GIN法灌浆技术在印尼佳蒂格德大坝项目的应用

GIN法灌浆技术在印尼佳蒂格德大坝项目的应用

蔡云彭慧

中国水利水电第十工程局有限公司四川成都610072

摘要：GIN法灌浆是近年来国际上推行的一种灌浆新技术，GIN法施工要求PV乘积达到GIN值包络线处，不论当时压力和注入率的大小，均可结束。工程实践表明，用计算机控制灌浆过程的GIN灌浆法具有功效高，施工工艺简单，灌浆质量好，容易控制等优点，本文通过印尼佳蒂格德大坝帷幕GIN法灌浆的应用，验证了该技术的合理性和实用性，为其他工程帷幕灌浆提供工程经验。

关键词：GIN法灌浆；帷幕灌浆；印尼佳蒂格德

1工程概况

Jatigede大坝为粘土心墙堆石坝，坝高110m。大坝位于南纬6°52′00″与东经107°48′00″的印尼西爪哇省Sumedang县Cimanuk河上，距首都雅加达220Km，距西爪哇省首府万隆市85km。水库开发的首要任务为下游约9万公顷农田灌溉，其次为供应Indramayu，Cirebon和CirebonKodya三个地区的城镇工业生活用水及发电。佳蒂格德水库控制流域面积1460km2，水库总库容10.63×108m3，电站装机容量110MW，多年平均发电量约4.5亿kw•h。枢纽主要建筑物包括：大坝、溢洪道、导流洞、灌溉洞、引水发电系统及厂房等。

坝址区内覆盖层广泛分布，主要有河流冲积层、壤土、风化残积物和滑坡堆积物。基岩年代为下第三系渐新统（E3）～上第三系上新统（N2）。第四系火山沉积物在本区较常见，特别是在Cimanuk河上游河段，其成分主要为凝灰岩、角砾岩、熔岩以及来源于死火山和火山中心的二次沉积物。粘土岩以及火山角砾岩分布较广，其中角砾岩常形成悬崖峭壁。上第三系中新统（N1）由海相火山角砾岩、凝灰岩、粘土岩、砂岩和灰岩组成，在Cimanuk河谷盆地中部出露广泛，并见大量变形迹象。下第三系渐新统（E3）由粘土岩、砂岩和杂砂岩组成，也在Cimanuk河谷盆地中部出露。

２GIN法简易说明

GIN灌浆法是瑞士灌浆专家隆巴迪（Lombardi）等人提出，GIN就是灌浆强度值GIN（Grout-IngIntensityNumber），是单位孔段上消耗的灌浆能量，即，以灌浆孔段的最终灌浆压力P（Mpa）和单位灌段注浆量V（L/m）的乘积表示：GIN=PV（MPa.L/m）。

在灌浆过程中保持GIN为常数可以限制宽大裂隙的灌注能量，即避免了导致地面抬动或水力劈裂的高压力与大灌注量的组合，又避免了灌注微细裂隙不合适的低压力与小灌注量的组合。

在灌注过程中，尽可能使用单一配比的具有宾汉流体特性的稳定浆液，以稳定的中低流速进行灌注，随着注入量的增加，压力逐渐上升，当注入量达到预定的限制值，或压力达到预定的限制值，或者虽然压力和注入量小于限制值，但二者的乘积达到GIN值时，即可结束灌浆。

图1是GIN灌浆进程曲线。在灌注过程中，采用具有宾汉流体特性的稳定浆液，以稳定的中低流速进行灌注，随着注入量的增加压力逐渐上升，当注入量达到预定的限制值（图1中灌浆进程曲线③），或压力达到预定的限制值（图1中灌浆进程曲线①），或者虽然压力和注入量小于限制值，但二者的乘积达到GIN值（图1中灌浆进程曲线②）时，即可结束灌浆。图1中GIN曲线为一条双曲线，GIN曲线a、压力Pmax限制线b和注浆量Vmax线c一起构成灌浆进程限制包络线。

例如GIN值为200，就是P×V=200（MPa×l/m），若将PV=200画成灌浆压力P与单位长度累计注入量相应曲线时，就可以得到一条双曲线。为了控制过大的灌浆压力和过多的不必要的灌注量，GIN灌浆法规定了一个允许的最大灌浆压力和一个允许的最大单位长度累计灌注量，这样就形成了一个GIN值的包络线图。GIN值一般分为五类，见图二中所列的表

图二五类GIN值包络线图

3GIN法灌浆参数的选择

3.1GIN值的选择

根据本工程的地质条件和现场灌浆试验情况，选择图二中曲线④、⑤进行灌浆。最大灌浆压力小于1．5MPa，最大吃浆量小于100L／m，GIN值选择100

MPa•l_／m。灌浆压力依据随灌浆的深度增加而递增的原则设计，

3.2帷幕灌浆孔的布置

由于在较开阔河谷、高地震烈度区、深厚不均匀覆盖层上建造高土石坝的复杂性，坝基防渗处理成为本大坝工程设防的重点和难点。

印尼佳蒂格德大坝工程的帷幕灌浆孔分大坝和廊道，灌浆廊道灌浆孔采用梅花型布置，防渗帷幕中的双排帷幕灌浆孔距为2.0m，排距为2.0m；三排帷幕灌浆孔距为2.0m，排距为1.5m；廊道总灌浆长度约24435m，钻孔总长度约25000m。

