岩土注浆技术的应用发展趋势研究

曲少臣

（中国冶金地质总局山东局，潍坊 261021）

如今，我国大力提倡城市化建设，促使土木工程建设不断发展。在土木工程建设过程中，往往会涉及到加固和防渗漏的情况，将岩土注浆技术应用其中，正好符合这两个方面的应用，从而能够从整体上提高工程建筑的稳定性。对于岩土注浆技术的使用，我国已经有了较为成熟的应用成果，已经广泛使用到堤坝、矿山开采、铁路隧道建设、高层建筑等中，并且能够发现具有明显的优势[1-3]。但是，由于我国对岩土注浆技术的发展比较晚，相对于国外而言，该技术还存在比较多需要完善的地方，还需要对其进一步深入研究[4-5]。为了更加全面了解岩土注浆技术的应用情况，文章将对其应用发展趋势进行研究。

1 岩土注浆技术的主要作用

在岩土工程中使用注浆技术的主要作用表现在两个方面，一方面，能够解决岩土工程中渗漏问题，防止水流出，造成工程项目受到影响；另一方面，能够加固工程地基，使得地基变得更加牢固和稳定。由于在岩土工程中，常常会面临渗漏和地基不稳定等问题，于是岩土注浆技术能够找岩土工程中具有比较重要的作用。下面将具体分析岩土注浆技术两个方面的作用。

1.1 防止工程渗漏

在岩土工程中会存在软土质的开挖，在施工过程中就会存在渗水现象，而且该土质结构不稳定，强度也比较弱，所以会存在比较大的安全问题。其中渗水现象还会影响到工程爆破效果，所以有必要对其进行防止渗水施工，即可使用注浆技术。在岩土工程开挖之前，先对周围地质情况进行了解，然后使用注浆技术使得土质变得更加紧致，还能够在地下形成一个保护结构，使得地基开挖中的水很难渗漏，而且还可以增加土质的强度，提高整个结构的安全性。于是在岩石工程的施工中能够保证工程的安全进行，降低事故发生的频率。

注浆技术防渗漏作用主要原理在于通过将水泥浆注入到土层中，水泥浆经过凝固之后，会使得涂层变得更加紧致，于是能够形成一个防渗帷幕，该防渗帷幕一直深入到地下水下部分，所以能够起到很好的防渗效果[6]。

在岩土工程中使用注浆技术防止水渗漏，那么为了使得工程后续的顺利进行，还需要做好下游排水系统，因为渗漏水会形成一种压力，会对堤坝存在冲击力，所以做好排水系统之后，能够降低该压力的大小，从而降低该压力对堤坝的影响。注浆技术能够起到较好的防渗漏作用，主要原因在于其中建立了一个防渗帷幕，该防渗帷幕的类型有两种，分别为双排孔帷幕和多排孔帷幕，不同类型的帷幕防水效果和应用条件也会存在差别，在选择过程中需要根据实际的工程状况进行选择，从而能够充分发挥注浆技术在岩土工程中的防渗漏作用。

1.2 加固工程地基

岩土注浆技术中最重要和最主要的作用就是加固工程地基，从而改善地基状态，使得地基具有更好的承载力，从而增加工程建筑的稳定性。我国正处于城市建设的发展时期，由于土地面积的有限，使得高层建筑不断发展，如今也出现了很多高层建筑。在高层建筑的建设过程中，对其地基有着更高的要求，相比于一般的地基，高层建筑的地基需要有更高的承载能力和稳定性，如果建筑的位置中的土质比较差，就会严重影响到地基的强度，为了增强地基的强度，可以使用深基坑的方式。深基坑的施工中使用桩基础非常普遍，因为桩基础的优势较多，能够在深基坑中发挥重要作用。灌注桩就是一种比较好的端承桩，并且具有比较好的承载能力，并且灌注桩的适用环境比较好，所以通过使用注浆技术，能够增强地基的承载力。但是在使用该方式时，需要重视的是避免水对灌注桩的影响，因为有水之后，灌注桩的承载能力就会降低。

