用于套筒灌浆的振捣装置、套筒灌浆系统、灌浆施工方法

技术领域

本发明属于土木建筑施工技术领域，具体涉及用于套筒灌浆的振捣装置、套筒灌浆系统、及灌浆施工方法。

背景技术

装配式建筑施工中，预制柱之间、梁之间或梁柱之间竖向钢筋的连接通常采用灌浆套筒连接。套筒灌浆通常采用独立灌浆和连通腔灌浆两种方式。本案只涉及连通腔灌浆方式。现场预制件吊装好后，要将上下部预制件预设的间隙用专用砂浆进行封缝，一般又称为建仓，形成连通腔。通过套筒灌浆口注入浆液，浆液通过该套筒内腔流入连通腔，再流入其它套筒内腔，使连通腔和各套筒腔内全部注满浆液。当浆液凝固达到一定的强度要求，该项现场施工即告结束。

目前使用的灌浆施工方法是将浆液从一个套筒口的灌浆口灌入，浆液在套筒腔和连通腔内流动，当浆液从各套筒的灌浆口、出浆口流出时，立即用塞子将其堵住，直到全部灌浆口、出浆口都堵住，该项施工即告一段落。但由于以下客观存在的因素，使得灌浆过程并不顺利。

（1）预制构件表面在预制时做了拉毛处理，使得浆液在连通腔内受到较大的摩阻力，影响浆液流动。

（2）预制构件表面干燥，且具有一定的吸水性，在灌浆前处于密封状态，无法施水湿润。当浆液灌入后，由于水分损失导致浆液流动性变差，不利于浆液在连通腔和套筒腔内流动。

（3）连通腔高度一般只有20mm--30mm。由于预制构件制作误差的存在，或者如果砂浆封缝前连通腔内建筑垃圾未清理干净，可能使得连通腔局部空间截面狭小，浆液流动容易受阻。

（4）钢筋与套筒内壁间隙很小，有时只有4mm到5mm。当钢筋出现偏位时，局部空间更狭小，浆液流动困难。

（5）高性能灌浆浆液水灰比小，浆液本身的流动性比普通混凝土要低。

（6）浆液内含有高强度石英砂骨料，由于石英砂比重较大，容易沉积在浆液底部，影响浆液流动和和易性。特别在套筒底部，石英砂堆积易阻塞浆液上升通道。

基于上述因素的存在，很难确保在灌浆能够顺利进行，导致出现以下现象：

1．尽管加大注浆压力，由于套筒腔底部石英砂堆积阻塞，浆液总是无法流入套筒腔，不能从套筒灌浆口或出浆口流出。如果此时一味增大灌浆压力，只有使得套筒腔底部阻塞更加严重，致使该套筒灌浆失败。同时压力过大，封缝砂浆容易出现裂口漏浆，使得灌浆不能顺利进行。

2.有时为了尽量减少连通腔和套筒腔内浆液流动性损失，采取快速灌浆，使得浆液在连通腔和套筒腔没有充分的流动时间而无法充分灌满，易形成空腔。此时将灌浆口、出浆口阻塞后，套筒内的浆液会回流至连通腔内填补空腔，套筒内的浆液高度必然下降，不能满足套筒灌浆饱满度要求。

3.如果为了使浆液充分流动而减缓灌浆速度，由于灌浆料石英砂比较大，易沉积在底部，影响浆液的均匀性，使得套筒腔内浆液粗骨料变少，其强度变低，连接质量不符合要求。

目前对于套筒灌浆失败后尚无有效的弥补和整改措施。因套筒灌浆失败而导致施工质量不符合要求，一般只得返工处理，推倒重来，直接给项目施工带来经济损失和工期损失。

装配式结构施工中，竖向钢筋连接质量是影响整个结构可靠性的关键。该项施工质量不合格或存在质量隐患，将严重影响的建筑结构的可靠性和安全性能。目前，我国采用的剪力墙装配式混凝土建筑体系，正是由于灌浆质量可靠性的问题难以解决，使得该体系推广应用受到严重影响。部分地区正是因为该因素，且目前没有理想的套筒灌浆质量检测手段，限制甚至禁止采用剪力墙装配式体系。桥梁结构承受荷载大，相对建筑承受的动荷载更为复杂，对竖向钢筋连接质量可靠性要求更高，推广应用更加受阻。

