《深层潜水可渗透反应墙技术指南（征求意见稿）》编制说明

编制说明的内容包括：

一、工作简况；

包括任务来源、协作单位、中关村众信土壤修复产业技

术创新联盟团体标准（以下简称：土盟团体标准）主要起草

人及其所做的工作等

（1）任务来源

地下水是重要的饮用水源之一，我国水资源总量的1/3和供水

量的20%来源于地下水。近30年来，我国地下水的过度开采和相对

缓慢的补给速度，给地下水环境带来严重的压力。同时，工业化进程

的急剧加速造成了地下水污染问题日趋严重。我国西北地区水文地质

和气候条件，造成了潜水埋深大、隔水底板深的特点。多年来采矿业、

金属冶炼和制造行业造成的地下水污染问题亟待治理。深层潜水污染

的治理工作迫在眉睫。

可渗透反应墙技术（PRBs）是1990年出现的一种有效处理地下

水污染的措施。其通常是通过构建一个高渗透性反应区域并通过低渗

透性区域将其包围，而将污染物引导至高渗透性反应区。污染流体经

过时进行反应，以有效去除污染物。至今，欧美已经开展了众多中试

和场地尺度的PRBs工程，用以治理无机和有机污染地下水。地下水

污染问题在国外环境修复治理中占有极大的比例，美国环保署(EPA)

