淺談土木工程灌漿方法施工技術(shù)

劉懷遠(yuǎn)

摘要：土木工程技術(shù)的不斷改革和新技術(shù)的引進(jìn)讓土木工程不斷推動社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。灌漿方法的使用范圍及使用量也會在工程實(shí)踐中得到提升。本文對土木工程灌漿技術(shù)的方法做了分析講解。

關(guān)鍵詞：工程灌漿方法；施工技術(shù)；土木工程

一、工程灌漿材料

工程灌漿材料主要分為無機(jī)類和有機(jī)類2大類，無機(jī)類灌漿材料有單液水泥漿、水泥.水玻璃類、粘土類、水玻璃類、水泥粘土類等；有機(jī)類灌漿材料則分為丙烯酰胺類、木質(zhì)素類、脲醛樹脂類、聚氨酯類、環(huán)氧樹脂類、糠醛樹脂類、聚乙烯醇類等類別。在實(shí)際工程中應(yīng)用較多的灌漿材料有以下3類：

1.粘土類漿材

粘土類灌漿材料一般選用粘土或者亞粘土，應(yīng)具有遇水崩解，吸水膨脹，有一定的穩(wěn)定性，有一定的粘結(jié)力等特點(diǎn)。根據(jù)灌漿部位不同，灌漿使用的材料要求也不同。

純粘土漿的配制很簡單，只需將土料經(jīng)過浸泡、攪拌、篩濾凈化后拌和而成。但是，為了提高灌漿效果，很多灌漿都不用純粘土漿，一般都摻加適當(dāng)?shù)乃?，這就要控制好水泥的用量。

粘土類漿材由于其廣泛的來源和低廉的成本，得到了較多的應(yīng)用。在土工堤壩防滲注漿工程中，豁土類漿材依靠應(yīng)力條件下的脫水固結(jié)性能，可在充填注漿、劈裂注漿的過程中和后期的應(yīng)力條件下，形成固結(jié)防滲體。但在實(shí)際工程中，粘土類漿液保水性強(qiáng)，不易“脫水”，固結(jié)時間長甚至不固結(jié)，造成結(jié)石強(qiáng)度低等缺陷，從而嚴(yán)重影響灌漿質(zhì)量。

2.水泥基漿材

灌漿水泥是以硅酸鹽水泥熟料和適量的二水石膏作主料，經(jīng)磨細(xì)后，輔以性能調(diào)節(jié)劑（如膨脹劑、減水劑、促凝劑等）混合組成。灌漿水泥在細(xì)度上的最大特點(diǎn)是粒徑均小于40μm，大大小于我國水工水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范的要求，這對灌注細(xì)裂隙和提高漿液的穩(wěn)定性十分有利。水泥基灌漿材料的漿液穩(wěn)定性好，流動性得以改善，而且硬化后的結(jié)石具有微膨脹性等優(yōu)越性能，適用于地腳螺栓錨固、設(shè)備基礎(chǔ)或鋼結(jié)構(gòu)柱腳底板的灌漿、混凝土結(jié)構(gòu)加固改造及后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)孔道灌漿。

水泥基漿材是目前注漿工程中應(yīng)用最廣泛的漿材，具有結(jié)石體強(qiáng)度高和抗?jié)B性強(qiáng)的特點(diǎn)，既可用于防滲又可用來加固地基，而且原材料成本較低，無毒性和環(huán)境污染問題，因而被廣泛采用。但水泥漿析水性大，穩(wěn)定性差，注入能力有限，且凝膠時間長，在地下水流速較大的條件下，漿液易受沖刷和稀釋，影響注入效果。

3.化學(xué)漿材

化學(xué)灌漿材料是工業(yè)化生產(chǎn)的化學(xué)材料，具有如下優(yōu)良的特點(diǎn)：（1）它是真溶液，不分層，無沉淀；（2）粘度很低，有些漿材粘度甚至接近于水；（3）固化或膠凝時間可人為控制；（4）可用泵灌入裂縫，填充滲漏水，具有原位修復(fù)止水結(jié)構(gòu)或單獨(dú)構(gòu)建防滲帷幕之功能，特別適用于地下隱蔽工程；（5）固化或膠凝時體積收縮很?。唬?）固化物或膠凝體本身不滲水；（7）固化體或膠凝體耐久性良好。

但是，化學(xué)灌漿材料也具有一定的缺陷，比如具有一定毒性，污染環(huán)境，耐久性差；而且，生產(chǎn)成本高，在一定程度上限制了它的使用范圍。因此，化學(xué)漿材使用量較少，一般為修補(bǔ)較小的工程缺陷。

二、施工技術(shù)要求

灌漿工藝復(fù)雜多變，根據(jù)采用灌漿方法的不同而不同，灌漿參數(shù)則是影響灌漿效果的最重要因素之一，而且灌漿參數(shù)的確定一直是灌漿技術(shù)和灌漿效果研究的一個主要方向。

1.灌漿壓力：灌漿壓力是漿液在地層中擴(kuò)散的動力，它直接影響灌漿加固或防滲效果，但是灌漿壓力受地層條件、灌漿方法和灌漿材料等因素的影響和制約，確定灌漿壓力大小應(yīng)視工程具體情況而定。一般來說，化學(xué)灌漿比水泥灌漿時的壓力要?。粶\部灌漿比深部地層灌漿壓力要?。粷B透系數(shù)大比滲透系數(shù)小的地層灌漿壓力要小。

