來對(duì)井的勘探，不過這種方法可能對(duì)于測試不是很準(zhǔn)確，但是通過該方法，可以顯著提高探測范圍。

4 結(jié)束語

直接推進(jìn)鉆探技術(shù)是當(dāng)今我國污染場地調(diào)查的十分重要的方式，擁有鉆機(jī)輕便、推進(jìn)快而靈活且干擾小的特點(diǎn)，在進(jìn)行土層的連續(xù)取樣時(shí)，探測地層的系數(shù)，還可以量出地表中的污染產(chǎn)物，但是在一些技術(shù)方面也存在著一些固有的小問題，往往推動(dòng)驅(qū)動(dòng)力會(huì)強(qiáng)于其回轉(zhuǎn)的力度，會(huì)導(dǎo)致土層壓縮，導(dǎo)致探測結(jié)果受到影響。另外當(dāng)鉆探的深度較大的時(shí)候，鉆桿與孔所產(chǎn)生的摩擦?xí)纬珊艽蟮淖枇?，因此在很大程度上限制了它的?yīng)用。現(xiàn)如今人類對(duì)環(huán)境的破壞越來越嚴(yán)重，使得所勘測資源地的物質(zhì)也變得遠(yuǎn)不及從前，所以現(xiàn)在所需要做的就是節(jié)約資源，并對(duì)污染地進(jìn)行控制，保障資源在未來可以做到持續(xù)發(fā)展。當(dāng)然現(xiàn)在對(duì)鉆井機(jī)器設(shè)備的需求日益增大，在未來我們需要研究出效率更高、靈活度更強(qiáng)、鉆井能力更強(qiáng)、更大口徑的直接鉆井探測設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙龍，孔祥科，黃爽兵.直接推進(jìn)鉆探技術(shù)在污染場地調(diào)查中的應(yīng)用進(jìn)展[J].南水北調(diào)與水利科技，2018，12（02）：107-110.

收稿日期：2019-04-10

作者簡介：王嘯（1984-），男，漢族，研究生學(xué)歷，研究方向環(huán)境工程。