防渗与灌浆技术：防渗标准及帷幕施工详解

在灌浆帷幕设计时，确定防渗标准是首要一环。只有确定了防渗标准，才能确定灌浆帷幕的必要性和灌浆范围。然而大家将会看到，在此问题上并无十分严格的准则，尚需设计者独自选择。

我国1978年颁发的《混凝土重力坝设计规范》（试行）中规定：在防渗帷幕体内，岩体的透水性根据不同坝高应降低到下列单位吸水量（ω）值：

低坝（坝高小于30m）　ω＜0.03～0.05L/（min·m·m）

中坝（坝高等于30～70m）　ω=0.01～0.03L/（min·m·m）

高坝（坝高小于70m）　ω＜0.01L/（min·m·m）

实际上，在国内执行的并不统一。由各大设计院和工程局负责建设的中、大型工程，有的强调自己工程地质条件的特殊性，将防渗标准提高了，有的则较上述标准降低了。

在国外，各个国家和工程单位所执行的标准也颇不一致。一些著名的专家和学者对此也曾提出过许多不同的看法和主张，下面列举一些。

早在1932年，法国地质工程师吕荣（Lugeon）提出，当基岩在吕荣试验中得出的透水性超过1个吕荣单位（即1Lu）时，才需要进行防渗灌浆。他提出的这个标准，现在仍被大多数国家作为最高要求标准所采用，在一些不甚重要的部位和较低的坝上通常是将此标准再放宽一些。

1976年澳大利亚灌浆工程师毫斯比（A.C.Haulsby），在总结了以往灌浆经验的基础上，按照对水的不同需求、不同的坝型和地质条件，提出建议用图4-1所示标准。他的建议赢得了相当多数人的赞同，并在许多坝上应用。

图4-1　基岩灌浆的设计标准

（说明：本标准适用基岩浅层，深部地层允许采用更大的Lu值）

在前苏联1979年开始实行的规范中规定，高于100m的混凝土坝采用ω≤0.01；坝高60～100m，采用ω≤0.03；坝高低于60m，采用ω≤0.05。同时指出，当坝基为不透水或弱透水岩石，即K＜0.1m/d（相当于12Lu或ω=0.12）时，经过论证后可以不设灌浆帷幕。

日本1978年出版的坝工设计规范中规定，灌浆帷幕的吕荣值，对混凝土坝为1～2Lu；对堆石坝为2～5Lu；两岸和深部岩层取更大一些的Lu值。但也有要求很高的，如高186m的黑部四双典拱坝，在以花岗岩和细昌岩为主的基岩中，坝基下要求达到在2MPa压力下，漏水量不大于1L/（min·m），两岸中部在1.5MPa压力下，不大于1L（min·m），顶部在1MPa压力下，不大于1L/（min·m），分别相当于ω=0.005、0.0067、0.01L/（min·m·m）。

美国垦务局（1977年）编写的《混凝土拱坝和重力坝设计准则》与1981年出版的《重力坝设计》一书中，对灌浆帷幕的防渗标准未作明确规定。美国通常是采用3～4Lu［12］。他们特别强调在灌浆中要按逐步加密法施工，当达到最后一批加密孔灌后达到预先确定的最大值10-4～10-5cm/s时，或表明不再明显吃浆时为止。顾问工程师谢拉德（Snerard）认为，在普通岩石中灌浆，吃浆量小于50kg/m时可终止灌浆。(www.xing528.com)

德国C·库兹纳尔博士在详细分析了压水试验的不完善性、岩层的各向异性等因素之后，提出了一个随建筑物类型、渗径长短、岩石在不同方向上透水性之差别、层流还是紊流等而变化的透水性允许值，作为是否需要灌浆的标准，如表4-1所示。

