巖土注漿技術的應用發展趨勢研究

曲少臣

（中國冶金地質總局山東局，濰坊 261021）

如今，我國大力提倡城市化建設，促使土木工程建設不斷發展。在土木工程建設過程中，往往會涉及到加固和防滲漏的情況，將巖土注漿技術應用其中，正好符合這兩個方面的應用，從而能夠從整體上提高工程建筑的穩定性。對于巖土注漿技術的使用，我國已經有了較為成熟的應用成果，已經廣泛使用到堤壩、礦山開采、鐵路隧道建設、高層建筑等中，并且能夠發現具有明顯的優勢[1-3]。但是，由于我國對巖土注漿技術的發展比較晚，相對于國外而言，該技術還存在比較多需要完善的地方，還需要對其進一步深入研究[4-5]。為了更加全面了解巖土注漿技術的應用情況，文章將對其應用發展趨勢進行研究。

1 巖土注漿技術的主要作用

在巖土工程中使用注漿技術的主要作用表現在兩個方面，一方面，能夠解決巖土工程中滲漏問題，防止水流出，造成工程項目受到影響；另一方面，能夠加固工程地基，使得地基變得更加牢固和穩定。由于在巖土工程中，常常會面臨滲漏和地基不穩定等問題，于是巖土注漿技術能夠找巖土工程中具有比較重要的作用。下面將具體分析巖土注漿技術兩個方面的作用。

1.1 防止工程滲漏

在巖土工程中會存在軟土質的開挖，在施工過程中就會存在滲水現象，而且該土質結構不穩定，強度也比較弱，所以會存在比較大的安全問題。其中滲水現象還會影響到工程爆破效果，所以有必要對其進行防止滲水施工，即可使用注漿技術。在巖土工程開挖之前，先對周圍地質情況進行了解，然后使用注漿技術使得土質變得更加緊致，還能夠在地下形成一個保護結構，使得地基開挖中的水很難滲漏，而且還可以增加土質的強度，提高整個結構的安全性。于是在巖石工程的施工中能夠保證工程的安全進行，降低事故發生的頻率。

注漿技術防滲漏作用主要原理在于通過將水泥漿注入到土層中，水泥漿經過凝固之后，會使得涂層變得更加緊致，于是能夠形成一個防滲帷幕，該防滲帷幕一直深入到地下水下部分，所以能夠起到很好的防滲效果[6]。

在巖土工程中使用注漿技術防止水滲漏，那么為了使得工程后續的順利進行，還需要做好下游排水系統，因為滲漏水會形成一種壓力，會對堤壩存在沖擊力，所以做好排水系統之后，能夠降低該壓力的大小，從而降低該壓力對堤壩的影響。注漿技術能夠起到較好的防滲漏作用，主要原因在于其中建立了一個防滲帷幕，該防滲帷幕的類型有兩種，分別為雙排孔帷幕和多排孔帷幕，不同類型的帷幕防水效果和應用條件也會存在差別，在選擇過程中需要根據實際的工程狀況進行選擇，從而能夠充分發揮注漿技術在巖土工程中的防滲漏作用。

1.2 加固工程地基

巖土注漿技術中最重要和最主要的作用就是加固工程地基，從而改善地基狀態，使得地基具有更好的承載力，從而增加工程建筑的穩定性。我國正處于城市建設的發展時期，由于土地面積的有限，使得高層建筑不斷發展，如今也出現了很多高層建筑。在高層建筑的建設過程中，對其地基有著更高的要求，相比于一般的地基，高層建筑的地基需要有更高的承載能力和穩定性，如果建筑的位置中的土質比較差，就會嚴重影響到地基的強度，為了增強地基的強度，可以使用深基坑的方式。深基坑的施工中使用樁基礎非常普遍，因為樁基礎的優勢較多，能夠在深基坑中發揮重要作用。灌注樁就是一種比較好的端承樁，并且具有比較好的承載能力，并且灌注樁的適用環境比較好，所以通過使用注漿技術，能夠增強地基的承載力。但是在使用該方式時，需要重視的是避免水對灌注樁的影響，因為有水之后，灌注樁的承載能力就會降低。

