斐濟(jì)南德瑞瓦圖水電站工程GIN灌漿設(shè)計(jì)與實(shí)踐

赫慶彬 黃建文

斐濟(jì)南德瑞瓦圖水電站工程GIN灌漿設(shè)計(jì)與實(shí)踐

赫慶彬 黃建文

傳統(tǒng)的灌漿工藝是在規(guī)定的設(shè)計(jì)壓力下，注入率達(dá)到某一數(shù)值延續(xù)若干分鐘后結(jié)束。而GIN法施工則與之不同，僅要求PV乘積達(dá)到GIN值包絡(luò)線處，不論當(dāng)時(shí)壓力和注入率的大小，均可結(jié)束。工程實(shí)踐表明，GIN灌漿法具有功效高，施工工藝簡(jiǎn)單，容易控制等優(yōu)點(diǎn)，敘述了GIN灌漿法的應(yīng)用，為其他工程帷幕灌漿提供工程經(jīng)驗(yàn)。

GIN 中位帶灌漿 壓水試驗(yàn) 透水率 吃漿量

斐濟(jì)南德瑞瓦圖水電站工程壩址區(qū)地層為N1-N2的Mba組的火成巖，主要為玄武巖，玄武巖中氣孔比較發(fā)育，部分充填有礦物晶體、鐵質(zhì)礦物和黏土礦物，單層厚度0.5～1.0 m。Mba組與下伏的N1層Ra組沉積巖為不整合接觸，有沉積間斷，局部夾有紅色的黏土夾礫石，為風(fēng)化侵蝕產(chǎn)物；Ra組沉積巖巖性有砂巖、泥質(zhì)砂巖和砂質(zhì)泥巖。其不整合面埋深在現(xiàn)河床底以下約36 m。

壩址區(qū)或附近有斷層發(fā)育，普遍走向?yàn)镹ESW，與壩軸線呈斜交或大角度斜交。壩軸線左岸有1條寬度15～20 m的斷層帶，由大致平行的斷層組成，陡傾角，在壩軸線下游125 m出露，從左壩肩外側(cè)通過(guò)，延伸到上游的Qaliwana河河谷，壓水試驗(yàn)結(jié)果表明其透水性比較大。巖體裂隙比較發(fā)育，包括構(gòu)造裂隙和原生裂隙。

壓水試驗(yàn)成果表明，近河床位置呂容值為1～20 Lu，其中孔深24 m以上為18～20 Lu；孔深24 m以下為2～10 Lu；孔深30 m以下在0.544 MPa下不進(jìn)水。透水性隨深度增加而減弱的規(guī)律性較強(qiáng)。巖體普遍為中等透水，透水性比較強(qiáng)。

1 GIN灌漿法的現(xiàn)狀

GIN（Grouting Intensity Number）灌漿法也可稱之為灌漿強(qiáng)度值灌漿法，在一個(gè)灌漿段全部灌漿過(guò)程中保持GIN是一常數(shù)值。GIN法國(guó)際上有些工程已應(yīng)用，并獲得了理想效果，例如在澳大利亞Barden壩首次使用了GIN灌漿法。在國(guó)內(nèi)，三峽、小浪底等工程中得到應(yīng)用，但GIN法灌漿技術(shù)的成功應(yīng)用仍需要不斷積累經(jīng)驗(yàn)，目前還沒(méi)有寫(xiě)入灌漿規(guī)范。GIN就是灌漿強(qiáng)度值的英文縮寫(xiě)，它用灌漿孔段上最終的灌漿壓力P（MPa）和單位灌漿段吃漿量V（L/m）的乘積表示，即GIN=PV，其含義為單位灌漿段上消耗的能量。