表4-1　德国C·库茨纳尔提出的基岩透水率（Lu）允许标准

注　引自第十七届国际大坝会议论文选集《复杂地基处理》，C·库茨纳尔撰《大坝岩石基础灌浆新标准》。

巴西伊泰普混凝土大坝的帷幕灌浆，是将每米注灰量作为重要依据。在逐步加密灌浆孔的过程中，对于一般岩石，注灰量不大于12kg/m时即停止加排或加孔；对于多孔隙的砾岩，当将网格状的布孔间距缩小到0.75m也不能使注灰量小于40～50kg/m时，就到此为止。用此法完成后蓄水，在排水廊道和隧洞中观测到的排水总量为70L/s，扬压力很小，工程也很安全。

南斯拉夫在岩溶很发育的地基上建成的高123m格兰查雷沃拱坝，帷幕灌浆采用的标准是：河床浅部为1～2Lu，深部为6Lu，两岸为5Lu。

西班牙从20世纪50年代开始就试行一种新的做法：除大理石、石灰岩等可溶性岩石以外，对其它各种坚硬致密的以及夹有粉沙或粘土材料的岩层，都是在大坝蓄水之前只设置好排水系统，先不做帷幕灌浆，但预留可供灌浆用的廊道。然后，从开始蓄水就进行观测，根据排水孔出水量的大小和扬压力高低，再决定是否需要灌浆。哪里需要就在哪里的排水孔中进行灌浆。利用这种办法，曾使许多坝避免了大量灌浆，表4-2所列为部分实例［12］。

表4-2　西班牙不设灌浆帷幕的大坝

第十五届国际大坝会议专题58的总报告人认为：硬性以透水性作为是否需要灌浆的标准是不足取的，1～3Lu的指标在很多情况下可以放宽，尤其是帷幕的下部。

我国对防渗标准的执行，不是趋向于降低，而是有进一步提高的迹象。不但在深部及边远处大多都与坝基附近完全一样，而在乌江渡大坝还要求在检查时不大于0.5Lu（ω≤0.005L/min·m·m），在河床部分最大值不大于0.2Lu。后来在某些坝上也曾提出过类似要求。他们所担心的，实际上不是怕漏水量太多，造成经济损失，因为在大多数坝上多漏一些水并不会造成此种损失，而主要是怕帷幕会失效，危及坝的安全。

应当着重指出：这是在概念上的一个错误。极而言之，在坚硬岩石（包括有严重岩溶现象的石灰岩）中存在一些漏水通道，也不过是多了几个未加控制的输水隧洞罢了，除增大了漏水量之外，却并不肯定会对坝的安全造成危险！土耳其凯班（Keban）坝的实践就是一个很有说服力的例子。高208m的土石坝建在岩溶十分发育的石灰岩地基上。1973年11月水库开始蓄水，1976年6月库水位达到最高蓄水位845m时，观测到的渗漏量在8m3/s的基数上猛增到25m3/s。在降低水位后，在左坝肩发现了一个叫佩泰克（Petek）的大溶洞。该溶洞的容积估计超过了100万m3。最后使用了大约60万m3的砾料（包括采石场废料和河床冲积层料）进行充填和灌浆。从1979年完工后，水库一直安全运行，水库漏水量维持在6～7m3/s之间，约为河流年平均流量的1%。至今未发生管涌和其它破坏迹象。对此种处理结果，他们已感到十分满意了。我国也有许多这样的例子，如山西省里册峪水库、青海省南门峡水库等，虽然严重漏水多年，给经济运用造成了影响，却未对坝造成破坏。

还有就是，许多坝一旦按某种标准确定了灌浆孔的排数和孔距之后，在实施中即使一开始Ⅰ序孔的灌前吸水率就有80%～90%满足要求标准，注灰量大都在10kg/m左右，也都坚持把所设计的2排、3排孔做完，从不作调整减少。

本书在多处都已提到过分提高要求的现象。这种倾向，看来在我国还要继续一个时期。我发现，从设计到建设，到施工等单位，都不愿降低标准，而更乐意在高标准严要求的名义下使工程量增多，而不希望减少。因为减少工程量虽然对国家、社会有利，然而对有关集团和个人却没什么好处。这已不完全是技术上的理论认识问题，需要依靠社会改革去解决。