CN114150873B - 一种用于套筒灌浆的灌浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于套筒灌浆的灌浆装置及灌浆方法，所述灌浆装置包括灌浆泵和增压管；所述灌浆泵包括灌浆料筒、控制器、波动压力泵及灌浆管；所述控制器用于控制所述波动压力泵在灌浆时的泵浆压力，使所述波动压力泵在灌浆过程中的至少三个时间段，产生具有不同振幅和/或不同频率的波形泵浆压力；所述灌浆管一端连接波动压力泵，另一端连接套筒的灌浆孔，用于给套筒内输送灌浆料拌合物；所述增压管包括半刚性段、刚性段和支撑支架。本发明具有灌浆操作简单、施工效率高等优点。通过波动泵浆压力使灌浆料拌合物在套管内的上下运动，产生振动，从而实现灌浆料拌合物的振捣，挤出气泡，有效保证了灌浆的密实度。

Description

一种用于套筒灌浆的灌浆方法

技术领域

本发明一种有效确保套筒灌浆质量的施工工艺属于套筒灌浆技术领域，特别涉及一种可有效保证套筒灌浆密实度的施工工艺。

背景技术

装配式钢筋混凝土结构有利于我国建筑工业化的发展，是以“标准化生产、工厂化生产、装配化施工、成品化装修、信息化管理”为特征的建筑现代化产业。与传统现浇结构建筑相比，它具有：(1)有利于提高劳动生产效率，加快施工进度；(2)有利于保证工程质量；(3)有利于降低企业成本；(4)有利于节能环保等优点。因此装配式建筑是未来建筑的发展方向。其中节点连接技术是装配式建筑的一项关键技术，套筒灌浆连接是现有装配式建筑最常用的节点连接方式。该技术的特点为，金属套筒预埋在预制构件里，施工时，将预埋钢筋插入金属套筒，并在金属套筒中灌注高强、早强、可微膨胀的水泥基灌浆料拌合物，从而实现钢筋连接。套筒灌浆施工属于隐蔽项目，存在灌浆质量较难保证的问题。现有套筒灌浆多采用压力灌浆技术或真空灌浆技术。但由于套筒内表面粗糙，障碍物过多，或者由于灌浆操作不认真、灌浆速度过快以及灌浆区域密闭性差等原因，套筒内易产生气泡，造成套筒灌浆不密实。针对该问题，研究人员制定了相应的施工操作规范，如《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(JGJ 355-2015)。另外东南大学郭正兴教授团队提出了微重力流补浆技术通过在高位排气兼补浆孔上安装透明塑料弯管和透明塑料漏斗的方法来确保灌浆密实度，现场效果较佳。专利CN109444389A、CN208586820U等也通过在排气孔上安装漏斗或套筒灌浆饱满度观测器来保证灌浆料拌合物在灌浆套筒内注满并具有一定的压力。

但是现有施工操作规范规定比较笼统，实操性较弱。另外，由外插补浆漏斗的所形成的补浆压力有限，存在不能有效补浆、不能有效排除空气，造成套筒灌浆出现孔洞，存在质量隐患。更重要的是，该补浆技术灌浆操作繁琐，费时费力，属于被动补浆技术，存在施工效率低、灌浆密实度较难保证、操作人员多和施工周期长等缺点。

发明内容

发明目的：本发明针对现有灌浆技术的不足，提出的一种有效确保套筒灌浆质量的施工工艺，简化灌浆操作、提高使用效率的灌浆装置及灌浆方法。

技术方案：

一种用于套筒灌浆的灌浆装置，其特征在于，包括灌浆泵和增压管；其中：

所述灌浆泵包括灌浆料筒、控制器、波动压力泵及灌浆管；所述灌浆料筒用于搅拌及储放灌浆料拌合物；所述控制器用于控制所述波动压力泵在灌浆时的泵浆压力，使所述波动压力泵在灌浆过程中的至少三个时间段，产生具有不同振幅和/或不同频率的波形泵浆压力；所述灌浆管一端连接波动压力泵，另一端连接套筒的灌浆孔，用于给套筒内输送灌浆料拌合物；

