第9章GIN法(大坝基岩灌浆)

第九章 GIN法灌浆施工

第一节概述

一、GIN法简易说明

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。该施工方法是在1993年由瑞士灌浆专家隆巴迪博士（G. Lombardi）首次提出的。他认为进行帷幕灌浆施工，只要做到各个灌浆段的GIN值大体一致，就可以建造一道均匀连续的防渗帷幕。国际上有些工程已开始应用，并获得了理想效果。

二、GIN值的含意

要对岩体灌浆使其紧密就必须消耗比较多的能量。在一个灌浆段内，能量的消耗近似等于灌浆压力P和单位段长累计注入量V的乘积，即P×V。这个数值P×V就叫做GIN值（灌浆强度值）。若灌浆压力以MPa计，单位段

长累计注入量以l/m计，则GIN值即可以

MPa×l/m表示。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，还要规定一个允许的

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，见图9-1。

GIN值一般分为五类，见图9-1中所列

的表

三、GIN法灌浆要点

1．灌浆采用水灰比较低的，中等稠度的稳定浆液。

2．灌浆段长一般为5m。

3．一个灌浆段只用一种稳定浆液进行灌注。

4．采用低～中等的注入率。

5．采用计算机监控灌浆全过程。计算机给出7种曲线，见图9-2。应注意的是曲线④和⑦略有不同，前者是Q/P对应于时间T的过程线，后者是Q/P对应于单位长度累

计的注入量的曲线，曲线下降表明灌浆过程正常。

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。当P×V值遇到GIN值限制包络线时，停止灌注。施工过程中应注意控制压力，以便在GIN曲线的限制压力下停止灌注。宽大裂隙接近⑤中的B点；细裂隙接近A 点结束。

四、GIN法灌浆主要优点

1．使用中等稠度的稳定浆液，在流速较低的情况下，水泥颗粒沉淀少，防止过早地阻塞裂隙通道，有利于灌浆质量。

2．浆液具有良好的稳定性，析水少，浆体固结后，余留空间小，结石紧密，与岩石粘结力强。

3．浆体中水泥含量高，力学强度大，抗溶滤能力强。

4．每段灌浆仅使用一种浆液，简化灌浆工艺，提高功效，减少故障。

5．用GIN曲线控制整个灌浆过程，使幕体大致均一，降低水泥用量。

7．采用计算机监控灌浆全过程，提高了灌浆质量。

第二节GIN灌浆法设计与施工

一、灌浆浆液的选用

对浆液性能的要求如下：

1．稳定浆液2小时内析水率小于5%；

2．水灰比0.6:1～0.8:1；

3．密度 1.7～1.6g/cm3；

4．粘度马氏漏斗测定28～35s；

5．28d结石强度大于15MPa；

6．抗剪屈服强度小于7Pa；

7．应掺入适量的膨润土和高效减水剂。

二、GIN值确定

GIN值一般分为五类，在大坝基岩帷幕灌浆设计中如何选用GIN值尚无明确规定。一

般多是根据地质条件、岩石性态、灌浆孔深度、工程上的需要等凭籍实践经验并参改类似工程灌浆情况经综合考虑后确定。

一般选用后则为：表层段多选用较低值，深部孔段选用较高值；硬岩地段可选用较高值，软岩地段宜选用较低值。

三、4种PV值过程曲线

图9-3中表示4种裂隙宽度不同、注入量不同的大坝基岩岩体帷幕灌浆采用GIN法施工的PV值过程曲线。

PV过程线①表示宽大的裂隙，稍加灌浆压力，注入量就增加较多，最终在包络线上d 点结束，结束时灌浆压力稍大于最低压力。

PV过程线②表示宽度较小的裂隙，灌浆压力逐渐提高，注入量逐渐增大，最终在包络线上d点结束。

PV过程线③表示裂隙比较紧密，压力增加较快，但注入量增加明显较慢，最终在包络线上d2点结束。

PV过程线④表示裂隙微细且紧密，灌浆压力很快升高到允许最大值，但总的注入量很小，最终在包络线上d3点结束。

第三节GIN法在我国的应用

一、简述

据初步了解，水利水电工程大坝基岩灌浆首次使用GIN法施工的是湖南省娄水江堰水利枢纽工程。大坝基岩为下二叠系栖霞组灰岩，岩溶发育透水性大。根据“世行”专家的推荐，于1994年7月至1995年2月采用GIN法进行帷幕灌浆试验。

帷幕灌浆浆液采用普通硅酸盐525＃水泥和“谭建牌”高效Ⅱ型减水剂。水灰比为0.7:1和0.8:1，减水剂掺量0.5%，前者用于岩溶地层，后者用于底部隔水层。

GIN值选用见表9-1。

表9-1 GIN值选用

江堰大坝河床和近河地段，帷幕布置为三排孔，防渗标准定为透水率q≤1Lu。灌浆试验结果认为：岩溶发育地层除选用高的GIN值外，若遇连续性好、规模较大、充填物性状差的层间溶蚀带时，尚须辅助特殊灌注措施，方可满足灌浆帷幕的防渗要求。经多方面比较，综合考虑，最终确定仍是采用孔口封闭灌浆法，进行高压水泥灌浆。灌注情况参见第十二章。

其次为长江三峡工程，于1995年7月至1997年8月，进行了5组帷幕灌浆试验，其中RⅢ组（即右岸第三组）、LⅡ组（即左岸第二组）采用GIN法施工。两组灌浆浆液配比见表9-2。

GIN值：根据岩体不同的埋深，分别选用了3级：

0～10m：100 MPa×l/m，Pmax 1.5MPa, Vmax 200 l/m；

10 m～20m：150 MPa×l/m，Pmax 3.0MPa, Vmax 250 l/m；

20 m～40m：250 MPa×l/m，Pmax 5.0MPa, Vmax 300 l/m。

三峡大坝基岩为闪云斜长花岗岩，岩体坚硬、完整，透水性小，帷幕防渗标准为透水率q≤1Lu。通过5组帷幕灌浆试验，结论认为：采用GIN法施工较难达到透水率q≤1的防渗标准。帷幕灌浆应采用孔口封闭法、细水泥浆液、高压灌浆施工。

几乎与三峡工程同时采用GIN法进行帷幕灌浆试验的还有黄河小浪底水利枢纽工程，现场试验工作自1995年8月开始至1995年12月结束。试验主要目的是论证小浪底大坝基岩帷幕灌浆采用GIN法施工的可行性。

试验地区岩层主要为硅质细砂岩和粉砂质粘土岩，灌浆试验分直孔和斜孔两组，钻孔孔深和孔距分别为63m、2m和65m、3m。

防渗标准：透水率q≤5Lu。

灌浆浆液配比见表9-3。