关于BS规范GIN灌浆的现场灌浆试验浅析

张波

摘 要：毛里求斯Arnaud大坝为一座坝高18m的土坝，坝长150m。根据设计要求，坝基帷幕采用GIN灌浆法进行施工。但在正式灌浆前需进行现场灌浆试验以确定帷幕灌浆的施工参数。本文主要介绍GIN现场灌浆的相关情况。

关键词：GIN；现场灌浆试验；帷幕灌浆

1 概述

1.1 工程概况

Arnaud大坝坝高约18m，优化后的坝体长度约150m，坝体为均质土坝结构。该工程主要目的是坝筑挡水后，将水引入Vacoa水库以解决附近居民的供水问题。

1.2 防渗设计

坝基帷幕灌浆设计分为Ⅲ序孔施工，其中Ⅰ序孔间距12m，Ⅱ序孔与Ⅰ序孔间距12m，Ⅲ序孔与Ⅰ序孔、Ⅱ序孔间距3m。灌浆深度为孔位处坝高的75%，采用GIN灌浆法进行帷幕灌浆的施工。为了确定灌浆施工中的控制参数，在灌浆施工进行现场灌浆试验。

2 现场灌浆试验

2.1 试验面板区域的选择

在新建大坝设计帷幕灌浆轴线下游靠近河道的位置上选择一块12m长的区域进行灌浆试验（见表1）：

2.2 灌浆试验面板孔位图设计

根据技术规范要求、灌浆设计图，对灌浆试验面板孔位图设计如图1：

一个灌浆试验面板设计2个Ⅰ序孔、1个Ⅱ序孔，2个Ⅲ序孔。

图中：a1=6m， a2=3m。

灌浆分二段进行，设计第一段灌浆深度h1=5m，第二段灌浆深度h2=5m。

2.3 灌浆参数设计

灌浆试验面板孔设计参数见下表2：

3 灌浆试验面板施工步骤及内容

3.1 孔内施工步骤

孔内施工采用自上而下的灌浆顺序，具体参见SC11。

覆盖层部位钻90mm孔，大坝基础部位钻75mm孔。

3.2 孔间施工顺序

先对五个试验孔的第一段进行施工：

（1）分别钻取Ⅰ- ① 和Ⅰ- ②的第一段；

（2）对Ⅰ- ①进行冲洗10min；

（3）在Ⅰ- ①的盖重层下安装1m深的灌浆塞，然后以0.2 bar 的压力进行压水试验；

（4）对Ⅰ- ①孔的第一段进行灌浆施工，同时观察Ⅰ- ②中是否有浆液渗出；

（5）钻取Ⅱ- ①孔，同时对Ⅰ- ②孔的第一段进行冲洗、下塞和压水试验；

（6）对Ⅰ- ②孔的第一段进行灌浆施工，同时观察Ⅱ- ①孔中是否有浆液渗出；

（7）分别钻取Ⅲ- ①和Ⅲ- ②孔的第一段，同时对Ⅱ- ①孔进行冲洗、下塞和压水试验；

（8）对Ⅱ- ①孔进行灌浆施工，同时观察Ⅲ- ①和Ⅲ- ②孔是否有浆液渗出；

（9）分别对Ⅲ- ①和Ⅲ- ②孔进行冲洗、下塞和压水试验以及灌浆试验，第一段灌浆完成；

（10）按同样的顺序对上述灌浆试验孔的第二段进行施工。

通过压水试验确定是否进行Ⅳ序孔的施工。

具体施工顺序如图2所示：

3.3 压水试验

每个孔在钻孔完成并清洗干净后进行压水试验。

简易压水，压力P=0.2Bar。

3.4 灌浆流程

灌浆采用孔口封闭，孔外循环的方式。通过自动记录仪监控灌浆的压力和流量。现场灌浆布置及工艺流程如图3所示：

4 GIN值的选择

在钻孔、清孔、压水试验完成后，采用稳定的浆液进行灌注。

4.1 稳定浆液

采用水灰比为0.8：1的拌制稳定浆液，并掺15%的粉煤灰，具体浆液配比如表3所示：

4.2 灌浆压力

所有段的灌浆压力都按以下流程进行操作（如图4）：

根据专家意见，确定Pmax=2.0Bar（或Pmax=2.5Bar）

4.3 灌浆流量V的确定

根据专家意见，确定每段的最大灌浆量为400kg水和400kg胶凝材料，即根据浆液容重的Vmax=114 L/m.

4.4 GIN值的确定

根据GIN灌浆原理，帷幕灌浆孔深小于20m时，GIN值取低值，本项目灌浆的GIN值取值如下：

第一段：GIN=50MPa .L/m

第二段：GIN=50MPa .L/m

具体根据现场灌浆试验情况，确定相应的GIN值。

4.5 灌浆结束标准

达到GIN值，且流量小于1L/min，延续30min结束。

达到GIN值，且流量较大时，调整压力，使之沿GIN曲线下滑，直至流量小于1L/min，延续30min结束。

达到最大灌浆压力，且流量小于0.4L/min，延续10min结束。

当流量较大时，采用限流、限量、间歇等措施进行处理。

尽可能耗用较小的灌注体积，达到所需的GIN强度值。

4.6 抬动观测

灌浆开始前，在灌浆孔周边设二个移动式抬动观测点。采用水平仪跟踪观测点的高程变化，并进行记录。

4.7 数据整理

通过试验面板的灌浆，对灌浆数据进行汇总并整理，确定灌浆控制性参数：GIN值、Pmax=0.2Bar、Vmax=100L/m。

根据灌浆检测情况再确定是否进行Ⅳ序孔的施工。

5 结束语

在现场灌浆过程中，由于大坝基础渗水性强，在现场灌浆过程中，尽管Ⅲ序孔灌浆施工完成后又补充了Ⅳ序孔、Ⅴ序孔、Ⅵ序孔的施工，但灌浆参数始终以灌浆试验确定的参数为指导，使得最终的平均灌浆流量很好的控制在50L/m。