所述增压管包括半刚性段、刚性段和支撑支架；所述半刚性段下端连接套筒的排气孔，上端连接刚性段；所述支撑支架一端连接增压管刚性段，另一端固定在预制构件表面，用于固定增压管，防止增压管倾倒导致灌浆密实度受损。

所述增压管刚性段从下往上依次设置两条刻度线，分别为适浆线和超浆线；所述适浆线高于钢套筒排气孔内表面8～10cm；所述超浆线与适浆线的距离为5～10cm。

所述套筒和增压管组合体可分为第一泵浆段、第二泵浆段和第三泵浆段。所述第一泵浆段为套筒底部内表面至距套筒灌浆孔内表面上缘25～50mm处；所述第二泵浆段为套筒灌浆孔内表面上缘25～50mm处至增压管适浆线；所述第三泵浆段为增压管适浆线至增压管超浆线。

一种用于钢套筒灌浆的灌浆方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)前期准备：1)使用空气压缩机清除钢筋、套筒内部的粉尘、碎渣等杂物，必要时可采用清水冲去表面杂质，并用空气压缩机吹除多余水滴；2)拌制灌浆料拌合物，灌浆料拌合物的质量应满足《钢筋连接用套筒灌浆料拌合物》(JG/T 408-2013)的要求，并且应在30min内使用完毕；3)在连接灌浆孔之前，进行试泵浆，用于排除灌浆管内的空气、水分及其他杂质，并排除拌和不均匀的灌浆料拌合物，待拌和均匀、颜色一致的灌浆料拌合物流出2～3s，试泵浆结束；4)将灌浆管与套筒灌浆孔通过第一连接端和第一密封圈紧密连接，并把增压管与套筒的排气孔通过第二连接端和第二密封圈紧密连接。

(2)正式泵浆：1)按第一压力对第一泵浆段进行泵浆，泵浆时间控制在15～30s，泵浆速度为3～5mm/s；2)以第二振幅和第二频率的波动压力模式对第二泵浆段进行泵浆，泵浆时间控制在30～60s，泵浆速度为10～15mm/s；3)以第三振幅和第三频率的波动压力模式对第三泵浆段进行泵浆，泵浆时间控制在10～20s，泵浆速度为3～5mm/s。

(3)停止泵浆：1)当超浆线上的观测孔中有灌浆料拌合物流出时，停止泵浆。停止泵浆后，拆除与套筒灌浆孔连接的灌浆管，并封堵灌浆孔；2)封堵灌浆孔后，使增压管上的灌浆料拌合物保持5～10min，若增压管上的灌浆料拌合物未下降至适浆线以下，拆除增压管后填塞排气孔，将增压管洗净吹干，留备下一施工段使用；若增压管上的灌浆料拌合物下降至适浆线以下时，则进行补浆操作。

(4)套筒补浆：1)将补浆管从增压管中插入，尽可能深地插入套筒内部；2)保持补浆管位置不变，以第一压力补浆至淹没补浆管管口0.5～2.0cm，补浆速度为3～5mm/s；3)保持补浆管位置不变，采用以第二振幅和第二频率为特征的压力波补浆至适浆线，补浆速度为3～5mm/s；3)采用以第三振幅和第三频率为特征的压力波进行补浆，补浆速度为3～5mm/s，一边补浆，一边拔出补浆管，缓慢补浆至超浆线，并完全拔出补浆管。

有益效果；

(1)本发明灌浆装置，具有灌浆操作简单、施工效率高等优点。

(2)本发明通过波动泵浆压力使灌浆料拌合物在套管内的上下运动，产生振动，从而实现灌浆料拌合物的振捣，挤出气泡，有效保证了灌浆的密实度；还有效避免灌浆过程中灌浆料拌合物凝固导致灌浆孔堵塞，从而提高灌浆质量。

