直接推进钻探技术在场地污染调查中的应用研究

摘要：如今在我国各地的场地污染调查项目实践中，迅速、准确地明确污染物的分布特征是调查工作的重点。其中最为新兴的一项污染场地的调查技术是采用直接推进钻探技术对土壤、地下水和土壤气样品进行采集，探明土壤地层中污染物的构成，该技术具有快速、准确、不引起交叉污染的特点，而且施工成本很低，可为污染场地调查工作提供高质量的样本信息。本文对实际污染场地调查项目中采用直接取样钻探技术进行了试验探究，以期为相关工作提供借鉴。

关键词：钻探技术;场地污染;调查

中图分类号：X508 文献标识码：A 文章编号：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 直接推進钻探取样设备

直接推进钻探的取样设备主要分两种，一种是人工锤设备，另一种是机械钻探设备，这两种设备各有优缺点。人工锤其实就是利用人工的方法锤打探杆到一定的深度，主要用于推进直径十二到二十五毫米左右的探杆，其推进深度大概在十米之内。现如今机器钻探设备应用范围是比较广泛的，这种设备可以轻易达到人工锤的水平，不过这种设备也是有利有弊的，比较起来，人工锤可以轻易达到一些缝隙比较狭窄的地域进行施工，但是这种机器设备就没有这么轻松了，它主要应用的是一些大型的施工现场，不过其局限性较小，不会被一些比较坚硬的岩石所阻挡，可以直接穿透并进行下一步工作。对于我国现在的DPP型号机器钻探设备，它位于世界技术的前列，虽然某些技术还没有达到人们预期的目标，不过距离也不是很远了，这个设备是将基础的钻井设备还有强力震动的设备相结合为一体的大型机器，利用钻井设备的推进能力还有振动机的震动效率可以很轻松地打透地面的泥土还有岩石，这种机器的震动能力是极强的，但会对机器设备造成一定的影响，所以需要注意设备的维修和检查。在没有任何辅助设备的帮助下直接进行对井的深钻，需要极强的推动能力。

2 直接推进钻探技术功能及其当今的应用现状

2.1 直接推进钻探技术功能当今现状

对于现在的钻井勘探技术需要不断的增强，需要对土层的取样进行测试，推测土层的指标系数及土层的物质污染种类，需对土层的有害物质进行测试并消除。在过去几十年的发展中，针对复杂的沉积地层，人们想方设法开发了多种针对不同场地的侦测和钻头取样的办法，比如砂沉积的地层，可以使用淤沙驱动机械头来解决砂体的流动问题，从而大大减小取样的困难;通过使用黏土的驱动头工具，可以在一些方面上减小沉积层地表取样的困难。

2.2 土层的连续取样技术

土层的连续取样方法是直接推进钻探的技术中最为关键的功能，其所取出的样品尽管在推动的过程之中受到了一定程度的压缩，但是它的深度定位十分准确。在一次的污染场地进行实地调查时，对不同的地层推出了不同的钻进和取样方法，该场地的表层前三米便是由渣土形成的极其不均匀的堆积土地层，通过设置液压震荡锤子的频率，采取内杆的驱动的头部确定取样深度后开始取样，可以轻松避免由于土体的阻力等各种原因导致的样管开裂问题，提高取芯的效率;对于粉砂地质层因为砂体的流动会造成取芯率十分低，这种情况下可以通过添加提芯帽盖的方法来实现。

2.3 直接推进钻探土层取样

土层样品的采取：在其推进的过程中，钻具的下部将安装专业的取土器具，在推进的同时也直接进行采土取样。钻具的配置其中也包括了震动器、钻井杆和土层的取样器械。在进行取样时，使用振动器通过振动力使钻井工具向下移动，等到达最初规定的深度之后再提出钻具并卸下取样器，拿出取样器后取出所需要的标本。

