当前, 大部分装配式结构预制构件的连接形式都是榫槽, 以减少组合预制构件所用时间, 更快完成工程。注浆作业主要为填充预制构件组合后的榫头和榫槽之间的间隙, 使预制构件形成一体, 且能够防水。

2018年8月30日, 长春地铁2号线试运营, 建设广场站的主体基坑长179m, 宽20.5～22.3m, 深20～23m, 采用井点降水的方式, 支护结构靠钻孔灌注桩和钢支撑加锚索完成。在车站的中间部分预制装配总长度不到120m的段位;被预制装配段的车站主体宽度为20.5m, 高17.45m, 环宽2m, 在车站方向共布设51个标准环和8个出入口环;车站的东西方向分别与文化广场站和解放桥站相连。

1) 每环由7块预制构件组成, 拼装耗费大量时间, 如何以最快速度完成拼装是工程重点研究的课题, 同时还要考虑拼装技术。因此, 拼装方式和顺序是拼装的关键。

2) 要在地下使用常规设备吊运预制构件。该工程的常规预制构件需在地下20m完成安装, 安装过程中要将吊运速度控制在恰当范围内, 安装精度要严格遵守设计要求。因此, 在选择设备、吊运速度和安装进度时要格外小心, 同时这也是本工程的难点。由于平时使用的吊装设备并不能完成边墙和顶板的安装工作, 需研发一台多功能的装备来完成安装, 研制这样一台新机械也是该工程的难点。

3) 只有高精度地完成预制拼装工作, 将误差积累量降到最低, 才能使下一步工序顺利完成。由于本工程设有后浇带以消除积累误差, 因此基层精平施工法拼装过程中的定位纠偏工作是本工程的难点。

4) 将预制构件拼装成环后, 因榫接结构内部有空隙, 很难将构件形成一个整体, 同时也很难达到抗震要求。因此, 工程需要采用一种收缩性低, 流动性好及黏结性强的材料, 将榫接结构内部的空隙填充好, 同时也需研发出与之相配套的浇筑设备。

在装配段结构中有宽度为2m的62个环, 每环中有7块预制构件。预制构件中环的方向与纵向榫槽和榫头相接, 在榫槽和榫头间预留5～10mm的缝隙, 将定位抗剪销放置在榫头里;按照构件连接口的方式不同, 将榫槽分成8种、14处, 用专门的注浆材料将榫槽周围封闭好。

主要采用改性环氧树脂混合浆料来完成榫槽缝隙的注浆工作, 该原料主要由环氧树脂甲液、乙液和石英粉以3∶1∶2的比例进行制配。设计要求预制构件与基底和接头之间没有缝隙, 并且要合成一体;由于特殊要求, 填充方式只能选取后填充, 对填充材料的研究以及注浆设备的研制都对工程的成败起着关键作用。

以改性环氧树脂作为榫槽和榫头缝隙的注浆原料, 使构件形成一体, 此种原料具有流动性, 与注浆作业所需的凝结时间和高度相吻合。但在施工时由于缺乏密封性, 需等待80min才能凝结。此外, 原料在榫槽的流动阻力难以计算, 因此若施工出现失误, 则难以挽救。结合以上原因, 中铁十六局集团地铁工程有限公司与专业的机电公司合作研制出适合本工程使用的注浆工具, 此工具更加智能化, 拥有电器控制系统且能自动加料与搅拌, 还有高压泵出的功能, 能在一定程度上改善环氧树脂原料凝结过快而导致的不良问题。

预制构件榫槽的主要板块注浆作业工序为:AB板→BC板→CD与CE板→DE板, 且CD与CE板要一起注浆施工, 以先环向后纵向榫槽的顺序施工。在底板进行注浆作业的只有AB板, CDE板均需应用注浆车进行高空注浆。

1) 层底注浆注浆管设计在每隔7环处, 并且顶端处需进行水泥密封处理, 待B处混凝土施工结束, 方可开始注浆作业。

2) 使用环氧树脂混合原料并通过台车完成注浆施工主要的注浆工具为机械注浆机, 根据构件接口的差异可分为8种不同的榫槽, 一种有14个 (见图1) , 且属于通缝的只有AB板, 剩余其他均为合缝, 因此需事先对AB板用海绵工具塞堵, 而后进行注浆作业。

为了防止因塞堵海绵而引起流浆的问题出现, 向注浆孔内通过空压机注入空气, 查看各注浆孔与周围环的空气流出问题, 待注浆完成, 至有浆液以一定速度缓慢排出孔时, 就马上关掉上节流阀, 避免出现浆液在榫槽中不够充足而影响注浆施工的整体效果。

基底注浆施工流程如下:拆除反力架→完成底板侧壁混凝土回填工作→封堵首环基底接缝→基底注浆→循环流水作业。

利用精平条带完成垫层施工, 两侧条带要比后浇带高15mm, 然后将30mm的铁质注浆管预埋进去, 垫层和构件之间的缝隙要用高密度材料填充好;要使用强度高、收缩性低、流动性好的水泥砂浆作填充材料。使用JRD300型注浆设备、砂浆灌浆泵及350型卧式砂浆搅拌机。注浆管断面布置如图2所示。

榫槽与榫头之间的缝隙要使用环氧树脂填充好, 将构件黏合在一起, 使环氧树脂的流动性和初凝时间都能达到设计目的和施工要求。由于每个构件的榫槽都是独立的个体, 所以即使按照设计要求施工, 也不能达到预期的密封效果, 由于流动通道的阻力不确定且初凝时间在80min以内, 所以在灌注过程中只要操作失败, 就没有更好的补救措施。由于存在以上特性, 在设备选择时, 应选择空气压力注浆机, 在预制结构成环一次时就注浆一次。榫槽注浆设备如图3所示。

拼装设备是专门为地铁站拼装的专用设备, 用作对侧墙和顶板预制构件的定位和安装;使用刚性大、耐久性好的钢箱梁结构及大量液压设备, 体现了机械化施工的优点。

地铁站的预制构件应用榫槽和榫头来完成拼接, 因此榫槽和榫头会产生缝隙, 需使用改性环氧树脂进行缝隙填补, 使构件之间达到一体化;用DGZ-03A型构造缝专用注浆机作为注浆工具, 极大程度上规避了环氧树脂凝结时间短的问题, 确保环氧树脂凝结前结束注浆, 能较好地完成注浆工作;严格按照底板→侧墙→顶板的顺序, 与构件拼接达成顺承, 很好地实现构件拼接与注浆工序的有序衔接, 提升整体施工效率。

本文从实际工程案例出发, 对装配式地铁站预制构件的榫槽注浆技术进行了深入的研究和解析, 介绍了注浆的配比及专用的注浆工具, 探讨了注浆技术的施工要点, 可为今后类似工程的施工提供借鉴。