水文地質(zhì)鉆探在土壤調(diào)查采樣中的應(yīng)用

王 磊

(黑龍江省生態(tài)地質(zhì)調(diào)查研究總院，哈爾濱 150027)

水文地質(zhì)鉆探是水文地質(zhì)調(diào)查中的重要組成部分[1]，其主要作用是通過(guò)鉆探獲得地下水的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而對(duì)地質(zhì)條件及水質(zhì)環(huán)境有一個(gè)初步的了解，通過(guò)技術(shù)分析為后期其他工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[2]。隨著近代工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染日益加劇，“土十條”的發(fā)布，再一次將土壤調(diào)查推到了顯著的位置。2020年開(kāi)展的重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)土壤調(diào)查采樣工作，主要針對(duì)企業(yè)用地中的土壤污染情況。土壤和地下水存在相互影響，地下水的污染情況能側(cè)面體現(xiàn)土地的現(xiàn)狀，地下水井施工是地下水樣品采集工作中的基礎(chǔ)支撐[3]。

1 地下水鉆探設(shè)備及采樣井深度

地下水鉆探主要采用探坑法、手工鉆探、沖擊鉆探、螺旋鉆探、直推式鉆進(jìn)方法，一般建議使用非攪動(dòng)式鉆探方法及設(shè)備，以降低對(duì)所取樣品影響的可能性。

采樣井深度依據(jù)采樣施工地塊內(nèi)工程勘察報(bào)告進(jìn)行設(shè)置。如果沒(méi)有相關(guān)資料可根據(jù)臨近地塊地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)人員確認(rèn)，來(lái)初步確認(rèn)地下水采樣井深度，具體實(shí)際成井深度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土壤鉆探進(jìn)尺情況確定。

2 采樣井建設(shè)過(guò)程

2.1 鉆孔

開(kāi)孔直徑應(yīng)對(duì)后期下管、填料、止水不產(chǎn)生影響。鉆孔達(dá)到設(shè)定深度后進(jìn)行鉆孔掏洗，以清除鉆孔中的泥漿和鉆屑，然后靜置2 h并記錄靜止水位。

2.2 下管

2.2.1 井管型號(hào)選擇

考慮到井管內(nèi)徑過(guò)大可能會(huì)導(dǎo)致地下水紊流，容易致土壤顆粒進(jìn)入地下水中，故在滿足洗井與樣品采集要求的前提下，盡可能選擇小口徑井管。

2.2.2 井管材質(zhì)選擇

井管材質(zhì)應(yīng)選擇堅(jiān)固、耐腐蝕且不會(huì)對(duì)地下水水質(zhì)造成污染的材料制成的。采樣地塊內(nèi)地下水檢測(cè)項(xiàng)目為有機(jī)物或地下水需要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)時(shí)，不銹鋼材質(zhì)的井管應(yīng)作為首選。當(dāng)檢測(cè)項(xiàng)目為無(wú)機(jī)物或地下水腐蝕性較強(qiáng)時(shí)，氯乙烯(PVC)材質(zhì)的井管應(yīng)作為首選。管材的選擇不是一成不變的，應(yīng)隨地塊的實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行選擇。

2.2.3 濾水管類型

濾水管使用0.2～0.5 mm縫寬的割縫篩管或空隙能夠阻擋90%的濾層材料的管材，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)濾層材料相應(yīng)選擇割縫篩管。濾水管管孔的直徑不宜超過(guò)5 mm，管孔與孔壁的間距離應(yīng)在10～20 mm。濾水管外應(yīng)以鐵絲包裹，并固定鋼絲網(wǎng)或尼龍網(wǎng)2～3層，包網(wǎng)在40目左右。

2.2.4 下管過(guò)程

下管前應(yīng)校正孔深，并按先后次序逐根丈量井管，排列順序，統(tǒng)一編號(hào)，逐一試扣，確保地下隱蔽工程的準(zhǔn)確無(wú)誤，保證下管深度的準(zhǔn)確和濾水管的安裝位置對(duì)采樣不產(chǎn)生影響。應(yīng)放緩井管下放速度，中途遇阻時(shí)，在保證安全成井的前提下，可提動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)井管。如仍無(wú)法完成下管工序，應(yīng)將井管提出，在清除孔內(nèi)阻礙物后再重新嘗試下管。整個(gè)下管工序完畢后，將井管扶正、固定，確保井管與鉆孔的軸心重合[2]。