3 直接推进钻探的取样技术试验

3.1 直接推进钻探地下水取样的技术试验

直接推进钻探地下水取样的钻探工具的装置也大体相同。在采取标本推进的时候，钻具下部将配备专有的取样器械设施，等到把其推进到规定的程度，再从杆的中心下放泵，采取地下水的样品。地下水的样品取材器械拥有两种，一种是裸露水管型号的直接推进钻探取样器材，另一种是一个密闭性的直接进行推进地下水的样品取样器。密闭型的地下水取样器材由多种部件组成，在直接进行推进钻井的工作中，与直杆相连，直到预定的取样位置的时候，再把杆抽回，因为所连接的水管压头的粗细程度比外管大，所以在进行回抽的时候，一定要保持住压头的位置保持不动，外管往上提，从而露出滤水管道，再从探试杆和样品器的中心使用强压力泵进行地下水的采集;裸露型的地下水取样器由压头、滤水管等组成，在直接的推进的过程中，与探杆连接，直到预定的深度，再使用压力泵从探试杆和取样器的中心进行合理取样，但是在向下推进水管的时候非常容易堵塞。惯性泵是由装有底阀门的很小的直径管线构成，在管的底端配备一个终止阀门，当下落的时候，将其打开，地下水进入管线之中，管线上升时将底阀门关闭。使用的时候通过来回的往复运动将地下水抽出，排放到预定的位置。在进行工作的过程之中得出直接对推进地下水的取样方法不适用于很硬的地层和宽阔的场地，适合于地层相对松散、水位浅和水量足的地表。

3.2 直接推进钻探气体取样技术的试验

在利用钻井装置时，需要对其进行严格的检查才可以进行下一步工作，对于钻进气体的检查需要做到，对虑管还有试探杆的检测工作，需要及时对所勘测地进行数据分析，探头需要与试探杆的旋钮结合在一起，对器材的回收做好准备，同时需要使试探杆与气泵的试管相连接，做到对气体的收纳并及时进行测量。

在对吸泵的气体进行测量时要做到微测，以保证气泵的收纳程度与所接受气体可以适应。所以我们选择了具有以下特点的气体取样泵：抽气、打气用微型的真空机械泵，并且可以同时提供正负的压力;在大流量真空时最大可达兆帕级别;其抽气口和排气口都可以带大负载且能正常的工作;在进行气体采样时，需要注意到我们的气管的气密性，不要使一些空气中的气体进入到试管始终，这样不仅仅会使所测量的气体物质不准确，还会影响到对下井的勘探作业，会受到一些外来物质的危害。气体的存储器可以用非常简单的器具，例如气带、气罐、气球等等，一般的金属管的工作压力可以达到十兆帕甚至以上，但是在采集气体之前，要对存储容器进行多次吸抽，使它基本到达真空的状态。

3.3 注入法试验

相比于最为基本的抽水方法，注入的方法不能用于建造井，它对地层的干扰小，并且可以定性的得出高分辨率的系数，其中该方法是通过对地表和一些传感器所形成的压力，再根据相关的公式算出K的值，从而对结果进行定量的转换。目前使用该方法侦测是需要向勘测井注入大量的水，原因是改变井中的气压以便于进行测量，通过对气压的检测来调查井中的物质，便于未来对井的勘探，不过这种方法可能对于测试不是很准确，但是通过该方法，可以显著提高探测范围。

4 结束语

直接推进钻探技术是当今我国污染場地调查的十分重要的方式，拥有钻机轻便、推进快而灵活且干扰小的特点，在进行土层的连续取样时，探测地层的系数，还可以量出地表中的污染产物，但是在一些技术方面也存在着一些固有的小问题，往往推动驱动力会强于其回转的力度，会导致土层压缩，导致探测结果受到影响。另外当钻探的深度较大的时候，钻杆与孔所产生的摩擦会形成很大的阻力，因此在很大程度上限制了它的应用。现如今人类对环境的破坏越来越严重，使得所勘测资源地的物质也变得远不及从前，所以现在所需要做的就是节约资源，并对污染地进行控制，保障资源在未来可以做到持续发展。当然现在对钻井机器设备的需求日益增大，在未来我们需要研究出效率更高、灵活度更强、钻井能力更强、更大口径的直接钻井探测设备。

参考文献

[1]孔祥科，马骏，黄爽兵，王平.直接的推进技术在有机污染场地实际调查中的应用研究[J].水文地质工程地质，2019，41（03）：115-119.

[2]赵龙，孔祥科，黄爽兵.直接推进钻探技术在污染场地调查中的应用进展[J].南水北调与水利科技，2018，12（02）：107-110.

收稿日期：2019-04-10

作者简介：王啸（1984-），男，汉族，研究生学历，研究方向环境工程。