在水利工程建设中，由于不同地区地质条件的不同，以及大坝工程结构选型和结构设计的差异，对大坝地基承载力、变形、抗滑、抗渗稳定等各方面要求各不相同。而在设计阶段，受限于地质条件变化的不确定性和不同阶段地质勘察工作的深度，设计单位往往只能根据规范、规程要求和参考以往类似工程经验，粗略拟定灌浆布置和灌浆参数，同时，为了保证工程建设质量，通常在设计技术要求中明确提出进行灌浆试验的要求，这就使大坝灌浆试验成为大坝工程建设中重要一环，直接影响工程灌浆质量乃至大坝工程施工质量。但在工程建设过程中，施工单位因不掌握规范要求和不理解设计意图，经常发生不进行灌浆试验直接按

设计提出建议参数施工或者灌浆试验照抄照搬设计参数，根本起不到灌浆试验验证或优化灌浆设计方案作用。笔者根据工程实践经验和结合多项工程固结灌浆试验方案实例，对大坝坝基固结灌浆试验分类及目的任务、如何组织实施固结灌浆试验和优选确定灌浆参数提出意见和建议。

1灌浆试验分类以及任务、目的

不少人不清楚灌浆试验的分类，简单认为灌浆试验就是在灌浆施工前期进行的现场灌浆试验，实际上，按照国家对工程建设质量分级把控、逐步细化深入的要求，灌浆试验分为现场灌浆试验和生产性灌浆试验两大类。

1.1现场灌浆试验

1）哪些工程必须要做现场灌浆试验

《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL/T62-2020）明确要求，下列工程应进行现场灌浆试验，具体包括“1级、2级水工建筑物基岩帷幕灌浆、覆盖层灌浆；地质条件复杂地区或有特殊要求的1级、2级水工建筑物基岩固结灌浆和地下洞室围岩固结灌浆；其他认为有必要进行现场试验的灌浆工程”。

2）现场灌浆试验的时间

现场灌浆试验宜在工程初步设计阶段或招标设计阶段进行，目前大多工程是在招标前期进行，一些特别重要工程或地质条件特别复杂工程在可研阶段进行灌浆试验，也有在施工详图阶段边进行灌浆施工边进行灌浆试验。

3）现场灌浆试验任务和目的

论证拟采用灌浆方法和工艺在技术上的可行性、施工效果的可靠性、经济上的合理性；评价固结灌浆后地基物理力学特性与渗透性，了解受灌地层的可灌性、单位注入量、抬动变形特性等；推荐合理的灌浆布置，如灌浆孔排数、排距、孔距、孔深等；推荐适宜的施工方法、施工程序、灌浆压力、灌浆材料、浆液配比与浆液性能等；研究工程重大地质缺陷的灌浆处理措施；研究适合工程特点与要求的灌浆质量标准和检查方法，为编制灌浆工程施工技术要求、制定验收评价标准提供技术依据。

1.2生产性灌浆试验

《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL/T62-2020）提出，“在施工前或施工初期，宜进行生产性灌浆试验，其目的是验证灌浆工程施工详图设计和施工组织设计，调试运行钻孔灌浆施工系统，验证合理的机械设备与人员配置”。

从规范要求可以看出，生产性灌浆试验与现场灌浆试验不是同一项工作，二者实施阶段不同，目的和任务也不同。生产性灌浆试验是为了对灌浆工程设计施工详图和施工技术要求进行一个试生产的过程，同时尚需对前期灌浆试验成果进一步验证，它与勘测设计阶段现场灌浆试验的目的和要求明显不同。

当然，有些中小型工程或地质条件比较简单的水工建筑物，或为节省成本，设计阶段不进行现场灌浆试验，只在施工前期安排灌浆试验，这样的试验兼有设计阶段灌浆试验的任务。

1.3当前生产实践中存在问题

通过多年工程建设经验发现，目前的多数勘察设计单位根本不清楚还有现场灌浆这一阶段，不了解现场灌浆试验要求、目的和作用，在设计阶段也不安排进行现场灌浆试验工作。在设计中，不分地质条件、不顾结构功能要求，照抄照搬以往工程灌浆布置和灌浆参数。施工单位更分不清现场灌浆试验和生产性灌浆试验的区别和不同，只知道照图施工，生产性灌浆试验机械照搬设计文件中的灌浆布置、灌浆压力等施工技术参数，根本起不到验证、优化施工参数的目的。更有甚者，根本不进行灌浆试验，直接施工，这种情况在小型水库加固等小型工程中尤为突出。

2大坝坝基固结灌浆试验的组织实施和优选灌浆参数

2.1固结灌浆试验地段选择及试验孔布设

1）试验地段选择

试验地段地质情况应具有代表性，应通过对地质勘察资料分析，选择在相当于未来灌浆区域所具有的中等偏劣地质条件地段上。当存在性状不同的地质单元或复杂地层时，应视情况布置多个试验区或进行多组试验。同时，试验地段选择应距离岸坡临空面尽量远一些，防止采用较大灌浆压力时，浆液从岩石裂隙由岸坡外漏，影响灌浆资料分析。

