[科普中国]-化学灌浆

我国50年化学灌浆的主要成绩

50年来，我国在化学灌浆技术这个小领域取得的成绩，主要表现在以下方面：

1. 化学灌浆从无到有，从小到大发展起来，已成为我国现代工程技术不可或缺的一个组成部分。

2. 国外有的常用化学灌浆浆材品种，我国基本上都已开发出来（如环氧、甲凝、丙凝、丙烯酸盐、酸性和碱性水玻璃、水溶性、非水溶性和弹性聚氨酯、脲醛树脂、铬木素等）。

3. 化学灌浆浆材品种开发中还有一些独创。如甲凝、弹性聚氨酯，甲氰凝和环氧—聚氨酯，丙烯酸酯—聚氨酯等互穿网络灌浆材料。

4. 化学灌浆设备的研制开发已基本能适应和满足国内化灌工程的要求。如化学灌浆泵、灌浆阻塞器、密闭配输浆装置和各种封缝材料等。

5. 化学灌浆技术已在国内水电（大坝、堤防、水库、电站）、建筑（地上、地下、人防）、交通（公路、铁路、隧道、桥梁、港口、机场）和采矿等四大部门得到推广应用。

6. 化学灌浆技术应用已解决了许多工程难题，取得良好的效益。以水利为例，如三峡、葛洲坝、龙羊峡、丹江口、陈村、凤滩、万安等水利枢纽都是采用化学灌浆技术解决一些工程技术难题的典型例子。

7. 化学灌浆已从工程完建后的应用，发展到工程兴建前设计中就采用。如三峡化灌帷幕预计15000米，化灌加固地基预计3000米。

8. 化学灌浆技术在一些方面已具国际先进水平，如青海龙羊峡大坝采用中化798环氧浆材处理G4伟晶岩劈裂带和三峡大坝采用CW环氧浆材处理F1096软弱夹层及断层破碎带的水泥—化学复合灌浆技术均堪称国际上处理低渗透性软弱岩土地层的先进技术。

9. 化学灌浆理论上也有一些突破和创新。如浆液扩散半径的计算理论、浆液湿面粘接理论、减低浆液毒性的拮抗理论、浆液吸渗理论等。

10. 化学灌浆技术出版物取得收获。自上世纪八十年代以来己出版专著十余部。包括水利学报、水利水电技术、岩土工程学报、岩石力学与工程学报、长江科学院院报在内的全国132家科技期刊都选登化学灌浆的研究论文。近5年选登的论文就有300余篇。1

化学灌浆的特点1、化学灌浆的浆液为不含固体颗粒的液体，其可灌性好。不像水泥浆液那样受其粒径大小的限制。

2、凝胶时间可以控制。

3、随着配合不同，化学灌浆浆液通过化学反应最后生成的产物可以是强度达800－900Kg/cm2的固体，也可以是强度很低的凝胶，可以是弹模高达3～4×10 Kg/cm2，也可以是弹模很低的弹性体。

4、抗渗性好。

5、随配方不同，有耐久性好的可以用于临时工程。

6、相对于普通水泥而言，价格一般要贵几倍到几百倍。

7、多数浆有不同程度的毒性。

8、在灌浆工艺上可以采用单液，也可以采用双液，但都采用纯压式， 浆液不用循环。2

化灌浆材的一般要求化学灌浆材料品种较多，性能各异。理想的化学灌浆材料其一般性能应符合下列要求:

1. 浆液稳定性好，在常温 常压下存放一定时间其基本性质不变；

2. 浆液是真溶液，粘度小，流动性、可灌性好；

3. 浆液的凝胶或固化时间可在一定范围内按需要进行调节和控制，凝胶过程可瞬间完成；

4. 凝胶体或固结体的耐久性好，不受气温、湿度变化和酸、碱或某些微生物侵蚀的影响；

5. 浆液在凝胶或固化时收缩率小或不收缩；

6. 凝胶体或固结体有良好的抗渗性能；

7. 固结体的抗压、抗拉强度高，不会龟裂，特别是与被灌体有较好的粘接强度；

8. 浆液对灌浆设备、管路无腐蚀，易于清洗；

9. 浆液无毒、无臭，不易燃、易爆，对环境不造成污染，对人体无害；

10.浆液配制方便，灌浆工艺操作简便；

11.浆材货源广，价格低，贮运方便。2

最常用的化学灌浆材料目前最常用的化学灌浆材料可分为两大类，六个系列，上百个品牌：一是防渗止水类，有水玻璃、丙烯酸盐、水溶性聚氨酯、弹性聚氨酯和木质素浆等；二是加固补强类，有环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、非水溶性聚氨酯浆等，近年来应用最多的是水玻璃、聚氨酯和环氧树脂浆材。