2 巖土注漿技術的發展現狀

在巖土加固和防滲漏水中使用注漿技術能夠實現比較好的應用效果，如今，隨著該技術的不斷發展，已經在很多工程領域中發揮中重要作用。很多相關研究者對巖土注漿技術進行了大量研究，相關的文章也非常多，通過分析總結相關注漿技術的研究，這些文章主要集中在對注漿機理、注漿工藝、實驗技術和注漿材料等方面進行研究。在研究注漿技術的主要使用的方法有理論分析、數值模擬和實驗模擬等方式。這些研究使得巖土注漿技術有了更一步的發展。

就目前而言，人們認識到了巖土注漿技術的重要性，然后對其進行了廣泛應用，在應用過程中，巖土注漿技術會隨著地質條件和材料的不同，其注漿機理也會存在差異?；诖耍瑸榱烁钊雽r土注漿技術進行研究，科研人員對漿液在裂縫巖體中的情況進行了深入研究，并對特殊條件下的漿液擴散情況進行了研究，在注漿理論上有了更加深入的了解。

隨著我國城市化建設的快速發展，各種公共建筑建設、居民建筑建設以及地鐵建設等，使我國城市安全性存在較大隱患，因為在這些建設中存在開挖工程，為了保證開挖之后的建筑能夠有很好的穩定性，人們將注漿技術應用其中，且在保證隧道等工程的穩定性上有了較大突破。同時，巖土注漿技術在鉆孔灌注樁中也有著重要發展應用，鉆孔灌注樁常常用于高層建筑中，具有很多優勢的同時也存在某些缺陷，即孔壁坍塌、土體軟化和松動等，所以就會存在單樁承載力不足的問題，這就需要使用某些方式用來提高樁的承載力，通過各種實驗研究之后，發現使用注漿技術能夠實現比較好的應用效果。

注漿材料作為巖土注漿技術中的基本材料，該材料的不同，就會導致注漿效果存在差異，故而，為了實現更好的注漿效果，科研人員不斷對注漿材料進行研究。發展至今，注漿材料包含有仿滅火膠體材料、水泥基無收縮材料、動水速凝材料、新型水玻璃材料、納米無機材料和改性聚氨酯材料等，在集中在對這些材料進行不斷研究的同時，科研人員還對注漿材料進行了創新研究，試圖發現性能更加優異的材料，從而增加注漿技術的應用功能和效果。

巖土注漿技術中涉及到注漿設備，對這方面的研究除了分析設計不同的設備在不同條件下的使用情況下，還對相關的注漿輔用設備進行了研制和設計，通過對設備的設計和研究，能夠使得注漿技術更好的實現，比如注漿噴嘴仿生設計、注漿臺車、中空注漿錨桿、單向擠壓式灌注嘴等。對于這些設備的研究，我國雖然起步較晚，但是經過人們的不斷努力，已經取得了很多這方面的專利科技。隨著我國科學技術的不斷發展，在巖土注漿技術中使用的設備將會更加先進，應用效果將會更加優異。

隨著現代化進程的不斷發展，巖土注漿技術的應用范圍越來越廣，應用效果也越來越強大，我國很多地區和工程中都會使用巖土注漿技術來進行加固和防止工程滲水，在這方面的應用已經取得了不錯的成果。

3 巖土注漿技術的應用和發展

巖土注漿技術的種類比較多，其中常用的技術有高壓噴射注漿技術、靜壓注漿技術和特殊注漿技術，每一種注漿技術的應用范圍、應用效果和工藝都會存在差別，在應用過程中需要根據實際的工程情況，選擇最為合適的注漿技術，這樣才能有力發揮注漿技術的真實效果。下面將對這三種注漿技術的應用和發展進行分析。

3.1 靜壓注漿技術

這種注漿技術主要應用于軟土地基施工中。其主要技術原理在于對水泥砂漿施加較大的壓力，然后在力的作用下，水泥砂漿會通過地基應力場的作用，會順勢將其灌入到應力分布比較弱的位置，或者是灌入到主應力面最小的地方，水泥砂漿的含量比較大，所以在灌入的過程中會有延伸和劈裂情況，從而傳遞到某些位置[7]。所以使用靜壓注漿技術不像高壓噴射注漿技術會形成一個規則的凝結體，而是會形成不規則形狀的凝結體，而且還會對周圍土體造成擠壓現象，所以就會使得周圍土體變得更加密實。靜壓注漿技術的使用還可以起到骨架支撐作用，從而能夠使得地基的承載力變強，對地基起到一個加固作用，防止地基出現變形或者沉降。靜壓注漿技術還具有其他的很多優勢，比如施工工期短，施工成本低，施工方便等。

