现场灌浆试验的重要性

（一）试验目的

面板基础在工程运营后，再没有检修和补灌条件，基岩上面仅有0.6～1.2m厚的趾板可作为混凝土盖重，特别在缓倾角地层的地区，在保证趾板不抬动破坏的前提下，究竟灌浆压力用多少，特别是浅层的灌浆压力用多少，是灌浆试验最后必须要回答的问题。

（二）试验项目

通过以下各项试验，以期提高趾板与基础的结构力或其整体性。

（1）由外围向内部逐步提高灌浆压力的办法加固岩体的结构力。在有限的趾板宽度内，外围两侧（里侧外侧），试用0.3MPa的压力进行固结灌浆；向内的两排试用0.4MPa的灌浆压力进行固结灌浆；中间一排灌浆孔，孔口附近一段，用0.5MPa的灌浆压力。由于设计要求趾板与基岩面之间要有较高的抗渗能力，例如湖北省清江水布垭面板堆石坝的面板与基岩之间，设计要求要有0.5MPa 抗渗压力，也就是说，这里的面板下面要承受50t/m2的上抬力。仅靠灌浆混凝土的抗拉力恐难胜任，因此必须进行试验，如若不行，还需考虑进行锚固。灌浆首段之下的各段，可用本章第一节所述方法进行固结与防渗帷幕灌浆试验。

（2）在上述灌浆中，当尚未达到规定灌浆压力就发生了浆力劈裂时，按计算的最大容许灌浆量灌注，达到该量即刻停灌，停灌24h后再灌，如此轮回，直到用规定灌浆压力灌浆再不发生浆力劈裂为止。

（3）采用普通砂浆锚杆，锚入基岩一定深度，将趾板与基岩“钉”成一体，依靠锚杆的抗拔力锁住趾板与浅层基岩，以提高接触面的抗抬力。

在确保前三项试验完成的基础上，顺便完成由于各个灌浆区的地质条件的不同而提出的不同的试验任务，诸如灌浆的施工方法、工艺措施、施工质量及其工效等。

（三）灌浆试验方法设计

趾板固结灌浆是一种比较特殊的灌浆，再按常规方法灌浆就很难达到一些比较特殊的要求，因而必须进行专门的设计。其中有关防渗帷幕部分，前已述及，这里不再赘述。

1.固结灌浆首段压力的试验

目前，国内外已建工程面板坝趾板基础灌浆首段（接触段）的压力，根据已检索到的信息是，最大用到0.5MPa（表7-4），然而，工程要求这里的抗渗能力愈大愈好，究竟采用何种工程措施才能达到较高的抗渗能力，需要进行必要的试验。试验的首段灌浆压力拟分为3级，即0.3MPa、0.4MPa和0.5MPa。

2.首段固结灌浆试验钻孔布置

首段固结灌浆试验钻孔的排数，应决定于承受水头的高低和灌浆水文地质条件等。若期望较高，可用5排，否则可用4排。本书拟以前者为例进行如下讨论。

（1）布设5排灌浆钻孔，其排距1.4m，孔距2m；

表7-4　面板坝趾板固结灌浆已采用过的首段灌浆压力统计表

（2）第1 排、第5 排孔为固结灌浆孔，首段灌浆压力设计为0.3MPa，第2 排、第4排孔为深孔固结灌浆钻孔兼起防渗帷幕钻孔的作用，首段灌浆压力设计为0.4MPa；

