注浆加固技术研究现状及进展

宋志杰

西北大学地质学系 /大陆动力学国家重点实验室（ 陕西 西安） 710069

摘要

随着我国社会不断发展，生产建筑的经济成本控制和安全性变得越来越重要。而注浆加固技术可以提高工程建筑的抗压强度，在工程中已经被广泛应用。但是由于缺乏系统的理论体系，现有的工程注浆盲目性大、效率低下、成本较高，对工程的施工和安全性均有很大影响。本文通过对注浆加固技术的现状总结，分析注浆技术存在的不足，针对存在的不足，提出未来注浆加固效果评价的发展趋势。

0引言

注浆技术是岩土工程学的一个分支，是从经验方法经过不断完善成为具有理论支撑的一种技术方法^[1]。注浆又称为灌浆，它是利用气压、液压或电化学原理，将预先配制好一定浓度的浆液借助压力输送设备，灌入地层或裂缝中，并以填充、渗透、压密及劈裂等方式，驱赶岩土颗粒间或岩石裂隙中的水、空气后占据其空间位置，待浆液凝结之后，成新的“浆液－岩土”复合体，通过被注岩土体密度的提高、浆液的胶结以及浆脉骨架支撑等作用形，使被注岩土体强度、抗渗性能、稳定性等得到大幅提高，从而达到加固地层、防渗堵漏等目的。

随着我国经济的不断发展，生产建筑行业的技术也得到了更新，注浆技术已经深入到了生产生活的各个方面。例如灌浆加固技术在隧道工程施工中的应用及在煤矿巷道中的应用，^[2-3]。因此，对注浆加固技术的现状及进展进行总结和分析是具有重要工程意义的。本文现基于前人的相关成果，总结注浆效果评价技术的现状，分析注浆效果评价存在的不足，针对存在的不足，提出未来注浆加固效果评价的发展趋势。

1注浆技术的发展

迄今为止，注浆技术从产生到现在已经历了两百余年的历史^[4]，在这两百年中，注浆技术从无到有，经历了不断的发展和创新，最终形成了现在比较成熟的施工工艺和技术^[5]。与此同时，注浆的机械设备和注浆效果观察仪器也不断的研发更新。

目前，国内的许多工程项目也应用了注浆技术。并且国内外诸多学者也结合工程实际进行了研究^[6-8]。罗恒^[9]研究了注浆技术在隧道加固中的应用，提出在隧道中采用注浆技术可有效的实现防渗堵水和加固目的，有效解决围岩强度不足的问题，提高工程可实施性。田树宝^[10]根据某工程案例，研究了大管棚超前帷幕止水注浆技术在工程中的应用，设计了合适的注浆配比以及注浆参数。周谟远^[11]通过对富水砂层进行注浆加固研究，分析了目前通用的注浆理论，并结合圆孔扩张理论等对土体中应力分布特点进行了分析。

虽然注浆技术已在国内外工程界的各种实例中得到了广泛的应用，但是注浆理论的研究还比较落后，目前的注浆技术理论还不能满足注浆实践的要求，还有待进一步的研究，注浆技术的发展仍然需要更准确和详细的理论支撑。

2注浆技术的分类及应用范围

从浆液与土体相互作用机理上可以把注浆技术分为如下几类：充填注浆、渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆。

（１）充填注浆：将配置好的一定浓度的浆液注入到被加固岩土地层的空洞、裂隙中，浆液硬化后形成胶结体，以达到充填加固和止水的目的。

（２）渗透注浆：将浆液充填于颗粒间隙之中，同时不会破坏原有岩土地层颗粒排列，进而将孔隙中原有的自由水以及气体排出，使颗粒与浆液胶结成整体起到加固和防渗作用。渗透注浆注浆压力一般相对较小，适用于渗透系数较大和裂隙较多的岩土体。

（３）压密注浆：使用高压设备将极稠的浆液压入预定地层的注浆方法，浆液形成的圆柱体或球形浆泡，会将周围松散或软弱土体进行压密，使土体产生塑性变形的同时不会产生劈裂破坏。压密注浆通常用于中砂地层，一些有较好排水条件的黏土地层也可使用。

（４）劈裂注浆：随着注浆压力的增加，浆液在注浆孔内首先会挤密周围土体，当压力达到土体启裂压力时，浆液流动同时会使土体产生劈裂，浆液侵入地层中形成浆脉网络或者条带状胶结体。

就目前来看，工程上主要将注浆技术应用在以下几个方面：防渗堵漏、地层加固和控制沉降等。

3目前存在的主要问题

劈裂注浆技术是处置地下深层地下岩土体问题时常用的技术手段，近年来在地铁、煤矿领域广泛运用。根据研究现状可知，近年来国内外学者针对劈裂注浆开展了大量的研究也取得了很多成果，尽管如此，仍有许多未解决的问题：

（1）对劈裂注浆单缝动态扩展过程和扩散规律研究不够深入。现有理论研宄多认为劈裂缝是一次性形成，没有考虑其动态扩展特性。

（2）对均质地层单孔劈裂注浆扩散过程和浆脉形态研究不够系统。均质地层中单孔劈裂注浆时，注浆孔周边可能会出现多条浆脉，现阶段人们对该过程认识不够清楚。

（3）双孔及多孔劈裂注浆理论研究极少。目前劈裂注浆的理论研究绝大多数针对单孔劈裂注浆，针对双孔乃至多孔同时劈裂注浆的理论研究极少

（4）劈裂注浆复合体力学模型缺乏和加固机理研究有待深入。鉴于浆脉形状难以预测，目前注浆复合体力学模型较少且过于简化。

（5）劈裂注浆设计和施工过于依赖工程经验。目前，劈裂注浆设计和施工通常依赖工程类比或经验，注浆盲目性大、效率低下、成本较高且注浆效果无法验证，急需一套系统的控制方法。

4总结

综上所述，注浆技术在生产和施工中有着广泛的应用，其技术也在不断地发展跟更新。注浆技术的研究具有重要意义，中外学者进行了大量研究，取得了众多研究成果，但也存在一定的问题，如对劈裂注浆单缝动态扩展过程和扩散规律研究不够深入，对均质地层单孔劈裂注浆扩散过程和浆脉形态研究不够系统等等。通过灌浆加固技术在工程施工中的应用，不仅能提高隧道及其它建筑的抗压能力，也能促进建筑强度的全面提升，从而在有效处理各类工程缺陷的基础上，使返工甚至重新建设的情况得到规避，为人们提供更优质的居住环境和出行环境。

参考文献

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