1.2　本书主要内容

针对超深与复杂地质条件防渗墙技术发展的巨大需求和众多技术难点，本书对防渗墙造孔成槽施工设备与机具、施工工法技术、拔管机与接头技术、新型固壁泥浆与配套施工设备、复杂恶劣地质地层处理技术、泥浆下混凝土浇筑技术、防渗墙下帷幕灌浆管埋设工艺等进行了系统介绍，并对复杂恶劣地质与特殊环境条件病险水库除险加固防渗墙施工和我国西部地区大江、大河中上游导截流围堰防渗墙优质快速施工技术进行了专项介绍，旨在全面提升我国防渗墙施工技术水平，支撑水利水电行业技术发展。

1.2.1　超深与复杂地质条件防渗墙成套成槽设备与机具研发、改造

（1）冲击反循环钻机。CZF-1200型冲击反循环钻机与传统冲击钻机相比，工效可提高2～3倍，配套的泥浆循环系统可循环利用泥浆，槽孔清孔效果好，为超深与复杂地质条件防渗墙施工做出了一定的技术储备，但在100m以上深度防渗墙施工时，其存在冲击性能偏低、钻头偏轻、工效随深度增加明显降低等问题，无法实施超深防渗墙施工，本书2.2节介绍了新一代重型冲击反循环钻机的研制工作[31]。

（2）重型冲击钻机。传统冲击钻机具有适应地层能力强、制造简单、价格低廉、市场保有量巨大等特点，必将在超深与复杂地质条件防渗墙工程中充分发挥其重要作用，但100m以下深度防渗墙普遍使用的CZ-22、CZ-30型等钻机，其冲击性能、钻头质量以及相应的设备动力、传动系统等，已不能满足100m以上超深与复杂地质条件防渗墙的要求，80m左右深度防渗墙施工情况表明，该类机型的冲击性能偏低、钻头偏轻、工效随深度增加明显降低，针对100m以上深度、特别是深度到达150m以上防渗墙施工要求，本书2.3节介绍了重型冲击钻机的研究改造。

（3）重型钢丝绳抓斗与配套机具。基础局引进的钢丝绳抓斗，是世界上先进的挖槽设备，在100m以上深度防渗墙施工中得以快速普及，面向超深与复杂地质条件防渗墙工程，其能力依然不足，本书2.4节对重型钢丝绳抓斗及配套机具作了介绍。

（4）重型液压抓斗。液压抓斗一般挖掘深度在30～60m，对于100m以上超深与复杂地质条件防渗墙工程而言，施工能力显然受到了局限，鉴于液压抓斗大量的市场拥有量，为发挥其在超深防渗墙施工中的作用，本书2.5节开展了液压抓斗能力提升研究改造工作的介绍。

（5）液压铣槽机。基础局引进的液压铣槽机，是世界上最先进的挖槽设备，鉴于我国超深与复杂地质条件防渗墙工程的地层特点和建设条件，本书2.6节进行了液压铣槽机适应性研究内容的介绍。

1.2.2　超深与复杂地质条件防渗墙成套造孔挖槽工法技术体系

（1）传统造孔成槽工法技术。基于冲击（反循环）钻机、钢丝绳（液压）抓斗和液压铣槽机等防渗墙造孔成槽主要设备的特性，本书3.3节对传统“钻劈法”和引进的“纯抓法”“铣削法”工法技术进行了超深与复杂地质条件防渗墙施工的适应性研究及其改进的介绍。

（2）新型造孔成槽工法技术。针对超深与复杂地质条件防渗墙工程施工，特别是我国防渗墙工程的建设条件和特点，与造孔挖槽设备及组合配套，本书3.3节介绍了新型造孔成槽工艺的研发与改进情况。

（3）防渗墙成槽方法综合比选原则与方法。针对超深与复杂地层防渗墙工程的主要特点与因素，通过对不同造孔成槽设备特性的把握和各种施工工法特点的发挥运用，本书3.2节介绍了在不同地质、地形、水文、气象、工期、成本以及社会环境等诸多因素影响下的防渗墙成槽施工方案优化、选择原则与研究方法，以改变以往经验式的项目组织方式。

