坝基防渗与灌浆技术（第2版）：强度值（GIN）灌浆法

在第十五届国际大坝会议（1985）上，隆巴迪、豪斯比等提出灌浆应使用稳定型浆液。稳定型浆液的水灰比（W∶C）不应稀于1.3∶1；其中加入不多于4%的膨润土提高浆液的稳定性，使在两小时之内的析水率不多于5%；加入不多于0.5%的高效塑化剂以改善浆液的流动性。在此基础上，隆巴迪和迪尔（1993）又进一步把它发展成用GIN强度值来控制灌浆过程的一种新的灌浆法。在GIN方法中，只使用W∶C=0.67～0.8一级浆液，取消膨润土只掺塑化剂。

该方法所依据的理论认识，除认为只有采用更稠的、不泌水的稳定型浆液才能获得更密实的结石和使灌浆效果更长久以外，还认为：要使岩基获得一定的灌浆效果，就得消耗相应的一定能量；此能量可用最终使用的压力P（MPa）和灌入的浆液总量V（L/m）的乘积来表示，即灌浆效果与消耗能量成比例。乘积P·V（MPa·L/m）称作灌浆强度值，简称GIN。

该方法要点是：对某一灌区，要预先规定出最大的限制压力P、最大的限制灌浆量V和GIN强度值。对不同的灌浆区，由不同的限制值组成如图11-15（a）所示的一系列双曲包络线，用来控制过程所应达到的终点。当表明岩缝细小、吸浆困难、能很快升到最大限制压力时，就到此压力后终止灌浆；当表明岩缝宽大、大量吸浆不止时就以规定的最大吸浆量为限制，灌够此浆量即终止；处在中间状态的，就将灌浆过程延续到乘积P·V与包络线相交时终止。分别如图11-15中曲线①、②、③所示。

图11-15　GIN灌浆法限制包络线

（a）建议的灌浆限制包络线（隆巴迪1993年）；（b）灌浆过程举例

使用流动性已得到改善的较稠的稳定型浆液大致有以下好处：①可以减少浆液在泵和管路中的沉淀、堵塞机会，方便输浆；②可以采用“纯压式灌浆”，而不必担心浆液在孔内沉积；③可以省略多级变浆的麻烦，使工序简化等。

因为稠浆液并未改变“粗度”，不影响它在“可灌”岩缝中的渗入，充填范围可能小的问题可用提高压力来弥补，因此，它也同样能取得好的灌浆效果。我国二滩坝的帷幕灌浆，采用的是2∶1、1∶1、0.7∶1三级稳定型浆液，2∶1开灌，取得了较好效果。

GIN灌浆法使灌浆工序更为简化，利用预先制订的曲线可用计算机控制，从而为实行灌浆自动化控制，对关键参数值如压力、注浆率、注浆量等实行自动检测，创造了更为便利的条件。

在这一方法中，还充分体现了这一重要原则，即：注浆困难、压力能迅速升起时，就使用高压力，以求尽可能多地灌进浆液；注浆顺利，压力不易升高时，就使用低压力，限制浆量，以防止浆液远距离流失。这些都是正确原则，比我国通行的不管吸浆量大小一律都达到规定的最高灌浆压力才能结束，更合理可取一些。

它的问题是：对三个限制值该怎样确定？

对最高限制压力较易于确定。在一灌浆层区，通过少量孔的试验或试验性施工即可确定下来。也可以由有实践经验的专家类比相似岩层的灌浆确定。然而，需要用最高压力限制的，只是那些进浆量极小、很快就可达到压力标准的如图11-15（b）曲线①显示的细岩缝，而这种小岩缝不是灌浆的主要对象，大多没有必要灌浆。(www.xing528.com)

对于最重要的宽岩缝，限制的注浆量V和P·V就不好确定。若仅仅因V或P·V达到了规定的限制值就终止灌浆，而不要求必须延续到“拒浆”，就可能会使灌浆不充分，甚至不产生效果。

举个极端的例子：如有水正在强烈流动的宽岩缝、大通道等情况，就可能会发生V或P·V已经达到了规定的限制值，但实际上浆液都跑掉了，并未在岩缝中积存下来，将通道堵住。本人有过多次这样的经历：有些孔段在没有任何压力的情况下会“自动吸浆”，经长时间灌注最稠的浆液（W∶C=0.4～0.6、有时还加些细砂）也不见有堵塞效果。若在此时就终止灌浆，不是在下一孔段中再遇到它时重新表现出大量吃浆，就会遗留下永久的空隙通道。

灌浆必须延续到升起压力并在一定压力下达到“拒浆”才能终止。这是灌浆应遵循的一条规则。隆巴迪未指出这一点，也许是无意中的疏忽。升起一定压力并在此压力下表现出“拒浆”，就表示浆液已经在岩缝中积存并已充满一定的范围，此时终止灌浆才能确保灌浆堵塞了通道。

正如隆巴迪在《灌浆强度值的选择》（1996年）一文中提供的图11-16所示，在低的压力下出现“拒浆”以后，若将压力再升到一新的水平，可能（但不一定）又会重新出现吸浆和“拒浆”。即不同的压力标准，会导致不同的吸浆量和灌浆过程。所以，对于大吸浆量的宽岩缝和处于中间状态的中等岩缝来说，归根结底，是个如何确定灌浆压力的这个老问题。

图11-16　灌浆过程可在要求的任意最终压力或GIN值下停止（隆巴迪，1996）

我国小浪底坝部分帷幕灌浆采用GIN法，是将选择的最大注浆量V和强度值P·V作为大致的限制值。当达到此标准后仍未出现“拒浆”时，就降低到认为合适的压力，在此压力下维持到“拒浆”而终止，取得了较好的效果。

如何确定灌浆压力，是个极为复杂的问题，除应考虑不同的建筑物、灌浆目的、岩石软硬、空隙状况等有不同的要求以外，各人的不同观点往往也是决定因素。

使用GIN法进行灌浆，最重要的是确定两个限制值：一是P·V强度值；二是“拒浆”结束时应达到的灌浆压力。对此二值，几乎不可能有能适合各种情况的理论公式计算出来。比较切实可行的办法，是由有经验的工程师针对现场具体情况，参照类似工程的经验，先大致订出，然后在实践中检验。在实行一个阶段之后，如果岩层的吸浆量和透水性都在顺序明显地减小，所订就合适，否则再予调整。

如能将以上所述有机地结合起来，可将GIN灌浆法用于大多数岩层。至于此法是否更好？还需有更多的应用成果印证。