直接推進鉆探技術在場地污染調查中的應用研究

摘要：如今在我國各地的場地污染調查項目實踐中，迅速、準確地明確污染物的分布特征是調查工作的重點。其中最為新興的一項污染場地的調查技術是采用直接推進鉆探技術對土壤、地下水和土壤氣樣品進行采集，探明土壤地層中污染物的構成，該技術具有快速、準確、不引起交叉污染的特點，而且施工成本很低，可為污染場地調查工作提供高質量的樣本信息。本文對實際污染場地調查項目中采用直接取樣鉆探技術進行了試驗探究，以期為相關工作提供借鑒。

關鍵詞：鉆探技術;場地污染;調查

中圖分類號：X508 文獻標識碼：A 文章編號：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 直接推進鉆探取樣設備

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

2 直接推進鉆探技術功能及其當今的應用現狀

2.1 直接推進鉆探技術功能當今現狀

對于現在的鉆井勘探技術需要不斷的增強，需要對土層的取樣進行測試，推測土層的指標系數及土層的物質污染種類，需對土層的有害物質進行測試并消除。在過去幾十年的發展中，針對復雜的沉積地層，人們想方設法開發了多種針對不同場地的偵測和鉆頭取樣的辦法，比如砂沉積的地層，可以使用淤沙驅動機械頭來解決砂體的流動問題，從而大大減小取樣的困難;通過使用黏土的驅動頭工具，可以在一些方面上減小沉積層地表取樣的困難。

2.2 土層的連續取樣技術

土層的連續取樣方法是直接推進鉆探的技術中最為關鍵的功能，其所取出的樣品盡管在推動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確。在一次的污染場地進行實地調查時，對不同的地層推出了不同的鉆進和取樣方法，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，通過設置液壓震蕩錘子的頻率，采取內桿的驅動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導致的樣管開裂問題，提高取芯的效率;對于粉砂地質層因為砂體的流動會造成取芯率十分低，這種情況下可以通過添加提芯帽蓋的方法來實現。

2.3 直接推進鉆探土層取樣

土層樣品的采取：在其推進的過程中，鉆具的下部將安裝專業的取土器具，在推進的同時也直接進行采土取樣。鉆具的配置其中也包括了震動器、鉆井桿和土層的取樣器械。在進行取樣時，使用振動器通過振動力使鉆井工具向下移動，等到達最初規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本。

3 直接推進鉆探的取樣技術試驗

3.1 直接推進鉆探地下水取樣的技術試驗

直接推進鉆探地下水取樣的鉆探工具的裝置也大體相同。在采取標本推進的時候，鉆具下部將配備專有的取樣器械設施，等到把其推進到規定的程度，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的直接推進鉆探取樣器材，另一種是一個密閉性的直接進行推進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，在直接進行推進鉆井的工作中，與直桿相連，直到預定的取樣位置的時候，再把桿抽回，因為所連接的水管壓頭的粗細程度比外管大，所以在進行回抽的時候，一定要保持住壓頭的位置保持不動，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壓力泵進行地下水的采集;裸露型的地下水取樣器由壓頭、濾水管等組成，在直接的推進的過程中，與探桿連接，直到預定的深度，再使用壓力泵從探試桿和取樣器的中心進行合理取樣，但是在向下推進水管的時候非常容易堵塞。慣性泵是由裝有底閥門的很小的直徑管線構成，在管的底端配備一個終止閥門，當下落的時候，將其打開，地下水進入管線之中，管線上升時將底閥門關閉。使用的時候通過來回的往復運動將地下水抽出，排放到預定的位置。在進行工作的過程之中得出直接對推進地下水的取樣方法不適用于很硬的地層和寬闊的場地，適合于地層相對松散、水位淺和水量足的地表。

3.2 直接推進鉆探氣體取樣技術的試驗

在利用鉆井裝置時，需要對其進行嚴格的檢查才可以進行下一步工作，對于鉆進氣體的檢查需要做到，對慮管還有試探桿的檢測工作，需要及時對所勘測地進行數據分析，探頭需要與試探桿的旋鈕結合在一起，對器材的回收做好準備，同時需要使試探桿與氣泵的試管相連接，做到對氣體的收納并及時進行測量。

在對吸泵的氣體進行測量時要做到微測，以保證氣泵的收納程度與所接受氣體可以適應。所以我們選擇了具有以下特點的氣體取樣泵：抽氣、打氣用微型的真空機械泵，并且可以同時提供正負的壓力;在大流量真空時最大可達兆帕級別;其抽氣口和排氣口都可以帶大負載且能正常的工作;在進行氣體采樣時，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入到試管始終，這樣不僅僅會使所測量的氣體物質不準確，還會影響到對下井的勘探作業，會受到一些外來物質的危害。氣體的存儲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到十兆帕甚至以上，但是在采集氣體之前，要對存儲容器進行多次吸抽，使它基本到達真空的狀態。

3.3 注入法試驗

相比于最為基本的抽水方法，注入的方法不能用于建造井，它對地層的干擾小，并且可以定性的得出高分辨率的系數，其中該方法是通過對地表和一些傳感器所形成的壓力，再根據相關的公式算出K的值，從而對結果進行定量的轉換。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行測量，通過對氣壓的檢測來調查井中的物質，便于未來對井的勘探，不過這種方法可能對于測試不是很準確，但是通過該方法，可以顯著提高探測范圍。

4 結束語

直接推進鉆探技術是當今我國污染場地調查的十分重要的方式，擁有鉆機輕便、推進快而靈活且干擾小的特點，在進行土層的連續取樣時，探測地層的系數，還可以量出地表中的污染產物，但是在一些技術方面也存在著一些固有的小問題，往往推動驅動力會強于其回轉的力度，會導致土層壓縮，導致探測結果受到影響。另外當鉆探的深度較大的時候，鉆桿與孔所產生的摩擦會形成很大的阻力，因此在很大程度上限制了它的應用。現如今人類對環境的破壞越來越嚴重，使得所勘測資源地的物質也變得遠不及從前，所以現在所需要做的就是節約資源，并對污染地進行控制，保障資源在未來可以做到持續發展。當然現在對鉆井機器設備的需求日益增大，在未來我們需要研究出效率更高、靈活度更強、鉆井能力更強、更大口徑的直接鉆井探測設備。

參考文獻

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[2]趙龍，孔祥科，黃爽兵.直接推進鉆探技術在污染場地調查中的應用進展[J].南水北調與水利科技，2018，12（02）：107-110.

收稿日期：2019-04-10

作者簡介：王嘯（1984-），男，漢族，研究生學歷，研究方向環境工程。