復雜地質休水泥化學復合灌漿精細控制技術

成果概況

水利水電工程多位于高山峽谷，地質條件復雜，常遭遇不良地質體、微細裂隙發育等復雜巖體。長江水利委員會長江科學院針對上述復雜地質體防滲加固補強處理的技術難題，以重大水利水電工程為背景，依托國家自然科學基金等項目，開展了對高性能灌漿材料、水泥一化學復合灌漿精細控制技術和配套的化學灌漿設備的研究與應用。

該技術成功解決了傳統防滲加固技術在浸潤滲透效果差、水下固化時間不可控、材料與設備不匹配等方面存在的問題，通過灌漿材料和設備的鏈式研發，利用材料粘度、膠凝時間和灌漿壓力等多參數聯合調節，成功研發水泥一化學復合灌漿精細控制技術，實現了有壓水和動水條件下低滲性（滲透系數低至10_8 cm/s量級）不良地質體和混凝土缺陷（微米級）的有效處理，形成完善了水利水電工程不良地質體和混凝土缺陷防滲加固處理的系統解決方案。從而提高了在復雜地質條件下，大埋深、長距離水工輸水建筑物的抗滲穩定性，全面提高嚴苛條件下水工地下建筑物服役壽命。

與國內外同類產品和技術相比，該技術成功解決了復雜地質體防滲補強處理相關的重大技術難題，消除工程安全隱患，保障工程安全運行和工程效益發揮。目前，該項技術獲得發明專利2項，實用新型專利3項，被列入《水利先進實用技術重點推廣指導目錄》和《全國水利系統優秀產品招標重點推薦目錄》，獲得水利先進實用技術推廣證書。經水利部國科司組織鑒定，該技術達到國際領先水平，相關成果獲省部級技術發明和科技進步一等獎各1項。

技術創新

1.研發出適用于防滲堵漏補強的4H環氧樹脂灌漿材料

針對復雜巖體難以有效浸潤、固結的難題，通過對環氧樹脂材料主劑改性，固化劑中改性高分子胺替代小分子多元胺等分子結構調控手段，制備了環保性較好的活性稀釋劑及固化劑體系，用以取代中等毒性的糠醛一丙酮稀釋體系。材料具有高強度（抗壓強度80MPa以上）、高浸潤滲透性（初始粘度低至6mPa-s，與巖體接觸角低至0°）、膠凝時間大范圍精確可調（2h～106h）、水下固結性能好（濕粘接強度大于4MPa）和環保無毒（LD50>5000mg/kg）等性能。

2.研發了適用于復雜地質體的水泥一化學復合灌漿精細控制技術，建立了復雜地質條件下不良地質體防滲補強處理的系統解決方案。

針對復雜巖體、微細裂隙發育等特性，提出了“同孔復合”灌漿工藝，形成了“逐級快速升壓”的材料粘度、膠凝時間和灌漿壓力等多工藝參數聯合調節的水泥一化學復合灌漿精細控制技術。

3.研制了新型的化學灌漿泵及配套設備

根據漿材特點及現場地質情況研發了可自動精確計量、高壓動態流量控制、手自一體的新型化學灌漿泵以及與之配套的快速、均勻混合的靜態真空混合器等設備，形成了成套灌漿工藝系統。

推廣應用

成果在三峽工程、南水北調中線一期工程、江埡電站、溪洛渡水電站、向家壩水電站、烏東德水電站、南方電網抽水蓄能電站等多個重點水利水電工程得到成功應用，均獲得良好效果，取得重大社會效益和經濟效益。

保障了多個國家重點工程安全運行和工程效益發揮，研發了系列新材料、新工藝和新設備，形成了復雜水工巖體防滲補強系統解決方案，促進了行業科技進步，推動了學科發展;形成了行業標準，培養了博士和碩士15名以及一批工程技術人才。成果適用于西南地區復雜巖體的處理，同時也可推廣應用到交通、礦山等行業，具有廣闊的應用前景。

三峽工程斷層破碎帶處理

江埡電站大壩7、8壩段壩基溶蝕帶防滲處理補強

南水北調中線一期工程穿黃隧洞防滲加固

丹江口大壩溢流壩邊墩橫縫漏水應急處置

溪洛渡水電站壩基玄武巖層間層內錯動帶防滲補強

向家壩水電站壩基砂巖撓曲核部破碎帶防滲補強

廣東清遠抽水蓄能電站水道系統花崗巖V類圍巖防滲補強

廣州抽水蓄能電站高壓岔管花崗巖圍巖灌漿處理

湛江國家石油儲備地下洞庫工程防滲加固

烏東德水電站右岸灌漿平洞B類角礫巖和風化白云巖防滲補強