2 岩土注浆技术的发展现状

在岩土加固和防渗漏水中使用注浆技术能够实现比较好的应用效果，如今，随着该技术的不断发展，已经在很多工程领域中发挥中重要作用。很多相关研究者对岩土注浆技术进行了大量研究，相关的文章也非常多，通过分析总结相关注浆技术的研究，这些文章主要集中在对注浆机理、注浆工艺、实验技术和注浆材料等方面进行研究。在研究注浆技术的主要使用的方法有理论分析、数值模拟和实验模拟等方式。这些研究使得岩土注浆技术有了更一步的发展。

就目前而言，人们认识到了岩土注浆技术的重要性，然后对其进行了广泛应用，在应用过程中，岩土注浆技术会随着地质条件和材料的不同，其注浆机理也会存在差异。基于此，为了更深入对岩土注浆技术进行研究，科研人员对浆液在裂缝岩体中的情况进行了深入研究，并对特殊条件下的浆液扩散情况进行了研究，在注浆理论上有了更加深入的了解。

随着我国城市化建设的快速发展，各种公共建筑建设、居民建筑建设以及地铁建设等，使我国城市安全性存在较大隐患，因为在这些建设中存在开挖工程，为了保证开挖之后的建筑能够有很好的稳定性，人们将注浆技术应用其中，且在保证隧道等工程的稳定性上有了较大突破。同时，岩土注浆技术在钻孔灌注桩中也有着重要发展应用，钻孔灌注桩常常用于高层建筑中，具有很多优势的同时也存在某些缺陷，即孔壁坍塌、土体软化和松动等，所以就会存在单桩承载力不足的问题，这就需要使用某些方式用来提高桩的承载力，通过各种实验研究之后，发现使用注浆技术能够实现比较好的应用效果。

注浆材料作为岩土注浆技术中的基本材料，该材料的不同，就会导致注浆效果存在差异，故而，为了实现更好的注浆效果，科研人员不断对注浆材料进行研究。发展至今，注浆材料包含有仿灭火胶体材料、水泥基无收缩材料、动水速凝材料、新型水玻璃材料、纳米无机材料和改性聚氨酯材料等，在集中在对这些材料进行不断研究的同时，科研人员还对注浆材料进行了创新研究，试图发现性能更加优异的材料，从而增加注浆技术的应用功能和效果。

岩土注浆技术中涉及到注浆设备，对这方面的研究除了分析设计不同的设备在不同条件下的使用情况下，还对相关的注浆辅用设备进行了研制和设计，通过对设备的设计和研究，能够使得注浆技术更好的实现，比如注浆喷嘴仿生设计、注浆台车、中空注浆锚杆、单向挤压式灌注嘴等。对于这些设备的研究，我国虽然起步较晚，但是经过人们的不断努力，已经取得了很多这方面的专利科技。随着我国科学技术的不断发展，在岩土注浆技术中使用的设备将会更加先进，应用效果将会更加优异。

随着现代化进程的不断发展，岩土注浆技术的应用范围越来越广，应用效果也越来越强大，我国很多地区和工程中都会使用岩土注浆技术来进行加固和防止工程渗水，在这方面的应用已经取得了不错的成果。

3 岩土注浆技术的应用和发展

岩土注浆技术的种类比较多，其中常用的技术有高压喷射注浆技术、静压注浆技术和特殊注浆技术，每一种注浆技术的应用范围、应用效果和工艺都会存在差别，在应用过程中需要根据实际的工程情况，选择最为合适的注浆技术，这样才能有力发挥注浆技术的真实效果。下面将对这三种注浆技术的应用和发展进行分析。

3.1 静压注浆技术

这种注浆技术主要应用于软土地基施工中。其主要技术原理在于对水泥砂浆施加较大的压力，然后在力的作用下，水泥砂浆会通过地基应力场的作用，会顺势将其灌入到应力分布比较弱的位置，或者是灌入到主应力面最小的地方，水泥砂浆的含量比较大，所以在灌入的过程中会有延伸和劈裂情况，从而传递到某些位置[7]。所以使用静压注浆技术不像高压喷射注浆技术会形成一个规则的凝结体，而是会形成不规则形状的凝结体，而且还会对周围土体造成挤压现象，所以就会使得周围土体变得更加密实。静压注浆技术的使用还可以起到骨架支撑作用，从而能够使得地基的承载力变强，对地基起到一个加固作用，防止地基出现变形或者沉降。静压注浆技术还具有其他的很多优势，比如施工工期短，施工成本低，施工方便等。

