基础设施养护维修高聚物注浆快速维修技术.pdf

1、1 1 基础设施快速维修技术 郑州大学郑州大学 重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室 地下基础设施非开挖技术国际联合研究中心地下基础设施非开挖技术国际联合研究中心 河南省水利与交通基础设施安全防护协同创新中心河南省水利与交通基础设施安全防护协同创新中心 钟燕辉钟燕辉 2 2 2 主 要 内 容 一、基础设施灾害及病害 二、注浆技术发展概况 三、环保型高聚物注浆材料特性 四、高聚物注浆机理 五、道路与铁道非开挖维修高聚物注浆技术 六、堤坝防渗加固高聚物注浆成套技术及装备 七、隧道与地下管道非开挖修复技术 八、结 语 3 3 3 一、基础设施

2、灾害及病害 我国基础工程设施建设发展迅速，规模巨大，安全运行面临严峻挑战 堤防大坝：堤防大坝：江河湖海堤防江河湖海堤防27.68万公里，水库万公里，水库9.77万座万座 隧道地铁：隧道地铁：公路隧道公路隧道1075.67万米，地铁万米，地铁3884公里公里 道面工程：道面工程：高速公路高速公路14.26万公里，高铁万公里，高铁2.9万公里，万公里，机场机场235个个 桥桥 梁：梁：公路桥梁公路桥梁80.53万座万座 地下管道：地下管道：供水、排水、供热、燃气四类管线长度供水、排水、供热、燃气四类管线长度 超过超过200万公里万公里 4 4 4 一、基础设施灾害及病害 我国基础工程设施建设发展迅

3、速，规模巨大，安全运行面临严峻挑战 堤防大坝：堤防大坝：江河湖海堤防江河湖海堤防27.68万公里，水库万公里，水库9.77万座万座 隧道地铁：隧道地铁：公路隧道公路隧道1075.67万米，地铁万米，地铁3884公里公里 道面工程：道面工程：高速公路高速公路14.26万公里，高铁万公里，高铁2.9万公里，万公里，机场机场235个个 桥桥 梁：梁：公路桥梁公路桥梁80.53万座万座 地下管道：地下管道：供水、排水、供热、燃气四类管线长度供水、排水、供热、燃气四类管线长度 超过超过200万公里万公里 5 5 堤防、土坝、尾矿坝数量众多，堤防、土坝、尾矿坝数量众多，渗漏隐患渗漏隐患普遍存在普遍存在决堤

4、、溃坝事故多发，造成重大损失和社会影响决堤、溃坝事故多发，造成重大损失和社会影响 5 2016年7月1日，武汉市新洲区举水河西圩院发生溃口，口门70多米 2008年山西襄汾尾矿坝溃决，281人遇难 1998年洪水长江沿线发生险情6000余处，其中渗漏、管涌险情4000余处，九江干堤溃决 6 6 渗漏涌水渗漏涌水对隧道、地铁、基坑等工程危害极大对隧道、地铁、基坑等工程危害极大 隧道涌水 地铁漏水 隧道涌水 隧道漏水 （2014年7月，杭瑞高速思唐隧道）7 7 渗漏涌水渗漏涌水对隧道、地铁、基坑等工程危害极大对隧道、地铁、基坑等工程危害极大 基坑渗漏 基坑涌水涌砂 基坑渗漏坍塌 基坑水泥搅拌桩止水

5、帷幕失效 8 8 每年有数千公里高速公路进行大中修，每年有数千公里高速公路进行大中修，水损害是导水损害是导致路面过早破坏的主要原因之一致路面过早破坏的主要原因之一，开挖维修浪费资，开挖维修浪费资金资源，影响交通和环境金资源，影响交通和环境 唧泥翻浆是沥青路面顽疾 开挖修补 开挖重铺 脱空唧泥导致水泥路面断板 9 9 每年有数千公里高速公路进行大中修，每年有数千公里高速公路进行大中修，水损害是导水损害是导致路面过早破坏的主要原因之一致路面过早破坏的主要原因之一，开挖维修浪费资，开挖维修浪费资金资源，影响交通和环境金资源，影响交通和环境 1010 机场达机场达235235个，到个，到2025202

6、5年规划年规划370370个，建成个，建成320320个，个，主要病害：主要病害：脱空、开裂、沉陷脱空、开裂、沉陷，修复困难，修复困难 开挖换板 开挖维修 沉陷 断裂 1111 高铁运营里程达高铁运营里程达2 2.9 9万公里万公里，占全世界占全世界2 2/3 3以上以上，路基沉降路基沉降是设计是设计、施工和运营管理面临的主要施工和运营管理面临的主要 难题之一难题之一 高铁无砟轨道板沉降 沉降路基开挖修复 1212 地下管道渗漏问题突出地下管道渗漏问题突出，造成水资源浪费和环境造成水资源浪费和环境污染污染 供水管道漏失率超过供水管道漏失率超过2020%，每年漏失量超过每年漏失量超过100100

