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(chǔ)建筑分局

1 GIN簡介

G·Lombardi 于1985 年開發(fā)的方法，即GIN 方法（灌漿強(qiáng)度數(shù)）。該方法的原理已在歐美規(guī)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(wěn)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(shù)：Pmax、Vmax、GIN值，使用極限函數(shù)。

（3）鉆孔的間距、灌漿段的長度須最大限度符合現(xiàn)實(shí)條件。

（4）使用數(shù)據(jù)記錄儀對灌漿過程實(shí)時跟蹤并記錄數(shù)據(jù)。

（5）持續(xù)分析數(shù)據(jù)以適應(yīng)灌漿過程。

2 漿液要求

工程采用GIN方法，首先需要根據(jù)工程地質(zhì)情況試驗分析，確定適合本工程的漿液配比。根據(jù)壩基地質(zhì)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?guī)r和石灰?guī)r地層，根據(jù)現(xiàn)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?guī)r地層，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)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(zhì)符合本工程地質(zhì)。

水泥漿可分為穩(wěn)定和不穩(wěn)定的混合物，永久性工程的注漿只能使用穩(wěn)定的混合物。

3 參數(shù)確定

在GIN灌漿前需要根據(jù)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(shù)，參數(shù)包括：Pmax 最大壓力值、Vmax 最大值、GIN 值，此參數(shù)通過現(xiàn)場試驗分析論證確定。在灌漿過程中可根據(jù)基巖情況調(diào)整灌漿參數(shù)。GIN灌漿過程中根據(jù)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(shí)際施工過程中，因現(xiàn)場環(huán)境、人為因素、設(shè)備故障、地層變化等原因，灌漿參數(shù)曲線走勢規(guī)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(zhì)量的關(guān)鍵，防止因灌漿過程控制不當(dāng)造成質(zhì)量缺陷。例如老撾南屯1電站，監(jiān)理工程師對灌漿的質(zhì)量成果判定主要為分析灌漿過程中三個參數(shù)的曲線控制。目前國際工程均采用歐美規(guī)范，基礎(chǔ)處理灌漿工程均采用GIN 灌漿法，而GIN 方法灌漿對三個參數(shù)的過程控制要點(diǎn)尤為重要，需要現(xiàn)場施工技術(shù)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(diǎn)。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(jù)圖例進(jìn)行對三個參數(shù)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(dá)到設(shè)計壓力，流量達(dá)到最小結(jié)束Pmax 值后，保持最高設(shè)計壓力值不變持續(xù)5min～20min灌漿結(jié)束（工程項目的不同及灌漿類型的不同保持壓力持續(xù)時間不同），主要控制要點(diǎn)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(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)Vmax值后，灌漿結(jié)束。主要控制要點(diǎn)為灌漿流量。Vmax 結(jié)束的灌漿孔段一般根據(jù)孔序分布情況會進(jìn)行復(fù)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(dǎo)致壓力迅速升高），直到達(dá)到“Vmax”值結(jié)束。在Ⅰ序孔施工中達(dá)到Vmax結(jié)束，一般不采取任何措施。如果在Ⅱ序孔施工中達(dá)到Vmax結(jié)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(xù)灌漿。

②向漿液中加入沙子、添加劑，然后繼續(xù)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(guān)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(jù)現(xiàn)場實(shí)際控制要求達(dá)到GIN 值灌漿即可結(jié)束。個別項目對GIN 值要求較高，為了更好地滿足灌漿質(zhì)量，會設(shè)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(dāng)GIN曲線接近A曲線后灌漿流量需要控制在10L/min～15L/min，達(dá)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(jié)束。各別工程項目會在灌漿值達(dá)到GIN 值后持續(xù)幾分鐘再結(jié)束，需要專業(yè)記錄人員熟悉GIN 灌漿壓力與流量的關(guān)系，以及現(xiàn)場具體過程中控制要求精準(zhǔn)控制灌漿曲線。

5 注意事項

（1）灌漿施工前對施工設(shè)備進(jìn)行校核率定，確保施工設(shè)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(xiàn)場直觀監(jiān)控。

（3）灌漿前對選用的漿液進(jìn)行檢測，需要檢測的項目根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求符合本工程的設(shè)計要求：2小后的散失度、馬什黏度、密度、溫度、試塊抗壓強(qiáng)度、抽檢次數(shù)等。

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

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

（6）嚴(yán)禁在灌漿曲線達(dá)到GIN 后突然降低灌漿壓力來降低灌漿流量，這是現(xiàn)場習(xí)慣性的控制操作。

6 總結(jié)

GIN灌漿最大優(yōu)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(xiàn)場實(shí)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(diǎn)，提高灌漿質(zhì)量，遵循GIN的灌漿操作規(guī)律和曲線分布規(guī)律，為其他類似工程操作人員提供有力借鑒。