化学灌浆材料试验主要依据的标准和规程规范

1. 《胶粘剂粘度的测定》（GB/T 2794—1995）；

2 . 《树脂浇铸体压缩性能试验方法》（GB/T 2569—1995）；

3 .《树脂浇铸体性能试验方法 总则》（GB/T 2567—1995）。2

高压化学灌浆机这是一种用于结构高压化学灌浆，使用单液化学灌浆材料的专业机种，有超高压力不需气压源，施工快速。机身本体仅重5公斤，携带省力移动方便。它彻底解决了依赖传统手压气源作动力及携带笨重机械的不便；结构设计科学简易，不需特殊训练即可维修，并新添加了人性化的自吸进料系统。其利用机械的动力，可在3-6秒内提升至4500psi（300kg/cm2）以上工作压力，将液体的止水剂可有效灌注至0.1mm的细微裂缝中，施工效率较传统技术快三倍以上，防水止漏效果更为持久有效。是建筑工程、地下工程、水利工程、环保工程、市政、地铁、隧道、涵洞工程止渗堵漏施工、裂缝补强的首选设备，是专业止水施工者最佳的选择。2

化学灌浆分类化学灌浆分为接缝灌浆、帷幕灌浆与固结灌浆。下面结合三峡大坝的工程来讲解。

什么叫接缝灌浆？

三峡大坝按工程设计分为泄洪、导墙、左右厂房、临时船闸、纵向围堰、左右非溢流坝等8大主体坝段，每个主体坝段又分若干个浇筑坝段，共有80余个坝段，每个坝段又分几个坝块进行混凝土浇筑，各个坝块之间设计有缝隙，为使各坝块连成一体，就需要使用接缝灌浆，这就如同砌一堵墙，砖块之间需要用水泥浆连接一样。三峡二期工程在混凝土施工时，设计接缝灌浆量约43.5万立方米。

接缝灌浆根据施工工艺的不同分为预埋管灌浆和拔称灌浆两种，灌浆管网包括进浆管、回浆管和排气管。预埋管灌浆的管网呈立体排列布置，进、回浆管主管道埋于混凝土内部，再由支管连接到混凝土缝面上。拔管灌浆的进、回浆管呈纵向布置于缝面上，间距一般为1.5米。

由于三峡大坝泄水闸门必须在接缝灌浆完成后才能进行金属结构安装，所以混凝土浇筑、接缝灌浆和金属结构安装在施工上形成了相互制约的关系。

什么叫帷幕灌浆？

由于三峡水库蓄水位高程175米，强大的水压可能使水穿过基岩深层裂隙而产生渗漏。为防止这种情况发生，施工人员沿着坝轴线打深孔再用高压把浆液灌注到基岩深处的裂隙中，这些浆液在岩石深处连成一体，形成一道完整的挡水帷幕，所以称作帷幕灌浆。

三峡大坝基岩体主要为微新（花岗）岩体，一般透水性微弱，局部透水性较强。为了有效控制坝基渗漏，降低坝基扬压力，减小坝基渗透水量，增强基岩构造结构面内软弱充填物质的长期渗透稳定性，在大坝坝基、通航建筑物上闸首、山体连接段及两岸坝肩均布置有一定深度的灌浆孔，并在挡水前缘形成一道连续的防渗灌浆帷幕，全长约3950米，钻孔进尺33.6万米。

三峡工程帷幕灌浆钻孔最大深度超过100米，钻孔口直径为56至76毫米，灌浆压力为5.0至6.0兆帕。

什么叫固结灌浆？

固结灌浆主要用于处理大坝基础浅部岩体及地质缺陷部位岩体的裂隙，改善坝基的应力状况，加强建基面的整体性，提高大坝稳定性，一般处理深度为5到8米。

三峡大坝建设基面优质和良质岩体约占98%，中等及较差岩体仅占2%。由于地质及坝基开挖、爆破等原因，基岩表层会产生大小不等的裂隙，三峡大坝建设在这样的岩石上，如不进行灌浆，局部可能产生不均匀沉降，坝基浅层也可能会造成漏水。所以在基础混凝土浇筑到3米左右时，就要从混凝土表面钻孔，孔距一般为2.5米，对浅层裂隙进行灌浆处理，把大坝牢牢固定在可靠的基岩上。

基岩上的混凝土浇筑属于工程上的强约束区，不能有较长的间歇，因此，对固结灌浆工期要求较紧。三峡大坝设计固结灌浆进尺约30.7万米。3

应用领域1. 大坝、水库、涵闸等基础防渗帷幕和地基或地基断层破碎带泥化夹层加固；

2. 大堤、渠道、渡槽等的防渗堵漏及加固；

3. 核电站等的地基加固和封闭止水防渗；

4. 地上混凝土建筑物、构筑物(如混凝土坝、城市大厦、工厂、油、气和粮库等)的地基加固和裂缝补强加固;

5. 地下建筑物(如地铁、人防、隧道等 )的防渗、堵漏止水、地基加固和裂缝的补强加固；

6. 矿山、工厂有毒废渣、废水和城市垃圾场等截渗工程的防渗帷幕；

7. 矿井建设中的涌水堵漏、流沙治理及对软弱地层加固、稳定的预灌浆；

8. 石油钻井开采中的堵漏止水、钻孔护壁加固和驱油；

9. 桥基加固及桥体裂缝补强；

10. 机场跑道和停机坪、公路和铁路特殊路段的软弱地层加固、防渗和混凝土裂缝补强加固；

11. 江河海港港工建筑物 (如码头、船闸、防波堤等)的基础防渗和加固；

12. 文物和古建筑物的裂缝修补和保护等。2