一、前言
    化学灌浆材料为真溶液，与颗粒性石灰、粘土和水泥灌浆材料相比，可灌性好、胶凝时间可按工程需要调节、粘结强度高，因此，某些用水泥灌浆不能解决的工程问 题，采用化学灌浆材料处理或进行复合灌浆，基本上都可以获得满意的解决。随着我国经济建设的发展，化学灌浆在水利水电、交通、采矿、建筑行业和文物保护方 面的应用越来越广泛。


    化学灌浆是一项专业性较强的技术，它包括了浆材、施灌工艺和灌浆设备。目前，运用化灌技术解决工程中防渗堵漏与加固补强两大方面的工程问题卓有成效。随着 我国政策开放近30年来经济建设的高速增长，建设工程中急需解决的上述两大方面的问题也急剧增长；虽然促进了化灌行业的发展，但是，在化灌技术的推广应用 过程中，政府对多个行业应用的化灌技术的推广进行政策引导、支持，组织制定材料标准、设计规范、施工规范、验收规范，对施工人员的培训与认证、施工企业的 认证等工作都严重滞后，市场无序竞争，因而导致一些化灌工程质量低下甚至失败，这使人们对化灌的可靠性和耐久性产生了不良影响，这是化灌同行值得关注的。 对此，我们的学会、协会应加强与政府有关部门的联系和呼吁，作为化灌工作者，现仅就化灌工程中在技术上应当注意的几个问题与同行进行探讨和交流。
二、正确选用化灌浆材是保障化灌工程效果和耐久性的关键
    成功的化灌处理工程应是能满足设计或使用要求与保证化灌处理工程的耐久性两个方面。水利水电行业是我国应用化学灌浆技术最早的行业，由于工程的重要性，对 化灌浆材施灌效果和耐久性的要求十分重视，尤其是对水电大坝基础加固的工程，都必须经过现场试验、施工性试验并进行各项检测，对同类材料还往往选用几家的 材料进行现场试验后选出性能效果最好的材料进行工程应用，在选材上相对比较严格和规范，所以，工程质量相对有保障。但在交通和建筑行业方面，混凝土结构裂 缝补强和防渗堵漏的工程较多，基础加固工程用化灌的相对较少，设计和施工队伍在选材和施灌工艺方面相对水电和采矿方面而言经验少一些，而要做处理的工程情 况和要求又不尽相同，因此，如何针对这方面的工程实际情况和对处理的要求正确选用化灌浆材是必须要认真考虑的问题。
    化灌浆材按其功能与用途可分为防渗堵漏型和加固补强型。（见表1）
表1  常用的两大类型化灌浆材
类型 防渗堵漏型 加固补强型 
常用浆材 丙烯酰胺（现已禁用） 改性环氧 
丙烯酸盐 甲基丙烯酸甲酯 
聚氨酯 油性聚氨酯（非混凝土结构裂缝） 
水玻璃 酸性水玻璃（临时性或半永久性） 
木质素   


    然而两种类型的化灌浆材的功能并非绝然分开。第一种类型中的水玻璃，亦可单独或与水泥混合用于强度要求较低的土基的半永久性补强材料，聚氨酯中强度较高的 油溶性聚氨酯也可用于非结构性混凝土裂缝补强，也有用于非地下或水下混凝土结构中活动性裂缝的补强。而少数亲水性较好且固化较快的改性环氧浆材对渗流量小 的混凝土结构裂缝具有排水补强功能，但出水量较大的工程不能用作堵水材料。所以，在实际应用中应根据工程情况合理的选用浆材。对于混凝土裂缝化灌处理的合 理选择原则一般应考虑以下几个方面：
1、 要满足工程使用要求选择浆材
    首先应考虑工程要求是防渗堵漏还是补强加固，亦或是既要防渗堵漏又要求进行加固补强；要根据渗漏量大小和补强的要求在上述两类材料中进行选择，补强要求不 高，可选择聚氨酯，对渗漏量小而补强要求高的可选择亲水性的改性环氧浆材。对伸缩缝、变形缝、活动性裂缝的化灌应选择聚氨酯材料。
2、 要考虑工程应用的环境情况选择浆材
    考虑化灌工程所处的环境条件是正确选择浆材的重要因素。对于在高寒地区使用的材料，其抗冻融性要好，温差变化大，其韧性或弹性要好。对处于腐蚀介质环境中 的工程，要求耐腐蚀性要好，如化工车间、污水处理池、地下工程处于有腐蚀性地下水地段的混凝土结构裂缝等，可选择改性环氧中韧性好、无溶剂或使用活性溶剂 而收缩性更小的环氧浆材。
