灌浆孔排数及帷幕厚度

在如何确定灌浆孔排数，即帷幕厚度的问题上，至今还没有建立起一个统一的准则，人们的认识和各地的实际做法差异颇大。先列举如下：

阿瑟·卡萨格兰德（1961）认为，具有同等防渗标准的帷幕，愈薄，其截水效率愈低。依据这一基本原理，得出结论说：大多数由单排孔做成的薄帷幕，在减小渗流量方面作用很小；如需做帷幕，至少需做孔距不大的3排孔，或具同等效力的灌浆孔群，以促成必要的帷幕厚度［16］。

P·隆德认为：灌浆帷幕的厚度取决于浆液在裂隙中的灌入度。在一般裂隙岩石中，浆液易于灌入的条件下，必要的厚度不难用一排孔来达到。在此种场合，用增加排数来弥补可能出现的空缺是不必要的。因为，若将同样数量的钻孔布置在同一排孔上更为有效。除了那些有粘土充填物的岩溶洞穴和构造带需采用多排孔作局部处理外，其它岩石最好采用单排孔［17］。

A　C·豪斯比主张：若水头小于60m，要求的防渗标准为7～10Lu，一般单排孔即可；若水头大于60m，且要求的防渗标准较高，则需要多排孔。如果在帷幕的底部允许渗流通过，它能承受较大的水力梯度，也可不用多排孔［16］。

前苏联和我国，以前都是先规定在幕体内的渗流梯度不得超过表4-3和表4-4中规定的允许值，然后再根据预计（设计）的帷幕前后的水头差及灌浆孔的充填范围，来计算所需要的帷幕厚度与灌浆孔排放。据此，一般就是：坝越高，需要的帷幕就越厚；基岩的透水性愈小，灌浆孔的充填范围愈小，需要的灌浆孔排数就愈多。这显然不合理。

表4-3　前苏联1979年实行的标准

表4-4　我国1978年前实行的标准

我国在1978年颁布的《混凝土重力坝设计规范》中又重新规定为：在考虑帷幕上游区的固结灌浆对加强基础浅部的防渗作用后，一般情况下，高坝可为两排，中、低坝可为一排。对地质条件较差的地段或经研究认为有必要加强防渗帷幕时，可适当增加帷幕孔的排数。实际上，我国近年来所建的一些高、中坝，大多数都是二、三排，采用一排孔的很少。

在日本，主要是根据基岩的状况，再结合坝高来确定灌浆孔排数。对于风化的岩石、砂砾石层等，认为灌浆的充填范围较小，加固程度较低，需要增加排数，加大帷幕厚度。在坚硬新鲜的基岩上，即使坝很高，也大多采用一排孔。在属于软弱的基岩上，多采用主、副孔布置形式，较高的坝主排孔多用两排。

在美国，设计中通常都先试用单排孔，孔距10ft，根据灌浆情况再加大或缩小。这些孔从廊道内钻进，称为“A”类孔。对于高坝，当坝基廊道距上游坝面较远时，可由一排“C”类孔加以辅助，作为对主排“A”孔的补充。“C”类孔是从上游坝面向下游倾斜钻进的，深度一般为75ft，孔距与“A”孔相同。另外，在帷幕前后要做固结灌浆，称“B”类孔，如图4-8所示。(www.xing528.com)

南斯拉夫在岩溶地基上做坝，经常采用一排孔。岩溶程度十分发育的高123m的格兰查雷沃拱坝，也只采用两排孔，且只有一排达到幕深，另一排很浅。很少有采用三排的。

以上所列举的不同意见和各国做法，有一点是相同的，即：在基岩比较软弱和坝又高的条件下，都比较倾向于采用多排孔（2～3排）。不尽相同的一点是：在基岩比较坚硬、新鲜的条件下，有的认为高坝必须采用多排，有的则认为一排孔也可以。

图4-8　美国高坝帷幕灌浆孔的布置

A—高压主帷幕孔；B—低压灌浆孔；C—中压灌浆孔；D—主排水孔

作者认为：无论是高坝或低坝，只要能用孔距1.5～3.0m，由一排灌浆孔能达到规定防渗标准的，就可采用一排孔，否则，就需采用多排孔。也就是说，决定灌浆孔排数的关键因素是基岩状况，而坝的高低影响只反映在所要求的防渗标准上。

总结许多坝的灌浆实践，可以得到一条经验：在某些风化破碎较重的、性质特别软弱的（例如“红层”）、水平裂隙特别发育的岩层中灌浆，因承受不住很高的压力、行浆较近，挤密较差，很难用一排孔达到规定的防渗标准（坝越高，规定的防渗标准越高，越难用一排孔达到）。为要达到规定标准，有时不得不先做1～2排较低压灌浆孔，再做一排较高压灌浆孔。此外，当基岩中的裂隙较宽，方向与帷幕夹角较大时，若采用在一排孔上加密，有时还不如按上述办法做成二排或三排更经济，效果更好。

在国内外都可以找到许多高坝，做灌浆帷幕是用一排孔的实例。我国的刘家峡坝（高147m）、黄坛口坝（高42m）、响洪甸坝（高87.5m）、梅山坝（高88.3m）、石门拱坝（高88m）等，都采用的是一排孔，多年来防渗效果良好。

由上所述不难得出结论：在基岩的表部，通常需要多排（有时可用固结灌浆来代替），在基岩的深部，大多可用一排。

当采用二排或三排灌浆孔时，最好是将上游排或中间排作为主孔，深度达到规定的幕深，最先施工；将下游排或两边排作为辅助孔，深度为主孔的1/2～2/3，最后施工。排与排之间的距离，一般为孔距的0.7～0.8倍。平面位置应错开排列，以便尽量多地封堵住裂隙。