化学注浆技术及其应用进展
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第9期
化
bc浆枝术$宴疝用进
限
*
秦鹏飞
(郑州铁路职业技术学院铁道工程学院,450018
,郑州//讲师)
摘要化学注浆技术在微细裂隙抗渗治理、泥化夹层补
强、堤防和建筑物加固及隧道岩溶突涌水处治等工程领域发
挥着不可替代的重要作用，已经取得了巨大的经济和社会效
益。文中阐释了化学注浆新理论、新材料和新工艺及新设备
在工程中的应用情况，主要包括吸渗理论、劈裂-压密注浆及
动水注浆理论的基本原理和工程应用，CW环氧树脂、高聚
物注浆材料、改性_醛树脂和 沥青等新型化学材料的工
程实践，锚注、爆破注浆和电渗、生物化学注浆及注浆自动记
录仪 浆新工艺新设备的技术应用情况等"作为水泥注
浆技术不可替代的重要手段，化学注浆技术在工程建设中必
将得到更加高度的重视和更加迅速蓬勃的发展"
关键词 化学注浆；注浆 ；注浆材料；注浆工艺
中图分类号TU472.5
DOI
： 10.16037/j. 1007 -869x.2020.09.036
Chemical Groutiog Technology and Itr Applt-
carron
QIN Pengfei
Absrracr Chemicalgrouiing iechnology playsan ireplacea-
blerole'n ihe ireaimeniofmcro-f sures
, muddy 'nierbedre'n-
forcemeni
, d ck and bu ld'ngre'nforcemeni
, aswelasihekarsi
waier'nrush ireaimeni
, and hasga'ned huge econom c and so-
calbenefis.In ih spaper
, iheapplcaion ofnewiheory
, new
maieral
, new iechnology and new equ'pmeni of chemcal
grouing 'n eng'neerng areexpounded
, 'nclud'ng iheiechn cal
advaniagesand eng'neer'ng praciceofseepageiheory
, com-
pacion and spling grouing iheory
, hydrodynamc grouing
iheory
, and newmaieralslkeCW epoxy res'n
, polymergrou-
ing maieral
, mod fed urea-formaldehyderes'n and low-heai
asphali
, aswelasiheiechn calcharaciersicsand eng'neerng
applcaion feldsofnew grouing iechnology and equ'pmeni
,
such asboli-grouing suppori
, blasing grouing
, elecirochem -
calgrouing
, pump'ng grouing and auiomaicgrouing record
er
, eic.Asan 'replaceableand mporianimeansofcemeni
grouing iechnology 'n eng'neerng and applcaion
, ihechem -
calgrouing iechnology w'lairacimoreaienion and w'lde- velopmorerap'dly.
Key words chemical grouting
； grouting theory
； grouhng
material
； grouting process
Aurhorssaddress Schoo
, Zheng-
ehou Universiiy ofRaiway Vocaiiona
, 450018
,
Zhengehou
, China
年来，化学注浆技术在涉及微细裂隙抗渗治
理、泥 层补强、堤防 筑物加固及隧道岩溶
突涌 治等的 、建筑、交通、采矿等领域 '
到了广泛的推广应用， 大的
伴着化学注浆技术的进步，化学注浆理
论、化学注浆材料 学注浆工艺及设备研究 .
重要进展。本文尝试对化学注浆新 及其
工程应用情况 阐 述评。
1
化学注浆理论
学注浆理论有其自身鲜明的 ，在某些方
著区别 泥注浆理论。如采用丙烯酸盐或
氧树脂等化学材料对岩体 带 加固,
采用溶胶树脂 氨酯等材料对孔隙砂岩 防
治等。由浆液成分和工程地质 等与水
泥注浆时的情形不同， 注浆设 理
论 大不相同®匕
1. 1吸渗理论
研究表明,化学注浆过程中浆液 质间
不仅存在灌浆压力 的 作用， 存在介
质对浆液的吸渗作用，浆液可以通过吸渗作用浸润
到岩土介质的夹泥孔隙中。吸作用在化学
注浆技术中 重大,是除注浆压力外保证岩土体
良好可灌性的另一动力[
9-10]
o 浆液与岩土介
质 接 ，浆-土的界 力和吸渗作用可以将
质中的孔隙 出来，浆液则可以 并填充
到介质的空隙内，如图1 。 中：S
为岩体;5
为
郑州铁路职业技术学院博士科研启动基金(
1760002602)
-157
-孔隙水；6
为浆液;
)<、
)和分别为岩体、浆液和
的 力；
)g、
)gw分别为岩-浆、岩-水和
-浆的界 力;
1为润湿角。性能良好的化学浆
液具有自 入被灌介质和被灌介质自动吸吮的
作用机制⑴。
S
bsw bsg bs bsg Cs
bsw S
图1浆-水-岩体介质表面张力及吸渗作用
浆液与岩土介质吸渗作用的强 浆液、被灌
质的物理化学性能有关。研究表明， 岩体对
浆液吸 大小的主要参数有浆液 质的表
力、地层的 、浆液的饱 及润湿角等,
具体如下：
& /槡)^ /(
1)
匕[
g w___
"Kw
+"Kg
0X(
Sg) .