3、 要考虑工程应用中的具体情况选择浆材
    混凝土裂缝化灌选材还应分析裂缝产生的原因，了解是否是活动性裂缝、了解混凝土结构受力与变形情况、运行中的载荷情况、特别是受震动载荷的影响情况，如桥 面板的裂缝、地铁二衬结构裂缝，还要考虑化灌处理允许的施工时间限制条件（如运营中地铁的维修）等来合理的选择材料，必要时可选择水泥加化灌材料混合灌浆 来满足工程需要。
    以上三点是化灌设计和施工必须综合考虑的选材原则。另外，对于加固灌浆而言，关键是要选湿粘接强度高、韧性好、可灌性好的浆材。广州地铁1号线公园前站， 是两条线路的交换站，分上下两层，主体结构完成后混凝土结构多处出现裂缝和渗漏，当时使用了聚氨酯、一般改性环氧和高渗透改性环氧三种化灌浆材进行化灌止 水补强，均于1997年底前灌完并进行了验收；投入运行后，使用聚氨酯化灌的裂缝三年多后开始陆续出现复漏，一般改性环氧浆材5年多后出现复漏，而使用高 渗透改性环氧浆材中化-798所灌的裂缝使用至今无一处渗漏。这三种材料在同一工程中的耐久性大不相同，其原因分析认为：聚氨酯虽有较好的堵水效果，但强 度低，不具备对混凝土补强作用。广州气候大致分为雨季和旱季，因而地下水位的变化形成压力差，使聚氨酯的泡沫破裂而收缩，而聚氨酯对混凝土的裂缝壁之间的 粘接强度低，部分脱离而形成新的进水通道故出现复漏。而一般改性环氧虽然强度较高，具有补强功能，但在有水裂缝中对湿缝壁的粘接强度也较低，仅2个多兆 帕，而稀释剂丙酮未活化，韧性较差，在地下水位压差每年交替变化下久而久之也会与裂缝壁脱离而形成新的渗漏通道。而高渗透改性环氧之所以11年多无复漏， 一是灌入后浆液能往裂缝壁两边渗入一定深度，形成一个过渡层，起到植根的作用；二是在潮湿混凝土基面的粘接强度高，大于4MPa；第三是因为丙酮的活化不 仅进一步减少了收缩性，也提高了固结体的韧性，不仅补强度效果好，耐久性也好。由此，可看出浆材选择的重要性。所以，广州地铁2号线大修时，通过对上述情 况的总结，最后选用了高渗透改性环氧“中化-798-Ⅲ化学灌浆材料（KH-3）”即第三代中化-798浆材作为大修的化灌浆材。上海地铁黄陂路站站厅层 顶板为密肋钢梁填充混凝土，不设变形缝，1993年建成至今10多年以来，对顶板的贯通性渗漏水裂缝年年修堵，见效甚微[1]，专家认为这是在化灌浆材的选择及修堵工艺的欠缺造成的，这也说明了正确选材是化灌成功的关键。


三、化灌工艺和正确选用化灌设备是化灌工程成功的保障
    化学灌浆技术，关键是合理选择高性能的浆材，而制定正确的化灌工艺和选用合适的化灌设备则是化灌成功的保障。
1、根据裂缝实际状况和处理要求正确制定施灌工艺
    对化灌工艺而言，水电大坝基础防渗帷幕与大坝基础断层破碎带及低渗性软基的化灌工艺与混凝土裂缝化灌的工艺是有所不同的，这里仅就混凝土裂缝化灌工艺中应注意的问题供同行探讨。
1）灌浆压力的选择
    首先应明确以不引起地层或对结构允许的压力之下来确定灌浆压力，在允许压力之下灌浆时视流量控制逐步增大。第二，不同的化灌浆材使用的灌浆压力不同，聚氨 酯类粘度大，对细缝的可灌性差，在允许压力下可逐步增大接近允许压力值，以利于微细裂缝的灌入。但必须注意的是，增压过快和压力过大会导致裂缝的继续发 展，所以，并不是压力越大越好。第三，堵水材料的灌浆压力应依据出水压力和浆液的凝固时间在允许压力值之下从大于出水压力开始尽快提高到接近允许压力值， 以利于浆液顶水并迅速凝固发挥堵水功能。有条件的地方可以引水与灌浆结合。第四，对于补强用的环氧浆液，一般粘度较小，无需太大压力，压力一般控制在 1MPa以内；对高渗透改性环氧浆液，不是靠压力挤压进微细裂缝，主要是靠自身的渗透，所以，灌浆压力一般控制在0.2~0.3Mpa即可。
