一种钢筋植筋的施工辅助设备及施工工艺的制作方法

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种钢筋植筋的施工辅助设备及施工工艺。

背景技术：

随着建筑物使用功能的不断增加，既有建筑的加固改造已成为较为常见的现象。在结构加固改造中，往往会出现新增构件的情况，而植筋技术的出现，为新增与原有构件之间的连接可靠性带来了解决方案。

植筋工程作为加固改造的重要环节，其质量的好坏会影响到工程质量目标的实现，直接影响结构后期是否安全。植筋工程在加固中，属于较为简单的施工工艺，且施工体系已经较为成熟，但涉及结构安全，仍需在施工中谨慎而为。在植筋施工中，只有注意选择优质的材料以及重视规范的施工，才能长久维系新增结构与原结构的连接，保障结构整体安全。

但是，目前的植筋技术及施工中，仍存在一些问题，比如：在框架柱及剪力墙上钻孔的深度不满足要求；钻头的直径与所植钢筋的直径不相匹配，偏大或偏小；所钻孔道内的粉末没全部清除，清孔不彻底；所采用的植筋胶质量差，或植筋胶注入孔内数量少，不能满足使用要求；钢筋锚固长度范围内的铁锈、油污无清除干净（新钢筋、螺栓的青色氧化外皮也应除去），并且没有打磨出金属光泽；以及二次扰动：钢筋植入后，随着时间的推移，植筋胶逐渐固化，同时产生强度并逐渐提高。就像混凝土的浇注一样，在浇筑后需要一定时间去凝结硬化从而产生强度。若钢筋植入时间过短或植筋胶没有完全固化就开始施工的情况下，造成植筋胶在固化期间被二次扰动，则植筋胶与锚拉筋之间的粘结力、植筋胶与孔壁之间的粘结力将会遭到破坏，同时植筋胶产生的粘结力将会被消减，从而直接影响植筋效果，随着荷载的不断增加，部分植筋工程由于胶层内部破坏而导致钢筋被拔出，造成新旧构件连接失效，这是十分危险的！

为了避免植筋中出现安全隐患，就必须检验植筋工程质量，施工过程进行工序检测，完成植筋待植筋胶完全固化后进行非破损性拉拔试验，用来检测工作状态下的植筋质量，检测实验合格后才可进行混凝土的浇注或砌砖。

但是，目前的植筋施工主要为工人根据施工要求手动施工，植筋过程基本没有检测及记录，植筋质量难以有效管理和控制；同时，植筋施工完成后，随机选取植筋位置进行抗拔试验，以检验植筋工程的质量，存在破坏植筋结构及影响植筋安全性的问题。现需开发植筋施工辅助设计及施工工艺技术，通过全程监测、跟踪并记录植筋的施工，使植筋施工更加科学、合理和可控，保证植筋的施工质量及对施工的监管。

技术实现要素：

（一）要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种钢筋植筋的施工辅助设备及施工工艺，实现了植筋过程的施工、监控和记录，植筋过程可追溯，保证了植筋质量；同时抗拔试验选取的植筋位置均有记录，不会因抗试验破坏植筋结构，提高了安全性。

（二）技术方案

为了达到上述目的之一，本发明采用的主要技术方案包括：

一种钢筋植筋的施工辅助设备，包括箱体、控制模块、工序过程实施模块、工序过程检测模块和工序步骤指示模块；

其中：

所述控制模块、工序过程实施模块、工序过程检测模块和工序步骤指示模块安装于所述箱体，所述工序过程实施模块、工序过程检测模块和工序步骤指示模块均受控于所述控制模块；

所述控制模块包括数据存储模块、数据计算模块、数据记录模块和数据反馈模块，所述数据存储模块、数据计算模块、数据记录模块和数据反馈模块均与控制模块通讯连接；

所述数据存储模块用于存储植筋设计图纸及植筋设计的数据，并通过所述控制模块将植筋指令发送至所述工序过程实施模块进行施工；

所述数据计算模块用于计算所述工序过程实施模块需要调动的施工工具规格及施工形成结构的参数；

所述数据记录模块用于记录所述工序过程检测模块形成的检测数据；

所述数据反馈模块用于将检测数据反馈至所述控制模块以确定所述工序过程实施模块是否需要重复实施工序或启动下一个实施工序，并在检测数据合格后反馈至所述控制模块以使所述工序步骤指示模块显示施工合格。