7、亿亿mm3 3 我国与发达国家管网漏失率对比我国与发达国家管网漏失率对比 1313 城市道路坍塌事件频发城市道路坍塌事件频发，严重影响人们出行安全严重影响人们出行安全 北京：2007年54起、2008年94起、2009年129起 哈尔滨：2012年9天7塌 深圳：2013年5月20日路面坍塌造成5人死亡 郑州：2014年西三环18塌 兰州：2015年8月西站十字附近路面7天7塌 石家庄：2016年4月石家庄火车站附近道路塌陷 南通：2017年6月江淮路塌陷200平方米，最深达10米 上海：2018年9月云岭西路路面塌陷 1414 20162016年年8 8月月1 1日日，郑州市中原路供水干管爆

8、裂郑州市中原路供水干管爆裂,路面路面塌陷塌陷600600多多mm2 2，三名路人坠落三名路人坠落，1 1人遇难人遇难,附近附近2 2万余万余居民生活用水中断居民生活用水中断 1515 20182018年年1010月月7 7日日，四川省达州市达川区东环南路四川省达州市达川区东环南路103103号人行道路面塌陷号人行道路面塌陷，四人遇难四人遇难，塌陷地面下布设塌陷地面下布设有多种管线和排水涵洞有多种管线和排水涵洞 1616 美国美国 意大利意大利 日本日本 1717 17 一、基础设施灾害及病害 水引发的工程灾害防治 共性问题：共性问题：涉及多种基础工程设施全寿命安全维护涉及多种基础工程设施全寿命

9、安全维护 影响重大：影响重大：严重影响国民经济运行和人民生活质量严重影响国民经济运行和人民生活质量 亟待解决：亟待解决：随着工程规模及服役年限增加日益严峻随着工程规模及服役年限增加日益严峻 关键科学技术问题：关键科学技术问题：灾变机理（水土耦合作用、淘蚀、隔振）灾变机理（水土耦合作用、淘蚀、隔振）探测检测、预警预报、修复加固、应急处治探测检测、预警预报、修复加固、应急处治 新材料、新结构、新技术、新装备新材料、新结构、新技术、新装备 1818 18 一、基础设施灾害及病害 研究进展 1、防渗修复支护材料（非水反应）、防渗修复支护材料（非水反应）2、渗漏涌水防治技术、渗漏涌水防治技术 3、隐蔽病

10、害诊治技术（无损检测、隐蔽病害诊治技术（无损检测+非开挖修复）非开挖修复）4、地下空间开发（防渗、抗震）、地下空间开发（防渗、抗震）1919 二、注浆技术发展概况 注浆技术定义 注浆技术是一项实用性很强、应用范围很广的工程技注浆技术是一项实用性很强、应用范围很广的工程技术，它是用液压、气压或电化学的方法，把某些能很术，它是用液压、气压或电化学的方法，把某些能很好的与岩土体固结的浆液注入到岩土体的孔隙、裂隙好的与岩土体固结的浆液注入到岩土体的孔隙、裂隙中去，使岩土体成为强度高、抗渗性好、稳定性高的中去，使岩土体成为强度高、抗渗性好、稳定性高的新结构体，从而达到改善岩土体的物理力学性质的目新结构体

11、，从而达到改善岩土体的物理力学性质的目的。的。2020 20 目的 防渗防渗：降低渗透性、减少渗流量、提高抗渗能力、降：降低渗透性、减少渗流量、提高抗渗能力、降低孔隙压力；低孔隙压力；堵漏堵漏：封填孔洞，堵截流水；：封填孔洞，堵截流水；加固加固：提高岩土的力学性能，恢复砼结构及圬工建筑：提高岩土的力学性能，恢复砼结构及圬工建筑物的整体性；物的整体性；纠正建筑物的倾斜纠正建筑物的倾斜：使发生不均匀沉降的建筑物恢复：使发生不均匀沉降的建筑物恢复原位或减小其倾斜度。原位或减小其倾斜度。2121 21 处理对象 坝基坝基：砂基、砂砾石地基、喀斯特溶洞及断层软弱夹：砂基、砂砾石地基、喀斯特溶洞及断层软弱

12、夹层等；层等；楼基楼基：一般地基及振动基础等，包括对已有建筑物的：一般地基及振动基础等，包括对已有建筑物的修补；修补；道路基础道路基础：公路、铁道和飞机场路道等；：公路、铁道和飞机场路道等；地下建筑地下建筑：输水隧洞、隧道、矿井巷道、地下铁道和：输水隧洞、隧道、矿井巷道、地下铁道和地下厂房等；地下厂房等；其他其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及灌注桩后灌浆：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及灌注桩后灌浆等。等。2222 22 注浆材料 注浆工程中所用的浆液是由主剂、溶剂及各种附加混注浆工程中所用的浆液是由主剂、溶剂及各种附加混合剂混合而成，通常所说的灌浆材料，是指浆液中所合剂混合而成，通常所说的灌浆材