2.3 濾料填充

在管壁與孔壁中的環(huán)形空隙內(nèi)使用導(dǎo)砂管，將濾料緩慢填，沿著井管四周，一邊填充一邊晃動(dòng)井管，做到均勻填充，以防止濾料填充時(shí)造成架橋或卡鎖等現(xiàn)象。要對(duì)濾料填充過(guò)程進(jìn)行定時(shí)測(cè)量，確保濾料達(dá)到設(shè)計(jì)高度。濾料層在沉淀管底部一定距離直至濾水管頂部以上50 cm處。選擇球度和圓度好、無(wú)污染的石英砂作為濾料層材料，使用前需進(jìn)行篩選和清洗，預(yù)防對(duì)地下水質(zhì)產(chǎn)生影響[2]。根據(jù)目標(biāo)含水層土壤的粒度來(lái)確定濾料粒徑，一般以1～2 mm粒徑為宜。

2.4 密封止水

2.4.1 止水層

止水層其作用主要為防止濾料層以上的外來(lái)水通過(guò)濾料層進(jìn)入地下水井內(nèi)，造成采樣水質(zhì)的影響。止水部位根據(jù)鉆探施工后的含水層的分布情況確定，一般情況下在隔水層或弱透水層處，應(yīng)填充在濾料層以上50 cm的位置。為確保止水的穩(wěn)定性，易采用直徑在20～40 cm的球狀膨潤(rùn)土進(jìn)行兩段填充。第一段位于濾料層往上，使用干膨潤(rùn)土至少填充30 cm，之后再使用加水膨潤(rùn)土或者膨潤(rùn)土漿繼續(xù)填充，直至距離地面50 cm處[2]。

2.4.2 回填層

回填層位于止水層之上至采樣井頂部。依據(jù)調(diào)查地塊的實(shí)地質(zhì)條件對(duì)回填材料進(jìn)行選擇。回填材料優(yōu)先選用膨潤(rùn)土，只有在地下水成分有可能導(dǎo)致膨潤(rùn)土水化不良時(shí)，才選擇混凝土漿作為備選材料。當(dāng)選擇混凝土漿材料進(jìn)行回填時(shí)，為延緩固化時(shí)間，可添加5%～10%的膨潤(rùn)土混入混凝土漿中。

2.5 井臺(tái)構(gòu)筑

隱藏式井臺(tái)。隱藏式井臺(tái)與地面水平，適用于路面等特殊位置。

明顯式井臺(tái)。明顯式井臺(tái)在地上部分露出井管應(yīng)保留在30～50 cm，使用井管同材質(zhì)的管帽對(duì)井口進(jìn)行封堵。井管應(yīng)采用管套對(duì)地上部分進(jìn)行保護(hù)，使用混凝土漿對(duì)管套與井管間空間進(jìn)行固定。井臺(tái)應(yīng)設(shè)置明顯標(biāo)識(shí)牌，清楚指明該采樣井編號(hào)、建井負(fù)責(zé)人、相關(guān)聯(lián)系方式等信息。

2.6 成井結(jié)構(gòu)

在前期地下水井施工完成后，形成采樣井結(jié)構(gòu)示意圖，見(jiàn)圖1。

圖1 采樣井結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure of sampling well

2.7 成井洗井

建成后，井內(nèi)填料在充分養(yǎng)護(hù)、穩(wěn)定后，方可進(jìn)行洗井。洗井時(shí)對(duì)流量進(jìn)行控制，小于3.8 L/min。完成洗井的標(biāo)準(zhǔn)：先直觀判斷，目測(cè)水質(zhì)基本上達(dá)到水清砂凈，水質(zhì)相應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)參數(shù)值基本穩(wěn)定或其濁度不大于50 NTU。洗井過(guò)程防止交叉污染。設(shè)備在洗井前清洗。

2.8 采樣井建井記錄單

成井后測(cè)量記錄點(diǎn)位坐標(biāo)及管口高程，填寫成井記錄單、地下水采樣井洗井記錄單等。成井過(guò)程中對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)或信息拍照記錄，每個(gè)環(huán)節(jié)不少于1張照片，以備質(zhì)控。