楊兆兵 陸詩磊 劉 俊

(常州市建筑科學研究院集團股份有限公司，江蘇 常州 213001)

1 概述

20世紀80年代以來，隨著經濟體制改革和對外開放的不斷推進，我國工業(yè)化、城市化進程逐漸加快，城市出現(xiàn)了大量遺留、遺棄的污染場地，常州作為國家改革開放的先行者，土壤污染問題較為突出，已經聚集了相當數量的癌癥高發(fā)村[2]。

常州工業(yè)化在我國歷史上起步較早，一度是我國重要的化工和農藥生產基地之一，有機化工產品、農藥生產歷史達50年。通過專家組對常州地區(qū)部分工業(yè)用地的檢測結果，常州地區(qū)土壤污染以有機物污染為主，其主要污染物有六六六、苯、氯苯和二氯甲烷等。因此，對常州地區(qū)有機物污染場地的風險管控和修復任務艱巨[3]。

污染場地勘察是污染場地風險管控和修復的重要組成部分。其主要研究內容是通過鉆探手段取土、取水并進行原位測試和土工試驗來查明、分析、評價污染場地的地質、地理環(huán)境特征和巖土工程條件，對污染場地風險管控或修復所需的技術、經濟、資源、環(huán)境等條件進行綜合分析和論證[4]。在對場地進行調查評估和修復等多個環(huán)節(jié)中都離不開勘察，根據DB11/T 1311—2015污染場地勘察規(guī)范第1.04條，勘察自場地調查的第二階段介入，貫徹整個場地調查評估、風險管控與修復，對污染場地的評價與治理具有重要意義[4]。

2 常州地區(qū)污染場地勘察存在的問題

目前國內污染場地勘察尚處于研究探索階段，因為各個污染場地的污染源、污染機理、工程影響等因素各不相同，污染情況復雜，其勘察的重點亦不同，需針對具體工程的具體特點，制定不同的勘察方案[2]。

常州地區(qū)主要以工業(yè)污染為主，其污染場地勘察存在的問題主要在鉆探取樣及建井方面。常州及其周邊地區(qū)(鹽城、蘇州、無錫)按其沉積相類型主要可分為長江沉積區(qū)和太湖沉積區(qū)。淺部主要沉積有黏性土、粉土和砂土[5]。根據DB11/T 1311—2015污染場地勘察規(guī)范第5.2.1條，這種土層適用聲波振動鉆探，直接推進鉆探及回轉鉆探[4]。

根據以往經驗，常州地區(qū)污染場地勘察主要采用Geoprobe420M型土壤鉆機，采用直接推進取樣和回轉鉆探建井的方法。

其中在直接推進取樣的過程中，主要存在以下兩個問題：1)如遇到常州地區(qū)的硬塑狀黏土，其抗剪性較強，常常會出現(xiàn)無法鉆進乃至爆管的情況。2)遇到常州地區(qū)的密實度較低的粉土、粉砂，直接推進式取樣又會導致土的壓縮比過高，影響后期試驗的精度。并且直接推進式取樣因動力有限其孔徑較小，無法鉆取雜填土，且有時會造成取樣量不夠的情況。

而在回轉鉆探建井的主要困難如下：

1)Geoprobe420M型鉆機采取鉆套取土與套管跟進一體化的鉆探模式，設備需要較大的功率推動，受井壁巨大的摩擦力影響，Geoprobe420M型鉆機的建井深度只能在15 m左右。而常州地區(qū)的污染深度有時在20 m以上，因此不能滿足需求。

2)Geoprobe420M型鉆機的套管之間采用卡口連接的方式，由于常州地區(qū)地下的粉土粉砂顆粒較細，在鉆探過程中這些細粒的粉土、粉砂會通過套管卡口之間的縫隙滲入井中，造成鉆探后在井底產生較厚的淤土，往往實際建井的深度達不到設計要求。