13、料，是指浆液中所用的主剂。用的主剂。注注浆浆材材料料 颗粒型浆材颗粒型浆材 化学型（溶液）化学型（溶液）浆材浆材 混合型浆材混合型浆材 以水泥为主剂，故多称为水泥系浆材以水泥为主剂，故多称为水泥系浆材 由两种或多种化学材料配制由两种或多种化学材料配制 由颗粒型浆材与化学浆材按不同比例混合而成由颗粒型浆材与化学浆材按不同比例混合而成 普通水泥浆易沉淀析水稳定性差、硬化时伴有体积收缩、对普通水泥浆易沉淀析水稳定性差、硬化时伴有体积收缩、对细裂隙而言颗粒较粗、大规模注浆工程则水泥耗量大，故在细裂隙而言颗粒较粗、大规模注浆工程则水泥耗量大，故在水泥浆中掺入粘土、砂和粉煤灰等、提高水泥颗粒细度、掺水泥浆

14、中掺入粘土、砂和粉煤灰等、提高水泥颗粒细度、掺入各种附加剂以改善水泥浆液性能。入各种附加剂以改善水泥浆液性能。最大特点是浆液属于最大特点是浆液属于真溶液真溶液，初始粘度小，可用于灌注细小初始粘度小，可用于灌注细小的裂缝或孔隙。缺点是造价高和污染环境，故其推广应用受的裂缝或孔隙。缺点是造价高和污染环境，故其推广应用受到限制，尤其是在日本，在到限制，尤其是在日本，在19741974年发生污染环境的福岗事年发生污染环境的福岗事件后，只允许使用水玻璃系浆材。件后，只允许使用水玻璃系浆材。包括聚合物水玻璃浆材、聚合物水泥浆材和水泥水玻璃浆材包括聚合物水玻璃浆材、聚合物水泥浆材和水泥水玻璃浆材等，可用于降

15、低浆材成本，或用来满足单一材料无法实现的等，可用于降低浆材成本，或用来满足单一材料无法实现的性能，尤其是性能，尤其是水泥水玻璃浆材水泥水玻璃浆材，具有成本低、速凝的特点，具有成本低、速凝的特点，已被广泛应用。已被广泛应用。2323 23 注浆理论 在地基处理中，注浆工艺所依据的在地基处理中，注浆工艺所依据的理论主要可归纳为以下四类：理论主要可归纳为以下四类：有代表性的渗透灌浆理论：有代表性的渗透灌浆理论：球形扩散理论、柱形扩散理球形扩散理论、柱形扩散理论、袖套管法理论论、袖套管法理论 渗透灌浆渗透灌浆 Permeation GroutingPermeation Grouting 在灌浆压力作用

16、下，浆液克服各种阻力渗入孔隙和裂隙，压力越大，吸浆量在灌浆压力作用下，浆液克服各种阻力渗入孔隙和裂隙，压力越大，吸浆量及浆液扩散距离就越大。这种理论假定在灌浆过程中地层结构不受扰动和破及浆液扩散距离就越大。这种理论假定在灌浆过程中地层结构不受扰动和破坏，所用的灌浆压力相对较小。适用于中砂以上的砂土和有裂隙岩石坏，所用的灌浆压力相对较小。适用于中砂以上的砂土和有裂隙岩石 劈裂灌浆劈裂灌浆 Fracturing GroutingFracturing Grouting 在灌浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石或土体在灌浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石或土体

17、结构的破坏和扰动，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张或形成新的裂缝或孔隙，结构的破坏和扰动，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张或形成新的裂缝或孔隙，从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大，所用的灌浆压力相对较从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大，所用的灌浆压力相对较大。大。通过钻孔向土层中压入浓浆，随着土体的压密和浆液挤入，将在压浆点周围通过钻孔向土层中压入浓浆，随着土体的压密和浆液挤入，将在压浆点周围形成灯泡状空间，并因浆液的挤压作用而产生辐射状上抬力，从而引起地层形成灯泡状空间，并因浆液的挤压作用而产生辐射状上抬力，从而引起地层局部隆起，许多工程运用这一原理纠正了地面建筑物不均匀沉降，被

18、称为局部隆起，许多工程运用这一原理纠正了地面建筑物不均匀沉降，被称为土土内压密内压密。压密灌浆压密灌浆 Compaction GroutingCompaction Grouting 电动化学灌浆电动化学灌浆 Electrochemical Electrochemical InjectionInjection 当在粘土中插入金属电极并通以直流电后，就在土中引起电渗、电泳和离子当在粘土中插入金属电极并通以直流电后，就在土中引起电渗、电泳和离子交换作用，促使在通电区域中含水量降低，从而在土内形成渗浆通道，若在交换作用，促使在通电区域中含水量降低，从而在土内形成渗浆通道，若在通电时向土中灌注硅酸盐浆液