2）灌浆时间的确定与结束标准
    总的来说灌浆时间应以灌入浆液充填满裂缝为准在结束压力下按所灌浆液的凝固时间确定闭浆时间。对于堵水型的浆液无需在结束压力下打循环闭浆，否则可能在进浆管内凝固而堵死管道。但对于补强用的环氧类浆材，即可在进浆量为零时继续灌注10min结束。
3）根据工程实际和浆液特点确定施灌工艺
    虽然对于混凝土裂缝的防渗堵漏或补强加固进行化灌各有其共性的灌浆工艺，但每项工程情况不尽相同，应根据现场实际和浆液特点并结合经验制订合理、有效、简 便的施工工艺，满足工程的效果要求。如某单位一楼地面（无地下室）粘贴的瓷砖砖缝间填封的白水泥浆材料出现裂缝并有微量水渗出，施工单位即采用堵漏灵先对 裂缝进行封缝处理，然后在四块面砖相接的十字交叉点钻约30mm深的小孔，然后用大针筒灌入高渗透改性环氧浆液，浆液即在砖下面的水泥砂浆层渗透，到灌不 进去时封闭该孔灌下一个孔，就这么简单的处理好了地面地砖裂缝渗漏的问题。
2、化灌设备的选用


    化学灌浆的主要设备是灌浆泵，相对水泥灌浆泵而言落后很多，可选择余地小，也少有与之配套的自动记录仪。对混凝土裂缝化灌来说，目前许多还在使用手摇泵， 亦能满足灌浆要求。目前，武汉昌辉科技公司生产的CHDB-9.0/0.2-IB单液化学灌浆泵对混凝土裂缝补强是较好的一款化灌泵，重量也只有 11Kg；而近年来国外引进的路德、台湾等生产的小型化灌泵，重量更轻，对混凝土裂缝用聚氨酯类材料的化灌是很好的一种灌浆泵，但不适合环氧类浆材的灌 浆。
四、高渗透改性环氧化灌浆材（KH-3）的灌浆工艺特点
    高渗透改性环氧化灌浆材（KH-3）具有粘度低、可灌性能优异、力学强度高等特点，特别是粘接强度，干粘接强度达5.5～6.7MPa、湿粘接强度达 4.3～5.3MPa，远高于同类改性环氧浆材的粘接强度（见下表2）；还因能在生产过程中将非活性溶剂的丙酮活化预聚并与糠醛反应，不仅化解了糠醛的毒 性，而且更因丙酮分子通过反应连接到固结体的网络中，使固结体收缩性减小，也提高了固结体的韧性和耐老化性能。（KH-3）针对不同用途设计了固化时间不 同而力学性能相近的三种配方型号：在15～20℃条件下，L型约8～12小时初凝，7型为52～68小时初凝，Y型为82小时以上初凝；前两种型号适于大 坝基岩裂缝和混凝土裂缝的加固补强灌浆，Y型适用于坝基低渗透软弱地层的渗入固结灌浆。在对混凝土裂缝灌浆时，使用L型和7型浆材在混凝土裂缝壁两边会沿 着其毛细管道和微孔隙渗入裂缝壁内一定深度，形成一个植根式的过渡固结层，这一层的强度比原混凝土高，由于混凝土自身的不均质性，使浆液渗入的深度不一 致，渗入的界面是一个很不规则的界面，这反而对消除温度或载荷造成的变形与应力集中非常有益。所以，将丙酮活化提高固结体韧性、对裂缝壁湿粘接强度高、浆 液渗透性能优异能部分渗入裂缝壁两边形成植根式的过渡固结层，这都是高渗透改性环氧化灌浆材（KH-3）不同于一般改性环氧浆材的特点，也是对混凝土湿裂 缝灌浆补强取得良好效果和灌后耐久性远高于一般环氧的原因所在。
正因为KH-3的初凝时间较长和对裂缝壁两边有渗透性，因而施灌工艺亦有相应的特点：第一，应采用低压慢灌，压力选择在0.1～0.4MPa即可灌入 0.01～0.1mm的微裂纹中，对于0.2mm以上的裂缝更能灌入。对于条件较差的小公司来说，是用手摇泵即可灌好。第二，为了提高灌浆效果应在第一次 灌浆结束后相隔3～4小时进行第二次补灌，这是因为第一次灌入缝中的浆液往裂缝壁两边的渗入消耗了一部分缝内的浆材，3～4小时后原配置的浆液粘度虽增大 并未初凝，再补灌一次使缝内浆液充满是保证最佳灌浆效果所必需的。


