百年清华

——记2018年度国家科技进步奖二等奖获得者宗敦峰及其团队

宗敦峰，教授级高级工程师，曾任中国水利水电基础工程局（现已更名为中国水电基础局有限公司）局长，现任中国电力建设集团有限公司总工程师，国家政府津贴专家，全国优秀科技工作者，获得潘家铮奖、中国电力科学技术杰出贡献奖、中国大坝杰出工程师奖等荣誉称号。长期以来，面对超深与复杂地质条件混凝土防渗墙的诸多技术难题和工程建设的重大需求，他领导项目团队通过施工理论创新、技术攻关和工程应用，成功研发了具有我国自主产权的100米以上与200米级混凝土防渗墙施工成套装备和关键技术，破解了高坝深厚覆盖层超深与复杂地质条件下的混凝土防渗墙建设世界级难题。2004年、2013年，两次获得国家科学技术进步奖二等奖。“超深与复杂地质条件混凝土防渗墙关键技术”获2018年度国家科技进步奖二等奖，作为项目总负责人，宗敦峰明确项目研究目标和总体思路，组织项目成套技术研发；同时，提出了超深与复杂地质条件混凝土防渗墙工法体系，主持了超深防渗墙混凝土浇筑成墙技术研究，主持了复杂恶劣地质条件地层成套处理技术研究。

宗敦峰，1983年毕业于清华大学水利系

我国已拥有水库大坝9.8万余座，是世界上拥有水库大坝最多的国家。

深扎大江大河当中，面对洪水巨流，它们如何屹立不倒？“万丈高楼平地起”，水面之下，高坝地基之下，隐匿于最底层的防渗墙怎样从“垒土”演化为“坚壁”，抵抗大坝上游水库产生的渗流？

作为一项极其隐蔽的地下工程，防渗墙可视作整个水电水利工程大坝的“根系”，是大坝地基筑造和渗流安全控制的重中之重，影响着高坝建设的各个环节和整体使用寿命，更关系到人民的生命财产安全。

埋首防渗墙施工关键技术研究多年，中国电力建设集团有限公司总工程师宗敦峰带领着他的团队站在数代前辈的深厚积淀之上，结合众多超深防渗墙工程的经验，勇担时代重任，在国内外一无成熟技术可寻、二无成功案例可借鉴、三无符合施工要求的造孔成槽成套设备的情况下，通过新技术研究、新材料研发和新设备研制实现了钻孔成槽、槽壁稳定和浇筑成墙3大创造性成果。

当宗敦峰带领的跨机构、跨专业的攻关团队，第3次荣膺国家科学技术奖时，江河之下的固壁泥浆也又一次展现出这支队伍奉献、支撑、坚强的力量。

代代传承，创造多项世界首创

“‘超深与复杂地质条件混凝土防渗墙关键技术’能够取得成功和突破，是以几代人的科研基础为前提，是几十年量变、十几年攻关积累所创造出的伟大跨越。”该项目总负责人宗敦峰说。

1959年，中国水电基础局有限公司参建了华北地区最大水库——北京密云水库项目工程，开凿了国内第一道槽孔型防渗墙。20世纪八九十年代，毕业于清华大学水利水电工程专业的宗敦峰，带着一片赤诚融入其中。

在世界上规模最大的水电站，也是中国有史以来建设最大型的工程项目——长江三峡水利枢纽工程中，宗敦峰担任中国水电基础局三峡项目部现场的第一负责人。15年时间，他们先后承担了三峡一期、二期、三期工程中难度最大的防渗体系搭建工作。也由此，该团队收获了普遍认可，在2004年荣获国家科技进步奖二等奖。

近十几年来，我国西部地区规划的深厚覆盖层地基高坝工程规模空前。宗敦峰明确要求：“高坝大库的安全是百年大计、千年大计，每一个步骤容不得半点马虎。”

即便施工要求超出项目团队认知和建设能力，以宗敦峰为首的科研队伍毫不怯懦，自2001年依托大型水利水电工程，历时13年，成功研发了具有我国自主产权的100米以上与200米级混凝土防渗墙施工成套装备和关键技术，破解了高坝深厚覆盖层超深与复杂地质条件下的混凝土防渗墙建设世界级难题。

云南红石岩8.03地震崩石堰塞体整治防渗墙，难度世界罕见，前所未有

系列研究成果成功应用于国内所有超深防渗墙工程，创造了防渗墙201米的世界纪录，相关技术还在国内外其他186项水利水电工程中应用，并推广到交通、市政、矿山、环保工程等多个领域。迄今为止，研究成果获省部级科学技术特等奖1项、一等奖3项；授权专利35项，其中发明专利12项，获得国家级工法5项；主编行业规范2部，出版论文113篇、专著13部；培养了一大批专业技术人才，推动了行业技术进步。

求新求变，强夯地基创新为魂

从四川冶勒水电站到重庆狮子坪水电站，从新疆大河沿引水工程到云南红石岩水利枢纽，一边是施工任务迫在眉睫，一边是百米级超深防渗墙建设能力不足，水利水电工程的发展进退维谷。宗敦峰团队明确设备、工艺的缺陷，从施工的第一阶段着手，全力研制钻孔成槽的新技术和新设备。

四川大渡河长河坝水电站基础防渗工程施工夜景

“传统成槽设备施工能力小于100米，且成槽技术单一，并不能适应西部地区复杂的地层特点。”宗敦峰说，要想打造符合施工要求的防渗墙，必须推翻原有的、已成型的工法模式，创建超深防渗墙造孔成槽技术体系，跨越了传统装备无法满足造孔成槽施工能力要求的技术难题，研制超深防渗墙造孔成槽施工成套设备。

