【文章內(nèi)容簡介】 一部分鉆孔采取自上而下的分段灌漿方法 ， 另一部分鉆孔采取自下而上的分段灌漿方法 。 ?一些帷幕灌漿孔的深度未達(dá)到設(shè)計深度要求 ， 余下的灌漿深度在灌漿廊道內(nèi)繼續(xù)進行 ， 并且向下延伸帷幕灌漿深度直到達(dá)到設(shè)計要求為止 。 ?全部灌漿工程由中國水電部基礎(chǔ)工程局所屬的當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)工程公司分包 ，完成了約 68000m的帷幕灌漿孔施工 。 GIN灌漿技術(shù)在小浪底工程得到開發(fā)性應(yīng)用 ， 取得了顯著的經(jīng)濟效益 。 小浪底壩基及左岸山梁帷幕軸線長約 3000m， 帷幕灌漿進尺近 30萬米 ， 最大帷幕深度達(dá) 180m。 GIN 灌 漿 技 術(shù) GIN灌漿技術(shù) 小浪底帷幕灌漿總進尺為 30萬米，灌漿工程量巨大。為簡化灌漿工藝、減少漿材消耗、提高灌漿質(zhì)量，并把我國的灌漿施工技術(shù)水平推向一個新的臺階，在世界銀行特別咨詢專家組和加拿大CIPM咨詢專家的積極倡導(dǎo)下，小浪底帷幕灌漿引進、應(yīng)用了 GIN灌漿技術(shù)。 GIN灌漿法由瑞士灌漿專家隆巴迪（ LOMBAIDI）等人提出，是目前國際上正在推廣應(yīng)用的一項新的灌漿技術(shù)。 GIN是英文 Grouting Intensity Number的字頭，即灌漿強度值。它是用灌漿孔段上最終的灌漿壓力 P（ MPa）和單位灌漿段長漿液灌注量 V（ L/m）的乘積表示。其含義為單位灌漿段長上消耗的能量。 GIN=PV（ MPaL/m） 隆巴迪認(rèn)為：在灌漿過程中，保持各灌漿孔段上消耗一致的能量，即保持GIN值為常數(shù)，便可形成一道大致均勻的防滲帷幕。 GIN灌漿技術(shù)具有： 1)在灌漿過程中使用單一配合比的穩(wěn)定漿液； 2)根據(jù) GIN曲線通過計算機實時監(jiān)控灌漿壓力和灌注量，避免出現(xiàn)有害的灌漿壓力或不必要的灌注量 。 GIN法灌漿與傳統(tǒng)灌漿的區(qū)別： 1） GIN 方法使用單一水灰比的穩(wěn)定漿體 ， 凝聚力為一常數(shù)值 。 其灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)只受 GIN值大小的制約； 2） 傳統(tǒng)灌漿方法包括確定一個灌漿壓力并采用幾種水灰比的漿體 ， 例如依次采用比較高的水灰比 （ 4: 3: 2: 1:1等 ） 。 根據(jù)各孔的進漿量或進漿流率的大小進行變漿 。 其變漿和結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)主要受最大灌注量 、 進漿時間和在最終壓力下流率的制約 。 在 2022年左岸單薄山體地表帷幕灌漿中用 GIN法招標(biāo)施灌 15000m， 取得了良好的經(jīng)濟效益 。 GIN帷幕灌漿技術(shù)的開發(fā)性應(yīng)用 GIN 灌漿理論與傳統(tǒng)灌漿方法的結(jié)合 按照 GIN法的灌漿理論 ， 宜采用自下而上分段卡塞純壓式灌漿 。 我國普遍采用的小口徑鉆孔 、 孔口封閉 、 孔內(nèi)循環(huán) 、 自上而下分段的灌漿方法 ， 積累了較為豐富的經(jīng)驗 。 它具有施工簡便 、 可對巖體多次重復(fù)灌注 ， 灌漿質(zhì)量可靠等優(yōu)點 。 