(3)第一泵浆段通过低压低速模式进行泵浆，可以使灌浆料拌合物更好地填充钢套筒灌浆孔下方的空隙，减少气泡的带入。另外，第一泵浆段顶部高于钢套筒灌浆孔内表面上缘，可为第二泵浆段泵浆提供一定的阻力，确保灌浆的密实性。第二泵浆段采用高幅度低频率波动压力模式进行泵浆，通过灌浆料拌合物的大幅上下运动增加振捣强度，从而实现灌浆密实。另外，第二泵浆段采用高泵浆速度进行泵浆，可在保证灌浆密实度的前提下，加快灌浆速度，缩短施工时间。第三泵浆段采用小幅度高频率波动压力模式进行泵浆，可提高振捣强度，进一步实现灌浆料拌合物密实度。另外，第三泵浆段通过低泵浆速度进行泵浆，一方面可在对施工时间不造成过大影响的前提下，增加振捣时间，另一方面，降低的泵浆速度可避免泵浆过快使灌浆料拌合物从增压管溢出，造成灌浆料拌合物的浪费。

(4)本发明的增压管使实际灌浆料拌合物高度高于套筒内壁最高点8～10cm，所形成的高度差使套筒内的灌浆料拌合物维持一定的压力，进一步保证密实度。

(5)本发明中的增压管尾端采用半刚性管道，一方面可方便调整刚性段位置，使其轴线保持铅垂，另一方面可适应多种排气孔，具有良好的适用性。

(6)本发明的增压管刚性段上设置刻度线及观测孔，可帮助施工人员精确控制灌浆泵的开启与闭合，提高施工效率。

(7)本发明的增压管支架可有效固定增压管，避免增压管注浆后重力增大而自身刚度不足导致倾倒，造成灌浆料拌合物浪费及灌浆密实度的损失。

附图说明

图1为本发明一种用于钢套筒灌浆的灌浆装置的结构图。

图中：1、灌浆泵；2、灌浆料筒；3、搅拌装置；4、冲洗及吹干装置；5、余量监测装置；6、压力监测装置；7、控制器；8、波动压力泵；9、灌浆管；10、第一连接端；11、第一密封圈；12、止浆阀门；13、补浆管；14、指示器；15、支撑轮；21、增压管；22、半刚性段；23、刚性段；24、第二连接端；25、第二密封圈；26、适浆线；27、超浆线；28、观测孔；29支撑支架；31、预制构件；32、钢筋；33、钢套筒；34、灌浆料拌合物；35、灌浆孔；36、排气孔；37、第一泵浆段；38、第二泵浆段；39、第三泵浆段。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作出进一步详细阐明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

以下结合附图对发明做进一步说明：

本发明一种用于钢套筒灌浆的灌浆装置，可有效确保套筒的灌浆质量，包括灌浆泵和增压管；其中：

所述灌浆泵1包括灌浆料筒2、控制器7、波动压力泵8及灌浆管9；所述灌浆料筒2用于搅拌及储放灌浆料拌合物34；所述控制器7用于控制所述波动压力泵8在灌浆时的泵浆压力，使所述波动压力泵8在灌浆过程中的至少三个时间段，产生具有不同振幅和/或不同频率的波形泵浆压力；所述灌浆管9一端连接波动压力泵泵8，另一端连接钢套筒灌浆孔35，用于给钢套筒33内输送灌浆料拌合物34。

所述增压管21包括半刚性段22、刚性段23和支撑支架29；所述半刚性段22下端连接钢套筒33的排气孔36，上端连接刚性段23；所述支撑支架29一端连接增压管21刚性段23，另一端固定在预制构件31表面，用于固定增压管21，防止增压管21倾倒导致灌浆密实度受损。