“我们从数百项防渗墙工程的海量数据中不断挖掘、分析，形成了不同设备和组合适应各种地层条件与工程要求的技术分析结果。在这个基础上，我们才提出了防渗墙造孔挖槽施工方案优化组合综合比选方法，利用设备组合地层适应性、工效与工期、工程与社会环境条件、经济比较等综合确定方案，从而进一步提升施工方案决策的科学性。”宗敦峰介绍。

除了成功创新超深防渗墙造孔成槽施工工法技术体系，宗敦峰团队还配套研发了200米级超深防渗墙造孔成槽施工成套装备。项目团队在满足了超深防渗墙高效施工要求的同时，实现了成套国产装备的中国创造。

在防渗墙成槽控制爆破处理技术的研发层面，宗敦峰领衔项目团队以钻孔预爆、槽内钻孔爆破、槽内聚能爆破等系列技术树立起标杆，形成了国家级工法技术，大幅度提高了含孤、漂石地层和硬岩地层的造孔效率。深入云南红石岩水利枢纽，他们承建了世界上首次利用地震后堰塞湖改建的综合水利工程，在庞大的滑坡崩塌体中建起百米“生命线”，利用鲁甸地震堆石堰塞体为挡水大坝,在其防渗墙心墙施工中，创造了在全部为大块石架空崩塌体中施工131米超深防渗墙的纪录。

堵漏防空，稳扎稳打外包内固

泥浆在防渗墙施工当中更像是一把双刃剑，一方面由于具有粘性，某种程度的泥浆会增强挖掘的阻力，直接导致挖槽效率降低，另一方面，泥浆又是天然的粘合剂，其密度关乎槽壁失稳的可能性，是超深防渗墙槽壁稳定固壁技术的研发关键。

“在超深与复杂恶劣地质条件叠加作用下，传统分散型膨润土泥浆暴露出诸多不足，槽壁垮塌风险高，出渣效率低，传统分散型固壁泥浆无法满足造孔成槽安全高效施工要求。”宗敦峰说。

正是基于对传统泥浆特点的充分认识，宗敦峰带领项目团队经过反复理论分析和试验实测，开发了超深与复杂恶劣地质条件防渗墙槽孔固壁技术。他们揭示出外部荷载和内侧泥浆压力作用不平衡是导致不稳定状态的重要因素，建立起“外泥皮+桥塞区+浸染区”的槽孔孔壁泥浆固壁稳定体系理论和施工模型。明确了新型固壁泥浆的研究方向，同时制定了混凝土超浇系数小于1.2的复合槽壁稳定结构评价标准。

与此同时，为了更显著地提升泥浆固壁效果和防渗透性能，宗敦峰带领团队在系统试验的基础上研发了新型防渗墙固壁泥浆材料。他们还研制了大体积泥浆自动搅拌系统，单机日生产能力达到840立方米。而面向传统泥浆难以应对的严重漏浆、架空、塌孔等地层，他们又研发了预灌浓浆、槽内灌浆和槽孔堵漏等技术，有效解决了特殊地层漏浆塌孔的技术难题。

西藏旁多水利枢纽防渗墙工程，创造201m单槽深墙世界纪录

这些新技术和新材料的融入突破了传统固壁泥浆无法满足造孔成槽安全高效施工要求的技术难题，确保了200米级超深防渗墙槽壁的安全稳定。在西藏旁多和新疆大河沿水利工程中，201米和186.15米的防渗墙深度以国际领先纪录诠释着大国骄傲。

浇筑成墙，把好最后一道关卡

作为防渗墙施工的最后一道关卡，成墙意味着深槽混凝土由流态、塑态向固态的重要转变。

为了破解传统成墙施工技术无法满足超深槽孔成墙质量要求的技术难题，宗敦峰带领项目团队创新了超深防渗墙混凝土浇筑成墙技术体系，从接头管法、拔管操作、清孔换浆等多方面进行变革，实现了技术的突破性发展。

在超深防渗墙“接头管法”墙段连接技术方面，他们通过理论分析和室内、现场试验，摸清了深槽内混凝土凝结和接头管起拔力道的规律，首创了“限压拔管法”，并形成了国家级成套工法技术。

新疆大河沿水利枢纽防渗墙工程，创造186.15m连续多槽段深墙纪录

在拔管机设备改进方面，他们研制了YBJ系列卡键直顶式大口径液压拔管机，以卡键直接顶升接头管管体的方式保证了拔管机与接头管紧密结合。同时采用大小两个双油泵系统和限压报警装置，他们还实现了蠕动松管、慢速起拔和快速起拔3项操作的自动转换，使最大拔管直径可达两米，最大拔管深度可达200米。

在浇筑技术提升方面，他们打破国内外“气举法”槽孔清孔换浆技术最大深度小于100米的限制，研发形成了超深防渗墙“气举法”槽孔清孔换浆技术。

在拔管机、接头管、浇筑导管等配合下，超深防渗墙混凝土浇筑成墙圆满谢幕，为一项防渗墙筑造工程画下句点。而项目团队13年呕心沥血交出的答卷也有力支撑了我国西部地区水利水电工程建设。

“秉承‘责任、创新、诚信、共赢’的核心价值观，中国水电基础人将立足主业、做优做强，不仅要在中国七大水系工程建设之中蓬勃发展，更要不断向国际范围内的工程项目发起挑战；不仅要在水利水电基础建设领域扩大影响力，更要在水环境治理、地质灾害处理、城市交通建设等领域创造中国奇迹。”展望未来，宗敦峰充满信心。