填充限位装配式结构周边间隙的注浆式囊袋装置及方法与流程

本发明涉及建筑工程的，尤其涉及一种填充限位装配式结构周边间隙的注浆式囊袋装置及方法，特别适用于大型地下洞室装配式结构的快速建造。

背景技术：

1、在地下装配式结构建造过程中，装配式衬砌结构与地层之间、装配式内部结构与衬砌结构之间均会预留一定的施工间隙，为确保结构装配过程当中的连续性及结构稳定性，在拼装作业完成后，需要及时对施工间隙进行填充注浆。

2、传统填充方式采用注浆泵或喷射混凝土装置对缝隙进行一次性填充，常见盾构法中的壁后注浆也属于这类填充定位技术。由于盾构法隧道衬砌壁后需要进行注浆填充的范围相对封闭，通过注浆泵直接注入浆液便可实现衬砌与地层之间的快速接触，并起到支撑作用，确保了隧道衬砌的稳定性。

3、然而，当采用开放式装配技术建造结构时，因结构背后的预留间隙属于开放状态，无法实现类似盾构法技术的一次性注浆填充，必须事先对装配式衬砌周边进行封堵后，方可进行传统注浆填充作业。而此过程作业时间和混凝土凝固时间长、环节多，难以实现装配式结构快速稳定的要求，主要问题如下：

4、1、地下结构断面形式较复杂，断面与地层间间隙很难实现标准化封堵作业。

5、2、间隙间填充浆液后，由于液体力学性质的影响，可能导致拼装结构产生超限上浮或变形，拼装结构的空间姿态定位和控制难度增大。

6、3、注浆过程中，注浆压力本身也会导致装配完成的结构产生超限变形；同时围岩环境复杂，浆液可能在围岩裂隙中无限制扩充，导致注浆范围难以确定，注浆压力和注浆量难以控制。

7、4、大量注浆的情况下，浆液无法快速凝固，使得拼装效率和浆液凝固时间成为主要矛盾，如果减少每次注浆总量，势必又需要增加封堵断面作业次数，同样影响施工效率。

8、5、传统注浆技术容易产生多余废浆，废浆排放会带来诸多环境污染问题。

9、随着装配式地下结构建造应用领域不断拓展，各种装配式衬砌结构及装配式内部结构均面临各种形式灵活且大量快速填充需求的填充限位技术。

10、显然针对上述需求，传统注浆技术已经无法满足，为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种填充限位装配式结构周边间隙的注浆式囊袋装置及其方法，以克服上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种填充限位装配式结构周边间隙的注浆式囊袋装置及其方法，其能有效克服现有技术的缺陷，能进行限定区域注浆和定向注浆；能实现小体量浆液快速凝固，快速实现构件与相邻围岩或构筑物之间的协调变形；同时实现拼装构件空间姿态的灵活调整；注浆压力完全可控，适用多种装配式结构形式的注浆需求；有助于装配化结构高效施工，环保清洁，有利于装配式结构建造技术优势的充分发挥, 无需进行周边封闭，实现了快速填充、结构体系快速支撑限位和整体稳定。