1.2.3　新型防渗墙固壁泥浆与配套施工设备

长期以来，我国的水利水电行业防渗墙工程绝大多数采用黏土造浆固壁，有些工程为改善泥浆性能，在黏土浆中掺加一部分膨润土。三峡一期围堰防渗墙工程中，通过室内和现场试验，认为膨润土泥浆固壁性能好、泥皮薄、清孔效果好，同时，由于其造浆率高，容易搅拌，综合成本并不高于黏土泥浆，经过技术经济比较后开始在工程中采用。三峡二期上游围堰防渗墙施工中，基础局开展了包括膨润土性能、泥浆配比、泥浆试验方法和泥浆制备与净化等的全面研究，系统论证了膨润土泥浆的优越性，膨润土泥浆开始在水利水电行业防渗墙工程中大规模广泛应用。

黏土泥浆与膨润土泥浆均属于分散型固壁液，即由淡水、膨润土或黏土和起分散作用的处理剂组成。常用的处理剂主要是纯碱、烧碱以及起降滤失作用的羧甲基纤维素（CMC）等。该类固壁液抑制性差，性能不稳定，抗污染能力差，浆液中加入大量烧碱、纯碱等，给自然环境带来不利影响，工程实践表明，在100m以下深度防渗墙施工中尚具有技术经济可行性，但对于100m以上超深与复杂地质条件防渗墙工程，钻孔效率明显受到影响，漏浆塌孔现象随深度增大逐渐增多，孔壁不稳定问题日益严重，甚至影响到工程质量与安全。因此，本书4.1节介绍了新型固壁泥浆的研发工作。

超深防渗墙固壁泥浆用量庞大，传统泥浆搅拌设备生产能力低，基本靠人工上料操作，难以满足施工要求，本书4.2节介绍了大体积泥浆自动搅拌系统的研制工作。

1.2.4　新型防渗墙接头管技术与专用设备

传统防渗墙采用“套打法”施工，即二期槽孔施工时，在一期槽孔端部重复套打防渗墙混凝土，形成二期混凝土端部主孔，二期槽孔浇筑后，与一期槽孔形成圆弧界面的套接。水利水电工程永久建筑物基础防渗处理多为常态高强度混凝土，如黄河小浪底主坝防渗墙混凝土设计强度为35MPa，接头孔混凝土钻进十分困难，特别是超深墙施工时，工效极低，加之孔斜、孔内事故影响，甚至导致施工无法进行。工程实践表明，100m以上深度防渗墙工程，采用“套打法”施工技术上是不可行的，其接头技术必须加以突破，否则，将有可能导致防渗墙防渗形式在超深覆盖层地基处理中被淘汰。

本书介绍了冶勒水电站100m深墙现场试验和主体工程施工期对“双反弧接头法”进行的系统研究工作，结果表明，该种接头形式接头效果好，在100m深墙施工中具有一定的可行性，但由于该方法对一期槽孔边孔孔斜要求高，特别是二期双反弧遇孤、漂石时，接头孔施工十分困难，尚没有有效的解决方法，局限性较大。

“接头管法”在葛洲坝工程中做过试验，但由于设备机具限制，基本不成功。之后一段时期，也有过少数研究，但离工程要求相距甚远，甚至有被全盘否定的趋势。基于超深与复杂地质条件防渗墙应用的需求，在充分调研和分析的基础上，从拔管机理研究、新型拔管机设备研制、施工工艺入手，系统进行了接头管技术研究工作，以解决超深防渗墙技术的瓶颈，具体见5.1节和5.2节。

1.2.5　超深防渗墙槽孔清孔换浆技术

清孔换浆技术在防渗墙施工中占有十分重要的地位，关系到整个防渗墙墙体混凝土质量和防渗效果。目前，国内外采用的清孔换浆方法主要有抽桶法、泵吸法和气举反循环法。施工实践表明，100m以上超深防渗墙施工，采用抽桶法抽渣、清孔，施工效率会极低，很难满足质量要求，泵吸法由于砂石泵能力的限制，也表现出众多劣势，针对100m以上超深防渗墙施工要求，本书5.3节介绍了超深防渗墙气举反循环清孔技术研究。