3 勘察問題的解決措施

通過對常州地區(qū)三豐化工、天馬化工等多個污染地塊進行勘察的不斷試驗積累。我們對Geoprobe420M型鉆機進行不斷改進，使之適用于常州地區(qū)的土層。這些改進包括了鉆探設備和鉆探工藝的多重改造方法，從不同的角度對其性能進行了充分的提高。其具體改進方式如下：

首先，在直接推進取樣的設備中針對硬塑狀黏土抗剪性較強無法鉆進甚至爆管的問題，我們在鉆頭上增設了旋轉系統(tǒng)，采用液壓直推與旋轉并行的方式進行鉆探取土。由于旋轉鉆進和液壓直推鉆進方式同步進行，解決了黏土抗剪性強的問題，大大提高了鉆進效率并減少了爆管等安全問題。

其次，針對密實度較低的粉土、粉砂取樣壓縮比較高的問題。在直推鉆進的過程中必然會對這些密實度較低的粉土、粉砂進行壓縮，這是無法避免的，因此我們只能通過增加鉆探回次，減少每次的鉆探深度的方法來降低其壓縮比，從而有效提高鉆探精度。之前的鉆進回次是3 m/回次，而經過我們對常州土層的了解后，在遇到粉土、粉砂層時，人為操控，將鉆探回次降低到1 m/回次，壓縮比也從40%降低到了15%左右，達到了工程要求。

最后，雜填土的取土難度主要是雜填土中存在大量的碎石、磚塊等建筑垃圾，由于直接推進取土的鉆頭孔徑較小，無法將含大量尺寸較大的建筑垃圾的雜填土取出。故我們通過增大鉆頭孔徑的方式，對雜填土進行取樣。而增大鉆頭孔徑對于鉆探取土的動力要求也會隨之提升，恰好雜填土一般深度較低，原Geoprobe420M型鉆機的動力系統(tǒng)尚能滿足要求。針對一些建筑垃圾體積特別巨大的雜填土，鉆探取土難以達到取樣要求，我們只能通過其他取土方式進行取樣。

而在回轉鉆探建井方面，由于Geoprobe420M型鉆機動力不足，無法滿足常州地區(qū)污染水土的深度要求，增加動力系統(tǒng)的成本較高，因此我們放棄使用該設備進行常州地區(qū)的建井工作而改用GXY-100型鉆機進行無水干鉆并同時采用護管跟進，可解決該鉆機利用循環(huán)水鉆探帶來的二次污染問題。而由于護管之間為螺紋連接，連接緊密，因此解決了粉土及粉砂從卡口涌入護管的問題。

同時在鉆探過程中，其實際鉆探深度要比建井深度及設計深度大1 m～2 m，同時迅速放入PVC管至指定深度，防止粉土、粉砂從底部涌入甚至塌孔。針對污染場地鉆探中的含水層交叉感染等問題，則通過灌入膨潤土進行回填封堵，在封堵完成后再將護管拔出，以達到建井要求，其封堵情況如圖1所示。

如圖1所示，環(huán)?？辈烊∷自诮ň^程中，打開了地層上下含水層之間的連接通道，為防止各個含水層之間的污染物產生交叉感染，則在隔水層的深度范圍采用膨潤土進行封堵，這種材料遇水后極具膨脹，將所有孔隙進行填充，阻止污染水體的上下流動，解決了污染竄層問題；而在各個含水層的深度范圍則采用石英砂進行充填，石英砂不僅能夠起很好的充填和支撐作用而且能夠作為很好的過濾層，將大顆粒污染物進行篩離，保證建井的取水質量。則當我們需要采取固定含水層的水樣時，只需在相應深度的PVC管處進行射孔，即可將高質量的水樣通過水泵輕松抽出。

4 結語

本文通過對Geoprobe420M及GXY-100型鉆機的鉆頭、鉆具、鉆探工藝進行改進，解決了常州地區(qū)污染場地勘察遇到的爆管、土樣壓縮比過高、取樣量較少、建井深度較低、建井淤土較厚、含水層污染物交叉感染等問題，并提出了環(huán)保勘察取水孔的建井及封堵方法，對常州及其附近地區(qū)污染場地的風險管控和修復具有重要意義。