2）试验孔布设

试验孔布设应结合工程地质条件和枢纽工程设计要求，以便验证在不同排序、孔序布置情况下灌浆效果，因此一序孔孔距可以较大，可以大于设计提出孔距，同时二序孔、三序孔逐步加密，以便验证检查不同孔距、排距可以达到灌浆效果，取得完整试验资料，以便优选推荐灌浆孔布设方案。如图1，常用灌浆孔布设可采用如下方案：

图1 常用灌浆孔布设方案图

先施工I序孔，孔距为L，I序孔钻孔和灌浆结束满足检查条件后钻II序孔，在II序孔内采用岩体弹性波速或压水试验检测孔距L情况下灌浆效果，检测结束后对II序孔灌浆，灌浆结束钻III序孔，在III序孔内检测0.707L情况下灌浆效果，按此逐步加密孔距和检测，从而分析确定不同孔距、排距布设情况下灌浆方案的灌浆效果。

3）某工程实例及存在问题和思考

某工程，设计阶段未进行现场灌浆试验，施工生产性试验期间，施工单位没有进行试验地段选择，未根据地质条件选择中等偏劣地质条件，直接布置在设计灌浆区域内。孔位直接照搬设计孔位布设方案，未参照设计方案进行不同行距、排距方案布设。该工程固结灌浆孔位布设见图2。

图2 某工程固结灌浆孔位布设图

该工程未进行试验地段选择，试验不具备代表性；未对设计孔距、排距参照设计布置拟定其他方案，没有按照逐步加密孔位和进行检测，没有起到验证灌浆试验排距、孔距参数和优选灌浆布置方案的目的。

另从该工程试验资料检查中发现，施工单位在全部孔位钻孔和灌浆后进行才进行的灌浆效果检测试验，无法判定灌浆布置和灌浆参数是否满足设计要求，该灌浆试验只是流于形式。

2.2固结灌浆压力的选定

灌浆压力是控制和提高灌浆质量的一个重要因素，使用较高压力能使浆液更好地压入岩层中的细小裂隙和空洞，保证固结灌浆紧密、牢实；能获得较大扩散范围，减少工程投资。但太高的灌浆压力又会使岩石原有裂隙变宽或增加新的裂隙，使原来地质条件恶化，或使坝体和岩石发生抬动变形，损坏工程结构，也可能导致浆液扩散到设计灌浆范围以外，造成经济上的浪费。

1）灌浆压力确定

灌浆压力可由几种方法初步拟定，如由灌浆段上覆岩石密度、厚度按静力平衡条件确定，由灌浆段上覆盖岩石深度按经验系数确定等等。但在灌浆试验初期，应先按照计算或凭借经验预估的压力进行灌浆，然后根据岩层的吸浆状况以及抬动监测数据，以及周边有无冒浆等情况，再进行试验调整。

根据相关灌浆资料，可参考灌浆临界压力试验选定。选取1~2个钻孔或1个钻孔中的1~2个孔段，进行压力试验，逐步提高压水压力，求得注入压力与注入水量关系曲线。该曲线在初期略呈直线上升，斜率较大，当压力升到某一数值时，压入水量突然增大，说明岩石中的裂隙被扩宽、岩石结构遭到破坏，此时的压力值即为灌浆临界压力，灌浆压力可在此基础上降低选定。

2）某工程实例及存在问题和思考

某工程施工初期生产性灌浆试验，未根据地质及上覆盖重情况初拟灌浆压力，也未进行灌浆临界压力试验验证灌浆压力数据，只是照搬设计要求，对I序孔采取灌浆压力0.4~0.5，对II序孔采取灌浆压力0.5~0.7。灌浆记录见表1。

表1 某工程固结灌浆记录表

从上可以看出，灌浆试验在开灌后较短时间、尚未进行浆液变换，就达到了结束灌浆标准，在最大设计压力下，注入率小于了1L/min；另从施工单位抬动变形记录看看，在此压力下没有任何抬动变形。因此，在此情况下，可以考虑增加灌浆压力，以达到最优的灌浆效果。该工程未进行压力试验优化，未起到灌浆试验的目的。

2.3灌浆效果检查

1）检查方法

灌浆效果的检查可以最终检验灌浆试验方案的优劣，在灌浆试验中通过灌浆检查及时调整灌浆孔布置方案、孔距、排距、深度以及浆液配比、灌浆压力等，从而获得最优灌浆方案，获得工程建设最大产出效益比。