但是，在长期的使用过程中，人们发现静压注浆技术存在某些缺陷，比如在使用该技术过程中，会出现串浆和冒浆的风险，所以使用该技术能否达到加固作用还存在疑问。为了解决这个问题，科研人员对静压注浆技术进行了针对性改善，发明了静压振冲注浆方式，就是使用振动钻机造孔，造孔过程中不会对地基造成严重影响，然后再使用钻杆直接进行注浆。使用这种方式就可以确保浆液不会流出地面，从而降低串浆和冒浆的风险。此外，为了增强静压注浆技术的使用效果，还可以进行分层注浆，达到增加土层的加固效果。

3.2 高压喷射注浆技术

该注浆技术主要应用于地下构筑物加固和修补中。该技术主要使用高压水射束对地面进行冲切切割，然后将水泥浆注射其中，水泥将经过凝固之后，能够使得该土地成为一种理想的凝结体。这种注浆技术具有非常独特的特点，一方面，能够根据实际的工程建设所需要的凝土体对凝固体进行控制，而传统的注浆技术无法做到这一点；另一方面，该技术是对某个固定点进行喷射，灌浆速度快，不会影响到非喷射方向的土体；第三，因为使用喷射方式，所以能够将地表残留物质清洗干净，从而增加灌注浆液的粘接程度；第四，使用该注浆技术的施工效率较快，可以有力降低相关成本[8]。该方式属于岩土注浆技术中常用的一种技术，具体而言，高压喷射注浆技术的施工流程主要分为三步，即使用压缩空气流进行钻孔，将喷射管放入到土地中用来进行注射水泥浆，按照规范严格执行旋、定、喷射和提升等操作过程。

3.3 特殊注浆技术

3.3.1 桩侧、桩底后压浆技术

该技术主要应用于高层建筑中桩基施工中。该技术沿用了劈裂注浆技术的基本原理，并使用了桩底作用力分布规律，所以通过注浆所形成的冲击力能够劈开桩底地基岩土将水泥浆注入其中，从而提高地基岩土的稳定性和承载能力。相比于普通罐桩技术，使用这种注浆技术可以使桩基的承载力更大，有力增强桩基的抗震性和抗拔性，当前对该技术的应用比较频繁，且取得了较好的效果。

3.3.2 煤层灭火注浆技术

注浆技术可以应用于煤层灭火中。就某些特定建筑的建设而言，为了避免因煤炭造成自燃，首先就需要对煤炭进行灭火处理。在灭火处理的方式中，使用注浆技术比较普遍，其主要是通过在煤层喷射浆液将矿床面积覆盖，或者使用浆液堵塞裂缝使得煤炭不能与氧气接触，防止煤炭自燃状况的发生。此外，可以使用注浆技术建立一个帷幕，同样可以起到阻燃灭火的功能效果。

4 岩土注浆技术的发展趋势

岩土注浆技术属于一个复杂技术，其中涉及到不同工艺和学科，通过上文研究发现，随着近几年科学技术的不断发展，该技术已经取得了突破性发展，能够在岩土工程多方面的应用中发挥较好的使用效果。但是，对于任何事物，为了使其具备可持续发展属性，我们需要对其进行不断研究和分析。当前，岩土注浆技术虽然有着较好的发展，但仍存在一些问题，由于这些问题的出现，就要进一步研究注浆技术的未来发展，接下来，文章对岩土注浆技术的发展趋势进行分析。