最新的《超级基金处理报告（第16版）》统计中，1982-2017年支持

的修复项目中，修复介质包含地下水的占比84%。原位地下水处理技

术中，使用可渗透反应墙的达51个，在近20年增长明显，在国内外

2

有极好的应用前景。

已有规范标准对我国地下水污染治理与修复都起到了一定的推

动作用，也为今后仍在不断产生的新的地下水污染问题提供了有力的

技术支撑。目前对于PRBs的指导材料对于材料选择、工艺工法的适

用性及相关配套还不够细致。目前的相关指南注重普适性，对深层潜

水和砂石地层的相关指导不具体。

针对深层潜水污染问题的PRBs作为优秀的污染治理与风险管控

技术，应该制定相应的指南，对总体修复水平提升，行业能力建设，

具有重要意义。

（2）协作单位

《深层潜水可渗透反应墙技术指南》团体标准由中关村众信土

壤修复产业技术创新联盟提出，由中关村众信土壤修复产业技术创新

联盟负责归口，由中国科学院南京土壤研究所、北京中岩大地科技股

份有限公司、西南科技大学、内蒙古科技大学、浙江工业大学、中国

水电基础局有限公司、安徽通源环境节能股份有限公司、南方环境有

限公司等单位负责起草。

（3）土盟团体标准主要起草人和任务分工

表1.土盟团体标准主要起草人和任务分工

起草人所属单位任务分工

刘五星中国科学院南京土壤研究所设计与技术支持

赵可中国科学院南京土壤研究所设计与技术支持

刘淏哲中国科学院南京土壤研究所设计与技术支持

孙红娟西南科技大学设计与技术支持

3

姜磊西南科技大学设计与技术支持

郑春丽内蒙古科技大学设计与技术支持

潘响亮浙江工业大学设计与技术支持

刘登峰北京中岩大地科技股份有限公司施工技术支持

宋德君北京中岩大地科技股份有限公司施工技术支持

闫利刚北京中岩大地科技股份有限公司施工技术支持

徐方才中国水电基础局有限公司施工技术支持

孙亮中国水电基础局有限公司施工技术支持

苗志斌中国水电基础局有限公司施工技术支持

奚姗姗安徽通源环境节能股份有限公施工技术支持

汪军安徽通源环境节能股份有限公施工技术支持

凃啸宇安徽通源环境节能股份有限公施工技术支持

龙汪洋南方环境有限公司施工技术支持

邱雪南方环境有限公司施工技术支持

潘政红南方环境有限公司施工技术支持

二、工作主要过程；

在接到中关村众信土壤修复产业技术创新联盟下达的《深层潜水

可渗透反应墙技术指南》团体标准编制计划后，由中国科学院南京土

壤研究所、北京中岩大地科技股份有限公司、西南科技大学、内蒙古

科技大学、浙江工业大学、中国水电基础局有限公司、安徽通源环境

节能股份有限公司、南方环境有限公司等单位抽调专业技术人员组成

了《深层潜水可渗透反应墙技术指南》标准起草组，开展本标准制定

的各项工作，并先后召开多次次工作组会议，就标准原则、适用范围、

任务分工、标准限值确定等技术内容进行了充分研讨。

2022年10月，向标委会提交了本项目联络人信息。

4

2022年11月，标准起草小组查阅了我国及国外的有关标准和相

关的文献，参编单位对各自完成的工程案例进行总结，展开调查研究

和咨询，提出了技术指标。

2023年1月，标准起草组提交了本标准起草工作方案（电子版）。

2023年2月，标准起草组完成了标准初稿。

2023年3月，标准起草组对标准初稿内容进行了反复修改，形

成了标准征求意见稿的初稿，发送评审专家组进行小范围的意见征

询。

2023年5月，对征询的意见进行汇总，并对该标准征求意见稿

修订完善。

三、确定土盟团体标准主要技术内容（如技术指标、参

数、公式、性能要求、实验方法、检验规则等）的论据（包

括试验、统计数据）

（1）技术指标的确定依据

技术指标的确定参照《地下水质量标准》、《岩土工程勘察规范》、

《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、《混凝土外加剂》、《长螺旋

钻孔压灌桩技术指南》、《建设用地土壤修复技术导则》、《污染地块风

险管控与土壤修复效果评估技术导则》

（2）试验方法的确定依据

试验方法主要参照《建设用地土壤污染状况调查技术导则》、《建

设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则》、《建设用地土壤污染

风险评估技术导则》、《建设用地土壤修复技术导则》、《污染地块风险

5

管控与土壤修复效果评估技术导则》、《污染地块地下水修复和风险管

控技术导则》、《工业企业土壤和地下水自行监测技术指南》、《地下水

环境监测技术规范》、《土壤环境监测技术规范》、《环境影响评价技术

导则地下水环境》、《渠式切割水泥土连续墙技术规程》、《钢水泥土

搅拌墙技术规程》、《等厚度水泥土搅拌墙技术规程》

四、主要试验（验证）的分析、综述报告，技术经济论

证，预期的经济效果

（1）主要试验（验证）的分析

1反应墙参数确定

PRB的规模包括高度、宽度和反应墙的厚度，其规模的大小主要取决于污

染物的三维空间分布和地下水特征，直接关系到整个工程项目的成本投入。

（1）反应墙高度

PRB的高度主要由不透水层或弱透水层的埋深和厚度决定。根据欧美国家

多个PRB工程的现场经验可知，PRB的底端嵌入不透水层至少0.60m，以防止

污染物羽流发生底渗作用流向下游地区。为了防止地下水溢出反应墙，加上地下

水位的季节性波动，反应墙顶端的反应介质易腐蚀，PRB的顶端需高于地下水

最高水位。地下水勘察报告中某盟锌矿炼厂周边区域地面到不透水层为27m，

非饱和介质层厚度约为15m，则建议将其设计高度定为10.6-12.6m，核算过程

之中取为11.6m。

（2）反应墙厚度

在PRB的设计中，确定反应墙的厚度是至关重要的环节。反应墙的厚度(B)

