注:表中灌浆压力系指孔口回浆管上压力。

摘要: 水布垭高面板坝坝基岩体倾角平缓、岩溶构造发育且富含泥质充填物、趾板上灌浆盖重小、水库运行水头高、后期没有维修补灌条件，为了解决趾板基础浅部防渗幕体的抗渗透能力及耐久性问题，大幅度提高了趾板基础浅部的灌浆压力。采取“均布固结+帷幕”布孔，均布锚杆，分级升压，抬动监测自动报警等一系列有效措施，趾板基础帷幕灌浆第1段最大压力安全地达到1.5mpa，使面板坝基础浅部的灌浆压力登上了一个新的台阶。

关 键 词: 压力提升;抑制抬动;趾板基础灌浆;高面板坝;水布垭水利枢纽

中图分类号: tv543 文献标识码: a

1 高面板坝基础灌浆压力提升的必要性

面板堆石坝坝体由分区堆石筑成，抗滑稳定安全系数一般大于7，没有扬压力问题，所以防渗帷幕的作用是防止集中渗漏引发渗透破坏，其重要性不如混凝土坝基的防渗帷幕，所以在国内外关于面板堆石坝设计与研究的文献中，往往以坝体和面板的结构、应力及变形等问题为研究重心，关于坝基防渗处理方面的技术问题很少涉及，尤其关于面板坝趾板基础灌浆如何提高灌浆压力的研究报导极少。但是，近年来我国修建的面板堆石坝高度不断升级，对于高面板堆石坝，尤其当坝基岩体的防渗性能很差时，防渗帷幕、特别是趾板基础浅部防渗幕体的抗渗透能力及耐久性等问题，应该引起水利工程界基础专业人士的足够重视。

与其它坝型相比，面板堆石坝对基础岩体的力学要求相对较低，为了节省开挖工程量，面板坝坝基浅表层岩体的完整性远不如深部岩体，这一带地下水活动强烈，灌浆防渗体所承受的水力梯度最大，是防渗的最薄弱环节。面板堆石坝的基础防渗帷幕灌浆在趾板上施工，灌浆时盖重小，为了避免抬动破坏，灌浆压力通常很小，根据调查统计，目前国内外已经建成的面板堆石坝趾板基础防渗灌浆第1段（接触段）的最大压力一般只有0.3～0.5mpa。随着坝高的不断增加，坝基渗透作用水头也越来越高，如果继续这种小压力灌浆，防渗帷幕容易发生渗透破坏，尤其是软弱夹层和灰岩地层中岩溶通道的充填物，在高水位很容易被击穿。

面板堆石坝是一种竞争力很强的坝型，在我国面板坝的使用与发展已经进入了一个崭新的阶段，坝体高度在不断地突破。为了使基础防渗幕体的抗渗透能力和耐久性与坝高的升级相适应，提高灌浆压力是最直接有效的办法，因此进行高面板坝趾板基础灌浆的压力提升研究是必要的。

2 水布垭面板坝趾板基础灌浆的特点

水布垭水库位于清江中上游河段，正常蓄水位400m，挡水坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高233m，其坝高和坝前水头在国际和国内同类坝型的已建和在建工程中居首位。大坝基础是灰岩地层，岩体的抗冲蚀性和可灌性都很差。

2.1 地质条件

（1）岩溶。清江流域碳酸盐岩分布广泛，占总面积的72%，是中国岩溶最发育、最典型的地区之一。水布垭工程整个坝区内岩溶类型发育齐全，岩溶管道系统、溶沟、溶槽、溶洞、落水洞、盲谷、溶蚀洼地等均为常见。

（2）构造。主要构造形迹有断层、裂隙、层间剪切带等。查明的断层共计43条，断层多由库内向库外延伸。实测裂隙2000余条，岸边卸荷裂隙发育。层间剪切带是岩层顺层相对挤压错动形成的构造形迹，这种构造形迹在坝基岩体中普遍发育，呈条带状分布，连续且稳定，剪切破坏十分强烈，结构松散。

（3）泥化现象。坝基趾板开挖揭露的岩溶洞穴和断层裂隙中，绝大多数被泥质物填充，层间剪切带呈泥化条带分布，导致岩体的抗冲蚀性很差，可灌性差，是降低坝基防渗体耐久性和制约帷幕灌浆压力提升的重要不利因素。

（4）岩层产状平缓。总体倾向上游，倾角5°～12°。

2.2 施工条件

（1）盖重小。大坝基础灌浆在趾板上施工，趾板厚度只有0.6～1.2m，灌浆施工时盖重小，灌浆时极易产生不利的抬动变形。

（2）封浆条件差。趾板基础开挖边坡临空，岸边卸荷裂隙发育，岩体完整性差，灌浆时外漏严重，对灌浆压力提升和灌浆质量不利。

2.3 运行条件

（1）防渗体承受的水力梯度大。水库正常蓄水位400m，面板堆石坝最大坝高233m，最大坝前作用水头207m，坝前水头在国内外同类坝型中居首位。

（2）运行期没有检修补灌的条件。大坝趾板下未设置灌浆廊道，水库蓄水运行以后不具备对坝基防渗帷幕的检修补灌条件，因此对基础防渗体的可靠性与耐久性要求特别高。

2.4 坝基灌浆需要解决的难题

根据清江流域和国内地质条件相似地区的基础灌浆工程经验，要想提高灌浆防渗体的抗渗透能力和耐久性，确保灌浆成幕的质量，关键在于提高灌浆压力。通过较高压力的灌浆，一方面可有效提高水泥结石的致密性和强度;另一方面可对泥质充填物起到劈裂穿插和包裹挤密的作用，这样形成的防渗幕体才能在高水头长期作用下正常运行。但是，受盖重和地质条件等多种不利因素的影响，面板坝基础灌浆时极易产生抬动破坏，提升灌浆压力面临困难。

因此，如何保证既能避免产生抬动变形破坏，又能提高灌浆压力，特别是浅层孔段的灌浆压力，获取良好的灌浆效果及足够的抗渗安全度，是水布垭高面板坝基础灌浆工程必须研究解决的难题。

3 提升压力的有效措施

对高面板坝基础灌浆，提升压力时所面临的抬动破坏风险比任何坝型都大，灌浆升压研究的核心内容就是解决压力提升与抬动变形的矛盾，灌浆升压所采取的措施实质上就是抑制抬动变形的措施。通过水布垭工程的现场灌浆试验研究，并且经历了水布垭大坝基础灌浆施工实践的检验，总结出了一套较为完整的提升压力、抑制抬动的有效措施。

3.1 趾板全面积均匀锚固

灌浆升压过程中的抬动观测数据显示，趾板基础内设置均匀受力且达到一定密度的全粘结锚杆，对抬动量的限制、为浅层灌浆压力的提升发挥了重要的作用。在趾板混凝土与基础岩体之间设置均布的全粘结普通锚杆，可以缓减灌浆时的抬动变形，其作用机理可能体现在两方面:①锚杆的锚固作用将趾板与浅层基岩“钉”成一体，弥补了盖重的不足;②锚杆的均布抗拔力使得灌浆时作用于趾板的抬动力分布均化，缓解了趾板结构的不均匀受力变形。

锚杆的布置间排距根据趾板尺寸及钢筋布置、基岩条件、灌浆孔布置及灌浆压力的大小等多方面的具体条件确定，重要的是强调均匀布置。锚杆深度4～5m，锚筋直径28～32mm，锚筋顶端与趾板钢筋相连。

3.2 合理优化固结与帷幕灌浆的布孔型式

与混凝土坝型不同的是，作用于面板坝