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)合 GIN法灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和我國傳統(tǒng)灌漿方法的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)有著本質(zhì)的區(qū)別。 GIN法要求在灌漿過程中，只要達(dá)到規(guī)定的 GIN值，灌漿即可結(jié)束。與灌漿過程中進漿量的大小無關(guān)。 我國傳統(tǒng)的灌漿方法的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，主要是依據(jù)進漿量的大小確定，通常是在進漿量很小的情況下，灌漿方可結(jié)束。 在達(dá)到同樣灌漿效果的前提下， GIN法灌漿比常規(guī)灌漿每米節(jié)省水泥 。 GIN法每米平均純灌時間比常規(guī)法灌漿縮短 35min,節(jié)省工時 28%。 小浪底 GIN法灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn) 1）達(dá)到 GIN值，且流量小于 2L/min時，持續(xù)10min可以結(jié)束。 2）達(dá)到 GIN值，但流量較大時，應(yīng)調(diào)整壓力，使之沿 GIN曲線下滑，直到流量小于 2L/min時，再持續(xù) 10min可結(jié)束。 3）達(dá)到最大壓力值流量小于 1L/min時，持續(xù)30min可以結(jié)束。 4）當(dāng)流量較大時，應(yīng)按規(guī)定及時采取措施，包括限流、限量和間歇等。間歇時間為 6~12小時。 GIN值的選取 選擇合適的 GIN值及相應(yīng)的最大灌漿壓力和單位段長漿液的最大灌注量是確保灌漿質(zhì)量的重要環(huán)節(jié) 。 通常情況下 ， 隆巴迪建議了五種 GIN值和相應(yīng)的包絡(luò)線 ， 如圖所示 ， 在大多數(shù)情況下 ， 推薦采用 150MpaL/m的中等的灌漿強度值 ， 限制灌漿壓力 3 Mpa，限制灌入量為 200L/m。 參照隆巴迪的建議，根據(jù)工程的水文地質(zhì)條件以及常規(guī)灌漿試驗時所采用的灌漿壓力值，分別確定了現(xiàn)場灌漿試驗、 2號灌漿洞內(nèi)灌漿和 4號灌漿洞灌漿的 GIN采用值。 制漿工藝流程 采用 GIN灌漿技術(shù)除需配置常規(guī)的灌漿設(shè)備外， 必須配置高速攪拌機，以生產(chǎn)穩(wěn)定的漿液 。 GIN灌漿過程質(zhì)量監(jiān)控 GIN法灌漿 ， 在灌漿過程中要求對灌漿強度值大小隨時作出判斷 。 灌漿過程采用計算機系統(tǒng)進行自動記錄和質(zhì)量控制 。 對微細(xì)裂隙地層的灌漿 ， 注入率很小 ， 壓力升高很快 ， 當(dāng)壓力達(dá)到最大值后 ， 保持壓力穩(wěn)定到灌漿結(jié)束 。 此時 ， 灌漿過程曲線一般在 OEAHO區(qū)內(nèi) ， 灌漿結(jié)束點落在 AE線上 。這種情況多見于巖層比較完整 、 具有微細(xì)裂隙地段或?qū)τ?Ⅲ 序孔灌漿范圍 。 對中等發(fā)育裂隙地層的灌漿 ， 灌漿開始階段注入率中等 ， 隨著注入率的增加壓力平穩(wěn)上升 ， 當(dāng)灌漿過程線逼近或達(dá)到 GIN包絡(luò)線的 AB段時 ， 逐漸降低灌漿壓力 ， 使過程線沿AB線下滑直到灌漿結(jié)束 。 對此情況 ， 灌漿過程一般在 OAB區(qū)域 ， 灌漿結(jié)束點落在 AB曲線上 。 