GIN法灌浆试验研究作者：李成振 上传：yeguiren 来源：水利工程网 2005-06-20 00:00GIN法灌浆是近年来由瑞士灌浆专家隆巴迪等人提出的一项新的灌浆技术14。在国内，这项技术的发展趋势在于将GIN法与我国普遍应用且成功的小口径钻孔孔口封闭灌浆工艺相结合。目前，该技术在小浪底左单薄岭帷幕灌浆中曾有应用并取得一定成效2。但GIN法灌浆技术的成功熟练应用仍需要不断积累经验。GIN即灌浆强度值，它用灌浆孔段上最终的灌浆压力P（Mpa）和单位灌浆段V（L/m）的乘积表示，即GIN=PV，其含义为单位灌浆段上消耗的能量。GIN灌浆法只应用稳定、中等稠度的浆体，并尽可能只采用单一配比的浆体，灌浆过程不需要变浆，使灌浆工艺简化。本次试验仅对5个灌浆孔进行了GIN法灌浆，其余各孔均已用常规灌浆法灌浆完毕。由于试区地质条件相同，这样更利于GIN灌浆法和常规灌浆法的对比分析，从而验证GIN灌浆法的合理性和实用性。 1 工程概况后河水库位于山西省垣曲允西河上游同善镇后河行政村梁王脚下。该试验区选择在后河水库右坝肩，从已灌右坝肩常规帷幕灌浆分析，右坝肩基本属于微透水层。裂隙闭合，可灌性较差。市区帷幕均位于地下水位以上，施工过程未见有地下水。灌浆孔布置在右坝肩帷幕灌浆轴线上，钻孔向上游倾向10，同时沿帷幕线方向向右坝肩倾向30，孔深为4045米，孔距3米。由于右坝肩的现场实际情况，帷幕灌浆是随着右坝肩混凝土浇注的上升而逐孔施工的，各孔孔口高程不一，故无法分序施工。段长划分原则：第一段2米，以下各段均按5米划分，终孔段不得大于7米。试验中进行了必要的钻孔冲洗、压水试验以及岩体浸润。2 灌浆浆液配比GIN法灌浆要求使用单一配合比的具有宾汉流体特性的稳定浆液1。本次灌浆试验选用浆液测试结果如表1所示。项目选用浆液性能指标水灰比0.8：1密度（g/cm3）1.612h析水率5%马氏漏斗粘度（S）35凝聚力（N/m2）428d水泥结石强度（Mpa）15表1 现场使用浆液性能指标试验结果表明，该浆液能很好地适应灌浆的条件，并取得了较好的成效。3 现场灌浆试验 3.1主要试验设备钻机采用重庆探矿机械厂生产的MGJ50型冲击回转钻机。测斜仪为上海地质仪器厂生产的KXP1型测斜仪。采用BW200/4和GBW100/10型灌浆泵进行灌浆及压水试验采用BW200/4和GBW100/10型灌浆泵进行灌浆及压水试验。计算机监控系统采用长安自动化研究所和水电基础工程局合作研制的GIN法灌浆数据采集与处理系统。3.2灌浆强度值（GIN）的选用根据灌浆设计中的基本原则3，加上GIN法灌浆的要求，设计了表2所示的灌浆压力。表中所示压力是各灌段孔口回浆管的压力。依据计及浆液压力后的有效压力，再参考隆巴迪的研究成果4，选用了图1所示的GIN限制包络线，为强度值为100MpaL/m的包络线，为强度值为150MpaL/m的包络线。表2 各灌段最大压力值表段 次123456段以下下孔 深（m）2.07.012.017.022.027.0压力（Mpa）0.70.951.201.451.71.83.3 灌浆工艺流程孔深（m）2020值100150限制压力（Mpa）2.253.0限制浆量（L/m）150 200钻孔测斜冲孔压水试验岩体浸润灌浆钻灌下段待凝封孔3.4灌浆结束标准本次试验所采用的灌浆结束标准为：（1） 达到GIN值，且流量小于1L/min，延续30min束。（2）达到GIN值，但流量较大时，应调整压力，使之沿GIN曲线下滑，直至流量小于1L/min，再延续30min结束。（3）达到最大灌浆压力，且流量小于0.4L/min，延续10min结束。另外，还采取了其它一些质量控制措施，确保灌浆过程按预定程序进行。3.5 灌浆过程监控就某一灌段而言，GIN值是确定的，在每段灌前，将诸如段次、孔深、GIN值、压力上限与灌浆量上限等全部输入计算机中。在灌浆过程中，GIN控制系统便自动绘制包括GIN灌浆包络线在内的6条曲线2。操作人员根据这些灌浆过程曲线，调整压力、流量使其逼近GIN曲线，并在GIN曲线上下波动，直到灌浆结束，达到对灌浆全过程的控制。GIN法灌浆过程控制大体可以分为3种情况，如图2所示。详见文献2、3。4 灌浆试验成果分析 4.1各孔段灌浆试验的PV过程线分析本次的GIN法试验灌浆除各孔的第一段由于岩石缝漏浆外，其余各孔段的灌浆过程线大致落在图2所示的OEAH区域，灌浆结束点在EA线上。可以看出各孔段注入率较小，压力 很快升高到最大压力，说明此次GIN灌浆试验的灌浆过程属于细微裂隙地层的灌浆过程，同时，也说明试验前所规定的GIN值适当。