“白云说隧®”之现代注浆技术的基本原理和隧道工程应用

100年前的太沙基时代,注浆在岩土工程防渗方面的效果并不太好,因此太沙基对注浆技术应用的范围给出了他的见解。然而,科学技术在不断进步,特别是近半个世纪以来,注浆技术的发展应该是太沙基始料未及的。我认为,现代注浆技术的标志性特征就是袖阀管工艺的使用。袖阀管最早由法国SOLEITANCHE公司研发成功,法语取名为: TUBE-A-NANCHET。

袖阀管注浆是由注浆泵、潜孔钻、袖阀管、注浆器、套壳料、注浆浆液等组成的一个系统。在注浆过程中,先依据设计深度利用潜孔钻进行开孔,此过程中可对土体结构进行进一步的观察与了解,一般成孔直径80～110 mm,之后将配置好的套壳料灌入孔中;然后将袖阀管两端封口插入孔中,露出地面约10 cm左右,上端用重物压住,防止袖阀管上浮;待套壳料固结达到一定强度时进行注浆,注浆时将注浆器插入袖阀管中进行分层注浆,根据不同的土层情况进行分层、多次注浆,一般在出现漏浆或压力急速增加时停止注浆。由于注浆过程中浆液单向流动,加上橡皮套的存在使得压力作用下浆液只能出不能进,这样使得注浆后的浆液只能留在土体中,防止返回原处。袖阀管注浆法已经广泛应用于世界各地的隧道工程地基预处理中。

假如隧道在建造过程中发生了险情,隧道人通常也是用注浆法来抢险的。注浆材料可以分为2大类: 一类是粒状浆材,另一类是化学浆材。所谓粒状浆材就是由固体颗粒和水组成的悬浮液。常见的粒状浆材主要有纯水泥浆、黏土水泥浆和水泥砂浆等。所谓化学浆材,即溶液型浆材,通常是环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类、丙烯酰胺类、木质素类和聚氨酯类注浆材料。其中的聚氨酯类材料是最常用的地下工程抢险堵漏材料。

聚氨酯是指分子结构中含有许多重复的氨基甲酸酯基团的一类聚合物, 1937年由德国科学家首先研制成功,1939年开始工业化生产。聚氨酯浆液在任何条件下都能与水反应而膨胀固化,浆液的固结体是可软可硬的泡沫体,形状有点像海绵;但由于其孔隙是不联通的,不会透水,也不会遇水稀释流失,因此是理想的防渗漏堵水材料。