所述灌浆泵1还包括指示器14，所述指示器14包括用于显示泵浆压力的压力指示器、用于显示灌浆料拌合物容量的余量指示器和用于显示压力曲线的波形指示器。

所述灌浆泵1可在控制器7的控制下处于多种工作模式，包括冲洗模式、制备模式、泵浆模式和补浆模式。

所述冲洗模式即灌浆泵1施工完成后进行自动冲洗，用于清除多余灌浆料拌合物34，排除洗浆水，并吹干多余水珠，以备下次使用。

所述制备模式即在灌浆料、水等按试验配比添加至灌浆料筒2后，灌浆料筒2上安装的电动搅拌装置3开始工作，将混合料搅拌均匀。

所述补浆模式即在钢套筒33灌浆完毕后需补浆时，采用波动压力低速、高频、小量地往钢套筒33内注入灌浆料拌合物34。指示器包括压力指示器、余量指示器、波形指示器等。

所述泵浆模式即在所述控制器7的控制下，使所述波动压力泵8在灌浆过程中的至少三个时间段，产生具有不同振幅和/或不同频率的波形泵浆压力。

所述波形泵浆压力波为锯齿波、正弦波或脉冲波。

所述灌浆管9采用耐磨性优良，内壁光滑、耐用性好的材料制成，避免在泵浆压力作用下爆管。

所述灌浆管9包括位于端部的第一连接端10，用于实现灌浆管9与钢套筒33灌浆孔35的连接。

所述第一连接端10为可跟换接头，以便适用多种型号的钢套筒33。

所述第一连接端10外部包覆第一密封圈11，保证灌浆管9与钢套筒灌浆孔35的可靠连接，防止泵浆时灌浆管9脱离，导致灌浆失败。

所述第一连接端10内设置止浆阀门12，用于灌浆完毕拆卸灌浆管9时防止灌浆料拌合物34外流，导致钢套筒33内部灌浆料拌合物34的密实度产生损失。

所述增压管21采用内壁光滑、耐磨性好的材料制成。

所述增压管21尾端为半刚性段22。半刚性段22一方面可方便调整刚性段23位置，使其轴线保持铅垂，另一方面可适应多种排气孔36，具有良好的适用性。

所述增压管半刚性段22与钢套筒排气孔36通过第二连接端24连接，第二连接端24外侧增设第二密封圈25，其作用与第一密封圈11相同。

所述第二连接端24为可更换接头，以便适用多种型号的钢套筒33。

所述刚性段23位于预制构件31外，其轴线为铅垂方向。

所述增压管刚性段23从下往上依次设置两条刻度线，分别为适浆线26和超浆线27。

所述适浆线26高于钢套筒排气孔36内表面8～10cm，确保适浆线26高度高于钢套筒33内壁最大高度，从而使钢套筒33内的灌浆料拌合物34维持一定压力，有利于灌浆密实。

所述超浆线27与适浆线26的距离为5～10cm，超浆线27用于使灌浆料拌合物34液面到达适浆线26时，再维持较高压力进行灌浆，灌浆料拌合物34液面从适浆线26至超浆线27的过程，是钢套筒33内灌浆料拌合物34进一步振捣密实的过程。

所述超浆线27外侧布置观测孔28，当灌浆料拌合物34从观测孔28流出即可关闭灌浆泵1和封堵灌浆孔35。

所述钢套筒33和增压管21组合体可分为第一泵浆段37、第二泵浆段38和第三泵浆段39。所述第一泵浆段37为套筒33底部内表面至距套筒灌浆孔35内表面上缘25～50mm处；所述第二泵浆段38为套筒灌浆孔35内表面上缘25～50mm处至增压管适浆线26；所述第三泵浆段39为增压管适浆线26至增压管超浆线27。