主要由地下水流速（v）和水力停留时间（t）来确定。

实验室柱实验模拟流速为0.92m/d条件下填充材料对于实际地下水的吸附

行为计算得到当出水超过地下水IV类标准时，初始浓度为20mg/L的Zn2+半衰

期t1/2=0.437h，通过伪一级反应动力学方程得到的水利停留时间tR=2.6h。此

处安全设计安全系数为2，以充分考虑各种不利情况，设计水利停留时间为5.2h。

计算之中拟定地下水流速为0.5m/d。

截流区域高度为饱和含水层，约为11m；示范工程截流区域宽度为发电分

厂西侧点火油库旁边，靠白林线西侧，拟定为30m，其中阻隔墙拟定于进水面

夹角为15°，反应区长度拟定为10m，则过水断面面积为19.32+10=29.32m。

污染羽流通过墙体的流速由污染羽流量、墙体总截面和墙体反应介质空隙共

同决定。墙体高度为11.6m，总宽度采用Lm，墙体总截面为11.6L。反应介质

采用20目的改性改性细片蛭石和铁锰矿物材料，其介质有效空隙为20%。

（3）反应墙长度

6

不论反应区的长度为多少，最终设计出需要的墙体体积都不变。在这里，我

们选择一个比较适当的墙体总长度L=10m。考虑到材料使用的过程中物理结构

会发生变化，不同季节地下水流量或许有变化以及尽量扩大它的使用年限等因

素，将墙体的厚度等价为B=1m。

因此，反应区的体积(m3)。预计深层土壤搅拌的土壤置换率为40%，改性

细片蛭石的容重2.4×103(kg/m3)，需要改性细片蛭石的量111.36t.

隔水墙在渗透反应墙进水面的两侧，与进水面夹角为15°。

PRB反应区主要参数

结构名称参数或说明

PRB结构类型漏斗-导水门式

反应区厚度1.0m

反应区长度10m

反应区高度11.6m

反应区水速1.04m/d

（4）反应墙寿命

a.Zn吸附情况

据前期改性细片蛭石的研究，可知介质对Zn2+的去除量，用此理论结果计算

出，反应介质的使用年限。改性细片蛭石在实际地下水环境中对Zn2+的最大吸附

值为11.61mg/g。

PRB上游监测井污Zn污染平均值为14.12mg/L，一年内，PRB理论需要截

获的Zn2+总量为80.52kg/a：

按理论设计的一次墙体改性细片蛭石，单独去除Zn2+的年限：改性细片蛭石

16.06a

假设污染物持续以14.12mg/L左右的浓度持续冲击PRB，则PRB有大约16

年的有效期。

b.Cd吸附情况

据前期改性细片蛭石的研究，可知介质对Cd的去除量，用此理论结果计算

出，反应介质的使用年限。改性细片蛭石在实际地下水环境中对Cd的最大吸附

值为4.57mg/g。

预计通过抽取污染区域地下水，使地下水中Cd的最大浓度下降至1000μg/L。

一年内，流过污染羽流中重金属含量为8.829kg/a.

按理论设计的一次墙体改性细片蛭石，单独去除Cd的年限：改性细片蛭石

为57.64a.