19、，就能在通道上形成硅胶，并与土颗粒胶结成通电时向土中灌注硅酸盐浆液，就能在通道上形成硅胶，并与土颗粒胶结成具有一定力学强度的加固体。具有一定力学强度的加固体。表面压密：表面压密：在建筑物底板下土层表面在建筑物底板下土层表面压浆，使土体自上而下的固结沉降。压浆，使土体自上而下的固结沉降。2424 24 表面压密表面压密 土土内内压压密密 2525 25 二、注浆技术发展概况 注浆技术的发展 1802年，法国，粘土石灰浆，年，法国，粘土石灰浆，悬浊液注浆悬浊液注浆 1838年，英国，水泥浆，年，英国，水泥浆，悬浊液注浆悬浊液注浆 1884年，印度，化学浆液，年，印度，化学浆液，真溶液注浆真溶液注浆

20、 20世纪世纪60年代，有机高分子材料为基础化学浆材年代，有机高分子材料为基础化学浆材 20世纪世纪80年代，各类环保型化学浆材相继问世年代，各类环保型化学浆材相继问世 2626 26 水泥类注浆材料水泥类注浆材料 优点优点：造价低廉、材料来源广泛、耐久性好、不污染：造价低廉、材料来源广泛、耐久性好、不污染环境，注浆后形成的结石体具有较高的强度环境，注浆后形成的结石体具有较高的强度 不足不足 浆液容易离析和沉淀、稳定性较差浆液容易离析和沉淀、稳定性较差 难以注入岩（土）层的细小孔隙或裂隙难以注入岩（土）层的细小孔隙或裂隙 需要养生需要养生 2727 27 化学注浆材料的分类化学注浆材料的分类

21、水玻璃类水玻璃类 丙烯酰胺类（丙凝）丙烯酰胺类（丙凝）木质素类木质素类 脲醛树脂类脲醛树脂类 聚氨酯类聚氨酯类 环氧树脂类环氧树脂类 糠醛树脂类糠醛树脂类 聚乙烯醇类聚乙烯醇类 2828 28 使用或研发年代使用或研发年代 浆浆 材材 品品 种种 19531953年年 水玻璃水玻璃 19601960年年 甲甲 凝凝 6060年代年代 环环 氧、脲醛树脂氧、脲醛树脂 19641964年年 络木素络木素 19641964年年 丙丙 凝凝 19731973年年 氰氰 凝凝 19741974年年 水反应聚氨酯（水反应聚氨酯（HWHW）19741974年年 水反应聚氨酯（水反应聚氨酯（LWLW）、弹性聚

22、氨酯）、弹性聚氨酯 8080年代年代 丙稀酸盐、酸性水玻璃、高渗透性环氧丙稀酸盐、酸性水玻璃、高渗透性环氧 9090年代末年代末 CWCW系列环氧等一系列改性浆材系列环氧等一系列改性浆材 我国化学注浆材料的研发简况我国化学注浆材料的研发简况 2929 29 聚氨酯类高聚物注浆材料的发展 1937年，德国拜尔（年，德国拜尔（OHO Bayer）教授首先用多异氰酸）教授首先用多异氰酸酯与多元醇化合物进行加聚反应制得聚氨酯材料酯与多元醇化合物进行加聚反应制得聚氨酯材料 1945-1947年，英美等国先后从德国获得聚氨酯树脂制造年，英美等国先后从德国获得聚氨酯树脂制造技术技术 20世纪世纪50年代末，

23、日本开发出聚氨酯注浆材料年代末，日本开发出聚氨酯注浆材料 20世纪世纪50年代末，我国聚氨酯工业开始起步年代末，我国聚氨酯工业开始起步 80年代起，不少厂家加入聚氨酯注浆材料生产厂列年代起，不少厂家加入聚氨酯注浆材料生产厂列 80年代中期，开启了针对项目“量身定做”的聚氨酯注年代中期，开启了针对项目“量身定做”的聚氨酯注浆时代浆时代 3030 30 聚氨酯类高聚物注浆材料主要优点聚氨酯类高聚物注浆材料主要优点 预聚物溶液的粘度低，可注性好预聚物溶液的粘度低，可注性好 反应时间较短，且可以调节反应时间较短，且可以调节 良好的防渗性能良好的防渗性能 耐久性和抗化学性好，无污染耐久性和抗化学性好，无

24、污染 3131 31 聚氨酯类高聚物注浆材料分类聚氨酯类高聚物注浆材料分类 非水反应类非水反应类 双组份弹性体双组份弹性体 双组份发泡体双组份发泡体 水敏感型水敏感型 水不敏感型水不敏感型 聚氨酯注浆材料聚氨酯注浆材料 水反应类水反应类 亲水型亲水型 疏水型疏水型 开孔材料开孔材料 闭孔材料闭孔材料 3232 32 水反应聚氨酯类高聚物注浆材料水反应聚氨酯类高聚物注浆材料 单组份材料单组份材料：水作为另一种组份参与反应：水作为另一种组份参与反应 亲水性高聚物材料亲水性高聚物材料：反应完成后仍继续吸收水分。：反应完成后仍继续吸收水分。反应速度快，稳定性较差。反应速度快，稳定性较差。疏水性高聚物材