4.1 岩土材料的发展趋势

作为岩土注浆技术中的基本材料，注浆材料在一定程度上直接影响着岩土注浆技术的发展。所以，注浆材料的发展趋势会影响到注浆技术的发展进程。就当前的岩土材料而言，普通水泥的使用范围比较广，且价格比较低，但是将其应用到注浆技术中，主要缺点为可注性差，当岩体的孔隙比较小或者裂缝比较小时，使用普通水泥很难有效注入到孔缝中。超细水泥在上述方面的应用就比较好，但是该材料的价格贵，使用的成本比较大。对此，科研人员研究出了以化学浆液作为注浆材料，这种材料的使用效果比较好，然而，其中大多数高分子材料的成本也比较贵，且在毒性方面的研究上还需要进一步的分析。在今后的发展中，降低注浆材料的成本属于重点研究对象，同时，要加强对化学材料毒性的进一步分析，要继续加强对于注浆材料创新的研究，争取研发出性能更好、成本更低的注浆材料，从而切实提高注浆技术的使用效果。

4.2 注浆理论的发展趋势

随着高层建筑的快速发展，注浆技术使用条件也变得越来越高，往往需要在高应力、微裂缝等复杂环境下进行使用。而且地下开挖的深度越来越深，水下复杂工程变多，在这种条件下进行注浆技术的实施难度较大，容易受到很多复杂因素的影响，所以，要从注浆技术的根本出发，深入研究注浆技术的相关科学理论，只有打牢基础，才能使得岩土注浆技术得到深入发展。虽然科研人员对注浆理论的重视程度较大，已有比较多的文章对注浆理论进行研究，但从其发展来看，注浆理论的研究并没有注浆工艺的发展快，在一定程度上，注浆理论的研究是比较滞后的，当使用环境发生比较大的改变之后，由于注浆理论的缺乏，在实际工程中，极易导致注浆技术难以实现较好的效果[9]。故而，在今后的发展中，注浆理论和技术还需要更进一步的深入研究。

4.3 注浆模拟软件的发展趋势

在对注浆理论的研究上，要使用到模拟注浆的模型，而传统的物理模型效果差、精确度比较低，不能准确反映注浆技术的使用效果。随着计算机技术的快速发展，其在诸多领域中发挥了重要作用，于是科研人员将计算机技术应用到了注浆理论模拟中，通过计算机数值模拟相对于传统的模拟方式而言，具有比较好的模型效果和可靠性。但是，从当前计算机模拟软件的使用效果来看，由于相关软件较少，功能也比较弱，导致使用计算机技术模拟注浆并没有达到很好的效果。鉴于此，在今后的发展中，对于注浆模拟的软件要加大开发和研究力度，切实提高模拟的精确度和可靠性。

4.4 注浆设备的发展趋势

岩土注浆技术涉及到的设备比较多，且这些设备的性能直接影响着注浆技术的使用效果，所以，当注浆理论及其技术有了更深一步的发展后，如果注浆设备跟不上发展步伐，那么同样会对注浆技术的使用效果造成严重影响。从当前来看，我国在注浆设备的发展方面比较落后，相关设备大都缺乏相应的技术标准，这对于注浆实验或者实际应用而言，存在着使用效果不好、销售量较低的恶性循环，导致生产厂商不愿意花费更多成本用来研发设备，致使相关设备难以得到更进一步的完善和创新，滞后于注浆技术的发展。基于此，在今后的发展中，相关产业要投入大量时间和成本研发注浆设备，通过对设备的完善提高注浆技术的应用效果，使得岩土注浆在各个方面都能够相互促进，共同发展，从而切实推动岩土注浆技术的进一步发展。

5 结语

综上所述，岩土注浆技术具有加固作用和防止渗漏作用，在岩土工程建设中有着广泛的应用，且注浆技术能够提高工程结构的安全性和稳定性，总之，将岩土注浆技术应用到工程建设中，能够在一定程度上提高整个工程的稳定性。当前，岩土注浆技术还处于发展上升的一个阶段，虽然其能够发挥诸多作用，但仍存在有一些缺陷，这就需要对其进行不断发展和研究，继续完善注浆材料和理论，继续研发模拟软件和注浆设备，只有这样，才能从整体上改进岩土注浆技术，增强其实际应用效果，推动我国岩土工程业的又好又快发展。