2.擴(kuò)散半徑或有效擴(kuò)散距離：漿液擴(kuò)散半徑或有效擴(kuò)散距離決定灌漿工程量和工程進(jìn)度，它隨著地層滲透系數(shù)、裂隙開度、灌漿壓力、注入時間的增加而增大，隨著漿液濃度和粘度的增加而減小。擴(kuò)散半徑或有效擴(kuò)散距離可用一些理論公式，結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算，但是由于涉及因素太多，所以一般通過工程試驗(yàn)確定。

3.凝固時間：漿液凝固時間是漿液本身的特性，有時因?yàn)楣こ痰牟煌枰跐{液中加人適量的速凝劑、早強(qiáng)劑、塑化劑、分散劑、膨脹劑等外加劑來調(diào)節(jié)凝固時間或改善漿液其他性能。要求漿液凝固時間可從幾秒至幾小時范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，并能準(zhǔn)確地控制，漿液一旦發(fā)生凝固就瞬間完成，凝固前漿液粘度變化不大。

不同工程對于灌漿漿體有不同的要求，而不同的漿體本身具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，這就要求對各種不同漿體性能進(jìn)行加強(qiáng)改進(jìn)，以更好的適應(yīng)工程應(yīng)用要求。一般對理想漿液的要求是：（1）漿液的初始粘度要低，流動性好，可注性強(qiáng)，能滲透到細(xì)小的裂隙或孔隙內(nèi)。（2）凝膠時間可以在幾秒至數(shù)小時范圍內(nèi)任意調(diào)整，并能準(zhǔn)確控制。（3）穩(wěn)定性好，在常溫常壓下能較長時間的存放，且存放不易受溫度濕度變化的影響。（4）無毒、無臭、不污染環(huán)境，對人體無害，屬非易燃易爆品。（5）漿液對注漿設(shè)備、管道、混凝土結(jié)構(gòu)物等無腐蝕性，并容易清洗。（6）漿液固化時無收縮現(xiàn)象，固化后與巖體、混凝土等有一定的粘結(jié)力。（7）結(jié)石體具有一定的抗壓、抗拉強(qiáng)度，抗?jié)B性好，抗沖刷及耐老化性能好。（8）原材料來源豐富，價格便宜。（9）配制方便，操作簡單。

三、工程灌漿方法

目前，灌漿方法很多，其分類也沒有一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)灌漿目的可分為加固灌漿和堵水防滲灌漿。一般是按照灌漿工程的地質(zhì)條件、漿液擴(kuò)散能力和滲透能力分為如下幾類：

1.填充灌漿法：具有大裂隙、洞穴的巖土體或地下工程結(jié)構(gòu)體壁后空洞的灌漿，都屬于這種類型。

2.滲透灌漿法：在不改變地層結(jié)構(gòu)和顆粒排列的原則下，把漿液填充到巖土地層孔隙或裂隙，向地層深處滲透的灌漿方法，都屬于這種類型。這種方法常用于砂礫層灌漿。

3.壓密灌漿法：用較高的壓力注入濃度較大的漿液，使?jié){液在灌漿管端部附近形成漿泡，漿液在灌漿壓力作用下擠入地層，漿液多呈脈狀或條形狀膠結(jié)地層。這種灌漿方法在粘性土中使用較多。

4.劈裂灌漿法：在低滲透性地層灌漿中，在較高壓力作用下，漿液先后克服地層內(nèi)的初始應(yīng)力和抗剪抗拉強(qiáng)度，在地層內(nèi)發(fā)生水力劈裂作用，從而破壞和擾動地層結(jié)構(gòu)，使地層內(nèi)產(chǎn)生一系列裂隙，而原有的孔隙或裂隙則進(jìn)一步擴(kuò)展，促進(jìn)漿液的可灌性和擴(kuò)散范圍增大。這種灌漿方法一般在滲透系數(shù)小、顆粒很小的中、細(xì)、粉砂巖土或淤泥中使用。

5.電動化學(xué)灌漿法：指在施工中預(yù)先在需要加固的地層中把2個電極按一定的電極距置于地層中，將有孔的金屬管作為灌漿管，接到直流電源的正極，另一電極接到電源的負(fù)極，使注入壓力和電滲方向一致，在電滲作用下，孔隙或裂隙水由正極流向負(fù)極，使通點(diǎn)區(qū)域中地層含水量降低，形成滲漿通道，從而使?jié){液隨之流人地層中。

隨著社會的高速發(fā)展，建筑行業(yè)的發(fā)展也是日新月異。在大量建筑物興起的同時，也有大量老舊的建筑物進(jìn)入修復(fù)加固期或者使用后期，灌漿材料的使用范圍及使用量也會在工程實(shí)踐中得到提升。粘土類漿材、水泥基漿材和化學(xué)漿材都是現(xiàn)今使用比較廣泛的灌漿材料品種，但是都存在著不同的缺陷，也就大大的限制了其使用范圍。只有不斷地更新和開發(fā)新的灌漿材料，才能滿足眾多建筑工程的不同使用要求。當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)行大量研究的復(fù)合漿體材料是灌漿材料發(fā)展的趨勢之一，無機(jī)類復(fù)合灌漿材料通過對水泥基漿材進(jìn)行復(fù)合得到性能優(yōu)良的灌漿材料，并可在水泥基中添加相應(yīng)的功能材料以調(diào)控凝結(jié)時間等性能指標(biāo)；而且，由于原料來源豐富，價格低廉，結(jié)石體強(qiáng)度高，抗?jié)B性強(qiáng)，無毒性和無環(huán)境污染問題，可以很好的解決現(xiàn)有灌漿材料品種的缺陷，達(dá)到優(yōu)良的使用效果，具有更好的發(fā)展前景。

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