25、料疏水性高聚物材料：反应完成后不再吸收水分。耐：反应完成后不再吸收水分。耐久性好。主要用于接缝和裂隙防渗，不适用于土体久性好。主要用于接缝和裂隙防渗，不适用于土体注浆注浆 3333 33 水反应聚氨酯类高聚物注浆材料水反应聚氨酯类高聚物注浆材料 水反应类高聚物注浆材料为单组份浆液，其预聚体与水反应类高聚物注浆材料为单组份浆液，其预聚体与现场水发生反应，生成泡沫状或膏状聚合体。现场水发生反应，生成泡沫状或膏状聚合体。优点优点：体积膨胀，防渗：体积膨胀，防渗 不足不足：在无水环境中无法使用在无水环境中无法使用 当水少时反应不充分会影响注浆效果当水少时反应不充分会影响注浆效果 在流速较高的动水环境中

26、往往来不及反应即被冲散在流速较高的动水环境中往往来不及反应即被冲散 3434 34 水反应高聚物注浆技术难以封堵大流量涌水 20112011年日本福岛核电站竖井涌水年日本福岛核电站竖井涌水，采用遇采用遇水反应高聚物材料封堵未取得成功水反应高聚物材料封堵未取得成功。核电站竖井开裂漏水核电站竖井开裂漏水 3535 35 非水反应高聚物注浆技术逐步成为国际上的前沿 方向 目前在材料研发方面取得较大进展目前在材料研发方面取得较大进展 关于此类新材料的注浆机理、防渗加固技术关于此类新材料的注浆机理、防渗加固技术 工法及施工装备尚需突破工法及施工装备尚需突破 3636 36 新型非水反应高聚物注浆材料 3

27、737 37 三、非水反应高聚物注浆材料特性研究 环保特性 耐化学腐蚀性 抗渗性能 膨胀力 抗压性能 抗拉性能 抗弯性能 流动性能 3838 38 环保特性环保特性 序号序号 检测项目检测项目 CAS 号号 EC号号 检出限检出限 检测结果检测结果 1 蒽蒽 120-12-7 204-371-1 0.0005 未检出未检出 2 邻苯二甲酸丁苄酯邻苯二甲酸丁苄酯 85-68-7 201-622-7 0.005 未检出未检出 3 邻苯二甲酸二丁酯邻苯二甲酸二丁酯 84-74-2 201-557-4 0.005 未检出未检出 4 邻苯二甲酸二邻苯二甲酸二(2-乙基已乙基已基基)酯酯 117-81-7

28、 204-211-0 0.005 未检出未检出 5 六溴环十二烷及其非对映六溴环十二烷及其非对映异构体异构体 25637-99-4 and 3194-55-6(134237-51-7,134237-50-6,134237-52-8)247-148-4/221-695-9 0.005 未检出未检出 6 4,4-二氨基二苯基甲烷二氨基二苯基甲烷 101-77-9 202-974-4 0.005 未检出未检出 7 短链型短链型 C10C13氯化石氯化石蜡蜡 85535-84-8 287-476-5 0.01 未检出未检出 8 二甲苯麝香二甲苯麝香 81-15-2 201-329-4 0.005 未检

29、出未检出 9 三乙砷酸酯三乙砷酸酯 15606-95-8 427-700-2 0.005 未检出未检出 10 氧化双三丁基锡氧化双三丁基锡 56-35-9 200-268-0 0.01 未检出未检出 11 二氯化钴二氯化钴 7646-79-9 231-589-4 0.01 未检出未检出 12 五氧化二砷五氧化二砷 1303-28-2 215-116-9 0.01 未检出未检出 13 三氧化二砷三氧化二砷 1327-53-3 215-481-4 0.01 未检出未检出 14 重铬酸钠重铬酸钠 7789-12-0,10588-01-9 234-190-3 0.01 未检出未检出 高聚物注浆材料中欧

30、洲化学品管理署高关注物质检测结果（单位：高聚物注浆材料中欧洲化学品管理署高关注物质检测结果（单位：%）3939 39 环保特性环保特性 序号序号 检测项目检测项目 CAS 号号 EC号号 检出限检出限 检测结果检测结果 15 砷酸氢铅砷酸氢铅 7784-40-9 232-064-2 0.01 未检出未检出 16 2,4-二硝基甲苯二硝基甲苯 121-14-2 204-450-0 0.005 未检出未检出 17 蒽油蒽油 90640-80-5 292-602-7 0.050 未检出未检出 18 蒽油，蒽糊，轻油蒽油，蒽糊，轻油 91995-17-4 295-278-5 19 蒽油，蒽糊，蒽馏分蒽