在所述第一泵浆段37，所述控制器7控制所述波动压力泵8产生第一压力进行泵浆；在所述第二泵浆段38，所述控制器7控制所述波动压力泵8产生具有第二振幅和第二频率的波形泵浆压力；在所述第三泵浆段39，所述控制器7控制所述波动压力泵8产生具有第三振幅和第三频率的波形泵浆压力；所述第一压力为恒定压力，其取值范围为0.5～0.8P(P为设计泵浆压力)；所述第二振幅峰值为1.1～1.4P，谷值为0.6～0.9P；所述第二频率为4～8Hz；所述第三振幅峰值为1.0～1.2P，谷值为0.8～0.95P；所述第三频率为6～10Hz。

所述增压管21亦可用做补浆通道；灌浆完毕密封灌浆孔35后，若发现增压管21液面由超浆线27下降至适浆线26以下，可在增压管21内插入与灌浆泵1相连的补浆管13进行补浆。

所述补浆管13基本要求与灌浆管9相同，其末端直径稍小，为半刚性管，其直径小于钢套筒33与钢筋32间的间隙，便于尽可能地插入至需补浆区域。

实施例1：

一种用于钢套筒灌浆的灌浆方法，用于实现钢套筒的高效灌浆及确保灌浆质量。

(1)前期准备：1)使用空气压缩机清除钢筋、钢套筒33内部的粉尘、碎渣等杂物，必要时可采用清水冲去表面杂质，并用空气压缩机吹除多余水滴；2)拌制灌浆料拌合物34，灌浆料拌合物34的质量应满足《钢筋连接用钢套筒灌浆料拌合物》(JG/T 408-2013)的要求，并且应在30min内使用完毕；3)在连接灌浆孔35之前，进行试泵浆，用于排除灌浆管9内的空气、水分及其他杂质，并排除拌和不均匀的灌浆料拌合物34，待拌和均匀、颜色一致的灌浆料拌合物34流出2～3s，试泵浆结束；4)将灌浆管9与钢套筒灌浆孔35通过第一连接端10和第一密封圈11紧密连接，并把增压管21与钢套筒排气孔36通过第二连接端24和第二密封圈25紧密连接。

(2)正式泵浆：1)按第一压力对第一泵浆段37进行泵浆，泵浆时间控制在15～30s，泵浆速度为3～5mm/s；2)以第二振幅和第二频率的波动压力模式对第二泵浆段38进行泵浆，泵浆时间控制在30～60s，泵浆速度为10～15mm/s；3)以第三振幅和第三频率的波动压力模式对第三泵浆段39进行泵浆，泵浆时间控制在10～20s，泵浆速度为3～5mm/s。

(3)停止泵浆：1)当超浆线27上的观测孔28中有灌浆料拌合物34流出时，停止泵浆。停止泵浆后，拆除与钢套筒灌浆孔35连接的灌浆管9，并封堵灌浆孔35；2)封堵灌浆孔35后，使增压管21上的灌浆料拌合物34保持5～10min，若增压管21上的灌浆料拌合物34未下降至适浆线26以下，拆除增压管21后填塞排气孔36，将增压管21洗净吹干，留备下一施工段使用。

实施例2：

一种用于套筒灌浆的灌浆装置及灌浆方法，用于实现钢套筒的高效补浆及确保补浆质量。

本实施例中除补浆管13外其余均与实施例1相同。

若增压管21上的灌浆料拌合物34下降至适浆线26以下时，则进行补浆操作，补浆操作步骤如下：

1)将补浆管13从增压管21中插入，尽可能深地插入钢套筒33内部；

2)保持补浆管13位置不变，以第一压力补浆至淹没补浆管13管口5～20mm，补浆速度为3～5mm/s；

3)保持补浆管位置不变，采用以第二振幅和第二频率为特征的压力波补浆至适浆线26，补浆速度为3～5mm/s；

4)采用以第三振幅和第三频率为特征的压力波进行补浆，补浆速度为3～5mm/s，一边补浆，一边拔出补浆管13，缓慢补浆至超浆线27，并完全拔出补浆管13。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (4)