4.2单位注入量分析从单位注入量上看，五个灌浆孔的平均单位注入量均小于20Kg/m，每孔平均最大值为16.769Kg/m，最小值为10.759Kg/m。从图3所示资料分析，小于10Kg/m的段数占总数的51.2，1020Kg/的段数占总数的36.6。这从平均单位注入量上进一步验证了岩石的透水性较小，岩石的可灌性不是很好，与实际情况相符。4.3透水率情况分析从图4所示资料不难看出，从透水率情况来看，小于5Lu的段数占总压水试验段数的71.4，个别较大的是由于孔口段岩石表层漏水所造成的，说明岩层的透水性是较小的，岩石的裂隙是不发育的或是闭合的。这从平均单位注入量得到了进一步的验证，同时也说明了注入量与实际情况是符合的从而验证了试验过程的合理性。4.4检查孔分析试区帷幕灌浆的防渗标准为W1Lu，本次试验区布置了一个检查孔，从检查孔压水试验成果表3可知：进行压水试验9段，各段透水率均小于设计值，说明灌浆效果显著，是可以满足设计要求的，质量是较好的。表3检查孔压水试验成果表孔深(m)各段透水率(Lu)123456789450.080.030.030.020.050.030.040.040.055 GIN法灌浆与常规灌浆的比较本次试验GIN法灌浆只有五孔，仅为其中一段，而且这五孔又被分成两个不连续段进行，故GIN法灌浆与常规灌浆区具有完全相同的地质条件，且均为单排孔，孔距均为3米，灌浆参数也相同。因而两者具有良好的可比性。表列出了两种灌浆方式的浆材、工时消耗情况。表4两种方法的耗时耗浆量对比表项 目灌段长度(m)单位注入量(Kg/m)孔段平均纯灌时间(h)GIN法200.7013.3590.52常规法385.528.0181.54从表不难看出，GIN法灌浆的平均注入量较常规法为大，那是因为孔口段岩石表层漏浆，岩层的可灌性不好,GIN法又要求使用浓度较大的稳定浆液，且使用经验不足。但由于两种方法的单位注入量都小于20Kg/m，故反映在单位注入量上两者的差别不大;另外,二者在相同条件下,GIN法每段平均纯灌时间比常规灌浆法要少的多，工效得以大幅度提高；GIN法灌浆质量较好,获得的幕体均匀致密耐久。6 结语（1）GIN法把灌浆强度值应用到每一个孔段，且保持GIN值为常数，避免了P大V大和P小V小的不利组合，从而提高了灌浆的科学性和精确度。（2）由于地层的可灌性不良好，试验孔数又较少，这次选用的GIN值没有得到较好的验证，但同时又为相似地质条件下GIN法灌浆的应用积累了经验。（3）本次试验选用的灌浆结束标准结合了国内常规灌浆方法，但比常规灌浆方法的结束标准要容易达到，也是能够保证质量的。（4）实验所采用的稳定性浆液的材料及配合比，适用于GIN灌浆法，适合于试区地层，是能够满足质量要求的，可以作为其它地质条件相似工程的参考。（5）GIN灌浆法只适用于不含地质缺陷面的坚硬岩石。而对有地质缺陷面和较软岩等的岩体不太实用。（6）GIN灌浆法是一门全新的灌浆理念和灌浆方法，更适用于计算机自动监控灌浆过程，可减少人为因素影响，具有耗时短、效率高、质量好的显著特点，值得普遍推广。参考文献：1郭守忠主编，水利水电工程勘探与岩土工程施工技术。北京：中国水利水电出版社，2002.32马国彦，林秀山著，水利水电工程灌浆与地下排水。北京：中国水利水电出版社，2001.13张景秀著，坝基防渗与灌浆技术。北京：中国水利水电出版社，19924G.Lombardi and Deere,Grouting design andControl using the GIN principle,1998Study of GIN Grouting TestAbstract:The paper describes mainly the test results of GIN grouting,explainsselecting GIN value and injecting process finished criteria and monitoringgrouting process as well as dosing stable grouting liquid, and also gives acontrast analysis of conventional and GIN grouting.Key words:GIN value; injecting process finished criteria; monitoring grouting process; stable grouting liquid.