第7章　复杂地质条件与环境病险水库防渗墙施工技术

7.1　概述

由于历史建设条件及管理水平原因，自20世纪50年代开始到70年代末，我国兴修了大量的水库大坝，运用过程中出现了各种病险隐患，不但影响到水库效益的发挥，而且还严重威胁下游人民生命财产及设施的安全，病险水库已日益成为水利防洪体系中最为薄弱的环节和最大的安全隐患，对全国范围的病险水库实施除险加固工作已显得十分必要和迫切[1-2]。

到20世纪末期，我国的病险水库数量多、情况复杂，相当数量的病险水库除险加固工程处在恶劣地质条件和特殊环境下施工。如黄壁庄水库除险加固防渗墙工程，最大墙深为66m，成墙面积为26.45万m2，是当时世界上面积最大的防渗墙工程，防渗墙工程量浩大，地质条件恶劣，在水库不降水运行条件下进行防渗墙施工，坝体与水库安全要求严，水环境保护要求高，工程难度极大[3]；窄口水库除险加固防渗墙工程，最大墙深为82.3m，成墙面积为26.45万m2，是病险库防渗墙最深的工程，地质条件恶劣，在水库不降水运行条件下进行防渗墙施工，坝体与水库安全要求严，水环境保护要求高，工程难度也很大[4]。比较典型的技术难点有以下几个方面：

（1）复杂恶劣地质条件给防渗墙施工带来较大难度。如黄壁庄水库地层中含严重胶结的中粗砂层，大大降低了施工工效；同时又存在有大范围松散架空砂层、卵石层，基岩裂隙、溶蚀发育的基岩，使得防渗墙槽孔施工大量漏浆塌孔，甚至威胁施工与大坝安全。窄口水库左岸防渗墙下基岩呈70°左右的陡坡，防渗墙嵌岩难度极大[5]。

（2）水库运行条件下施工使防渗墙施工面临新的挑战。采用防渗墙进行病险库防水处理的工程，或者大坝本身质量较差，或者大坝地基地质条件恶劣，一般水库采取不降水运行条件下施工，防渗墙上下游水头差大，地下水流动的渗流条件，加剧了防渗墙槽孔漏浆塌孔的风险，加上防渗墙槽孔施工时呈空腔状态，加大了坝体稳定的风险。如黄壁庄水库除险加固施工期间，在基础局施工之外的其他区域，由于地质条件恶劣，就发生了大范围坝体塌陷险情。

（3）水环境保护要求高对防渗墙施工提出了新的要求。病险水库常常担负着下游城镇工农业与居民供水的任务，水环境保护要求高。如黄壁庄水库是石家庄市城市供水的重要水源，水库水体与河流保护，不仅要求防渗墙施工的废水、废渣必须严格控制，对防渗墙槽孔施工中的漏浆也提出了严格要求。

（4）病险水库“摘帽”任务工期紧加大了防渗墙施工压力。在上述防渗墙施工技术难点的基础上，病险水库“摘帽”任务具有政治意义，常常工期紧、强度大，更增加了病险水库除险加固防渗墙施工的难度。

病险水库除险加固防渗墙深度一般小于100m，但鉴于病险水库除险加固的重要性和特殊性，以100m以上超深与复杂地质条件防渗墙工程关键技术为基础，针对病险水库防渗墙的个性化技术难点，形成了专门成套技术[6-8]。

（1）CZF-1500、CZF-2000系列冲击反循环钻机的应用，改进了设备与钻具，通过工程应用，大幅提高了施工速度。

（2）使用冲击反循环钻机或冲击钻机与抓斗，采用“钻抓法”施工。遇含有孤、漂（块）石地层和陡坡硬岩地层时，辅以“槽内钻孔爆破”和“聚能爆破”等槽孔爆破辅助成槽技术。

（3）对于严重漏浆塌孔地层，使用优质膨润土泥浆固壁，采用槽内灌浆处理技术、“往复填鸭式”钻进工法槽孔施工堵漏技术，保证了槽孔顺利施工和大坝水库安全。

（4）YBJ系列卡键直顶式大口径液压拔管机和接头管施工工法在黄壁庄工程得到了大规模应用，创造了当时最深拔管70m的施工纪录，形成了70m级防渗墙接头拔管施工的成套施工工法，也大幅提高了工程施工的效率。

（5）在实施严重漏浆塌孔地层堵漏技术的基础上，实施了工程泥浆生产、循环回收、废浆废渣处理系统，避免了地面与地下施工泥浆对水库水体的超标污染，有效保护了环境。

以上专门成套技术在黄壁庄水库和窄口水库两个病险水库除险加固防渗墙施工中得到全面应用，创造了当时防渗墙面积最大和病险水库防渗墙深度最大的世界新纪录，部分病险水库防渗墙工程见表7.1。

表7.1　部分病险水库防渗墙工程

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