综上所述，亟需一种能够提高套筒灌浆质量可靠性的设施及施工方法，满足结构件钢筋连接施工质量可靠性要求。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种能够使灌浆过程变得顺利、灌浆质量可靠的用于套筒灌浆的振捣装置、以及套筒灌浆系统，同时还提供对应的灌浆施工方法。可用在装配式预制结构件钢筋灌浆套筒连接的连通腔灌浆方式施工，以解决混凝土装配式结构体系推广应用面临的难题。

本发明解决问题的技术方案是：一种用于套筒灌浆的振捣装置，包括至少一个振动源、多个第一传振器、至少一个第二传振器、以及多个振动环，每两个相邻的振动环之间通过第一传振器连接形成网状结构，所述振动源与至少一个振动环通过第二传振器连接，振动源可通过第一传振器和第二传振器将振动传递至各振动环。

上述方案中，第一、第二传振器的作用是传递振动。振动源的作用是发生振动，优选可以调功率的振动源。

进一步的，所述振动环、第一传振器、第二传振器为刚性钢丝，第一传振器、第二传振器与振动环之间为刚性连接。

所述振动环根据钢筋情况设置，每根钢筋设置一个，套入钢筋。振动环之间通过振动网单元连接，所述振动网单元由多个第一传振器连接构成，振动网单元外轮廓根据连通腔形状、钢筋排列情况均匀设置。一种优选的方案中，所述振动环排成两排，前排和后排之间交错布置；前排的振动环与其相邻的后排振动环通过振动网单元连接，所述振动网单元由多个第一传振器连接构成，振动网单元外轮廓为矩形，前排的振动环与其相邻的后排振动环分别位于矩形振动网单元的对角顶点，且在矩形的对角线上设置有将前排的振动环和其相邻的后排振动环刚性连接的第一传振器。

进一步的，所述振动网单元有多个，相互依次连接形成整个振动网。

设置成振动网的目的是使得第一传振器能够均布在连通腔内，使得振动覆盖连通腔各处，从而更好的增加流动性。

本发明还提供一种套筒灌浆系统，包括需要灌浆连接的第一构件和第二构件、预埋于第一构件内的套筒、位于第二构件上的伸出钢筋，在第二构件与第一构件之间设有间隙，在第一构件和第二构件之间的间隙外轮廓处设有用于密封的封缝砂浆，第一构件与第二构件之间形成与套筒腔连通的连通腔，在第一构件上对应套筒预留有灌浆口和出浆口，还包括上述用于套筒灌浆的振捣装置，所述振动环和第一传振器设置于连通腔内，振动环内径大于伸出钢筋外径；

