灌漿技術在土木工程中的應用

張民

摘 要：灌漿技術，是一種新型的施工技術，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滲性和整體性，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定。

關鍵詞：土木工程；灌漿技術；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、木質素類、脲醛樹脂類、聚氨酯類、環氧樹脂類、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，有一定的穩定性，有一定的粘結力等特點。根據灌漿部位不同，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，一般都摻加適當的水泥，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，得到了較多的應用。在實際工程中，粘土類漿液保水性強，不易、脫水，固結時間長甚至不固結，造成結石強度低等缺陷，從而嚴重影響灌漿質量。

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，經磨細后，輔以性能調節劑（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化生產的化學材料，具有如下優良的特點：（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構或單獨構建防滲帷幕之功能，特別適用于地下隱蔽工程；（5）固化或膠凝時體積收縮很小；（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，污染環境，耐久性差；而且，生產成本高，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；滲透系數小的地層要比滲透系數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量與進度。

擴散半徑與滲透系數、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節漿液的性能從而調整凝固時間。

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.漿液穩定性好，不易變質，可在常溫、潮濕環境下保持本身性質；6.與巖體有著良好的粘結力，凝固時無收縮；7.強度較高，抗沖刷、抗滲性能良好；8.價格實惠經濟性強；9.操作簡單方便。

3土木工程灌漿施工技術要點

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

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量要求。其中，要求化學灌漿材料的灌漿參數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；要求滲透系數較小的地層灌漿壓力要高于滲透系數較大的地層。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量和工程質量。

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、裂隙開度和漿液灌漿壓力時擴大，隨著漿液的濃度和黏結度的增加而降低。可見，在工程灌漿施工中，要結合工程的地形地質條件、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進行調節和準確地控制。

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場的地形地質條件、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構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構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，使漿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低、較高壓力的作用下，漿液直接通過地層在地層內產生水力劈裂作用，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 結語

灌漿的整個施工過程中需要控制的內容很多，它是一個復雜性較高的控制系統。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，只有如此才能有效控制隱蔽性較強灌漿工程，最終確保灌漿質量。

參考文獻

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（作者單位：濟南齊魯建設項目管理有限責任公司）