灌漿技術(shù)在土木工程中的應用

張民

摘 要：灌漿技術(shù)，是一種新型的施工技術(shù)，指通過相應的施工設備，將預先配置好的漿液壓送到工程建筑的地基裂縫、斷層破碎帶或者建筑物自身的裂縫、接縫中的工程。通過灌漿施工，可以有效提高被灌地層或者建筑物的抗?jié)B性和整體性，對地基條件進行改善，從而提高地基的牢固性，確保工程建筑的安全穩(wěn)定。

關鍵詞：土木工程；灌漿技術(shù)；應用

1 土木工程灌漿材料

工程灌漿材料主要分為無機類和有機類兩大類，無機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際工程中應用較多的灌漿材料有以下三類：

1.1 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。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，一般都摻加適當?shù)乃啵@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，得到了較多的應用。在實際工程中，粘土類漿液保水性強，不易、脫水，固結(jié)時間長甚至不固結(jié)，造成結(jié)石強度低等缺陷，從而嚴重影響灌漿質(zhì)量。

1.2 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。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。

1.3 化學漿材

化學灌漿材料是工業(yè)化生產(chǎn)的化學材料，具有如下優(yōu)良的特點：（1）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，具有原位修復止水結(jié)構(gòu)或單獨構(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??；（6）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。

化學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，化學漿材使用量較少，一般為修補較小的工程缺陷。

2 灌漿技術(shù)施工要求

2.1灌漿壓力

灌漿壓力直接影響著灌漿施工的效果，灌漿壓力受漿材、灌漿方法和地層條件等因素的影響，因而灌漿壓力的確定應結(jié)合具體施工條件而定。一般的，水泥灌漿壓力要比化學灌漿壓力大；深部灌漿壓力要比淺部灌漿壓力大；滲透系數(shù)小的地層要比滲透系數(shù)大的地層灌漿壓力大。

2.2擴散半徑

灌漿施工過程中，漿液的擴散速度直接決定著灌漿施工的質(zhì)量與進度。

擴散半徑與滲透系數(shù)、裂隙開度、注入時間、灌漿壓力、漿液濃度等因素有關，雖然有一些關于擴散半徑的理論公式，但由于實際施工中影響因素太多，一般需要由試驗確定。

2.3凝固時間

凝固時間由灌漿材料本身的性質(zhì)決定，不同條件下的灌漿施工所適合的凝固時間不同，為了調(diào)整凝固時間可在漿材中加入速凝劑、分散劑、塑化劑、早強劑等外加劑來調(diào)節(jié)漿液的性能從而調(diào)整凝固時間。

對漿液的要求包括：1.無毒無害，非易燃易爆物品；2.流動性好，可灌注性強；3.漿液的凝固時間可自由準確控制；4.漿液對灌漿設備等無腐蝕，易沖洗；5.漿液穩(wěn)定性好，不易變質(zhì)，可在常溫、潮濕環(huán)境下保持本身性質(zhì)；6.與巖體有著良好的粘結(jié)力，凝固時無收縮；7.強度較高，抗沖刷、抗?jié)B性能良好；8.價格實惠經(jīng)濟性強；9.操作簡單方便。

3土木工程灌漿施工技術(shù)要點

在工程灌漿施工中，灌漿參數(shù)是直接影響工程灌漿施工質(zhì)量的關鍵，也是影響工程灌漿效果的重要因素，主要表現(xiàn)在以下幾個方面中：

3.1灌漿壓力方面

所謂“灌漿壓力”是指灌注形成的漿液在地層中擴散的動力，灌漿壓力的大小直接影響到灌漿施工的加固效果、防滲性能。因而，在確定工程灌漿施工中灌漿的壓力時，應該先了解和準確掌握施工現(xiàn)場的地形條件、灌漿方法和灌漿材料的特性等方面的信息，再結(jié)合工程實際情況和設計要求，確保灌漿壓力滿足工程灌漿施工質(zhì)量要求。其中，要求化學灌漿材料的灌漿參數(shù)要低于水泥基灌漿材料的灌漿壓力；要求深部地層的灌漿壓力大于淺部的灌漿壓力；要求滲透系數(shù)較小的地層灌漿壓力要高于滲透系數(shù)較大的地層。這樣科學、合理的灌漿壓力設計方案，有利于保證工程灌漿施工質(zhì)量和工程質(zhì)量。

3.2地層中擴散的半徑或者擴散距離方面

漿液的擴散半徑或者擴散的距離會在增加地層滲漏系數(shù)、裂隙開度和漿液灌漿壓力時擴大，隨著漿液的濃度和黏結(jié)度的增加而降低?？梢?，在工程灌漿施工中，要結(jié)合工程的地形地質(zhì)條件、水文條件等實際情況，通過工程試驗，綜合考慮影響灌漿施工質(zhì)量的因素，運用科學的理論和公式確定漿液的擴散半徑或者擴散的有效距離。

3.3漿液的凝固時間方面

在確定漿液的凝固時間方面，需要遵循一定的要求，由于漿液的凝固時間直接影響著工程灌漿的施工進步。因此，為了滿足工程灌漿施工質(zhì)量要求，需要在漿液中摻入適量的膨脹劑、速凝劑等外加劑，來調(diào)整和合理控制漿液的凝固時間，一般可以在幾秒至幾小時的范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)和準確地控制。

4土木工程灌漿方法

目前，在土木工程中采用的灌漿方法很多，一般按照土木工程灌漿施工現(xiàn)場的地形地質(zhì)條件、漿液擴散能力和滲透能力，可以將工程灌漿方法分為填充灌漿法、滲透灌漿法、壓密灌漿法和劈裂灌漿法等。灌漿施工中加密的方法包括分段灌漿法和逐漸加密法。

4.1 填充灌漿法

填充灌漿法是以填充的方式將液注入介質(zhì)的裂隙或者空隙中，填充灌漿法不僅適用于具有大裂隙、洞穴的巖土體工程中，還適用于地下工程結(jié)構(gòu)體壁后空洞的灌漿施工中。

4.2 滲透灌漿法

滲透灌漿法的基本原理是在不改變土層結(jié)構(gòu)和顆粒排列的基礎上，將漿液填充到巖土地層空隙或者裂隙中的一種地層深處灌漿方法。該方法經(jīng)常用于砂礫層灌漿工程。

4.3 壓密灌漿法

壓密灌漿法是將較高的壓力注入濃度高的漿液中，使?jié){液在灌漿管端部附近形成一種漿泡，然后在灌漿壓力的作用下將漿液擠入地層中，從而可以形成一種呈脈狀或者條狀的膠結(jié)地層。這種灌漿方法可以用于黏性土地基工程中。

4.4 劈裂灌漿法

劈裂灌漿法是在滲透系數(shù)低、較高壓力的作用下，漿液直接通過地層在地層內(nèi)產(chǎn)生水力劈裂作用，不斷擴大地層原有的空隙、裂隙，從而可以將漿液注入地層中，完成灌漿施工項目。

5 結(jié)語

灌漿的整個施工過程中需要控制的內(nèi)容很多，它是一個復雜性較高的控制系統(tǒng)。要想做好這項工作，不僅要對所有應用進行分析，而且要進行嚴格的控制并選擇合適的參數(shù)，只有如此才能有效控制隱蔽性較強灌漿工程，最終確保灌漿質(zhì)量。

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（作者單位：濟南齊魯建設項目管理有限責任公司）