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长江科学院灌浆专业发展概况 稿件来源：化灌科技网 作者：蒋碩忠 点击数： 更新时间： 2005-8-22 内容提要: 夲文介绍了四十多年来长江科学院灌浆专业在浆材研究、设备研制、工艺技术开发、灌浆效果检测和其它修补材料的开发应用等方面的发展概况, 提出了灌浆与环保的关系和灌浆专业今后发展的建议.关键词: 灌浆; 水泥灌浆; 化学灌浆; 灌浆设备.一.概述灌浆是把各类工程浆材(悬浮分散颗粒浆或化学真溶液) 通过压力传输系统(泵和传输装置) 压入地层或构筑物的裂隙或缺陷部位，使之固化或凝胶， 从而对地层或构筑物起到加固补强或防渗堵漏作用的一种近代工程技术。 分水泥灌浆和化学灌浆两大类。 水泥灌浆己有163年历史， 化学灌浆也有77年的记录。在现代水电和建筑工程中灌浆技术是不可或缺的。长江科学院(长科院)灌浆专业始建于1958年。40多年来紧密结合长江水利委员会(长江委)承担设计的大中型水电工程项目，围绕三峡工程需要研究解决的各类灌浆课题， 开展科研创新， 逐渐发展壮大。 现己拥有浆材和灌浆技术研究、 设备和仪器开发、 施工组织和管理、 物化和力学分析检测的工程技术力量40余人，约占全院职工的5%。其中教高5人， 高工9人， 博士1人， 硕士10人。 分布在下属的岩基、材料结构、仪噐及自动化三亇研究所和武汉长江工程技术公司之中，已成为水电系统颇具实力的一支灌浆技术研究开发力量. 他们在40多年的灌浆技术研究中,为我国的水利水电事业做出了重要贡献.40多年来长科院在灌浆材料、 设备仪器、 工艺技术上荣获国家和省部级奖7项， 其中全国科学大会奖1项; 湖北 省科学大会奖1项; 水利部科技进步奖5项(二等奖2项， 三等奖1项， 四等奖2项)。 研究发展水泥和化学灌浆材料共20余种， 其中有5种浆材研究成果获奖。开发研制灌浆设备仪器10余项， 其中有5项已产品化，3项获奖。 研究开发灌浆工艺技术10余项， 其中有2项达到国际先进水平。 申报浆材和设备专利3项。 发表灌浆论文100余篇。主编或参编专著、 专辑、 大型丛书、 论文集、 译文集、史 志等正式出版物共10余册。 提出了浆材拮抗理论和潮湿有水面浆材粘接理论。 受水利部委托编写了丙凝和环氧树脂两种化学灌浆施工技术规范(报批稿)。主持全国性灌浆专业会议3次。 长科院现己是中国水利学会地基与基础工程专业委员会副主任委员单位， 化学灌浆分会挂靠单位， 在国内灌浆界享有较高的声誉。多年来,长科院灌浆专业研究开发工作始终贯彻既解决当时长江委承担设计的工程项目灌浆问题，又为三峡工程需要解决的灌浆问题作技术准备。 三峡工程灌浆重大技术课题是: 处理少数规模较大的断层破碎带以提高岩石整体性和力学性能; 改善断层交汇带软弱物质渗透稳定性;提高岩石和混凝土细微裂隙的抗渗性和探索弱风化花岗岩下部可利用性。研究解决这些技术问题对通常的水电建筑工程也有普适性。 通过以下简介， 可以认为我们对这些问题的研究和实践上都做出了重大贡献。二.灌浆材料的研究发展从20世纪50年代中期成立灌浆专业开始， 浆材研究就分为水泥和化学两大部分。在水泥浆材研究上可概括为六类，即干、湿磨细水泥浆材、外加剂改性水泥浆材、水泥-化学混合浆材、粘土水泥浆材、矾土水泥浆材和水泥锚固浆材， 共有10余种。50年代三峡工程研究初期， 针对断层破碎带和微及弱风化带固结灌浆， 在现场做了525#硅酸盐水泥浆材灌浆试验，当时发现该种浆材灌不进细微裂隙，因此在室内开展了震动磨干磨细水泥浆(比表面8000cm/g) 浆材的研究工作。60年代初丹江口水电工程建设时， 继续针对岩基细微裂隙的处理， 研制了震动磨和雷蒙磨细水泥浆材; 现场试验可灌入0.2mm细缝， 在缝面张开度小的大坝接缝灌浆施工中得到了应用，且 满足设计要求。