斐济南德瑞瓦图水电站工程GIN灌浆设计与实践

赫庆彬 黄建文

斐济南德瑞瓦图水电站工程GIN灌浆设计与实践

赫庆彬 黄建文

传统的灌浆工艺是在规定的设计压力下，注入率达到某一数值延续若干分钟后结束。而GIN法施工则与之不同，仅要求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，GIN灌浆法具有功效高，施工工艺简单，容易控制等优点，叙述了GIN灌浆法的应用，为其他工程帷幕灌浆提供工程经验。

GIN 中位带灌浆 压水试验 透水率 吃浆量

斐济南德瑞瓦图水电站工程坝址区地层为N1-N2的Mba组的火成岩，主要为玄武岩，玄武岩中气孔比较发育，部分充填有矿物晶体、铁质矿物和黏土矿物，单层厚度0.5～1.0 m。Mba组与下伏的N1层Ra组沉积岩为不整合接触，有沉积间断，局部夹有红色的黏土夹砾石，为风化侵蚀产物；Ra组沉积岩岩性有砂岩、泥质砂岩和砂质泥岩。其不整合面埋深在现河床底以下约36 m。

坝址区或附近有断层发育，普遍走向为NESW，与坝轴线呈斜交或大角度斜交。坝轴线左岸有1条宽度15～20 m的断层带，由大致平行的断层组成，陡倾角，在坝轴线下游125 m出露，从左坝肩外侧通过，延伸到上游的Qaliwana河河谷，压水试验结果表明其透水性比较大。岩体裂隙比较发育，包括构造裂隙和原生裂隙。

压水试验成果表明，近河床位置吕容值为1～20 Lu，其中孔深24 m以上为18～20 Lu；孔深24 m以下为2～10 Lu；孔深30 m以下在0.544 MPa下不进水。透水性随深度增加而减弱的规律性较强。岩体普遍为中等透水，透水性比较强。

1 GIN灌浆法的现状

GIN（Grouting Intensity Number）灌浆法也可称之为灌浆强度值灌浆法，在一个灌浆段全部灌浆过程中保持GIN是一常数值。GIN法国际上有些工程已应用，并获得了理想效果，例如在澳大利亚Barden坝首次使用了GIN灌浆法。在国内，三峡、小浪底等工程中得到应用，但GIN法灌浆技术的成功应用仍需要不断积累经验，目前还没有写入灌浆规范。GIN就是灌浆强度值的英文缩写，它用灌浆孔段上最终的灌浆压力P（MPa）和单位灌浆段吃浆量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。

2 GIN值的确定

若将PV=200画成灌浆压力P与单位长度累计注入量V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Pmax和一个允许的最大单位长度累计灌注量 Vmax，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1中所列的表。

图1 五类GIN值包络线图

根据本工程的地质条件和现场灌浆试验情况，选择曲线④、⑤进行灌浆。最大灌浆压力小于1.5 MPa，最大吃浆量小于100 L/m，GIN值选择100 MPa·L/m。

3 帷幕灌浆孔布置

南德瑞瓦图水电站工程的帷幕灌浆孔布置在580 m高程的廊道内，帷幕灌浆采用单排帷幕，孔距为1.5 m。帷幕线长118.0 m，总灌浆长度约1 780.00 m，钻孔总长度约2 330.00 m。分3序孔，间距1.5 m，其中Ⅰ序孔18个，Ⅱ序孔17个，Ⅲ序孔34个，后来根据灌浆施工情况，在左岸又增加了9个4序孔。孔径90 mm，孔深设计的原则是2/3水头，最大帷幕孔深度约45.00 m，根据不同位置确定。

4 灌浆参数的选择

现场经过生产性试验，确定灌浆参数如下：

（1）灌浆采用2∶1，1∶1，0.6∶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8 m，第3段长为6 m；（3）一个灌浆段一般采用一种稳定浆液进行灌注；（4）采用较低的注入率，注入率由大逐渐减小；（5）灌浆压力最大不超过1.5 MPa；（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：达到GIN值，且流量小于1 L/min，延续10 min结束。

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5 灌浆施工

5.1 灌浆工艺流程

根据现场和咨询工程师确定，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。

5.2 钻孔及洗孔

帷幕灌浆钻孔采用XY-2PC地质钻机，斜坡段钻孔灌浆采用在廊道内分段搭建施工平台进行，钻具为小口径牙轮钻头，钻孔采用清水循环。

帷幕灌浆钻孔角度均为垂直孔，开孔前用罗盘及水平尺对钻孔角度准确校正，确保钻孔角度符合设计要求，然后将钻机固定。在钻进过程中对钻孔角度及时进行测量和调整，确保钻孔偏斜率不超过设计要求。对终孔偏斜率作好验收及记录，测斜仪器采用KXP-Ⅰ型测斜仪。

帷幕灌浆按分序分段的原则施工，接触段段长2.0 m，其余段长为5.0 m。根据地质和具体施工情况可适当增加或缩短段长，最长不超过10 m。

灌浆前应对灌浆孔裂隙进行冲洗，冲洗方法采用压力水冲洗，地质条件复杂以及设计对裂隙冲洗有特殊要求时，冲洗方法应通过现场灌浆试验或由咨询工程师指示确定。

5.3 压水试验

5.4 灌浆

灌浆材料：砂、水泥、外加剂等，均应符合有关的材料质量标准，并有生产厂家的质量证明书，每批材料入库前均按规定进行检查验收。采用浆液的浓度有：2∶1、1∶1、0.6∶1；其密度分别为：1.286、1.5、1.715 t/m3，根据现场情况加外加剂。

同一地段的帷幕灌浆应在固结灌浆结束并经检查合格后进行。灌浆孔采用XY-2型地质钻机进行造孔，灌浆采用自下而上孔内循环式灌注法进行灌注，接触段钻孔进入基岩2 m，灌注后待凝才能进行下段的钻孔。

5.5 结束灌浆标准

结束灌浆标准 ：（1）达到GIN值；（2）在该灌浆段最大设计压力下，注入率不大于1 L/min，延续灌注10 min，即可结束灌浆。灌浆结束压力第1段1.5 MPa，第2段1.0 MPa，第3段0.5 MPa；帷幕灌浆孔结束灌浆后，用浓浆进行全孔灌浆封孔。

6 GIN帷幕灌浆成果及成果分析

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1。

表1 灌浆成果

从单位注入量上看，从Ⅰ序孔到Ⅳ序孔逐渐减少，从Ⅰ序孔到Ⅱ序孔，平均单位吃浆量减少30%，从Ⅱ序孔到Ⅲ序孔，平均单位吃浆量减少40%。由于Ⅳ序孔只是为了加密局部灌浆，所以从Ⅲ序孔到Ⅳ序孔，吃浆量只减少10%。

从检查孔的情况看，透水率小于5 Lu的段数总压水试验段数的95%，说明灌浆效果是明显的。对其中1个检查孔进行灌浆，用水灰比1.5∶1的浆液灌注，7 m段长平均吃浆量为3.2 kg/m，远小于Ⅲ、Ⅳ序孔的平均吃浆量。压水试验成果见表2。

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1007-6980（2015）04-0012-03