“白云說隧?”之現代注漿技術的基本原理和隧道工程應用

100年前的太沙基時代,注漿在巖土工程防滲方面的效果并不太好,因此太沙基對注漿技術應用的范圍給出了他的見解。然而,科學技術在不斷進步,特別是近半個世紀以來,注漿技術的發展應該是太沙基始料未及的。我認為,現代注漿技術的標志性特征就是袖閥管工藝的使用。袖閥管最早由法國SOLEITANCHE公司研發成功,法語取名為: TUBE-A-NANCHET。

袖閥管注漿是由注漿泵、潛孔鉆、袖閥管、注漿器、套殼料、注漿漿液等組成的一個系統。在注漿過程中,先依據設計深度利用潛孔鉆進行開孔,此過程中可對土體結構進行進一步的觀察與了解,一般成孔直徑80～110 mm,之后將配置好的套殼料灌入孔中;然后將袖閥管兩端封口插入孔中,露出地面約10 cm左右,上端用重物壓住,防止袖閥管上浮;待套殼料固結達到一定強度時進行注漿,注漿時將注漿器插入袖閥管中進行分層注漿,根據不同的土層情況進行分層、多次注漿,一般在出現漏漿或壓力急速增加時停止注漿。由于注漿過程中漿液單向流動,加上橡皮套的存在使得壓力作用下漿液只能出不能進,這樣使得注漿后的漿液只能留在土體中,防止返回原處。袖閥管注漿法已經廣泛應用于世界各地的隧道工程地基預處理中。

假如隧道在建造過程中發生了險情,隧道人通常也是用注漿法來搶險的。注漿材料可以分為2大類: 一類是粒狀漿材,另一類是化學漿材。所謂粒狀漿材就是由固體顆粒和水組成的懸浮液。常見的粒狀漿材主要有純水泥漿、黏土水泥漿和水泥砂漿等。所謂化學漿材,即溶液型漿材,通常是環氧樹脂類、甲基丙烯酸酯類、丙烯酰胺類、木質素類和聚氨酯類注漿材料。其中的聚氨酯類材料是最常用的地下工程搶險堵漏材料。

聚氨酯是指分子結構中含有許多重復的氨基甲酸酯基團的一類聚合物, 1937年由德國科學家首先研制成功,1939年開始工業化生產。聚氨酯漿液在任何條件下都能與水反應而膨脹固化,漿液的固結體是可軟可硬的泡沫體,形狀有點像海綿;但由于其孔隙是不聯通的,不會透水,也不會遇水稀釋流失,因此是理想的防滲漏堵水材料。