    对于水电大坝低渗性软弱地层的加固灌浆，KH-3的灌注也有其特点：第一，必须采取水泥--化灌复合灌浆，水泥灌浆的目的不仅是充填空间减少化灌浆材用量 和提高软弱地层的弹模，更主要的是改善地层的不均一性，避免浆液从原有地层中的裂缝等大渗流通道流走而未能进入低渗性的夹泥中。要求水泥灌浆后压水的ω值 接近10-3即K值达10-5～10-6cm/s，说明水泥浆能充填的裂隙已充填 好，地质的不均一性大大改善，这样才能保证KH-3的有效复合灌注。 第二，施灌中应做到高压、稳压、长时间灌注或间歇式灌注，这对于浆液与被灌介质的亲和力大于孔隙水对被灌岩土的亲和力的KH-3浆液，可发挥低渗性地层中 夹泥的吸渗作用[2]，对浆液的有效灌注是合适的。第三，无需在化灌浆液灌注前以丙酮先行驱水，此做法是笔者在1981年陈村、龙 羊峡、二滩现场试验时提出并写入后来龙羊峡施工的工艺中的，其他改性环氧浆材俱在化灌中相继采用；但后来对渗透机理的研究发现，我们的浆材具有一定的亲水 性，但也具有整体的排水功能（见下图），在夹泥中还具有自吸渗功能，无须丙酮或稀浆开路；而且这种做法有害的，因丙酮对浆液的互溶性好、对浆液会起稀释作 用、对固结体力学性能有影响，丙酮先行进入夹泥孔隙后会对浆液的进入有阻止作用[3]，特别是对Ⅲ序孔的灌浆影响更大，故而在河南固县大坝化灌施工开始已经取消。据说正在编写的大坝基础化灌规范中是否写入有不同看法，但至少KH-3的化灌工艺是不需要的，还可降低化灌成本。

    对于大坝基岩裂缝的固结灌浆，同样需要先进行水泥灌浆改善地质的不均一性，使ω值接近10-3才好进行高渗透浆 液的化灌，在施灌工艺方面应根据工程的地质情况、根据设计的要求和根据浆液自身的特性来制定有效的施灌工艺，以保证有效的灌注。例如小湾电站大坝基岩的裂 缝灌浆，孔位布置如下图（后页附图），共9个孔分三序灌浆Ⅰ、Ⅱ序孔孔距为2m，每孔分2m与3m两段灌浆，孔深约15～20m，灌前压水透水率很小，仅 0.1～0.4Lu，要求灌浆最终压力为3.2MPa进浆量为0。2007年12月，选用中化-798-Ⅲ和CW分别在23和22坝段完成了化灌试验，单 耗中化-798-Ⅲ为13.92L/m，CW为8.19L/m。2008年4月取样均不理想，中化-798-Ⅲ虽渗透较好，但浆液固结体发脆，经检查，原 来是浆液配比搞错，本来正确配比应该是100:7.8，配浆时误配成8:1（相当于100:12.5）、固化剂多加了60%，因而交链密度过大而导致固结 体发脆，加上在化灌后仅20多天就在试区内用冲击钻打锚索孔，震动很厉害，必然会将初步固化而强度不高的固结体震裂；所以，这次试验只验证了浆材的可灌 性，因而决定将4个取样孔作为化灌孔再次进行试验。因取样孔为150mm孔径，不便阻塞，故未再分段，5米段长进行全孔灌浆。考虑到1.前面分段灌浆时上 下两段进浆量差异较大；2.该地层裂缝为应力释放型裂缝，特点是多而细、分布以水平或低倾角为主，连通性好；3.打锚索孔时的震动可能出现新的裂缝；4. 中化-798-Ⅲ在40小时内粘度变化不大的特性，我们在化灌工艺措施上作了重大调整：一是安装回浆管，实行半循环式灌浆，压力增大到2MPa时利用回浆 管放气、放水；二是以控制进浆量为主来调整灌浆压力，压力达到1MPa时以0.1MPa为一个台阶缓慢增压，连续3个读数点（15分钟）进浆量均增大时， 就降低压力，保持每分钟每米段长进浆量在10～40毫升范围内灌注，这有别于闭合裂缝的渗入而不致因压力增长快而压穿一些与此连通的裂缝使浆液串远。另 外，回浆管放气放水也有利于浆液渗入闭合的细小裂缝。在发现孔与孔之间出现串灌现象时，我们及时的暂停该孔的灌注，而对串入的孔进行施灌，并封闭未灌的其 它孔，防止浆液与未灌孔串浆，回头再对停灌孔复灌，依然可以进浆并达到要求的3.2MPa至进浆量为零。所以，上述针对地层实际情况和浆液自身特性采取的 这些施灌工艺措施就能保证浆液的有效灌注。