對寬大裂隙張開裂隙地層的灌漿 ， 由于耗漿量大 ， 難以升壓 ， 有時呈無壓自流狀態(tài) ，遇到這種情況 ， 一般采取限流 、 間歇 、 復(fù)灌等措施處理 ， 直到達(dá)到規(guī)定的灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn) ，此時的灌漿過程曲線一般在 OGBF區(qū) ， 灌漿結(jié)束點一般在 BF線或以遠(yuǎn) ， 見圖中曲線 。 典 型 灌 漿 曲 線 圖 .8主壩地下混凝土防滲墻（原設(shè)計） 圖 .9實際施工的主壩地下混凝土防滲墻 （ 1）地下混凝土防滲墻 （ 2）地下混凝土防滲墻（其它承包商建造） （ 3）灌漿幃幕 （ 4）灌漿幃幕（其它承包商建造）（ 5）完整巖石 圖 .6 上游圍堰噴射灌漿工程 （ 1）完整基巖 （ 2）混凝土防滲墻（當(dāng)?shù)氐某邪坛薪ǎ? （ 3）高壓旋噴防滲墻 一期工程由中國水電基礎(chǔ)工程局采用沖擊反循環(huán)鉆機成槽并灌注朔性混凝土完成。二期工程由外方承包商意大利一家公司承包做高壓旋噴防滲墻。 主要施工設(shè)備如下 : 鉆孔鉆機 ∶ 兩臺 Casagrande C8鉆機 注漿鉆機 ∶ 一臺 SIRIO型鉆機 注 漿 泵： 一臺 Halibuton公司的 HT 400泵和一臺 Soilmec公司的泵。 4. 鉆進方法 （ 1）對于淺孔則采用聚合物泥漿護壁潛孔錘鉆進的方法。 （ 2）深孔鉆進時用聚合物泥漿護壁回轉(zhuǎn)鉆進的方法 （ 3）當(dāng)在非常松散或滲透性很強的地層或沖積地層進行深孔鉆進時，在非常松散或滲透性很強的地層或沖積地層中，為防止復(fù)雜地層鉆進時鉆孔坍塌，采用了 Odex沖擊回轉(zhuǎn)鉆進系統(tǒng)連續(xù)超前跟管鉆進的方法。 采用 1層或 2層套管護壁 Odex沖擊回轉(zhuǎn)鉆進的方法，其鉆具組成如下： (A)Ф 168mm套管和 Ф 127mm鉆桿，用回轉(zhuǎn)動力頭連續(xù)送入孔內(nèi)，鉆進深度近 30m。 (B)Ф 127mm套管和 Ф 89 mm鉆桿，用回轉(zhuǎn)動力頭連續(xù)送入孔內(nèi)，鉆進深度近 30m。 (C)套管安裝完畢后，用聚合物泥漿沖洗鉆孔，一是潤滑鉆具，二是有助于作業(yè)完成后套管的起拔。 (D)當(dāng)外層套管提出孔口后，灌漿鉆桿 (回轉(zhuǎn)鉆進用鉆桿）插Ф 127mm回轉(zhuǎn)沖擊套管內(nèi)，下到達(dá)孔底后， Ф 127mm套管被提出孔內(nèi)。 深孔鉆進施工特點 深孔鉆進時，鉆孔與旋噴分開，用一臺履帶式全液壓鉆機專門鉆孔，由于地層破碎，堆石塊區(qū)成孔困難，采用牙輪鉆進法，用聚合物泥漿護壁，鉆孔完比后下入 PVC花管。一臺大型全液壓履帶式旋噴鉆機將鉆具下入 PVC花管內(nèi)，鉆機行程 40m左右，一鉆到底。在 PVC花管內(nèi)噴漿，漿液將花管壓裂并通過花管孔噴漿，用專門的制漿設(shè)備造漿，整個過程用計算機控制調(diào)節(jié)，單一的配合比始終保持漿液的穩(wěn)定性，大大節(jié)省了材料的消耗。 施工工藝流程 鉆機對孔位 → 鉆孔 → 下入花管 →旋噴鉆機對孔位 → 鉆具下入花管內(nèi)→ 旋噴 → 結(jié)束。 小浪底高壓旋噴施工技術(shù)參數(shù) ? 為確定混合體的性能、高壓旋噴參數(shù)及地層的滲透性在工作現(xiàn)場預(yù)先進行了三項野外實驗： （ a）在松散的沖積地層中完成了 5個高壓旋噴體的試驗，以驗證同種形狀、不同混合物形成的高壓旋噴體的性能。 (b) 選定出具有最優(yōu)性能的混合體后，在密實的沖積地層中做 4組 10m深的高壓旋噴體，再將每個高壓旋噴體上部 6m長的部分挖掘出來，以確定高壓旋噴參數(shù)及檢測旋噴體的直徑。 （ c）最后的試驗是采用 25個高壓旋噴體組成一長方形固結(jié)體，在長方形固結(jié)體底部 32m處旋噴一 2m厚的固結(jié)層形成一個封閉的箱體結(jié)構(gòu)，用常壓水頭和落差水頭在箱內(nèi)進行測試，以驗證噴漿試驗的效果。 ? 用雙液噴漿系統(tǒng)，用壓縮空氣和膨潤土 /水泥混合物作噴射介質(zhì)。 ? 根據(jù)以上基礎(chǔ)試驗，確定了下列高壓旋噴注漿參數(shù)： 灌漿壓力： 42 MPa 空氣壓力： MPa 旋轉(zhuǎn)速度： 12 rpm 水泥 /膨潤土混合物流量： ～ 40 l/sec 噴嘴直徑 : 2個 Ф 3 mm噴嘴 提升速度 : 4cm/14 sec 在沖積地層中 4cm/ 9 sec 在充填堆積地層中 旋噴體 28天強度： ～ Mpa ?上游圍堰的地下防滲墻被分成了兩部分：第一部分是 墻 , 第二部為高壓旋噴防滲墻，總面積為 10500m?。旋噴體與混凝土防滲墻的重疊長度為 5m。除了混凝土防滲墻外 , 高壓旋噴防滲墻深度必須向下擴展到基巖，最大深度為 55m, 防滲墻由連續(xù)交割旋噴體組成，旋噴體的最小的直徑為 ，旋噴體的孔間距為 1m。旋噴固結(jié)體的總長度約為 10500m。 ?施工過程中遇到的主要問題：（ 1）是在復(fù)雜地層（由砂、礫石、大部分鵝卵石組成的沖積層）的超深孔中旋噴介質(zhì)與土體的混合問題（ 2）要求鉆孔精度在垂直方向的偏差為 %的問題。 ?用高壓旋噴的方法完成了以下特殊部位的處理：（ 1）左岸砂裂的處理 : 完成加固工程量 8000m，最大的深度 25m。（ 2）在壩的下方河床底部與左岸邊坡的接合處，經(jīng)探測存在砂礫石層，在這個區(qū)域內(nèi)從地下防滲墻的兩側(cè)到基巖底部。（ 3）修復(fù)地下防滲墻槽段 No1，旋噴注漿加固 260m，最大深度 40m。（ 4）虎口處理：旋噴注漿加固和防滲處理 470m，最大的深度 40m。 ?與傳統(tǒng)的地下防滲墻施工技術(shù)相比，采用高壓旋噴注漿建造地下防滲墻的方法使得承包商能夠克服施工中的各種困難且最大程度地減少了由于施工難度大而帶來的風(fēng)險。 . 黃河小浪底水利樞紐工程主壩防滲墻工程 小浪底水利樞紐大壩為粘土斜心墻堆石壩 ,截流后要在圍堰中間主軸線位置做一道主防滲墻 ， 由法國基礎(chǔ)公司 (Bachy Soletanche Group— BSG)承包 。 地層為黃河的沉積層厚度達(dá)70m。 地下防滲墻 ?在河床上建造地下防滲墻是整個工程中最關(guān)鍵的一步 ?在中國建造的最深的地下防滲墻之一 ?混凝土防滲墻原設(shè)計 主要的技術(shù)特征如下： （ 1）在含有砂、大鵝卵石、巨礫石的松散沖積地層中建造共計 6700m?、抗壓強度為 35Mpa的混凝土防滲墻，要求嵌巖深度不小于 1m。 （ 2）根據(jù)投標(biāo)所提供的圖紙表明河床底部輪廓是平滑的。 （ 3)新建的混凝土防滲墻要與原由地方承包商建造地下防滲墻連接成一體（這一槽段稱為修復(fù)槽段 1，它的上一個槽段由當(dāng)?shù)爻邪淌┕?，由于出現(xiàn)地層坍塌嚴(yán)重而被迫放棄施工）。要求切除掉 ，以便形成一條完整的接縫。 （ 4）面臨施工難度大、工期緊的嚴(yán)峻形勢。 主要技術(shù)難點 (a)接縫開挖和接縫寬度的控制 ?要挖掘的沖積地層中含有大量的鵝卵石，巖石的抗壓強度在 100180Mpa。這些巖石仍處在 Hydrofraise挖槽機能夠破碎的巖石強度以下，但用抓斗穿越這種地層非常困難的。 ?由于要在原建造的混凝土防滲墻中開槽，接縫開挖只有 Hy