（3）第3排孔仍为双重作用的钻孔，首段灌浆压力设计为0.5MPa；

（4）第1、2、4、5排孔，每排分为二序施工，第5排孔，每排分为三序施工；

（5）如拟采用双排防渗帷幕，仅第2排孔的首段灌浆压力设计为0.3MPa，第3、4排孔的首段灌浆压力设计为0.5MPa，而且按三序施工。

3.用复灌提高浆力劈裂临界压力的试验

目前，国内还没有人研究浆力劈裂的机制，当然也没有人进行用复灌提高浆力劈裂临界压力的试验。实际上，被灌岩体，每遭受一次浆力劈裂，就像承载板载荷试验的一次加荷一样，被灌岩体就被压密一次，弹、变模量也增大一次。其实，其临界浆力劈裂压力也有所提高。正是由于这个原因，如果对灌浆过程进行详细观测的话，就可以发现，停灌24h以后的复灌浆力劈裂压力，比首次灌浆浆力劈裂压力要有明显的提高。据此，设计的第一批首灌固结压力为0.3MPa，如果试验中按这个压力试验并没有发生浆力劈裂，可一直加压到浆力劈裂为止；而后按最大允许灌注量灌浆，灌够为止；再后，用大于首次浆力劈裂的压力继续灌浆，直到浆力劈裂为止。如此轮回，就有可能达到设计的灌浆压力。

4.趾板与表层岩体的锚固试验

这个试验的最终目的是把趾板和表层岩体坚固地联结起来，以提高其结构力。大家知道，不少岩体具有陡倾角裂隙，如果按常规方法打锚杆，即与开挖面成垂直方向打锚杆，恰好是把锚杆打到岩块里，这怎么能把被裂隙切割的岩块结合起来而提高岩体的结构力呢！？

利用著者的GJM软件，可以计算优选最优的锚杆产状，按这个产状布置锚杆，可以把被裂隙分割的岩块“钉”起来，以达到提高岩体结构力。

锚杆采用全胶结锚杆。施工步骤为：钻孔—注浆—插锚筋。一般来说，锚筋采用直径32mm的Ⅱ级普通螺纹钢筋，钻孔直径不小于φ76mm。注浆可采用水泥砂浆或纯水泥浆，浆材标号M25，水泥的水灰比为水∶砂=0.4∶1；纯水泥的水灰比为0.5∶1。(www.xing528.com)

锚杆孔注浆后要求立即插筋，锚杆根部宜开鱼尾叉，插筋速度不宜太快，要确保孔内浆液饱满并使锚杆居中，浆液凝固前不得碰撞或拉拔锚杆。

锚筋与趾板受力锚筋要作好焊接。

5.趾板固结灌浆后的耐久性劈裂试验

如果按前述的2、3、4项的要求进行岩体加固，可以肯定，被处理的岩体的抗渗能力一定会有较大的提高。然而，许多试验环节能否顺利完成，究竟能提高多少或者能否提高，均需要进行耐久性劈裂试验予以验证。

在试区内，在第3排或第3排、第4 排内，选择一个钻孔，对首段固结灌浆试验段，特别是有浆力劈裂的那一段，从0 .2MPa压力开始，以0.1MPa压力为级差，每个增压级要持续10min，直至破坏为止，再以同等级差逐渐减压，减压到起始压力时为一个回合，其耐久性压水试验即告完成。

6.地基抬动监测试验

抬动监测的最主要目的是监控被灌地基无论是“点”荷载还是“层”荷载引起的变形，都不能有超限变形。实际上，不能允许超限变形的地方是指建筑物持力层的范围内。一般来说，趾板抬动量多以0.1mm为控制界限。原则上灌浆应在无抬动情况下进行，如发现超限抬动，应立即降低灌浆压力。

在趾板地基的固结灌浆之前，最主要的是要严格做好趾板基础开挖和建基面的整修清理工作，使趾板与基岩面保持紧密的结合。在此还要着重说明的是，抬动是浆力劈裂引起的，要控制抬动，首先要控制灌浆压力，而一定的灌浆压力又是工程运用所必须的。所以，在趾板首段灌浆中，欲要提高固结灌浆段的抗浆力劈裂能力，配以锚杆加固是上策。

因为，利用重复劈裂灌浆以大幅度提高趾板与基岩间的抗渗能力是有困难的，这是因为上

覆盖重太小，只要灌浆压力超过盖重，趾板就要上抬，上部为“似临空面”，这样以来，

重复劈裂灌浆就不可能提高被灌岩体的密度，因而也不可能提高其抗渗能力。上述仅是理论分析，还需利用劈裂与抬动试验资料来加以说明。

7.灌浆顺序试验

以本书的观点来说，灌浆的顺序本不是什么问题，应由被灌段的地质条件来决定。然而，目前国内尚无人特别是一些灌浆知名专家对此问题尚未进行研究，因而，还得对此问题进行必要的试验说明。对灌浆段内分布有软弱结构面的地方，进行以下两种试验：