1.2.6　超深防渗墙泥浆下混凝土浇筑技术

泥浆下防渗墙混凝土浇筑是防渗墙施工的最后一道工序，事关防渗墙混凝土浇筑质量。100m以下深度防渗墙混凝土浇筑工艺成熟，设备机具配套，但如果工艺不精细、控制不严格，断墙、包裹等浇筑事故也有发生。100m以上深度防渗墙混凝土浇筑，特别是深度达150m以上时，难度呈量级增加，本书5.4节从混凝土配合比、浇筑工艺等方面进行了深入介绍。

1.2.7　超深防渗墙墙内预埋灌浆管工法技术

防渗墙嵌入基岩一定深度后，其下部基岩常常仍然存在有透水地层，局部会有大的裂隙、断层等地质构造，透水率不满足防渗要求，需要处理；由于此时已经进入基岩，加大墙深的办法在技术经济上已不合理，一般采用墙下接帷幕灌浆的方法。

对于超过一定深度的防渗墙，特别是100m以上超深防渗墙下接帷幕灌浆的方案，由于防渗墙墙体较窄，如采用钻机在墙内钻帷幕灌浆孔难度较大，常常钻出墙外，工效很低，难以满足工期要求，同时也不经济。工程中，常常在防渗墙体内埋设1～2排帷幕灌浆管，用作墙下帷幕灌浆孔，大幅度减小了帷幕灌浆钻孔的难度，但是，在超深防渗墙内埋管难度也很大，成功率低，是防渗墙施工的技术难点，本书5.5节介绍了解决方案。

1.2.8　复杂恶劣地质条件超深防渗墙槽孔施工技术

防渗墙施工所指的恶劣地质条件，主要包括松散、架空、高渗透性地层，大比例孤、漂（块）石地层与硬岩陡坡地层等，这些地层给防渗墙施工带来很大难度，超深防渗墙更是如此，为解决此技术难题，本书第6章进行了系列专项施工技术的介绍。

1.2.9　复杂地质与环境条件病险水库除险加固防渗墙施工技术

针对病险水库除险加固防渗墙工程需要在水库运行条件下施工，坝体与地层条件复杂恶劣，水库水体保护要求高，病险水库“摘帽”任务工期紧等特点，本书第7章以黄壁庄水库和窄口水库两个典型病险库除险加固防渗墙工程为例，对复杂恶劣地质条件与特殊环境下优质、高效、环保的防渗墙施工技术进行了系统介绍。

黄壁庄水库副坝是该水库存在隐患最多、最危险的建筑物。从兴建时起，就一直存在坝体填筑质量极差，铺盖裂缝塌坑严重，坝顶开裂，坝后渗透破坏和沼泽化严重，减压井冒砂、塌陷，管涌、反滤破坏等问题。2002年3月，副坝在除险加固防渗墙施工中发生大范围坍塌，塌坑顺坝轴线方向长度为46.20m，垂直坝轴线方向宽度为53.50m，地表塌陷深度为12.10m，塌坑影响范围顺轴线方向长度为127m，垂直坝轴线方向宽度为79.50m，估计总塌陷方量约4000m3。坝体塌陷威胁到水库安全，同时也关系到除险加固工程的成败，本书第7章结合塌陷区防渗墙工程介绍了坝体塌陷区防渗墙抢险加固技术。

1.2.10　大型围堰防渗墙优质快速施工技术

针对我国西部中上游大江、大河导截流围堰防渗墙工程施工技术呈现的新特点，特别是由于关系到围堰度汛安全和基坑按期抽水，防渗墙施工一般要在截流后一个枯水期内完成，工期往往异常紧张，本书第8章依托向家坝一期、二期围堰防渗墙工程和溪洛渡围堰防渗墙工程，介绍了包括防渗墙造孔挖槽工法技术、施工设备与机具、复杂不良地质条件、防渗墙接头技术、施工技术等方面的内容，旨在形成相适应的安全、优质、高效的成套施工技术，确保围堰安全。

1.2.11　塑性混凝土防渗墙施工技术

塑性混凝土防渗墙是基础局率先开始研究、应用和大力推广的，本书第9章在认真总结已有技术成果的基础上，详细介绍了塑性混凝土技术的发展和应用情况。

国内典型部分防渗墙工程情况见表1.4。