1.一种用于套筒灌浆的灌浆方法，采用灌浆装置进行灌浆，其中灌浆装置包括灌浆泵和增压管；所述灌浆泵包括灌浆料筒、控制器、波动压力泵及灌浆管；所述灌浆料筒用于搅拌及储放灌浆料拌合物；所述控制器用于控制所述波动压力泵在灌浆时的泵浆压力，使所述波动压力泵在灌浆过程中的至少三个时间段，产生具有不同振幅和/或不同频率的波形泵浆压力；所述灌浆管一端连接波动压力泵，另一端连接套筒的灌浆孔，用于给套筒内输送灌浆料拌合物；所述增压管包括半刚性段、刚性段和支撑支架；所述半刚性段下端连接套筒的排气孔，上端连接刚性段；所述支撑支架一端连接增压管刚性段，另一端固定在预制构件表面，用于固定增压管，防止增压管倾倒导致灌浆密实度受损；所述增压管刚性段从下往上依次设置两条刻度线，分别为适浆线和超浆线；所述适浆线高于钢套筒排气孔内表面8~10cm；所述超浆线与适浆线的距离为5~10 cm；所述套筒和增压管组合体可分为第一泵浆段、第二泵浆段和第三泵浆段；所述第一泵浆段为套筒底部内表面至距套筒灌浆孔内表面上缘25~50 mm处；所述第二泵浆段为套筒灌浆孔内表面上缘25~50 mm处至增压管适浆线；所述第三泵浆段为增压管适浆线至增压管超浆线；

其特征在于，灌浆方法包括如下步骤：

将灌浆管与套筒的灌浆口紧密连接；将增压管与套筒的排气口紧密连接；

开始泵浆，分三个泵浆段进行泵浆：第一泵浆段，按恒定压力P泵入灌浆料拌合物至距套筒灌浆口内表面上缘25~50 mm，泵浆时间为15~30 s，泵浆速度为3~5 mm/s；第二泵浆段，采用波动压力模式对第二泵浆段进行泵浆，波动压力的峰值为1.1~1.4 P，波动压力的谷值为0.6~0.9 P；波动压力的频率为4~8 Hz，泵浆时间为30~60 s，泵浆速度为10~15 mm/s；第三泵浆段，采用波动压力模式对第三泵浆段进行泵浆，波动压力的峰值为1.0~1.2 P，波动压力的谷值为0.8~0.95 P；波动压力的频率为6~10 Hz，泵浆时间为10~20 s，泵浆速度为3~5 mm/s；

停止泵浆，当超浆线上的观测孔中有浆液流出时，停止泵浆。

2.根据权利要求1所述的灌浆方法，其特征在于，

停止泵浆后，拆除与钢套筒灌浆孔连接的灌浆管，并封堵灌浆孔；封堵灌浆孔后，使增压管上的浆液保持5~10分钟，若增压管上的浆液未下降至适浆线以下，拆除增压管然后填塞排气孔；若增压管上的浆液下降至适浆线以下，则在增压管内插入与波动压力泵相连的补浆管进行补浆。

3.根据权利要求2所述的灌浆方法，其特征在于，套筒补浆的方法是：

1）将补浆管从增压管中插入套筒内部；

2）保持补浆管位置不变，以恒定压力P补浆至淹没补浆管管口5~20 mm，补浆速度为3~5mm/s；

3）保持补浆管位置不变，采用第二灌浆段的波动压力模式下的压力波补浆至适浆线，补浆速度为3~5 mm/s；

4）采用第三灌浆段的波动压力模式下的压力波进行补浆，补浆速度为3~5 mm/s，一边补浆，一边拔出补浆管，缓慢补浆至超浆线，并完全拔出补浆管。

4.根据权利要求1所述的灌浆方法，其特征在于，所述灌浆泵还包括指示器，所述指示器包括用于显示泵浆压力的压力指示器、用于显示灌浆料拌合物容量的余量指示器和用于显示压力曲线的波形指示器。

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