进一步地，所述工序过程实施模块包括电钻、电热强力鼓风机、电动清洗孔枪、植筋胶自动注射器、钢筋自动植入装置和钢筋自动除锈污装置。

进一步地，所述工序过程检测模块包括钢筋位置探测器、孔内体积探测器、粉尘含量检测器、湿度检测器、抗拔试验仪和钢筋锈污检查仪。

进一步地，所述工序步骤指示模块包括成孔指示灯、清孔指示灯、除锈污指示灯、注胶指示灯、钢筋植入指示灯、抗拔试验指示灯和整体工序完成指示灯。

根据本发明的另一方面，一种钢筋植筋的施工工艺，包括下述步骤：

s1：数据录入：在植筋前把设计图纸的植筋数据和图纸电子文档录入数据存储模块中；

s2：数据计算：数据计算模块根据步骤s1的数据录入进行计算，数据计算结果用于确定工序过程实施模块需要调动的施工工具规格及施工形成结构的参数；

s3：划线定位及钻孔：根据图纸的设计要求在要植筋的部位进行划线定位，并根据步骤s2的计算结果选取钻头规格，启动电钻进行钻孔；

s4：粗清孔：钻孔工序结束后，用鼓风机清理孔的粉尘；

s5：细清洗孔：用电热强力鼓风机将孔内粉尘吹出，再用电动清洗孔枪的毛刷伸至孔底将孔壁刷净，然后用电热强力鼓风机吹孔，吹完后用电动清洗孔枪的脱脂棉签擦洗孔壁，完成细清洗孔；

s6：钢筋除锈：用钢筋自动除锈器清除钢筋要锚固长度部分表面；

s7：注胶：将植筋胶管装入植筋胶自动注射器内，然后根据步骤s2的计算结果，将植筋胶注射进入孔内，注胶完成后由注胶指示灯显示注胶完成，提示马上进行植筋工序；

s8：植筋：把经除锈处理过的钢筋放入钢筋自动植入装置，将结构胶涂于钢筋锚固端，垂直对准孔口然后开动钢筋自动植入装置让钢筋单向旋插入孔内，植筋完后由钢筋植入指示灯显示植筋完成，提示不得扰动植筋，并进行固化养护；

s9：抗拔试验检测：植筋胶固化后，进行现场非破损性拉拔试验检测。

进一步地，所述步骤s3中，在钻孔前还包括钢筋位置探测：采用钢筋位置探测仪器对待植筋结构的钢筋位置进行探测。

进一步地，所述步骤s4中，在粗清孔后还包括孔内体积检测：采用孔内体积探测器对孔深度及直径进行检测：

若孔深度及直径不符合s1中录入的数据和/或s2中计算的数据，数据反馈模块反馈重复实施工序，则清孔指示灯显示为红灯，需要继续进行粗清孔的处理；

若孔深度及直径符合s1中录入的数据和/或s2中计算的数据，则清孔指示灯显示为绿灯，完成粗清孔的处理，并将合格数据经数据记录模块记录下来，录入数据存储模块备查，数据反馈模块反馈可启动下一个实施工序。

进一步地，所述步骤s5中，细清洗孔完成后还包括用粉尘含量检测器和湿度检测器对孔进行检测：

若粉尘含量和干燥程度不符合s1中录入的数据和/或s2中计算的数据，数据反馈模块反馈重复实施工序，则成孔指示灯显示为红灯，需要继续进行细清洗孔处理；

若粉尘含量和干燥程度符合s1中录入的数据和/或s2中计算的数据，则成孔指示灯显示为绿灯，完成细清洗孔处理，并将合格数据经数据记录模块记录下来，录入数据存储模块备查，数据反馈模块反馈可启动下一个实施工序。

进一步地，所述步骤s6中，钢筋除锈完成后还包括用钢筋锈污检查仪进行检测：

若钢筋锈污程度的不符合s1中录入的数据和/或s2中计算的数据，数据反馈模块反馈重复实施工序，则除锈污指示灯显示为红灯，需要继续进行钢筋除锈处理；

若粉尘含量和干燥程度的符合s1中录入的数据和/或s2中计算的数据，则除锈污指示灯显示为绿灯，完成钢筋除锈处理，并将合格数据经数据记录模块记录下来，录入数据存储模块备查。