0
Sg]
(]"
式中：
K
,n---被加固岩土体介质的渗透率(
Darcy)
孔隙 ；
)gw------浆水界面张力；
1——润湿角(为保证浆液对被加固体良好的
浸润和吸渗作用，要
1<90。)；
#
,#一一岩体对浆和水的相对渗透率；
S
a——浆液的饱 ；
J (S
A)---
Leverett 函数。
式中：
；
(
s g)——毛 力，可由 测定。
在我国丹江口大坝(2012 )、澜沧 站
(2016"、雅奢江锦屏电站(2017)等大型 工程建
设中 到 复杂的地质 ，需要高质量的灌
浆技术 加 理。科研人员、技术人员通过制
备浸润 亲 良的化学浆液，充分 挥
用浆液 质的吸渗作用，出色 学注浆
, 的注浆 。
1.2劈裂•压密注浆
劈裂注浆过程是 密后劈裂的复 过
程，劈裂注浆过程中压密和劈裂注浆形式伴生伴
长， 展形式为压密i
劈裂i
压密i
劈裂交展。压密程 高，则土的压缩模量、 力
摩擦角等强 能 及防 能
著。注浆压力继续上升后则在大 力作用
劈裂缝，而后着大 力的作用
扩展，最终在加固体内形成尖 的浆脉，如 2所
o
着浆脉厚度在扩展 上 ，
注浆效
果由近及 降低。
b)
劈裂注浆
图
2劈裂-
压密注浆
研究表明，受注浆压力 ，垂直于浆脉扩展
上的 岩 力 有 加， 浆 扩展
上的原位应力 没有变化，劈裂-安密注浆
对垂直于劈裂通道 上的注浆 常有
限。注浆压力、注浆 浆液 等参数是保证
劈裂- 密注浆 良 的 ， 对
不同的加 质，应采 力不等的差 注浆控
制技术，并 整注浆 浆液配比，从 〕
的注浆(仏⑶。
-158
-1.3动水注浆
注浆理论主要应用于岩溶突涌水等工程
质灾 治 基 涌水封堵等。化学浆材
在动水中运移扩散时,扩散形态受水流场的 非常显著。水流中 直 流方向的
浆液扩 围 ，而顺 浆材扩 围较
大，扩 距离 延长而扩大，呈U
N （
14-16）,
如图3 '
d）
封堵治理前e）
封堵治理后
图
3动水注浆规律及封堵治理过程
图3a）、3b）、3e）中坐标原点为注浆孔,（为逆
水扩散距离，厶为 扩 。 下浆液
的扩 式为：
"土* 槡
_ （ !+（_>）
2 ,
"=>
（3）
土* x>L-N
扩散一 后浆液开始沉积,黑色区域为浆
液沉积留核区。沉积留核区初始范围较小,呈椭圆
形或彗星形，随着注浆的 围不断扩大,
并 流 下扩展，封 后趋
定。图3d）和3e）为岩溶涌水封堵治理效果，只要
材料和工 用 可顺利达到涌堵治理目标。
2化学注浆材料
化学注浆材料可分为防渗堵漏材料和补强加
材料 ，前者如 、丙烯酸盐类、聚氨
、木质 丙烯酰胺类材料等,后者如环氧树 脂类、甲基丙烯酸 材料等。新材料是化学注浆
技术发展的重要推动力量,CW环氧树脂、高 注
浆材料、
l醛树脂和乳化沥青等新型注浆材料
不断涌现,并受到了广泛关注。
2.1 CW环氧树脂
CW环氧树脂材料是以 氧树脂为主
剂，无毒、高 下 的 体系及
活性剂为助剂而组成的新型注浆材料。
工程实 明CW环氧树脂具有 、强高、
长期 高等诸 势（
17旳。娄
中，双酚A型环氧树脂因具有挥 、耐腐蚀性
强等优点，近年 常被选作CW环氧树脂的主剂。
双酚A型环氧树脂有机高分子结构如图4所示。
图
4双酚
A型环氧树脂分子结构
在我国三峡、溪洛渡等重点水利工程软弱岩层
-159
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