每个振动环一一对应与一伸出钢筋套接，且置于伸出钢筋根部；振动环与套筒内壁之间留有间隙；所述振动源设置于第一构件和第二构件外，第二传振器穿过封缝砂浆。

与传统的套筒灌浆系统不同在于，本发明增加了振捣装置，能够再灌浆同时进行振动，使得浆液流动更加顺畅。

优选的，相邻第一传振器之间、以及第一传振器与振动环之间相互连接，构成振动网，且振动网均匀覆盖在连通腔内，从而保证振动效果。

进一步的，第二传振器与封缝砂浆的交接处设有弹性块，所述弹性块四周与封缝砂浆密封，第二传振器从弹性块中穿过，且弹性块与第二传振器之间密封。

上述方案中，设置弹性块将第二传振器包裹，确保振动能够传给振动网，弹性块圆形方形均可。

优选的，所述弹性块为弹性橡胶制成，弹性块的内外侧与封缝砂浆边沿平齐。

上述方案设置为平齐的目的在于确保第二传振器能够较好的自由振动，尽量减少振动功率损失。

相应的，本发明还提供一种应用上述套筒灌浆系统的灌浆施工方法，包括如下步骤：

a）在第一构件吊装前，将振捣装置的振动环依次套入第二构件的伸出钢筋，与此同时，第一传振器也置于第二构件表面上；

b）第一构件吊装入位，伸出钢筋一一对应插入套筒腔，在第一构件和第二构件间留间隙，四周用封缝砂浆密封，构建连通腔；

c）当封缝砂浆达到规定强度后，开始进行灌浆施工，将灌浆管的灌浆嘴插入其中一个套筒的灌浆口开始灌浆，同时启动振动源，第一传振器、第二传振器和振动环处于振动状态；

d）浆液通过套筒腔流入到连通腔，在第一传振器的作用下向连通腔各处流动，填充到连通腔的各个部位；

当连通腔内浆液灌满后，浆液向各套筒腔流动，套筒下方振动环处于振动状态，在振动作用下，浆液顺利流入各套筒腔；

e）当流入套筒腔内的浆液上升到其它各套筒灌浆口，浆液从套筒的灌浆口流出，此时将各套筒灌浆口用塞子塞住；

f）浆液在套筒腔内继续上升，当浆液在套筒内上升到各套筒出浆口，浆液从出浆口流出，逐一将所有流出浆液的出浆口塞住；

g）停止振动，浆液已经充满了连通腔和各套筒腔，拔出灌浆嘴，用塞子封堵住注浆端的注浆口，注浆施工完成。

进一步的，步骤b）中用封缝砂浆密封时，在封缝砂浆中埋设至少一个弹性块，弹性块和封缝砂浆一同起到封缝作用，第二传振器从弹性块中穿过。所述弹性块为弹性橡胶制成，弹性块的内外侧与封缝砂浆边沿平齐。

本发明的装置及系统使得套筒灌浆过程中，传振器振动引导浆液流向连通腔的各个部位，提高浆液的流动性，有助于浆液充满连通腔。振动环振动能够振散套筒腔入口易堆积物，使浆液顺利流入套筒腔进行填充。

本发明能够引导浆液流动并改善浆液流动性能，有效防止浆液骨料沉积，从而提高套筒灌浆施工质量可靠度和灌浆施工工效，节约浆液用量。操作简单，价格便宜，便于推广使用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明套筒灌浆系统结构示意图。

图2为本发明振捣装置结构俯视图（去除第一构件）。

图中：1-振动源，2-第一传振器，3-弹性块，4-振动环，5-振动网，6-伸出钢筋，7-封缝砂浆，8-第二构件，9-套筒，10-套筒腔，11-灌浆管，12-灌浆机，13-第一构件，14-出浆口，15-灌浆口，17-连通腔，18-振动网单元，20-第二传振器。

具体实施方式

为了便于描述，各部件的相对位置关系（如：上、下等）的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。

如图1～2所示，一种用于套筒灌浆的振捣装置，包括至少一个振动源1、多个第一传振器2、至少一个第二传振器20、以及多个振动环4。相邻振动环4之间通过第一传振器2连接。所述振动源1与至少一个振动环4通过第二传振器20连接。振动源1可通过第一传振器2和第二传振器20将振动传递至各振动环4。

所述振动环4、第一传振器2、第二传振器20为刚性钢丝。可选直径约5mm的硬钢丝或中硬钢丝。

第一传振器2、第二传振器20与振动环4之间为刚性连接。比如焊接。

所述振动环4排成两排，前排和后排之间交错布置。前排的振动环4与其相邻的后排振动环4通过振动网单元18连接。所述振动网单元18由多个第一传振器2连接构成。振动网单元18外轮廓为矩形。前排的振动环4与其相邻的后排振动环4分别位于矩形振动网单元18的对角顶点，且在矩形的对角线上设置有将前排的振动环4和其相邻的后排振动环4刚性连接的第一传振器2。

所述振动网单元18有多个，相互依次连接形成整个振动网5。

上述振动网的布置形式根据连通腔17的形状制作，原则上只要振动网均匀覆盖在连通腔17内，接入振动源1后，能够在连通腔17内自由振动即可。

本实施例还提供一种套筒灌浆系统，包括需要灌浆连接的第一构件13和第二构件8、预埋于第一构件13内的套筒9、位于第二构件8上的伸出钢筋6。在第二构件8与第一构件13之间设有间隙。在第一构件13和第二构件8之间的间隙外轮廓处设有用于密封的封缝砂浆7。第一构件13与第二构件8之间形成与套筒腔10连通的连通腔17。在第一构件13上对应套筒9预留有灌浆口15和出浆口14。