假设污染物持续以1000μg/L左右的浓度持续冲击PRB，则PRB有大约57

年的有效期。

d.综合反应墙寿命

目前企业已完成部分管道的查漏工作，积极寻找存在的污染源。若企业污染

源被从源头切断，则地下水污染物浓度会在后续的几年时间内不断下降，此时

PRB工程的使用寿命会提高到15-20年。若在产企业的污染源不易发现或没有良

好的解决，假设污染物持续以抽水后的浓度持续冲击PRB，则PRB有大约16

年的有效期。

（5）止水帷幕体量设计

漏斗-门式可渗透性反应屏障不要两侧的止水帷幕将较大范围内的地下水引

7

导至活性反应区。示范工程之中，墙体总长度拟定为30m，其中10m拟定为活

性反应墙体。则止水帷幕长度为20m。止水帷幕高于拟定于活性反应区域相同，

约为12m，施工深度约为15-27m。

PRB止水帷幕主要参数

结构名称参数或说明

止水帷幕厚度0.6m

止水帷幕长度20m

止水帷幕高度12m

2可渗透反应墙示范工程施工方案

4.5.1施工总体路线及平面布置

根据设计，该示范工程施工内容主要为：利用长螺旋钻机注射可原位成型的

反应活性材料建设反应活性区和利用高压旋喷钻机注射混凝土形成阻隔墙区域。

具体工作内容及工作流程如图4.2所示，施工平面布置图如图4.3所示。

图1施工工作内容和流程

2.1长螺旋钻机活性反应区域施工方案

（1）测量放线

测量人员根据业主提供基础轴线、水准点并结合测量放线方案施放出CFG桩

桩位点。

（2）钻机就位成孔

桩位点经检验合格，在自然地面开始钻孔，空孔长度约为15m。先将钻机准

确就位、调整平整，然后进行钻进，当钻具钻至设计深度后，停止钻进。

（3）压灌活性材料成桩

用搅拌机将活性反应介质与原位成型材料（五水偏硅酸钠和铝酸钠）与含水

层介质混合并转移至地泵之中，钻至设计深度后，用地泵通过管路把混合后的活

性材料打入孔底，与此同时提钻，孔底单向活门自动打开，使活性材料流出，并

使钻具在活性材料内埋深0.5～1.0m左右。确保提钻速度与泵入速度相匹配，防

止出现断桩。灌注至桩顶标高上1.0m～1.5m后停止灌注。

（4）清土

清运桩间土：保护桩头厚度为1000mm，桩间土清运高度为1000mm，采用

小型机械挖土，将弃土装入运土车中，运出施工场地，人工清理槽底。清土过程

中由专人随时抄测槽底标高，防止超挖。

8

对钻机作业进行详细记录，包括钻机作业开始时间，结束时间，桩径，孔底

标高，孔口标高，成孔垂直度，有效桩长，沙土介质用量，蛭石用量，铝酸钠用

量，偏硅酸钠用量和水用量等。

2.2高压旋喷钻机阻隔区域施工方案

（1）按设计图纸测量放线，确定连续墙的轴线。

（2）对将要施工处开挖导流沟，导流沟宽约1.0m，深1.5m左右。在挖导流

沟的过程中，遇到地下障碍物须及时清除。

（3）确定机械行走的作业路面的承载力，然后做出相应的处理。

（4）设置钻孔标志，确定每一钻的位置。并用平面几何方法确定每次移位

桩机底盘的平面位置。

（5）移动主机至设计钻孔位置，并把桩机调正、水平，对准孔位，偏差不

超过5cm。

（6）搅拌站喷浆，钻头触地，开动钻机，钻进过程中要保证孔口有翻滚的

浆液，高压射浆自下而上连续进行，注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、

旋转和提升速度等参数，应符合操作规程要求。若其它参数不变，提高喷射压力

即射流能量大，加固范围则相应增大，效果好；若提升速度和旋转速度适当降低

也可以增大加固半径，在射浆过程中参数可随土质不同改变，若参数不变，则容

易造成材料浪费或降低旋喷效果。

为保证加固范围内土体有效切割前能拌合均匀且使桩径不小于设计桩径800

mm，注浆压力应不小于25MPa。提管速度控制在0.1~0.2m/min，旋转速度5~16

r/min以使土体得到充分切割搅拌。

（7）喷浆由下而上至设计高度后，拔出喷浆管，喷浆即告结束，把浆液填

入注浆孔中，多余的清除掉，但需防止浆液凝固时产生收缩的影响，拔管要及时，

切不可久留孔中，否则浆液凝固后将难以拔出。

（8）桩机横移就位调平，然后重复上述过程。

对钻机作业进行详细记录，包括施工日期、孔深、旋喷段、桩长、开始时间、

结束时间、泵压力、空压机压力、浆液比重和水泥用量。

3示范工程结论

原位注射成型地下水可渗透反应墙技术通过长螺旋钻机构建活性反应区域

和高压旋喷钻机构建阻隔区域，以天然矿物材料耦合原位成型的人工沸石材料为

活性填充介质，以水泥作为阻隔介质，成功达到既定的地下水修复效果。

（2）技术经济论证