为了快速堵水, 还研究了两种水泥-化学速凝灌浆材料(水泥水玻璃浆材和丙凝水泥浆材), 并在工程中得到应用.60年代中期乌江渡电站建设时， 针对岩溶现象研究了添加外加剂(塑性剂+表面活性剂) 的 低水灰比(W/C=0.8) 速凝水泥砂浆(S/C1) 灌浆材料; 现场试验该浆材流动性好，大于3cm的裂隙水泥砂浆充填密实， 结石强度高，为以后工程采用。80年代初期， 针对葛洲坝17#-21#机组坝段基岩强透水带地下水流速达400m3/d，应用了两种水泥-化学速凝灌浆材料(丙凝水泥浆材和水泥水玻璃浆材)和研究出一种添加速凝剂的普通水泥浆材，解决了上述工程施工问题. 针对万安水电站地下水对水泥帷幕具有溶蚀性，属碳酸型，研究出矾土水泥浆材， 该浆材具有抗酸性侵蚀性。80年代中后期， 为提高万安工程岩石细裂隙的可灌性和帷幕密实性和改进隔河岩水电工程岩溶发育但透水性弱地段帷幕的可灌性，研究出掺膨润土的粘土水泥浆材， 并在万安坝基主帷幕线上进行了施工性现场试验， 效果捡查达到了设计要求。80年代未， 我院与国家建材院协作， 研制出灌浆水泥(干磨细水泥加调节剂)，其最大粒径小于40m， 平均粒径为7m， 可灌入0.2mm的裂隙。90年代初，针对即将开工的三峡工程基岩微细裂隙固结灌浆， 用自制的GSM型水泥湿磨机研制出湿磨细水泥灌浆材料。浆材中水泥最大粒径D951.0MPa， 己在长江大堤荆南堤段上应用成功， 满足了堤防加固防渗的要求， 现己申请专利。五.灌浆效果检测 评价灌浆是否成功不只是看所采用的浆材和工艺技术好坏, 而主要是看最后的灌浆效果检测. 多年来我们用于效果检测的手段也在不断的进步和发展. 最初的检测手段主要是靠灌浆前后的压水试验, 该法目前仍是最基夲的灌浆效果检测方式. 随后又有钻孔取样, 测试样品的弹模、劈裂抗拉强度和抗渗系数等.70年代我们又发展了声波检测技术, 它能较准確测出裂缝宽、长和深度及充填概况. 同时现场原位弹模测试和地应力测量也得到广泛应用.80年代又发展了小口径金刚钻快速取样检测和透射电镜、扫描电镜、透反射偏光显微镜、X射线衍射仪和能谱仪及差热分析等现代的理化分析检测手段, 能定量分析判断出浆材究竟灌入了多细的裂隙和充填程度.90年代又在上述各种检测手段的基础上, 发展起灌浆效果综合检验评估技术, 并在隔河岩、三峡工程上广泛应用, 对工程灌浆起到了一定的指导作用.在多年灌浆工程实踐和浆材、设备、技术以及检测发展基础上, 我院灌浆监理队伍也逐渐成长起来, 现己在三峡工程和长江堤防隐蔽工程等水电工程灌浆项目和资询服务中发挥了技术骨干作用.六.其它水工材料的开发研究长科院灌浆专业技术力量除在上述灌浆材料、设备仪噐和工艺技术研究上做出贡献以外， 还在锚喷支护和水工修补材料上做了许多有意义的研究工作，并取得了实效。 在研究开发出的10余项这类材料中， 有含硅粉和丙烯酸盐的水泥锚喷支护材料， 它对隔河岩工程导流洞围岩开挖锚喷支护工作起了保证作用;水下不分散快硬混凝土(砂浆)，它对万安工程泄水闸中隔墙水毁修复水下工程作出了一定的贡献; CKB聚合物水泥砂浆， 它对高坝洲工程碾压混凝土坝段层面缝防渗达到设计要求起了重要作用;可用于混凝土面防渗的水乳型环氧砂浆; 有能防混凝土炭化和提高混凝土防渗功能的CKM水泥密实剂;树脂混凝土(砂浆)， 它在1981年葛洲坝二江泄水闸闸室底板冲磨破坏修复工程中使用的10种材料相比较中抗冲磨效果最好; YHR抗气蚀涂层材料， 它在葛洲坝三江两扇反弧门金属面板气蚀破坏修复中显示了卓越的性能， 保持10余年不剥落， 不气蚀。 以上这些研究应用成果对水电和建筑工程的局部修复可以起到良好作用。七.