对于固结灌浆效果检查，多以对比灌浆前后岩石力学性质改进情况为主，压水试验检查为辅，同时加以灌浆资料分析、钻孔检查岩芯等等。灌浆资料分析主要是计算出各次序灌浆孔的单位注入量和透水率平均值，由其逐序的减少程度，评断灌浆效果；或者依照不同的灌浆次序，绘制出透水率频率曲线及频率累计曲线、单位注入量频率曲线及频率累积曲线，由其变化情况，评断灌浆效果。钻孔检查岩芯是通过观察检查孔中取出的岩芯，观察岩芯水泥结石、裂隙充填情况、密实性和强度以及完整度等，检查灌浆试验质量。

《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL/T62-2020）6.5.1条提出，固结灌浆工程质量检查宜采用检测岩体弹性波波速的方法，检测可在灌浆结束后14天后进行；6.5.2条提出，固结灌浆工程质量检查也可采用钻孔压水试验的方法，在灌浆结束3天后进行。检查孔的数量不宜少于灌浆孔总数的5%。条文说明提出质量评价要求“90%的测点波速达到设计规定，小于设计规定波速的测点数不超过总测点数的5%，平均波速提高3%以上”；“85%的测点波速达到设计规定，小于设计规定波速85%的测点数不超过总测点数的3%，且分布不集中”。通过国内外一些灌浆实例统计，岩石固结灌浆后，纵波波速一般可以提高10%-30%，但具体又与岩石特性有关，提高幅度与岩石坚硬程度、裂缝情况以及裂隙中是否充填黏土、泥质等有很大关系。

2）某工程实例及存在问题和思考

某工程设计提出，坝基固结灌浆后合格标准为：80%以上试段的透水率Q≤5 Lu，其余试段的透水率不大于设计规定值的1.5倍，且分布不得集中。通过查看该工程灌浆资料，该工程固结灌浆前，岩基透水率1.1-8.5 Lu，灌浆后岩基透水率2-5 Lu，透水率提高不是非常明显。

该工程设计提出，坝基固结灌浆后要达到：每个检测孔的85%的测试点波速不小于3600m/s，小于设计规定波速的85%的测点数不超过总测点数的3%，且分部不得集中，同时，坝基0-3m范围内所有测点波速应大于3300m/s。通过查看该工程灌浆资料，该工程固结灌浆前，实测岩体波速为：3532-3687m/s；固结灌浆后，实测岩体波速为3579-4444m/s。可以看出，最小波速提高甚少，最大波速提高20.6%，说明该固结灌浆在某些区域部位尚未起到理想的加固效果。

3结语-对大坝坝基固结灌浆的意见及建议

通过上述总结，结合多年工作经验，笔者认为要取得好的大坝坝基固结灌浆效果，或者说取得较好的效益比，确保水利工程的安全性，必须从以下几个方面加以重视和采取措施：

3.1充分认识灌浆试验的重要性和作用，在不同工作阶段采取不同试验方式。

在设计阶段进行现场灌浆试验工作，由设计单位根据试验成果对以往经验灌浆参数进行进一步验证和优化；在施工阶段，由施工单位进行生产性灌浆试验，进一步验证设计文件中提出的灌浆布置、灌浆压力等施工技术要求，同时对施工工艺、施工组织设计进行验证和优化。同时，项目法人要监督各单位完成相应灌浆试验工作，组织后灌浆试验，能够达到优化方案、减少投资效果。

3.2灌浆试验要进行多因素考虑、多方案比选，选定最优灌浆方案。

不管是现场灌浆试验还是生产性灌浆试验，一定要对灌浆孔距、孔深、灌浆工序、灌浆压力等布置设计不同方案，通过对不同方案灌浆效果进行分析，选定最优的灌浆方案，实现最大经济技术投入比。坚决不能流于形式，照搬照抄以往工程或设计参数，起不到试验的目的。

3.3设计单位要提供合理灌浆合格标准。

对于不同地基岩体波速不同，灌浆加固后波速提高比例也差异较。设计单位应根据不同地基条件，确定合适的灌浆后岩体测试要达到的参数要求；另外，可根据不同设计要求，结合岩体波速和透水率测试，提出弹性模量（变形模量）要求。

3.4根据不同地基情况和设计要求，设计单位要提出适宜的处理方案。

根据地质情况，针对不同的岩性和不同的裂隙发育情况，根据设计要求，是要解决地基承载力问题，还是解决渗透稳定问题，采取不同的地基加固方案。反之，不顾地质情况、不根据荷载要求，一概的照搬照抄，一律采取固结灌浆、帷幕灌浆等地基处理方式，灌浆后效果不明显，既不利于工程成本控制，也不利于工程质量控制。

参考文献：

[1]庭玉河.水利工程大坝固结灌浆施工技术研究[J].黑龙江水利科技，2014（07）：152-154.

[2]张杰，孟素品，李红兵.谈固结灌浆技术施工方案[J].河南水利，2006（07）：45.

王明明，男，1987.12，工程师，通讯地址：烟台市莱山区滨海路街道新苑路5号，联系电话：17753522201