但是，在長期的使用過程中，人們發現靜壓注漿技術存在某些缺陷，比如在使用該技術過程中，會出現串漿和冒漿的風險，所以使用該技術能否達到加固作用還存在疑問。為了解決這個問題，科研人員對靜壓注漿技術進行了針對性改善，發明了靜壓振沖注漿方式，就是使用振動鉆機造孔，造孔過程中不會對地基造成嚴重影響，然后再使用鉆桿直接進行注漿。使用這種方式就可以確保漿液不會流出地面，從而降低串漿和冒漿的風險。此外，為了增強靜壓注漿技術的使用效果，還可以進行分層注漿，達到增加土層的加固效果。

3.2 高壓噴射注漿技術

該注漿技術主要應用于地下構筑物加固和修補中。該技術主要使用高壓水射束對地面進行沖切切割，然后將水泥漿注射其中，水泥將經過凝固之后，能夠使得該土地成為一種理想的凝結體。這種注漿技術具有非常獨特的特點，一方面，能夠根據實際的工程建設所需要的凝土體對凝固體進行控制，而傳統的注漿技術無法做到這一點；另一方面，該技術是對某個固定點進行噴射，灌漿速度快，不會影響到非噴射方向的土體；第三，因為使用噴射方式，所以能夠將地表殘留物質清洗干凈，從而增加灌注漿液的粘接程度；第四，使用該注漿技術的施工效率較快，可以有力降低相關成本[8]。該方式屬于巖土注漿技術中常用的一種技術，具體而言，高壓噴射注漿技術的施工流程主要分為三步，即使用壓縮空氣流進行鉆孔，將噴射管放入到土地中用來進行注射水泥漿，按照規范嚴格執行旋、定、噴射和提升等操作過程。

3.3 特殊注漿技術

3.3.1 樁側、樁底后壓漿技術

該技術主要應用于高層建筑中樁基施工中。該技術沿用了劈裂注漿技術的基本原理，并使用了樁底作用力分布規律，所以通過注漿所形成的沖擊力能夠劈開樁底地基巖土將水泥漿注入其中，從而提高地基巖土的穩定性和承載能力。相比于普通罐樁技術，使用這種注漿技術可以使樁基的承載力更大，有力增強樁基的抗震性和抗拔性，當前對該技術的應用比較頻繁，且取得了較好的效果。

3.3.2 煤層滅火注漿技術

注漿技術可以應用于煤層滅火中。就某些特定建筑的建設而言，為了避免因煤炭造成自燃，首先就需要對煤炭進行滅火處理。在滅火處理的方式中，使用注漿技術比較普遍，其主要是通過在煤層噴射漿液將礦床面積覆蓋，或者使用漿液堵塞裂縫使得煤炭不能與氧氣接觸，防止煤炭自燃狀況的發生。此外，可以使用注漿技術建立一個帷幕，同樣可以起到阻燃滅火的功能效果。

4 巖土注漿技術的發展趨勢

巖土注漿技術屬于一個復雜技術，其中涉及到不同工藝和學科，通過上文研究發現，隨著近幾年科學技術的不斷發展，該技術已經取得了突破性發展，能夠在巖土工程多方面的應用中發揮較好的使用效果。但是，對于任何事物，為了使其具備可持續發展屬性，我們需要對其進行不斷研究和分析。當前，巖土注漿技術雖然有著較好的發展，但仍存在一些問題，由于這些問題的出現，就要進一步研究注漿技術的未來發展，接下來，文章對巖土注漿技術的發展趨勢進行分析。