2、为实现上述目的，本发明公开了一种填充限位装配式结构周边间隙的方法，其特征在于包括如下步骤：

3、步骤一：在待安装的构件的构件迎水面的粘黏槽道粘黏囊袋；

4、步骤二：通过安装台车将待安装的构件按次序安装到位；

5、步骤三：所述待安装的构件分别安装到位后，将纵向张拉杆通过纵向张拉孔纵向贯通构件，与前一组构件相接，使本组拼装构件与前一组构件实现纵向张拉锁紧；

6、步骤四：待安装的构件通过安装台车定位以及张拉锁紧后，将浆液由囊袋的注浆口注入至囊袋，囊袋在浆液充填下逐渐膨胀接触到构件外皮与相邻物外皮；

7、步骤五：进一步加压注浆，囊袋密贴着构件外皮与相邻物外皮膨胀，同时在其间隙内扩展，直至囊袋将目标区扩充到位，然后密封囊袋的注浆口；

8、步骤六：囊袋中浆液凝固成型，成型后的浆液凝固体完全依据构件与相邻物体之间的轮廓形成密贴的凝固体；实现有效传力路径后，撤走安装台车定位辅助措施；

9、步骤七：循环步骤一至步骤六继续下一个构件的拼装，直至全部预制的构件拼装完成。

10、其中：还包含步骤八：待一环构件拼装结束，在临时支撑支顶条件下，实现一环构件内多组囊袋的同步注浆，实现多组注浆囊袋对本环构件的同步限位，待本环囊袋注浆完成并凝固后，展开下一环构件拼装-临时支顶-囊袋注浆的循环。

11、其中：囊袋弹性模量、囊袋厚度与注浆浆液压力需满足如下关系：

12、第一阶段：囊袋材料支撑浆液膨胀到围岩或相邻面，在浆液液态下实现密贴到临界位，需要满足公式（1）：

13、  （1）

14、——囊袋壁厚；

15、——浆液密度；

16、——注浆厚度；

17、——囊袋弹性模量（与囊壁厚有关）；

18、——为某阶段囊袋壁厚；

19、——囊袋材料效应系数；

20、第二阶段：囊袋材料实现与围岩或相邻面的密贴后，进行施加注浆压力扩散时，能够产生在间隙间膨胀需满足如下公式（2）：

21、  （2）

22、——囊袋壁厚变化量；

23、——囊袋变形效应系数；

24、——用于囊袋膨胀扩充的注浆压力增量；

25、因此要实现下上述两阶段的功能，需要囊袋材料满足如下公式（3）：

26、  （3）

27、其中要满足囊袋材料抗裂指标要求。

28、其中：囊袋采用预粘贴式安装方法提前设置于构件表面预留凹槽内，或采用后安装方式，通过在囊袋内部设置一体化推杆的方式，在构件安装就位后及时推入安装位置。

29、其中：囊袋内充填的注浆材料含微膨胀属性，浆液凝固后体积不会收缩，并根据不同强度要求和凝固时间来添加增强剂或快凝剂。

30、还公开了一种填充限位装配式结构周边间隙的注浆式囊袋装置，应用于上述的填充限位装配式结构周边间隙的方法中，其特征在于：其包含囊袋，所述囊袋为带有单孔的注浆口的薄型袋状物，其为内真空的囊袋。

31、其中：囊袋为弹性橡胶制成。

32、其中：在囊袋内部局部内壁做材料抗力增强设计，所述材料抗力增强设计为提升囊袋壁此处区域的抗变形性能，从而注浆填充时，囊袋会引导浆液向抗压低的囊袋处进行延伸扩张，从而实现囊袋的定向注浆。

33、其中：所述囊袋设置溢浆口以在注浆过程中观察构件姿态，若囊袋的支顶超过了构件定位标准，则从溢浆口溢出浆液调整构件姿态至目标状态，然后封闭注浆口和溢浆口。

34、其中：所述囊袋内设置三维网状物，当浆液充填进囊袋后会被三维网状物相对分散，实现浆液更快凝固；同时三维网状物对注浆体的加筋作用又提高了注浆体的强度。

35、通过上述内容可知，本发明的填充限位装配式结构周边间隙的注浆式囊袋装置及其方法具有如下效果：

36、1、通过真空的薄形袋状物，材料兼具高弹性和高韧性，壁厚可根据注浆强度要求设计确定，对囊袋进行充填注浆时，浆液在囊袋壁的包裹下在构件和相邻物间的空隙间，逐渐膨胀，直至使得被囊袋包裹住的浆液充分密贴限定区域内的构件和相邻物体；同时由于对囊袋装置进行了注浆压力与囊袋壁厚参数关系设计，囊袋壁对浆液形成的包裹力，不会引起浆液在局部挤压堆积，因此不会引发浆液对构件的上浮或变形。

37、2、囊袋内充填浆液快速凝固形成强度，凝固后的注浆体充分密贴于构件和相邻物体之间，使得构件与相邻物的内力通过浆液凝固体直接传递，同时使得构件与相邻物协调变形。

38、本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。