灌浆与环境保护灌浆，尤其是化学灌浆常与一些有害化合物打交道，同时灌浆现场周围环境会受到一定的影响, 因此,应高度重视环境保护工作，避免因研究不当或工作不慎造成环境污染， 危害人类或其它生物的健康和生存发展。 根据我院灌浆专业多年的经验， 主要值得注意的问题是:1.由于水泥浆材一般能满足设计要求， 且造价较低，就其浆液成分分析有毒害物质含量可以忽略， 因此遇到工程需要进行灌浆处理的地方应首先考虑选用水泥类浆材灌浆。2.化学浆材虽比水泥浆材可灌性好， 还具有一些比水泥浆材更好的性能，但造价较高， 其浆液成分中一般都有含量不等的有害化合物， 处理不好常会造成不同程度的环境污染。 因此， 在设计要求的前提下我们才考虑选用， 而且要选用化学浆材首先应选用有害物含量低，能尽量避免造成环境污染的一些化学浆材。3.化学浆材应严格控制使用在非用不可或别无选择的工程关键部位，且用量应尽可能少， 不要任意扩大使用范围。4.对于浆材组分中含有毒性较大化合物的化学浆材， 建议应立即停用并尽快寻找代用浆材， 以免其污染环境， 造成人畜伤害。八.近期发展展望2000年12月初在三峡召开的全国第八届化学灌浆学术交流会上， 中国工程院院士、长江委总工程师郑守仁曾应邀在会上对灌浆专业的研究发展提出了要求。他讲话大意是,研究灌浆要考虑环保， 要根据不同的工程对象和情况研究不同的浆材、设备和工艺技术， 以保证工程灌浆中的环保性、耐久性和适应性。 他的讲话很有针对性，对灌浆专业今后的发展具有指导意义。 目前我院正处于科研体制改革时期， 据此,对我院灌浆专业今后的发展提出以下几点建议:1.尽快把分布在三个研究所和一个公司的40余名灌浆专业技术力量有机组合起来，以充分发挥市场机制作用， 争取出更多成果和创更大效益。2.科研成果转化成产品的工作必须加强。 现已产品化的浆材、设备仪器和工艺技术要进一步改进、完善和提高，扩大市场占有率， 搞好售后服务工作。 三峡等工程需要或我们己研究成熟而尚未实现产品化的浆材、设备和技术要尽快开发研究并使之产品化或形成专利。3.加大绿色环保无公害浆材研究的投入。 探索纳米等材料引入水泥或化学浆材,使之显著改善和提高浆材性能的研究工作。4.根据防洪和病险水库整治工作需要， 组建一支快速、机动、灵活的抢险整治专业小分队，引进或开发研究出合适的浆材、设备，开展必要的演练， 以对今后我国江河水库抢险整治工作做出更大贡献。致谢: 夲文得到薛希亮、陈旭荣和谭日陞三位教授级高工的邦助和鼓励, 特此致谢.参考文献1.陈旭荣、董建军. 湿磨细水泥浆材的制备及灌浆技术的研究. 长江科学院院报，1994，(4).2.李晓鄂、汪在芹等. 三峡工程岩体锚固注浆材料研究. 长讧科学院院报，1997，(2).3.蒋硕忠、谭日升等. 三峡工程灌浆概况及浅析. 长江科学院院报，2000，(6).4.谭日升、蒋硕忠等. 三峡大坝化学灌浆的研究. 长认科学院院报，2000，(6).5.蒋硕忠、薛希亮. 水电工程中环氧树脂的开发应用. 人民长江，1997，(4).6.谭日升. 在有水裂隙上提高化学灌浆效果的研究. 水利学报，1981，(1).7.许书俊、蒋硕忠. 弹性聚氨酯灌浆材料的研制. 水利水电技术，1985，(5).8.谭日升. 丙烯酸盐化学灌浆材料的研究及其应用. 岩土工程学报，1991，(6).9.魏涛、汪在芹等.CW系列化学灌浆材料的研制. 长讧科学院院报，2000，(6).10.谭日升、蒋硕忠等。 化学材料在葛洲坝工程的应用。人民长江，1991，(8).11.董建军、尹作仿.HGB-1(2) 型化学灌浆设备的研制. 长江科学院院报，2000，(6).12.尹作仿、董建军. 三峡F215断层化学灌浆现场试验研究. 长江科学院院报，2000，(6).13.汪在芹、李珍等. 三峡工程F215断层复合灌浆效果检