3.3灌浆参数选择

（1）灌浆采用2：1，1：1，0.5：1三种水灰比的稳定浆液；

（2）灌浆采用自下而上灌浆，第1段长根据不同孔序的实际长度确定，第2段长为8m，第3段长为6m；

（3）一个灌浆段一般采用一种稳定浆液进行灌注；

（4）注入率由大逐渐减小；

（5）灌浆压力最大不超过1．5MPa；

（6）一个灌浆段采用一个GIN值。以灌浆压力P（MPa）和单位长度累计注入量V（L／m）的乘积值控制施工；

（7）结束标准：a）达到GIN值，且流量小于1L/min，延续30min结束。

b）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。

c）达到最大灌浆压力，且流量小于0.4L/min，延续10min结束；当流量为0时，持续灌5min结束。

此外，当流量较大时，应及时采取措施，包括限流、限量、间歇等处理措施。

4灌浆施工

4.1灌浆工艺流程

帷幕灌浆按逐序加密的原则进行施工：先施工下游排，再施工上游排，最后施工中间排。同一排帷幕孔分为三序孔，按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ顺序逐级加密的原则进行施工。同排帷幕线上的两个相邻的先序孔施工至基岩以下15m后，才可施工后序孔。

根据现场情况，灌浆工艺流程为：布置孔位—设备就位—首段钻孔—首段裂隙冲洗—简易压水试验—首段灌浆—待凝—钻孔到设计深度—孔底段简易压水试验—自下而上分段灌浆—全孔一次性封孔-验收。

4.2钻孔及洗孔

帷幕灌浆钻孔采用XY-2B钻机，孔口段利用Φ91mm的金刚石取芯钻具开孔，开孔深度约50cm，以保证孔口段采用机械式灌浆塞施工，孔口段以下采用Φ75mm的复合片钻具。灌浆每段施工为2、3、5、5………至终孔孔深，在钻完每一段后，须提出钻具，等待压水和灌浆，直到终孔孔深。在钻孔过程中仔细观察钻孔情况，将钻孔进尺快慢、返渣颜色详细记录，特别对特殊情况要做详尽记录，了解孔段地质情况，以确定具体的施灌方案。

4.3压水试验

采用自下而上分段循环式灌注法进行帷幕灌浆时．各灌浆孔灌浆前在孔底段压水可结合裂隙冲洗进行，简易压水试验，压力为灌浆压力的0.8倍，当压力大于1Mpa时，采用1Mpa。压水时间10min，每2min测读一次压入流量，取最终值作为计算流量。其成果以吕容（Lu）值表示。

4.4灌浆材料

水采用经过沉淀处理的河水，水泥采用印尼当地生产的一级水泥，细砂采用砂石系统和筛分系统的细砂，其直径不超过2mm。

4.5灌浆施工：

帷幕灌浆按逐序加密的原则进行施工：先施工下游排，再施工上游排，最后施工中间排。同一排帷幕孔分为三序孔，按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ顺序逐级加密的原则进行施工。同排帷幕线上的两个相邻的先序孔施工至基岩以下15m后，才可施工后序孔。

4.6封孔

封孔：在灌浆结束后，采用灰水比C/W=1：0.5的水泥浆，用灌浆管插入孔底，随着浆液的进入，缓慢上提灌浆管，待浆液全部溢出到孔口时，再拔出灌浆管。由于浆液的析水，第二天需再进行检查，进行第二次封孔灌浆，直至孔口全部封闭。

5GIN帷幕灌浆成果分析

帷幕灌浆除个别孔由于岩石缝漏浆外其余各孔段的灌浆过程线大致落在5线区域。可以看出各孔段注入率较小，压力很快升高到最大压力，说明灌前所规定的GIN值是适当的。如表5-1

从单位注入量上看．从I序孔到III序孔逐渐减少，从检查孔的情况看，透水率小于5Lu的段数总压水试验段数的98％，灌浆效果是明显的。

6.结论

（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）本次灌浆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。

（3）所采用的稳定性浆液的材料及配合比，适用于GIN灌浆法，适合于项目地层，是能够满足质量要求的。施工中根据实际情况灵活调整帷幕灌浆参数在本工程取得成功，值得在其它类似工程帷幕灌浆施工中采用，可以为其它地质条件相似的工程提供参考。

参考文献：

[1]G.Lombardianddeere，GroutingdesignandintroducingtheGINPrinciPle.1998水工建筑物水泥灌浆施工技术规范，DIMT5148—2001[S]

[2]水利水电工程施工组织设计手册第二卷：施工技术[M].北京：中国水利水电出版社，1997.

作者简介：

蔡云（1985-04），女，四川米易人，工程师，从事水利水电工程施工技术与管理工作

彭慧（1985-10），男，湖南长沙，工程师，从事水利水电工程施工技术与管理工作