31、油，蒽糊，蒽馏分 91995-15-2 295-275-9 20 蒽油，含蒽量少蒽油，含蒽量少 90640-82-7 292-604-8 21 蒽油，蒽糊蒽油，蒽糊 90640-81-6 292-603-2 22 邻苯二甲酸二异丁酯邻苯二甲酸二异丁酯 84-69-5 201-553-2 0.005 未检出未检出 23 硅酸铝，硅酸铝，耐火陶瓷纤维耐火陶瓷纤维 Index No.650-017-00-8 0.01 未检出未检出 24 锆硅酸铝，耐火陶瓷锆硅酸铝，耐火陶瓷 纤维纤维 Index No.650-017-00-8 0.01 未检出未检出 25 铬酸铅（铬黄）铬酸铅（铬黄）7758-97

32、-6 231-846-0 0.005 未检出未检出 26 钼铬红钼铬红（C.I.颜料红颜料红104）12656-85-8 235-759-9 0.005 未检出未检出 27 铬酸铅（铬酸铅（C.I.颜料黄颜料黄34）1344-37-2 215-693-7 0.005 未检出未检出 28 三（三（2-氯乙基）氯乙基）磷酸酯磷酸酯 115-96-8 204-118-5 0.005 未检出未检出 29 煤沥青，高温煤沥青，高温 65996-93-2 266-028-2 0.050 未检出未检出 高聚物注浆材料中欧洲化学品管理署高关注物质检测结果（单位：高聚物注浆材料中欧洲化学品管理署高关注物质检测结

33、果（单位：%）4040 40 环保特性环保特性 高聚物材料浸出性毒性试验和探索性模拟试验检测结果高聚物材料浸出性毒性试验和探索性模拟试验检测结果 检测结果（检测结果（mg/Lmg/L）生活饮用水标准生活饮用水标准 限值（限值（mg/L)mg/L)检测项目检测项目 原蒸馏水原蒸馏水 浸出性毒性试验浸出性毒性试验 探索性模拟试验探索性模拟试验 2424小时小时 4848小时小时 2424小时小时 4848小时小时 PHPH值值 6.26.2 6.36.3 6.26.2 6.26.2 6.26.2 六价六价铬铬 CrCr6+6+0.050.05 0.050.05 0.050.05 0.050.05

34、0.050.05 0.050.05 砷砷 AsAs 0.0050.005 0.0050.005 0.0050.005 0.0050.005 0.0050.005 0.050.05 镉镉 CdCd 0.00010.0001 0.00010.0001 0.00010.0001 0.00010.0001 0.00010.0001 0.0050.005 铜铜 CuCu 0.0010.001 0.0070.007 0.0060.006 0.0010.001 0.0010.001 1.01.0 汞汞 HgHg 0.000050.00005 0.000050.00005 0.000050.00005 0.0

35、00050.00005 0.000050.00005 0.0010.001 铅铅 PbPb 0.0050.005 0.0050.005 0.0050.005 0.0050.005 0.0050.005 0.010.01 铬铬 CrCr 0.0050.005 0.0050.005 0.0050.005 0.0050.005 0.0050.005 硒硒 SeSe 0.010.01 0.010.01 0.010.01 0.010.01 0.010.01 0.010.01 铁铁 FeFe 0.0010.001 0.0040.004 0.0040.004 0.0010.001 0.0010.001 0.

36、30.3 锰锰 MnMn 0.0010.001 0.0070.007 0.0050.005 0.0010.001 0.0010.001 0.10.1 铝铝 AlAl3+3+0.0010.001 0.0050.005 0.0050.005 0.0010.001 0.0010.001 0.20.2 锌锌 ZnZn 0.0010.001 0.0020.002 0.0020.002 0.0110.011 0.0090.009 1.01.0 4141 41 耐化学腐蚀性耐化学腐蚀性 溶液名称溶液名称 体积损失率（体积损失率（%）评价等级评价等级 氢氧化铵（氢氧化铵（10%10%）3.43.4 良好良好

37、盐酸（盐酸（10%10%）4.24.2 良好良好 硫酸（硫酸（10%10%）5.65.6 良好良好 氢氧化钠（氢氧化钠（10%10%）1.11.1 优良优良 氢氧化钠（浓）氢氧化钠（浓）2.62.6 优良优良 甲醇甲醇 4.14.1 良好良好 乙醇乙醇 3.93.9 良好良好 煤油煤油 3.53.5 良好良好 汽油汽油 3.63.6 良好良好 机油机油 2.32.3 优良优良 水水 0 0 优良优良 4242 42 抗渗性能抗渗性能 0.00.20.40.60.81.01.20.00.10.20.30.40.50.60.7密度/g.cm-3渗水压力/Mpa起渗压力/MPa 抗渗性能随密度变化，