进一步地，所述步骤s9中，抗拔试验检测的数量是植筋总数的3%-10％：

若抗拔试验结果不符合s1中录入的数据和/或s2中计算的数据，数据反馈模块反馈重复实施工序，则抗拔试验指示灯显示为红灯，植筋质量不符合要求；

若抗拔试验结果符合s1中录入的数据和/或s2中计算的数据，则抗拔试验指示灯和整体工序完成指示灯均显示为绿灯，完成植筋施工，并将合格数据经数据记录模块记录下来，录入数据存储模块备查，数据反馈模块反馈可启动下一个实施工序。

（三）有益效果

本发明的有益效果是：

（1）通过控制模块和工序过程检测模块，实现了植筋过程的监控和记录，植筋过程可追溯，保证了植筋质量；同时抗拔试验选取的植筋位置均有记录，不会因抗试验破坏植筋结构，提高了安全性；

（2）通过对植筋步骤的控制，每个工艺步骤均要完成且符合设定或计算的植筋参数操作要求后，设备才控制进入下步工序处理，施工工序中无法跳步骤施工，过程中实现施工工序规范化，保证植筋质量，大大地提高二次结构植筋合格率，确保一次性符合工艺要求；

（3）通过对整个植筋过程进行摄像录制，并配备可移动的照相机随时随机进行现场拍照，避免或降低了植筋过程录像的一次录制、多次使用的问题，使植筋过程的可控性更好，进一步保证了植筋施工的质量和安全性能。

附图说明

图1是本发明钢筋植筋的施工工艺流程图；

图2是本发明钢筋植筋的施工辅助设备示意简图。

附图中的标记如下：

1-箱体、2-显示器、3-设备开关、4-摄像装置、5-照相装置、6-轮子、7-成孔指示灯、8-清孔指示灯、9-除锈污指示灯、10-注胶指示灯、11-钢筋植入指示灯、12-抗拔试验指示灯、13-整体工序完成指示灯、14-电钻、15-钢筋位置探测器、16-孔内体积探测器、17-电热强力鼓风机、18-电动清洗孔枪、19-粉尘含量检测器、20-湿度检测器、21-植筋胶自动注射器、22-钢筋自动植入装置、23-抗拔试验仪、24-钢筋锈污检查仪、25-钢筋自动除锈污装置。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

一种钢筋植筋的施工辅助设备，包括箱体1、控制模块、工序过程实施模块、工序过程检测模块和工序步骤指示模块；其中：控制模块、工序过程实施模块、工序过程检测模块和工序步骤指示模块安装于箱体1，工序过程实施模块、工序过程检测模块和工序步骤指示模块均受控于控制模块；控制模块控制包括数据存储模块、数据计算模块、数据记录模块和数据反馈模块；数据存储模块，用于存储植筋设计图纸及植筋设计的数据，并通过控制模块将植筋指令发送至所述工序过程实施模块进行施工；数据计算模块，用于计算工序过程实施模块需要调动的施工工具规格及施工形成结构的参数；数据记录模块，用于记录工序过程检测模块形成的检测数据；所述数据反馈模块用于将检测数据反馈至所述控制模块以确定所述工序过程实施模块是否需要重复实施工序或启动下一个实施工序，并在检测数据合格后反馈至所述控制模块以使所述工序步骤指示模块显示施工合格。

与传统的植筋工艺相比，传统工艺主要包括划线、钻孔、清孔、吹孔、注胶、植筋、固化和抗拔试验。传统植筋施工过程无监测和记录，本发明的技术方案在各工艺过程中均加入了监测、控制和过程记录，便利了对施工过程的追溯，同时保证了施工过程质量的可控性，实现了一次植筋即可达到施工要求，节约了时间成本、人工成本和材料成本等。

如图1和图2所示，箱体1包括有显示器2、设备开关3、摄像装置4、照相装置5、轮子6、成孔指示灯7、清孔指示灯8、除锈污指示灯9、注胶指示灯10、钢筋植入指示灯11、抗拔试验指示灯12、整体工序完成指示灯13、电钻14、钢筋位置探测器15、孔内体积探测器16、电热强力鼓风机17、电动清洗孔枪18、粉尘含量检测器19、湿度检测器20、植筋胶自动注射器21、钢筋自动植入装置22、抗拔试验仪23、钢筋锈污检查仪24和钢筋自动除锈污装置25。