2 GIN值的確定

若將PV=200畫(huà)成灌漿壓力P與單位長(zhǎng)度累計(jì)注入量V相應(yīng)曲線時(shí)，就可以得到一條雙曲線。為了控制過(guò)大的灌漿壓力和過(guò)多的不必要的灌注量，GIN灌漿法規(guī)定了一個(gè)允許的最大灌漿壓力Pmax和一個(gè)允許的最大單位長(zhǎng)度累計(jì)灌注量 Vmax，這樣就形成了一個(gè)GIN值的包絡(luò)線圖。

GIN值一般分為五類，見(jiàn)圖1中所列的表。

圖1 五類GIN值包絡(luò)線圖

根據(jù)本工程的地質(zhì)條件和現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)情況，選擇曲線④、⑤進(jìn)行灌漿。最大灌漿壓力小于1.5 MPa，最大吃漿量小于100 L/m，GIN值選擇100 MPa·L/m。

3 帷幕灌漿孔布置

南德瑞瓦圖水電站工程的帷幕灌漿孔布置在580 m高程的廊道內(nèi)，帷幕灌漿采用單排帷幕，孔距為1.5 m。帷幕線長(zhǎng)118.0 m，總灌漿長(zhǎng)度約1 780.00 m，鉆孔總長(zhǎng)度約2 330.00 m。分3序孔，間距1.5 m，其中Ⅰ序孔18個(gè)，Ⅱ序孔17個(gè)，Ⅲ序孔34個(gè)，后來(lái)根據(jù)灌漿施工情況，在左岸又增加了9個(gè)4序孔?？讖?0 mm，孔深設(shè)計(jì)的原則是2/3水頭，最大帷幕孔深度約45.00 m，根據(jù)不同位置確定。

4 灌漿參數(shù)的選擇

現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)生產(chǎn)性試驗(yàn)，確定灌漿參數(shù)如下：

（1）灌漿采用2∶1，1∶1，0.6∶1三種水灰比的穩(wěn)定漿液；（2）灌漿采用自下而上灌漿，第1段長(zhǎng)根據(jù)不同孔序的實(shí)際長(zhǎng)度確定，第2段長(zhǎng)為8 m，第3段長(zhǎng)為6 m；（3）一個(gè)灌漿段一般采用一種穩(wěn)定漿液進(jìn)行灌注；（4）采用較低的注入率，注入率由大逐漸減??；（5）灌漿壓力最大不超過(guò)1.5 MPa；（6）一個(gè)灌漿段采用一個(gè)GIN值。以灌漿壓力P（MPa）和單位長(zhǎng)度累計(jì)注入量V（L/m）的乘積值控制施工；（7）結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：達(dá)到GIN值，且流量小于1 L/min，延續(xù)10 min結(jié)束。

構(gòu)建信息化資源平臺(tái)，設(shè)計(jì)多種特色數(shù)據(jù)庫(kù)，將信息資源分門(mén)別類收集。信息資源平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)在于與其他信息資源機(jī)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，將數(shù)據(jù)信息互通有無(wú)，開(kāi)放交換權(quán)限，最大限度地實(shí)現(xiàn)信息資源的共享與利用，提升智庫(kù)成果研究的效率與轉(zhuǎn)化率。高校圖書(shū)館之間的資源共享，也可以在一定程度上改變圖書(shū)館信息資源不對(duì)稱、更新慢、滯后性等缺點(diǎn)，一舉數(shù)得。

5 灌漿施工

5.1 灌漿工藝流程

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)和咨詢工程師確定，灌漿工藝流程為：布置孔位→設(shè)備就位→首段鉆孔→首段裂隙沖洗→簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)→首段灌漿→待凝→鉆孔到設(shè)計(jì)深度→孔底段簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)→自下而上分段灌漿→全孔一次性封孔→驗(yàn)收。

5.2 鉆孔及洗孔

帷幕灌漿鉆孔采用XY-2PC地質(zhì)鉆機(jī)，斜坡段鉆孔灌漿采用在廊道內(nèi)分段搭建施工平臺(tái)進(jìn)行，鉆具為小口徑牙輪鉆頭，鉆孔采用清水循環(huán)。