38、可以根据工程实际灵活设计抗渗性能随密度变化，可以根据工程实际灵活设计 渗透试验试件渗透试验试件 顶部盲板顶部盲板 DYDY-200200的微控高精度抗渗仪的微控高精度抗渗仪 4343 43 膨胀力膨胀力 15111213141611098765432膨胀力试验装置示意图膨胀力试验装置示意图 脱模后高聚物试件脱模后高聚物试件 y=7.8858x2.1570.01.02.03.04.05.06.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9密度/g.cm-3最大膨胀力P/MPa4444 44 抗压性能抗压性能 强度随密度变化，可以根据工程实际灵活设计强度随密度变化，可以根据工程实际

39、灵活设计 试样破坏形态试样破坏形态 带高低温试验箱的电子万能试验机带高低温试验箱的电子万能试验机 y=41.565x2+5.4341x-0.30650.05.010.015.020.025.030.035.040.000.10.20.30.40.50.60.70.80.91材料密度/gcm-3压缩强度/MPa4545 45 抗拉性能抗拉性能 具有较高的抗拉强度和较强的柔韧性具有较高的抗拉强度和较强的柔韧性 抗拉强度/MPa 装入试验机的试件装入试验机的试件 破坏后试件破坏后试件 y=35.115x1.7446051015202530350.00.10.20.30.40.50.60.70.80.

40、91.0密度/gcm-3抗拉伸强度/Mpa4646 46 抗弯性能抗弯性能 抗弯、抗折、抗裂、抗震性能好抗弯、抗折、抗裂、抗震性能好 弯曲强度/MPa 低密度试件破坏形态低密度试件破坏形态 高密度试件破坏形态高密度试件破坏形态 y=55.5 x2+12.5 x-1.605101520253035400.00.10.20.30.40.50.60.70.8密度/gcm-3弯曲强度/Mpa4747 47 流动性能流动性能 非水反应高聚物注浆材料粘度随温度增加而降低非水反应高聚物注浆材料粘度随温度增加而降低 y=2485e-0.059xR2=0.9856050010001500200025003000

41、0102030405060温度（）粘度（mPa.s）4848 48 四、高聚物注浆机理 高聚物材料在土体中的片状扩散机理 国际上通常沿用球形扩散或柱状扩散假定国际上通常沿用球形扩散或柱状扩散假定 4949 49 通过大量的现场试验研究和深入的理论分析通过大量的现场试验研究和深入的理论分析，发现非水发现非水反应类膨胀性高聚物注浆材料在土体中反应类膨胀性高聚物注浆材料在土体中呈片状扩散呈片状扩散，并并对土体有渗透胶结作用对土体有渗透胶结作用 高聚物材料高聚物材料 高聚物材料高聚物材料 5050 50 高聚物在土体中片状扩散理论 基于非均质断裂力学理论和粘结单元法基于非均质断裂力学理论和粘结单元法，

42、建立了高聚建立了高聚物在土体中片状扩散模型物在土体中片状扩散模型，为高聚物定向劈裂注浆技为高聚物定向劈裂注浆技术提供了理论基础术提供了理论基础 5151 51 2max22max2)1(329329TEGTKdcIcz粘结区长度：粘结区长度：（未破坏粘结区）注浆孔 裂缝开度 已扩展裂缝端 理论缝端尖端 浆液 浆液压力 粘结区裂缝尖端 浆液充满裂缝（破坏粘结区）裂缝扩张区 5252 52 高聚物在土体中片状扩散理论分析与数值模拟高聚物在土体中片状扩散理论分析与数值模拟 5353 53 压力方程：压力方程：高聚物在土体狭窄空腔流动填充理论 0yvbxvbtbyx流动连续方程：流动连续方程：5454

43、 54 高聚物在土体狭窄空腔高聚物在土体狭窄空腔 流动填充理论与数值模拟流动填充理论与数值模拟 高聚物在土体狭窄空腔高聚物在土体狭窄空腔 流动填充模型试验流动填充模型试验 5555 55 高聚物在砂砾石中的扩散机理 高聚物注浆现场试验表明高聚物注浆现场试验表明 在砂层中在砂层中（介质粒径比较小介质粒径比较小）：高聚物材料主要是表：高聚物材料主要是表现为劈裂扩散现为劈裂扩散，在材料膨胀力的作用下在材料膨胀力的作用下，形成片状劈形成片状劈裂注浆体裂注浆体 在砾石层中在砾石层中（孔隙比较大孔隙比较大）：高聚物材料渗透扩散到：高聚物材料渗透扩散到注浆孔周围注浆孔周围，胶结形成球柱形注浆体胶结形成球柱形

