GIN灌漿法過程操作控制分析

毛軍林

中國水利水電第三工程局有限公司基礎建筑分局

1 GIN簡介

G·Lombardi 于1985 年開發的方法，即GIN 方法（灌漿強度數）。該方法的原理已在歐美規范中得到了解釋和論證。GIN方法的主要方面如下。

（1）將單一、穩定的混合物與增塑劑混合使用，以改善其可使用性和滲透性。

（2）基于三個參數：Pmax、Vmax、GIN值，使用極限函數。

（3）鉆孔的間距、灌漿段的長度須最大限度符合現實條件。

（4）使用數據記錄儀對灌漿過程實時跟蹤并記錄數據。

（5）持續分析數據以適應灌漿過程。

2 漿液要求

工程采用GIN方法，首先需要根據工程地質情況試驗分析，確定適合本工程的漿液配比。根據壩基地質基巖的不同，一般確定1～2 組混合漿液。（例如：阿爾及利亞德拉迪斯大壩和瑪烏阿納大壩壩基基巖分為泥灰巖和石灰巖地層，根據現場試驗分析確定兩組漿液配合比。分別24#和58#漿液。）南屯1水電站壩基基巖較為完整，基巖主要為石灰巖地層，根據現場實驗分析確定一組漿液配合比。

水泥漿夜的定義是水泥和水的混合物，如果需要，還可以添加外加劑，沙，膨潤土等。灌漿漿液測試性質符合本工程地質。

水泥漿可分為穩定和不穩定的混合物，永久性工程的注漿只能使用穩定的混合物。

3 參數確定

在GIN灌漿前需要根據混合漿液、基巖巖石透水率、灌漿孔間距等綜合灌漿試驗確定灌漿參數，參數包括：Pmax 最大壓力值、Vmax 最大值、GIN 值，此參數通過現場試驗分析論證確定。在灌漿過程中可根據基巖情況調整灌漿參數。GIN灌漿過程中根據不同工程的要求，GIN值的控制要求也不同，灌漿過程中對GIN值的曲線控制要求高。

4 曲線控制

在工程實際施工過程中，因現場環境、人為因素、設備故障、地層變化等原因，灌漿參數曲線走勢規律不會像理論概念曲線那樣均勻分布。但是施工過程的基本控制是決定灌漿質量的關鍵，防止因灌漿過程控制不當造成質量缺陷。例如老撾南屯1電站，監理工程師對灌漿的質量成果判定主要為分析灌漿過程中三個參數的曲線控制。目前國際工程均采用歐美規范，基礎處理灌漿工程均采用GIN 灌漿法，而GIN 方法灌漿對三個參數的過程控制要點尤為重要，需要現場施工技術人員和記錄人員熟悉GIN 灌漿法的理論原理及過程控制要點。特舉例分析擬定GIN 值為1000、Pmax 最大壓力為8bar、Vmax 值為250L/m，如圖1。根據圖例進行對三個參數Pmax值、Vmax值、GIN值分析。

圖1

（1）Pmax值：灌漿過程中控制好灌漿壓力的逐步上升，壓力達到設計壓力，流量達到最小結束Pmax 值后，保持最高設計壓力值不變持續5min～20min灌漿結束（工程項目的不同及灌漿類型的不同保持壓力持續時間不同），主要控制要點為灌漿壓力，如圖2所示Pmax曲線。

圖2

（2）Vmax值：灌漿過程中控制好灌漿流量逐級上升，最大流量一般控制在25L/min～30L/min（工程項目的不同流量控制不同），在達到結束標準Vmax值后，灌漿結束。主要控制要點為灌漿流量。Vmax 結束的灌漿孔段一般根據孔序分布情況會進行復灌或增加灌漿孔，如圖3 所示。灌漿過程中未觀測到壓力升高，將以15L/min～30L/min 的流量灌漿（施工過程中控制流量增加不會立即導致壓力迅速升高），直到達到“Vmax”值結束。在Ⅰ序孔施工中達到Vmax結束，一般不采取任何措施。如果在Ⅱ序孔施工中達到Vmax結束，一般要增加孔。

圖3

有以下三種選擇：

①待凝15 分鐘，然后繼續灌漿。

②向漿液中加入沙子、添加劑，然后繼續灌漿。

③停止灌漿，等到所有相鄰的Ⅱ序孔完成后再決定增加孔（這是首選）。

（3）GIN 值：灌漿過程中需要控制好灌漿壓力與流量的關系，采用逐級升壓逐漸提升流量方法，GIN灌漿過程中控制好灌漿壓力和灌漿流量，根據現場實際控制要求達到GIN 值灌漿即可結束。個別項目對GIN 值要求較高，為了更好地滿足灌漿質量，會設置精曲線來控制GIN值，如圖4所示。

圖4

圖4為老撾南屯1項目GIN值的控制曲線圖，灌漿過程中當GIN曲線接近A曲線后灌漿流量需要控制在10L/min～15L/min，達到GIN值后將流量控制在0L/min～5L/min 接近B 曲線，將壓力控制好，均勻降低灌漿流量如圖4GIN 曲線，灌漿即可結束。各別工程項目會在灌漿值達到GIN 值后持續幾分鐘再結束，需要專業記錄人員熟悉GIN 灌漿壓力與流量的關系，以及現場具體過程中控制要求精準控制灌漿曲線。

5 注意事項

（1）灌漿施工前對施工設備進行校核率定，確保施工設備完好，配備的檢測儀表率定合格。

（2）灌漿過程配置記錄儀安裝GIN灌漿程序，自動檢測灌漿流量、壓力，施工過程中可以看到灌漿曲線的分布情況，便于現場直觀監控。

（3）灌漿前對選用的漿液進行檢測，需要檢測的項目根據技術規范要求符合本工程的設計要求：2小后的散失度、馬什黏度、密度、溫度、試塊抗壓強度、抽檢次數等。

（4）灌漿開始前對現場技術人員和記錄人員進行技術交底，操作人員熟知現場灌漿控制要求及過程操作步驟。

（5）灌漿過程中嚴禁因人為操作灌漿壓力突變，確保灌漿流量符合現場技術要求控制，防止出現不規律灌漿曲線。

（6）嚴禁在灌漿曲線達到GIN 后突然降低灌漿壓力來降低灌漿流量，這是現場習慣性的控制操作。

6 總結

GIN灌漿最大優勢為：施工效率高、工期短、成本控制降低。通過以上圖例說明，讓現場實際操作人員熟知GIN 灌漿的原理與理論，使操作人員在施工中更好地掌握控制要點，提高灌漿質量，遵循GIN的灌漿操作規律和曲線分布規律，為其他類似工程操作人員提供有力借鑒。