（1）对含有软弱结构面的5m试段（最好软弱结构面位于试段顶部），进行混合灌浆试验（实际上是对顶部软弱结构面进行浆力劈裂试验），求出混合的注浆量。

（2）对含有软弱结构面的5m试段，将其一分为二，对于顶部的软弱结构面单独进行浆力劈裂试验；对于下部的岩体单独进行注浆试验。

从上述两种试验成果对比中可以看出，第一种注浆试验所得的注浆量，由于浆力劈裂而使试段的注浆量远远大于第二种试验中对下部岩体单独进行注浆试验所得的注浆量。第二种试验中的软弱结构面的注浆量与第一种试验中的混合注浆量相差不多，而第二种试验中的岩体单独注浆量要比混合注浆量小许多倍。这种对比试验可以说明，著者为什么要坚决反对不考虑软弱结构面的劈裂而进行灌浆工作的道理。第一种试验方法是现行的注浆方法，它使真正需要注浆的岩体得不到浆液；而根本不需要注浆的软弱结构面却流失了大量的浆液。

8.对灌浆过程中可能出现的特殊情况的观测试验

灌浆过程中可能出现的特殊情况是多种多样的，在灌浆试验之前对可能出现的特殊情况应心中有数，以免临阵措手不及。一般来说，最有可能出现的（以岩溶地区为例）特殊情况有以下几种：

（1）在压水或灌浆试验过程中，有可能在边坡上出现漏水漏浆。应采用嵌缝、表面封堵、低压灌浓浆、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

（2）对于注浆量很大的灌段，应首先分清原因。是天然的大（一开始灌浆就抬不起压力来），应用低压、浓浆、限量、浆液中掺加速凝剂和间歇灌浆等措施进行处理；是天然的小，而后随着压力的提高而突然压力降低，流量增大（属浆力劈裂型），应采用待凝、略增压复灌的办法进行处理。

（3）对于无充填的溶洞，可采用泵入流动性好的混凝土、投入碎石再灌注水泥砂浆、灌注混合浆液等措施。对于有充填物的溶洞，可采用较高的压力灌注。

（4）对于前述特殊情况处理后的孔段，待凝后仍应扫孔，重新按技术要求进行升压灌浆，直至达到结束标准。对于本书未提及的情况，一律按规规要求执行。

9.灌浆质量检查方法试验

目前，比较广泛用于检查灌浆质量的方法有以下3 种：

（1）声波法。测量岩体在灌浆前后声波的变化。这是一种简便反映岩体的灌浆后的综合情况，而不能说明具体段次好坏的一种方法。已有的大量试验观测资料表明，仅以提高声波的绝对值来说明注浆的好坏是不对的：好岩体的波速本来就高，灌浆后所能提高的百分数就低；而较坏岩体，本来的声波就低，灌浆后的吸浆量大，声波提高的百分数就高，所以仅以提高的绝对值来表明灌浆的好坏是不行的。因此，声波法不能作为惟一的检查方法。

（2）压水试验检查法。压水试验的原理是把岩体的透水性假定为各向同性。这个假定本身是不合实际的。陡裂隙比较发育的岩体，用铅直孔进行灌浆，它与陡倾角裂隙相交的几率是很低的。用铅直孔进行压水试验方法去检查灌浆前后岩体在透水率的变化，实际上是带有随机性的。因此，压水检查法也不能作为惟一的检查方法。

（3）取心检查法。对灌浆以后的地区，用钻探取心的办法检查灌浆效果，从目前来看是较好的方法，如果用斜孔取心检查灌浆效果，从目来说那是最好的办法。在此要特别强调说明的是，那种顺软弱面充填的结石层并不是良好灌浆效果的表现，而是灌浆失败引其浆力劈裂的结果。好的灌浆效果应是在透浆裂隙中都充填有混凝土结石或团块。