44、注浆体 在砂砾石层中：高聚物材料既有渗透扩散在砂砾石层中：高聚物材料既有渗透扩散，又有劈裂又有劈裂扩散扩散，主要和粒径的大小主要和粒径的大小，以及孔隙率的大小和粒径以及孔隙率的大小和粒径的均匀程度有关的均匀程度有关 5656 56 砂层中，高聚物注浆材料劈裂呈片状扩散砂层中，高聚物注浆材料劈裂呈片状扩散 5757 57 砾石层中，高聚物材料渗透扩散到注浆孔周围，砾石层中，高聚物材料渗透扩散到注浆孔周围，胶结形成球柱形注浆体胶结形成球柱形注浆体 5858 58 砂砾石层中，高聚物材料既有渗透扩散，又有劈裂扩散砂砾石层中，高聚物材料既有渗透扩散，又有劈裂扩散 5959 59 五、道路与铁道非开挖维

45、修高聚物注浆技术 高速公路高速公路14.2614.26万万公里，每公里，每年年10%10%大中修，维修面积超大中修，维修面积超过过1 1亿亿mm2 2 高速铁路高速铁路2.92.9万万公里，路基公里，路基沉降问题凸显沉降问题凸显 高速公路与高速铁路发展迅速，养护维修任务繁重 高速铁路里程（公里）高速公路里程（公里）02000400060008000100001200020082009201020112012201302000040000600008000010000012000020012003200520072009201120136060 60 传统的开挖维修方法传统的开挖维修方法工期长、

46、造价高、对交工期长、造价高、对交通和环境影响大。通和环境影响大。开发快速检测非开挖维修技术具有重要意义。公路开挖维修公路开挖维修 传统开挖维修方法 6161 61 道路与铁道非开挖维修高聚物注浆技术 解决的关键学术技术问题解决的关键学术技术问题 路基路面材料特性反演理论路基路面材料特性反演理论 高速公路病害识别与非开挖修复技术高速公路病害识别与非开挖修复技术 高速铁路无砟轨道下沉快速修复技术高速铁路无砟轨道下沉快速修复技术 6262 62 发射信号发射信号I0 面层面层 基层基层 A1 A2 A3 路基路基 2 1 3 反射信号反射信号 介电特性反演理论介电特性反演理论 厚度、压实度、含水量厚

47、度、压实度、含水量 电磁检测电磁检测(探地雷达探地雷达)W6W6 荷载荷载 传感器传感器 落锤落锤 W1W1 W2W2 W3W3 W4W4 W5W5 E1E1 W7W7 W8W8 W9W9 E2E2 E3E3 E4E4 动力检测动力检测(落锤弯沉仪落锤弯沉仪)力学特性反演理论力学特性反演理论 刚度、强度、承载能力刚度、强度、承载能力 6363 63 半刚性基层沥青路面主要特点 中国的高速公中国的高速公路以半刚性基层沥路以半刚性基层沥青路面为主青路面为主，基层基层开裂开裂、脱空脱空、唧泥唧泥翻浆是养护维修的翻浆是养护维修的主要难点主要难点。6464 64 开挖换填 路面再生 施工慢，需要养生施工

48、慢，需要养生 周边施工缝容易产生次生周边施工缝容易产生次生病害病害 施工较快施工较快 表层修复，不能根治深层表层修复，不能根治深层病害病害 6565 65 开挖换填 路面再生 施工慢，需要养生施工慢，需要养生 周边施工缝容易产生次生周边施工缝容易产生次生病害病害 施工较快施工较快 表层修复，不能根治深层表层修复，不能根治深层病害病害 6666 66 高速公路病害处治高聚物注浆技术 研究揭示了高聚物材料对路基路面的作用机理，提出研究揭示了高聚物材料对路基路面的作用机理，提出了无损检测与高聚物注浆相结合的隐含病害快速处治了无损检测与高聚物注浆相结合的隐含病害快速处治新方法新方法 高聚物材料多层填充

49、基层脱空 6767 67 高速公路病害处治高聚物注浆技术 开发了无损检测与高聚物注浆相结合高速公路快速开发了无损检测与高聚物注浆相结合高速公路快速 维修成套技术和工法维修成套技术和工法 PR 采用无损检测技术采用无损检测技术 诊断病害诊断病害 采用高聚物注浆技术采用高聚物注浆技术 针对性处治病害针对性处治病害 6868 68 107107国道水泥路面高聚物注浆国道水泥路面高聚物注浆 （弯沉由（弯沉由80080012001200微米降至微米降至400400微米以下）微米以下）水泥路面 板底注浆技术 6969 69 安徽界阜蚌高速公路高聚物注浆 7070 70 加载注浆技术 基层松散路面 碎石基层

50、路面 荷载荷载 荷载荷载 注浆管注浆管 注浆管注浆管 注浆孔注浆孔 注浆孔注浆孔 7171 71 北京长安街碎石基层沥青路面高聚物加载注浆北京长安街碎石基层沥青路面高聚物加载注浆 注浆前检测注浆前检测 实施加载注浆实施加载注浆 注浆前基层松散注浆前基层松散 注浆后取出完整芯样注浆后取出完整芯样 时间(ns)桩号(m)61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 971001031061091121151181210.03.57.010.514.017.521.024.50.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2深度(m)注浆注浆 补