还包括上述用于套筒灌浆的振捣装置。所述振动环4和第一传振器2设置于连通腔17内。振动网5均匀覆盖连通腔17。

振动环4内径大于伸出钢筋6外径。振动环4直径比预留的伸出钢筋6大10mm-20mm，具体数值根据伸出钢筋6直径进行调整。每个振动环4一一对应与一伸出钢筋6套接，且置于伸出钢筋6根部。振动环4与套筒9内壁之间留有间隙。振动环4用于防止对套筒腔10入口的浆液流入形成明显的障碍，振动时又能有效振散套筒腔10入口的堆积骨料，改善该处浆液流动性，使浆液顺利流入套筒腔10进行填充，当振动环4圆心和伸出钢筋6圆心重合时，效果最佳。

所述振动源1设置于第一构件13和第二构件8外。振动源1振动频率无极可调。

第二传振器20穿过封缝砂浆7。第二传振器20与封缝砂浆7的交接处设有弹性块3。所述弹性块3四周与封缝砂浆7密封。第二传振器20从弹性块3中穿过，且弹性块3与第二传振器20之间密封。

所述弹性块3优选为弹性橡胶制成。弹性块3的内外侧与封缝砂浆7边沿平齐，确保第二传振器20能够较好的自由振动，尽量减少振动功率损失。

与此同时，还提供一种应用套筒灌浆系统的灌浆施工方法，包括如下步骤：

a）构件表面清理后，在第一构件13吊装前，将振捣装置的振动环4依次套入第二构件8的伸出钢筋6。与此同时，振动网5也置于第二构件8表面上。

b）第一构件13吊装入位，伸出钢筋6一一对应插入套筒腔10。在第一构件13和第二构件8间留20mm-30mm间隙，四周用封缝砂浆7密封，构建连通腔17。

用封缝砂浆7密封时，在封缝砂浆7中埋设至少一个弹性块3。弹性块3的内外侧与封缝砂浆7边沿平齐。弹性块3和封缝砂浆7一同起到封缝作用。第二传振器20从弹性块3中穿过。

c）当封缝砂浆7达到规定强度后，开始进行灌浆施工。开启灌浆机12，将灌浆管11的灌浆嘴插入其中一个套筒9的灌浆口15开始灌浆。同时启动振动源1，将振动通过第二传振器20传导到振动网5和振动环4。

优选的，灌浆机12的灌浆压力是可调的，便于控制灌浆速度。灌浆机12选择带有压力显示的仪表，方便观测灌浆压力情况。

灌浆过程中出现灌浆压力表显示压力快速增大时，说明连通腔17内或套筒腔10内浆液流动性变差，此时应该增大振动频率或增大振动功率。反之，灌浆压力表显示压力快速减小时，可以适当调低振动频率或调小振动功率 。

d）浆液通过套筒腔10流入到连通腔17，在振动网5的作用下向连通腔17各处流动，浆液在振动作用下，能够较好的克服连通腔的摩阻力，同时能保证浆液的和易性，均匀的填充到连通腔17的各个部位。

当连通腔17内浆液灌满后，浆液向各套筒腔10流动，套筒9下方振动环4处于振动状态，在振动作用下，浆液顺利流入各套筒腔10。

e）当流入套筒腔10内的浆液上升到其它各套筒灌浆口15，浆液从套筒9的灌浆口15流出，此时将各套筒灌浆口15用塞子塞住。

f）浆液在套筒腔10内继续上升。当浆液在套筒9内上升到各套筒出浆口14，浆液从出浆口14流出，逐一将所有流出浆液的出浆口14塞住。

g）停止振动，浆液已经充满了连通腔17和各套筒腔10，拔出灌浆嘴，用塞子封堵住注浆端的注浆口14，注浆施工完成。

本实施例主要以建筑结构预制构件竖向钢筋连接套筒的连通腔灌浆施工方式为例。但本发明不限于以上结构形式，在建筑结构柱与柱连接、梁与梁连接、梁与柱连接、剪力墙与剪力墙连接；桥梁中的结构柱与柱连接、梁与梁连接、梁与柱连接；以及其它建筑物、构造物的竖向结构钢筋连接，均可采用。