帷幕灌漿鉆孔角度均為垂直孔，開(kāi)孔前用羅盤(pán)及水平尺對(duì)鉆孔角度準(zhǔn)確校正，確保鉆孔角度符合設(shè)計(jì)要求，然后將鉆機(jī)固定。在鉆進(jìn)過(guò)程中對(duì)鉆孔角度及時(shí)進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整，確保鉆孔偏斜率不超過(guò)設(shè)計(jì)要求。對(duì)終孔偏斜率作好驗(yàn)收及記錄，測(cè)斜儀器采用KXP-Ⅰ型測(cè)斜儀。

帷幕灌漿按分序分段的原則施工，接觸段段長(zhǎng)2.0 m，其余段長(zhǎng)為5.0 m。根據(jù)地質(zhì)和具體施工情況可適當(dāng)增加或縮短段長(zhǎng)，最長(zhǎng)不超過(guò)10 m。

灌漿前應(yīng)對(duì)灌漿孔裂隙進(jìn)行沖洗，沖洗方法采用壓力水沖洗，地質(zhì)條件復(fù)雜以及設(shè)計(jì)對(duì)裂隙沖洗有特殊要求時(shí)，沖洗方法應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)或由咨詢工程師指示確定。

5.3 壓水試驗(yàn)

5.4 灌漿

灌漿材料：砂、水泥、外加劑等，均應(yīng)符合有關(guān)的材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并有生產(chǎn)廠家的質(zhì)量證明書(shū)，每批材料入庫(kù)前均按規(guī)定進(jìn)行檢查驗(yàn)收。采用漿液的濃度有：2∶1、1∶1、0.6∶1；其密度分別為：1.286、1.5、1.715 t/m3，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況加外加劑。

同一地段的帷幕灌漿應(yīng)在固結(jié)灌漿結(jié)束并經(jīng)檢查合格后進(jìn)行。灌漿孔采用XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行造孔，灌漿采用自下而上孔內(nèi)循環(huán)式灌注法進(jìn)行灌注，接觸段鉆孔進(jìn)入基巖2 m，灌注后待凝才能進(jìn)行下段的鉆孔。

5.5 結(jié)束灌漿標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)束灌漿標(biāo)準(zhǔn) ：（1）達(dá)到GIN值；（2）在該灌漿段最大設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1 L/min，延續(xù)灌注10 min，即可結(jié)束灌漿。灌漿結(jié)束壓力第1段1.5 MPa，第2段1.0 MPa，第3段0.5 MPa；帷幕灌漿孔結(jié)束灌漿后，用濃漿進(jìn)行全孔灌漿封孔。

6 GIN帷幕灌漿成果及成果分析

帷幕灌漿除個(gè)別孔由于巖石縫漏漿外，其余各孔段的灌漿過(guò)程線大致落在5#線區(qū)域。可以看出各孔段注入率較小，壓力很快升高到最大壓力，說(shuō)明灌前所規(guī)定的GIN值是適當(dāng)?shù)摹Ｈ绫?。

表1 灌漿成果

從單位注入量上看，從Ⅰ序孔到Ⅳ序孔逐漸減少，從Ⅰ序孔到Ⅱ序孔，平均單位吃漿量減少30%，從Ⅱ序孔到Ⅲ序孔，平均單位吃漿量減少40%。由于Ⅳ序孔只是為了加密局部灌漿，所以從Ⅲ序孔到Ⅳ序孔，吃漿量只減少10%。

從檢查孔的情況看，透水率小于5 Lu的段數(shù)總壓水試驗(yàn)段數(shù)的95%，說(shuō)明灌漿效果是明顯的。對(duì)其中1個(gè)檢查孔進(jìn)行灌漿，用水灰比1.5∶1的漿液灌注，7 m段長(zhǎng)平均吃漿量為3.2 kg/m，遠(yuǎn)小于Ⅲ、Ⅳ序孔的平均吃漿量。壓水試驗(yàn)成果見(jiàn)表2。

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