GIN法灌浆技术分析及其应用杨俊志,冯杨文(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院四川准达岩土工程公司,四川成都610072)摘要:对GIN灌浆法的技术特点进行了分析,并对GIN灌浆法的应用及过程控制进行了介绍。关键词:灌浆强度值;灌浆材料;GIN灌浆法;浆液配比;性能中图法分类号:TV543文献标识码:B:1003-9805(2006)02-0108-041GIN灌浆法简介GIN灌浆法由瑞士灌浆专家隆巴迪(Lombardi)等人提出。要对岩体灌浆,就必须消耗一定的能量。单位孔段上消耗的灌浆能量,即灌浆强度值GIN(Grout2ingIntensityNumber),以灌浆孔段的最终灌浆压力PGIN=P·V(MPa·L/m)(1)在灌浆过程中保持GIN为常数,可以限制宽大裂隙的灌注量,而对可灌性较差的微细裂隙则可提高灌浆压力,既避免了导致地面抬动或水力劈裂的高压力与大灌注量的组合,又避免了灌注微细裂隙不合适的低压力与小灌注量的组合。在灌注过程中,尽可能使用单一配比的具有宾汉流体特性的稳定浆液,以稳定的中低流速进行灌注随着注入量的增加,压力逐渐上升,当注入量达到预定的限制值(见图1中灌浆进程曲线③),或压力达到预定的限制值(图1中灌浆进程曲线①),或者虽然压力和注入量小于限制值,但二者的乘积达到GIN值(图1中灌浆进程曲线②)时,即可结束灌浆。如图1所示,GIN曲线为一条双曲线,GIN曲线a与压力Pmax限制线b和注浆量Vmax限制线c一图1GIN灌浆进程限制包络线依据不同地层、不同的裂隙发育状况选用不同的GIN值,参考的强度等级如图2所示。图2灌浆强度值等级21112理论计算GIN法灌浆浆液为具有宾汉流体特性的稳定性浆液,既有黏度,又有内聚力。黏度控制浆液流动速度,内聚力控制浆液渗透半径。在压力作用下浆液沿着岩缝渗入,随着浆液与裂隙面接触的扩大其总的内聚力逐渐增大,不断抵制浆液的流动,当两种作用力平衡时,浆液停止流动,灌浆过程结束。因2GIN灌浆法技术分析211GIN值的选择21111灌浆强度值参考等级收稿日期:2006-02-15作者简介:杨俊志(1966-),男,四川三台人,教授级高级工程师,主要从事水利水电工程地质勘探、岩土锚固、基础处理及工程评估与咨询等工作。10821211GIN法灌浆要求的稳定性浆液的性能指标(1)比重:1160～1168;(2)马氏漏斗黏度:≤34s;(3)析水率(2h):<5%;(4)结石强度(28d):>15MPa;(5)内聚力:<4N/m2。21212中等稠度的稳定浆液的优点(1)在流动速度低的情况下水泥颗粒沉淀较少;(2)在狭窄的渗流通道内浆体被推挤渗透流动中析水较少,避免通道过早地被阻塞;(3)由于浆体具有内聚力,浆体在离开钻孔向四周流动时压力急剧降低,在一般情况下,甚至在高的灌浆压力下,其总的上举力比其上覆岩体荷载的重量要小得多,故岩体节理和层面发生水力劈裂及岩层抬动的风险小;(4)注浆结石强度高、渗透性低、耐久性好、质量可靠。21213稳定浆液的配合比试验根据GIN灌浆法要求的稳定浆液的特性,从水灰比(重量比)016∶1～1∶1的浆液中选择几组进行试验室试验。试验包括:(1)试验可用的几种不同细度的水泥;(2)外加剂的不同掺加百分比的性能试验;(3)马氏漏斗黏度、析水率、内聚力、初凝和终凝时间、3d和28d抗压强度试验。21214稳定浆液的配合比选择(1)根据试验结果选择性能符合要求的稳定浆液的配合比;(2)根据灌浆区地质体条件、不同的灌浆深度、不同的帷幕厚度、不同的防渗标准综合选择合理的稳定浆液配合比;(3)根据现场灌浆试验结果调整稳定浆液的配合比。213计算机控制用计算机控制灌浆过程,在监视屏上随时观测灌浆压力和注入量,监视P～V灌浆过程曲线在选定的GIN曲线图上的运作趋势,避免出现过高的灌浆压力和过大的、不必要的灌注量;根据可灌性曲线Q/P～V的变化趋势,判断灌浆的完成情况,保证灌浆质量。灌浆过程中,由计算机绘制P～V曲线、可灌性曲线Q/P～V及P～T曲线、V～T曲线、Q～T曲线、Q/P～T曲线,同时在屏幕上显示压力P、注入率Q和时间T等。根据压力、注入率大小情况,合理匹配控制注入率与灌浆压力。可根据裂隙中宾汉流体的扩散能力,导出理论计算公式:GIN=16182πτ0r3GIN值的(2)τ0r式中———宾汉流体的剪切屈服强度,Pa;———有效灌浆半径,m。21113灌浆工程设计标准根据不同的防渗标准、不同的灌浆帷幕厚度选用不同的GIN值。防渗标准高、灌浆帷幕厚度大时选用高的GIN值...