4.1 巖土材料的發展趨勢

作為巖土注漿技術中的基本材料，注漿材料在一定程度上直接影響著巖土注漿技術的發展。所以，注漿材料的發展趨勢會影響到注漿技術的發展進程。就當前的巖土材料而言，普通水泥的使用范圍比較廣，且價格比較低，但是將其應用到注漿技術中，主要缺點為可注性差，當巖體的孔隙比較小或者裂縫比較小時，使用普通水泥很難有效注入到孔縫中。超細水泥在上述方面的應用就比較好，但是該材料的價格貴，使用的成本比較大。對此，科研人員研究出了以化學漿液作為注漿材料，這種材料的使用效果比較好，然而，其中大多數高分子材料的成本也比較貴，且在毒性方面的研究上還需要進一步的分析。在今后的發展中，降低注漿材料的成本屬于重點研究對象，同時，要加強對化學材料毒性的進一步分析，要繼續加強對于注漿材料創新的研究，爭取研發出性能更好、成本更低的注漿材料，從而切實提高注漿技術的使用效果。

4.2 注漿理論的發展趨勢

隨著高層建筑的快速發展，注漿技術使用條件也變得越來越高，往往需要在高應力、微裂縫等復雜環境下進行使用。而且地下開挖的深度越來越深，水下復雜工程變多，在這種條件下進行注漿技術的實施難度較大，容易受到很多復雜因素的影響，所以，要從注漿技術的根本出發，深入研究注漿技術的相關科學理論，只有打牢基礎，才能使得巖土注漿技術得到深入發展。雖然科研人員對注漿理論的重視程度較大，已有比較多的文章對注漿理論進行研究，但從其發展來看，注漿理論的研究并沒有注漿工藝的發展快，在一定程度上，注漿理論的研究是比較滯后的，當使用環境發生比較大的改變之后，由于注漿理論的缺乏，在實際工程中，極易導致注漿技術難以實現較好的效果[9]。故而，在今后的發展中，注漿理論和技術還需要更進一步的深入研究。

4.3 注漿模擬軟件的發展趨勢

在對注漿理論的研究上，要使用到模擬注漿的模型，而傳統的物理模型效果差、精確度比較低，不能準確反映注漿技術的使用效果。隨著計算機技術的快速發展，其在諸多領域中發揮了重要作用，于是科研人員將計算機技術應用到了注漿理論模擬中，通過計算機數值模擬相對于傳統的模擬方式而言，具有比較好的模型效果和可靠性。但是，從當前計算機模擬軟件的使用效果來看，由于相關軟件較少，功能也比較弱，導致使用計算機技術模擬注漿并沒有達到很好的效果。鑒于此，在今后的發展中，對于注漿模擬的軟件要加大開發和研究力度，切實提高模擬的精確度和可靠性。

4.4 注漿設備的發展趨勢

巖土注漿技術涉及到的設備比較多，且這些設備的性能直接影響著注漿技術的使用效果，所以，當注漿理論及其技術有了更深一步的發展后，如果注漿設備跟不上發展步伐，那么同樣會對注漿技術的使用效果造成嚴重影響。從當前來看，我國在注漿設備的發展方面比較落后，相關設備大都缺乏相應的技術標準，這對于注漿實驗或者實際應用而言，存在著使用效果不好、銷售量較低的惡性循環，導致生產廠商不愿意花費更多成本用來研發設備，致使相關設備難以得到更進一步的完善和創新，滯后于注漿技術的發展?；诖耍诮窈蟮陌l展中，相關產業要投入大量時間和成本研發注漿設備，通過對設備的完善提高注漿技術的應用效果，使得巖土注漿在各個方面都能夠相互促進，共同發展，從而切實推動巖土注漿技術的進一步發展。

5 結語

綜上所述，巖土注漿技術具有加固作用和防止滲漏作用，在巖土工程建設中有著廣泛的應用，且注漿技術能夠提高工程結構的安全性和穩定性，總之，將巖土注漿技術應用到工程建設中，能夠在一定程度上提高整個工程的穩定性。當前，巖土注漿技術還處于發展上升的一個階段，雖然其能夠發揮諸多作用，但仍存在有一些缺陷，這就需要對其進行不斷發展和研究，繼續完善注漿材料和理論，繼續研發模擬軟件和注漿設備，只有這樣，才能從整體上改進巖土注漿技術，增強其實際應用效果，推動我國巖土工程業的又好又快發展。