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四川省提名2018年国家科学技术奖励项目公示

技术发明奖

序号

一、项目名称

粘度时变灌浆材料创制与复杂岩土体加固关键技术

二、提名意见

灌浆是增加岩土体强度、降低渗透性与提高稳定性的主要技术手段。灌浆施工中常遇有复杂地层如：陡倾宽缝、高压涌突水、大体积溶洞、多通道架空土体及松散砂土等地层，存在“顺缝跑、灌不住、不吃浆”等质量问题。项目依托我国青藏高原及其周缘大型水电工程、重要基础设施建设中的灌浆难题，在国家自然科学基金委重点、面上项目，及水电、交通、能源重大工程项目的支持下，历时13年，创制了粘度时变性灌浆材料与复杂岩土加固关键技术，主要发明点有：（1）以水泥—聚合物化学动力学为基础，提出了水泥基灌浆材料水化过程的溶剂化膜理论，研制了适用流动时间可控、早凝、后期强度高的粘度时变灌浆材料；（2）以渗析凝聚和吸附胶结为理论依据，创制了强渗透、快胶凝、可降解的灌浆材料，并利用其抗风蚀、防水冲、保水好的特点，结合草灌（木）生态恢复手段，构建了化学加固—植物生长—化学降解—草灌群落的生态友好模式；（3）研发了浆液扩散测试装置、粘度时变灌浆施工设备及质量控制体系，增强了复杂岩土体灌浆地层适应性，提高了灌浆工程质量。

相关技术成果已申报专利103项，获发明专利授权23项、实用新型专利授权50项；发表论文220篇（SCI收录65篇、EI收录58篇）。“注浆扩散测试装置”获2013年中国专利金奖、2014年四川省专利特等奖；“粘度时变灌浆材料扩散与固结研究”获2013年四川省科技进步一等奖、2016年中国电建科学技术一等奖、2015年水力发电科学技术二等奖；“天山公路地质病害评价与防治擮研究”获2012年新疆自治区科技进步一等奖。项目第一完成人获2016年第九届全国发明创业奖•人物奖；该项技术于2015年被国家发改委遴选为《国家重点推广的低碳技术实施指南》（全国仅29项）；成果编入国土资源部《矿山帷幕注

浆规范》（DZ/T0285-2015）；编写技术指南《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB 50086-2015）和《水电水利工程边坡施工技术规范》(DL/T 5255-2010)；粘度时变材料注册国家商标2个（SJP、双聚），已规模化生产。

研究成果已在水电工程（如坝高305m的锦屏一级水电站）、交通工程（如海拔4800m的拉林高速米拉山隧道）、市政工程（如深圳地铁）与房屋建筑工程（如成都望江名门）等120余项重大工程使用，并在汶川地震灾后重建中发挥了重要作用。相关技术成果已在全国16个省市自治区应用推广，累积新增产值21亿元，为企业产生经济效益4.6亿元。

提名该项目为国家技术发明奖二等奖。

三、项目简介

主要技术内容

针对我国“西电东送”水电基地，“一带一路”山区高速公路、铁路以及机场等基础设施建设中，经常遇到的陡倾宽裂缝、架空松散、冻融冻劈等复杂地层加固难题，本项目在国家科技支撑计划、国家自然科学基金等课题资助下，历经13年科学攻关，成功创制了粘度时变灌浆材料与复杂岩土加固技术，实现了产业化及推广应用，解决了岩土体灌浆速凝材料早期强度低、后期强度高这一国际难题。主要发明创造如下：

(1) 提出了粘度时变性浆液水泥水化与稳定性理论，构建了水泥-外掺剂环境的水化和硬化概化模型；

(2) 以渗析凝聚和吸附胶结为理论依据，构建了沙土材料加固-植被适应性生长-植物一体化生态修复体系；

(3) 自主研发了浆液扩散测试装置，建立了牛顿流体和宾汉流体注浆扩散模型，发展了注浆扩散理论；

(4) 结合复杂地质环境和SJP材料的水化固化性能，创建了SJP双液法灌浆工艺，突破了优化浆液可泵时间和凝结时间的技术难题。

主要技术经济指标

该项目研究已获中国发明专利授权23项，实用新型专利授权50项，软件著作权授权2项，注册国家商标2个。项目组在《Nature Geoscience》等学术期刊上共

发表65篇SCI收录论文，58篇EI收录论文。上述研究成果，获得2013年中国专利金奖、四川省科技进步一等奖2项（2013年和2016年）、2012年新疆自治区科技进步一等奖、2014年四川省专利特等奖。粘度时变灌浆材料固结体3天强度，高出普通水泥浆2.5-4倍，28天强度高出10～20％。使复杂岩土体注浆加固，平均节约工时98.6%，节约水泥30-90%。

应用推广及效益情况

截止到2017年底，粘度时变灌浆材料与复杂岩土加固技术，已在我国水利水电工程、交通工程及地质灾害治理等重大工程实践中，得到推广应用。本项技术被写入《矿山帷幕注浆规范》(DZ/T 0285-2015)，研发产品于2015年被国家发改委列入国家重点推广低碳项目（全国仅29项），推广于全国120余项重大工程，新增产值21亿元，产生经济效益4.6亿元。

四川省科学技术厅组织专家进行成果鉴定。鉴定认为“该项研究成果解决了速凝灌浆材料早期强度高、后期强度低这一国际性难题，总体上达到了国际领先水平。”

四、客观评价

成果鉴定

2010年6 月13 日，四川省科学技术厅组织专家对“粘度时变浆液扩散与固结研究”项目进行了成果鉴定。鉴定委员会对本成果针对有关强卸荷、松驰拉裂、强震损伤岩体灌浆加固工程中，涉及到的陡倾裂隙面浆液漏量大、加固效果差这些亟需解决的关键技术难题，提出的水泥基粘度时变浆液外掺剂选择的理论依据、浆液扩散与固结特征，开发研制的系列粘度时变性浆液等研究工作，给予充分肯定，并一致认为“解决了速凝灌浆材料早期强度高、后期强度低这一国际性难题，总体上达到了国际领先水平”。

查新结论

国土资源西南地区科技查新检索站对本项目研究成果进行了科技查新，查新结论为：本项目创制的粘度时变性灌浆材料体系及其性能指标，在国内外文献中均未见报道。

行业机构检测

经过一级建筑工程质量检验测试机构“四川省建业工程质量检测有限公司”对粘度时变性灌浆材料的力学性能参数进行测试，表明：“粘度时变性灌浆材料的结石体抗渗性能满足国家相关质量标准，单块结石体三天抗压强度达到13MPa。检测结果表明粘度时变灌浆材料固结体3天强度，高出普通水泥浆2.5-4倍，28天强度高出10～20％。”

中国专利金奖

由中国知识产权局和世界产权组织举办的第十五届中国专利奖颁奖大会上，本项目获授权的发明专利“注浆扩散测试装置”获得了本届金奖，这是在本届评出的建筑行业领域内唯一一项专利金奖，同时也是本届大会唯一获得发明专利金奖的高校。大会对荣获该项金奖的专利进行了评价，认为“注浆扩散测试装置可以模拟不同倾角、不同结构面宽度、不同充填材料浆液在动、静水条件下的扩散特征。通过注浆装置测试，结合裂隙倾角和方位角、地下水压力、流速等影响因素，建立了牛顿、宾汉流体注浆扩散模型，发展了注浆