其中：显示器2和设备开关3是控制模块的硬件组成部分，在施工过程中，通过设备开关3启闭整台设备；通过显示器2进行各控制操作，比如调取数据、查看施工过程监控、查看施工过程照相记录等。优选显示器2为触屏显示器，方便对设备的操作，也可采用普通显示器并外接控制操作键盘鼠标等。

摄像装置4和照相装置5，是用于对整个植筋施工过程的摄像和随机照相。摄像装置4主要在各植筋工序中记录整个施工，照相装置5为可移动，可随机对施工现场进行照相，并将照相数据存储到数据记录模块。摄像装置4和照相装置5配合使用，以全面反映施工的过程，避免单纯摄像或拍照过程中，人为修改相关记录，导致一次录制、多次使用的问题，使植筋过程的可控性更好，进一步保证了植筋施工的质量和安全性能。

在箱体1的底部至少安装4个轮子6，使整个设备能够便捷移动，减少人工对设备的搬抬工作，并且能够根据施工的需要，移近或远离施工位置，提高施工效率。

如图1和图2所示，工序过程实施模块包括电钻14、电热强力鼓风机17、电动清洗孔枪18、植筋胶自动注射器21、钢筋自动植入装置22和钢筋自动除锈污装置25。该工序过程实施模块主要是施工工具部分，上述工具通过控制模块输入的控制信号，启动相关的施工工序。当然，施工工具的选用，并非对本发明的限制，能达到相关施工效果的工具均属于可替换的方案。属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，工序过程检测模块包括钢筋位置探测器15、孔内体积探测器16、粉尘含量检测器19、湿度检测器20、抗拔试验仪23和钢筋锈污检查仪24。该工序过程检测模块主要是对施工过程的检测管理，通过检测结果的反馈，以确定工序过程实施模块的动作，并将检测合格的数据反馈至数据记录模块进行记录，以实现对植筋过程控制的可追溯。当然，工序过程检测模块各检测设备的选用，并非对本发明的限制，能达到相关检测效果的设备或工具均属于可替换的方案。属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，指示模块包括成孔指示灯7、清孔指示灯8、除锈污指示灯9、注胶指示灯10、钢筋植入指示灯11、抗拔试验指示灯12和整体工序完成指示灯13。指示模块主要通过接收来自工序过程检测模块传送的合格检测数据，通过各工序指示灯显示目前合格的工序。

根据本发明的另一方面，一种钢筋植筋的施工工艺，包括下述步骤：

s1：数据录入：在植筋前把设计图纸的植筋数据和图纸电子文档录入数据存储模块中；

如录入钢筋的型号规格、植筋的锚固深度及间距等数据和图纸要求；

s2：数据计算：数据计算模块根据步骤s1的数据录入进行计算，数据计算结果用于确定工序过程实施模块需要调动的施工工具规格及施工形成结构的参数；

本发明的设备具有计算功能，能算出和显示相应植筋孔深及钻头的大小和后期要检验植筋牢固程度的数据（如抗拨试验参数等）等，以实现对整个施工过程的可控；

s3：划线定位及钻孔：根据图纸的设计要求在要植筋的部位进行划线定位，并根据步骤s2的计算结果选取钻头规格，启动电钻进行钻孔；

根据图纸的设计要求在要植筋的部位进行划线定位，钢筋植筋都是在已有构件上钻孔施工，钻孔时均不得破坏原结构钢筋，所以在钻孔前必须采用钢筋位置探测仪器对原结构的钢筋位置进行探测，这样能保证在钻孔的过程中，不会再出现因为钢筋的位置而影响钻孔的深度，电钻便能很顺利地钻到需要的深度。划线定位孔如遇到有钢筋的，要及时与设计沟通好重新换个位置，同时对有修改的地方及时录入设备，拍照留底。完成以上相关的工作后，按照设备所显示的钻头大小，装好电钻就进行钻孔工序；

s4：粗清孔：钻孔工序结束后，用鼓风机清理孔的粉尘；

钻孔工序结束，用鼓风机往孔吹一吹，大约清理掉孔的粉尘后，用孔内体积测量器进行探测，如果孔深度及直径达到要求才能执行细清洗孔的工序，否则要重新钻孔直到数据合格。设备上的此工序显示清孔指示灯是绿灯则工序过关，如果是红灯时则工序未进行或不合格，数据反馈模块反馈重复实施工序。设备设置的程序，是此工序未能通过合格时，设备其他工序的工具及功能是不能使用的，过程中设备对检测的合格数据经数据记录模块记录下来，录入数据存储模块备查，数据反馈模块反馈可启动下一个实施工序；

s5：细清洗孔：用电热强力鼓风机将孔内粉尘吹出，再用电动清洗孔枪的毛刷伸至孔底将孔壁刷净，然后用电热强力鼓风机吹孔，吹完后用电动清洗孔枪的脱脂棉签擦洗孔壁，完成细清洗孔；