本标准提出的控制指标限值是目前的技术水平是和现行国家标

准规范相符的。提出的指标也更全面。同时，根据现有工程案例分析

可知，这些指标是在目前的技术水平基础上能够达到的。

（3）预期的经济效果

通过对目标场地的风险管控，使区域周边可能产生的污染风险大

9

大减少，从控制总量方面减轻了污染物的风险，彻底降低污染场地对

人体健康威胁，对于保护当地环境质量与生态环境质量，具有重要的

环境意义。本指南通过深层土壤施工技术与原位成型技术极大的降低

了施工成本的同时减少在产企业对周边环境中释放的环境污染物总

量，无直接产出经济效益。但通过项目的实施，可促进项目所在区域

的环境经济发展，带动区域经济发展。

五、采用国际标准的程度及水平的简要说明（适用时）

无

六、与现行的法律、法规及国家标准、行业标准的关系

目前我国有地下水可渗透反应墙标准《地下水污染可渗透反应墙

技术指南（试行）》和《地下水污染管控或修复技术指南漏斗门式可

渗透反应墙（FGPRB）》。《深层潜水可渗透反应墙技术指南》是对已有

指南在潜水埋深大或潜水隔水底板深度深的情况下的补充，针对性的

对可行性评估、活性反应材料筛选、设计和施工过程进行了改进和提

高。

七、重大分歧意见的解决过程、依据和结果（适用时）

本标准的编写过程无重大分歧。

八、贯彻土盟团体标准的要求和措施建议（包括组织措

施、技术措施、过渡办法等内容）

无

九、标准发行范围和数量的建议

本指南规定了深层潜水可渗透反应墙的可行性评估、设计与施工

10

过程。

十、其它应予说明的事项

无

11

附件2：

中关村众信土壤修复产业技术创新联盟

标准编制说明

标准名称：深层潜水可渗透反应墙技术指南

主要起草单位：中国科学院南京土壤研究所

北京中岩大地科技股份有限公司

西南科技大学

内蒙古科技大学

浙江工业大学

中国水电基础局有限公司

安徽通源环境节能股份有限公司

南方环境有限公司

2022年10月

1

编制说明的内容包括：

一、工作简况；

包括任务来源、协作单位、中关村众信土壤修复产业技

术创新联盟团体标准（以下简称：土盟团体标准）主要起草

人及其所做的工作等

（1）任务来源

地下水是重要的饮用水源之一，我国水资源总量的1/3和供水

量的20%来源于地下水。近30年来，我国地下水的过度开采和相对

缓慢的补给速度，给地下水环境带来严重的压力。同时，工业化进程

的急剧加速造成了地下水污染问题日趋严重。我国西北地区水文地质

和气候条件，造成了潜水埋深大、隔水底板深的特点。多年来采矿业、

金属冶炼和制造行业造成的地下水污染问题亟待治理。深层潜水污染

的治理工作迫在眉睫。

可渗透反应墙技术（PRBs）是1990年出现的一种有效处理地下

水污染的措施。其通常是通过构建一个高渗透性反应区域并通过低渗

透性区域将其包围，而将污染物引导至高渗透性反应区。污染流体经

过时进行反应，以有效去除污染物。至今，欧美已经开展了众多中试

和场地尺度的PRBs工程，用以治理无机和有机污染地下水。地下水

污染问题在国外环境修复治理中占有极大的比例，美国环保署(EPA)

最新的《超级基金处理报告（第16版）》统计中，1982-2017年支持

的修复项目中，修复介质包含地下水的占比84%。原位地下水处理技

术中，使用可渗透反应墙的达51个，在近20年增长明显，在国内外

2

有极好的应用前景。

已有规范标准对我国地下水污染治理与修复都起到了一定的推

动作用，也为今后仍在不断产生的新的地下水污染问题提供了有力的

技术支撑。目前对于PRBs的指导材料对于材料选择、工艺工法的适

用性及相关配套还不够细致。目前的相关指南注重普适性，对深层潜

水和砂石地层的相关指导不具体。

针对深层潜水污染问题的PRBs作为优秀的污染治理与风险管控

技术，应该制定相应的指南，对总体修复水平提升，行业能力建设，

具有重要意义。

（2）协作单位

《深层潜水可渗透反应墙技术指南》团体标准由中关村众信土

壤修复产业技术创新联盟提出，由中关村众信土壤修复产业技术创新

联盟负责归口，由中国科学院南京土壤研究所、北京中岩大地科技股

份有限公司、西南科技大学、内蒙古科技大学、浙江工业大学、中国

水电基础局有限公司、安徽通源环境节能股份有限公司、南方环境有

限公司等单位负责起草。

（3）土盟团体标准主要起草人和任务分工

表1.土盟团体标准主要起草人和任务分工

起草人所属单位任务分工

刘五星中国科学院南京土壤研究所设计与技术支持

赵可中国科学院南京土壤研究所设计与技术支持

刘淏哲中国科学院南京土壤研究所设计与技术支持

孙红娟西南科技