GIN注漿法在大壩基礎灌漿中的應用初探

□鄧漢林（原畢節地區機械化施工隊）

1.GIN注漿法概述

1.1 GIN注漿法定義

GIN注漿法是指在一定注漿段，消耗的能量近似地和最終壓力P與注入量V的積，即PV成正比，PV數成為 “注漿強度值”，簡稱GIN。注入量V的單位為L/m，壓力的單位為MPa，則PV（GIN）的單位為 MPa·L/m。

1.2 GIN注漿法要求

一旦選定了注漿強度大小，則該強度值不僅用于低壓下大量吸漿的易注裂隙，而且也適用于在相當高壓力下吸漿量很小的細微的裂隙，從而保持GIN為一常數值。對寬裂縫中的大注入量情況可以自動控制，較密實及吸漿量小的裂隙，則可以使壓力自動升高，避免了高壓力大注入量，低壓力低注入量的發生。

1.3 GIN注漿法基本要點

1.3.1 在整個注漿過程中只用單一穩定漿液（中等、水灰比0.67:1～0.8:1）的漿液，并在其中加入超增塑劑降低漿液的粘聚性和粘滯性，以提高可灌性。

1.3.2 采用穩定的低等或中等的注入率，在超過一定時間后，隨著漿液注入巖體更遠，裂縫壓力將逐漸升高。

1.3.3 當“壓力-累計每m注入量”圖上展示的注漿軌跡與限制注入量、限制壓力或限制注漿強度等曲線的一種相交時，注漿即可結束。

1.4 GIN注漿法注漿孔布置原則

GIN注漿法布孔原則與常規注漿方法一樣，采用一序到三序（或四序）的對開插補布孔方法。一般在施工前應該通過現場注漿試驗選定合適的一序孔孔距，該孔距要求能使以后的二序孔、三序孔每一序次都持續降低25%～75%。

2.工程實例

2.1 官田水庫灌漿實例

2.1.1 工程慨況

官田水庫位于大方縣長石鎮境內，壩址位于赤水河一級支流二道河的支流官田河上，水庫集雨面積16.8km2,庫容337萬m3,屬小（一）型水庫。

庫區地貌屬中低山寬淺河谷地貌，出路地層為寒武系中上統婁山關群（∈2+3ls）、奧陶系下統湄潭組（O1m）、二迭系下統棲霞組及茅口組（P1m+q）和第四系覆蓋層（Q1）。

2.1.2 壩址工程地質條件

2.1.2.1 地形地貌

壩址位于庫區東部，河谷呈＂V＂型河谷，地形呈中低山地形，地貌呈高原河谷地貌。

2.1.2.2 地層巖性

壩區出露地層為奧陶系下統湄潭組（O1m）地層，巖性為灰色、黃色泥頁巖夾薄層灰巖，上層為黃色中厚層砂巖夾頁巖。第四系覆蓋層，巖性為殘坡積物、沖積層。

2.1.2.3 地質構造

壩址處有一條斷層通過，呈NE向展布，斷層通過庫區，為張性斷層，斷層帶膠結良好。伴生的次生構造節理、裂隙發育，對大壩影響較小，節理發育主要有兩個方向，分別為傾向S64°、傾角 W84°，傾向 S24°、傾角E89°，均為閉合型高傾角相互切割裂隙。

2.1.3 大壩滲漏分析

2.1.3.1 壩體滲漏：由于壩體碾壓質量差，存在壩體滲漏。

2.1.3.2 壩基滲漏：壩址處地層為湄潭組（O1m），巖性為灰綠色、黃色頁巖夾薄層灰巖，受斷層影響，次生構造節理、裂隙發育，形成壩基滲漏。

（3）壩肩滲漏：由于壩址處有一斷層通過，成為壩肩繞壩滲漏的主要通道。

2.1.4 大壩防滲設計

（1）壩體防滲:根據壩體滲漏情況，采用鋪設土工膜的方式解決壩體滲漏。

（2）壩基（肩）防滲設計：壩基（肩）采用帷幕灌漿方式，在土工膜和壩基、壩肩交匯處設置高3m帷幕防滲墻，置于基巖上。根據大壩布置3個勘探孔情況，確定帷幕灌漿底線，即巖石透水率5Lu的孔段高程（1317.3m）以下為最低帷幕灌漿底線（壩頂高程為1357.7m，最大壩高25.1m）。

2.1.5 帷幕灌漿施工

（1）依據不同的地質條件及注漿位置，確定合理的GIN值、單位注入量和注漿壓力的限制值。

（2）選定一序孔中四分之一的注漿孔作為試驗孔，本工程已在左壩段、壩中段、右壩段布置勘探孔，為最終注漿孔深度及選定GIN值提供依據。

（3）在地下水位以上的任何孔段注漿前應預先注入清水，使巖石部分飽和，以便降低漿體過分失水，堵塞通道。

（4）隨時對注漿成果進行分析總結，以便評定注漿孔布置參數的合理性。

按傳統注漿法和GIN注漿法的鉆孔布置原則，工程按三個序次布置鉆孔，一序孔孔距為12m，最終孔距為3m，采用自下而上灌漿法，段長5m。

傳統灌漿法的漿液濃度采用 5:1、3:1、2:1、1:1、0.6:1 五個比級，每一比級注漿量達到600-800L時變換濃度，直達到設計結束壓力和結束標準。

GIN注漿法漿液濃度為0.8:1，灌漿前地下水位以上以0.2Mpa壓力對巖體作1小時飽和注水，注漿強度值為300MPa·L/m最大壓力極限為0.5Mpa，最大吸漿極限為400L/m，注漿結束標準在最終壓力下每5m注漿段注入率小于3L/min。

施工過程中，選擇地質條件相近、孔序相同的兩個地段作傳統注漿法和GIN注漿法的對比，詳見表1、表2。

表1 傳統注漿法注漿量及耗灰量表

表2 GIN注漿法注漿量及耗灰量表

通過對傳統注漿法和GIN注漿法的對比，單位耗灰量降低26.3%，單位注漿量降低54.8%。通過檢查孔檢查注漿效果，均達到帷幕防滲設計要求。

3.結論

GIN注漿法和傳統注漿法相比，具有以下特點：工藝簡單，注漿過程易于控制，有利于采用自動化技術提高注漿效率，采用較穩定性漿液，注漿結石強度高，質量可靠，能限制漿液的無效擴散，避免材料浪費。GIN注漿法在理論上還是實用性上均有一定的優勢。