钻孔完毕，检查孔深、孔径合格后，接下来执行细清洗孔工序。细清洗孔是植筋中最重要的一个环节，因为孔钻完后内部会有很多灰粉、灰渣，直接影响植筋的质量，所以一定要把孔内杂物彻底清理干净。若孔内存在灰尘及干燥程度不好，会影响到植筋胶与混凝土孔洞或钢筋的粘接能力，影响植筋的锚固承载力。将孔内粉尘用电热强力鼓风机吹出，然后用电动清洗孔枪的毛刷（不掉毛），伸至孔底来回反复抽动，把灰尘和碎渣带出，将孔壁刷净，再次用电热强力鼓风机吹孔，反复进行3-5次，直至孔内无灰尘碎屑，吹完后再用电动清洗孔枪的脱脂棉签（主要使用酒精或丙酮润湿）擦洗孔壁（不能用水擦洗，因为用酒精或丙酮容易挥发，水不易挥发，不会很快干燥）。细清洗孔完成后需要往孔里用电热强力鼓风机吹，这时将粉尘含量检测器、湿度检测器对准孔口进行检测，粉尘含量和干燥程度的达到合格数值后，成孔指示灯亮绿灯后，方可注胶，经数据记录模块记录下来，录入数据存储模块备查，数据反馈模块反馈可启动下一个实施工序；否则，数据反馈模块反馈重复实施工序，亮红灯，需继续重复以上工序直至合格为止；

s6：钢筋除锈：用钢筋自动除锈器清除钢筋要锚固长度部分表面；

细清洗孔工序合格后，接下来执行钢筋除锈工序。用钢筋自动除锈器清除钢筋要锚固长度部分表面锈迹及其他污物（新钢筋、螺栓的青色氧化外皮也应除去），并打磨出金属光泽，然后放入钢筋锈污程度检查仪进行检测，达到合格数值后，除锈污指示灯为绿灯时方可使用，经数据记录模块记录下来，录入数据存储模块备查，数据反馈模块反馈可启动下一个实施工序；否则，数据反馈模块反馈重复实施工序，继续重复以上工序直至合格为止；

s7：注胶：将植筋胶管装入植筋胶自动注射器内并注射进入孔内，注胶完成后由注胶指示灯显示注胶完成，提示马上进行植筋工序；

钢筋除锈工序完成后，接下来执行注胶工序。锚固胶要选用合格的植筋专用胶水，产品要有合格证明，各项性能指标要符合规范要求，要满足植筋施工要求，植筋注胶的阶段，注胶一定要饱满，保证植筋的密实度，注胶少了，胶量不够，胶水过少则粘接区填充不足，锚固可靠性降低，植入的钢筋也无法达到设计所需要的拉拔力，胶水的量要掌握准确，胶水过多植入钢筋或螺杆时会大量溢出，造成浪费和污染，一般以注满孔深度三分之二为宜。将植筋胶管装入植筋胶自动注射器内，扣动一下开关，装胶第一次使用时，注射枪会自动排出空气和一小部分混合不均匀的胶，保证胶的质量。设备根据孔内体积测量器所测的数据，计算出孔内准确的用胶量,注胶时植筋胶自动注射器（能自动伸缩）伸入从孔底开始，注胶嘴一边注胶一边匀速往后缩，这样可以排出孔内的空气，为了使钢筋植入后孔内胶液饱满，又不能使胶液外流，孔内注胶达到孔深的2/3，保证钢筋插至孔底部之后应有多余的胶从孔内溢出，孔内注完胶后，注胶指示灯显示绿色后应立即植筋；

s8：植筋：把经除锈处理过的钢筋放入钢筋自动植入装置，将结构胶涂于钢筋锚固端，垂直对准孔口然后开动钢筋自动植入装置让钢筋单向旋插入孔内，植筋完后由钢筋植入指示灯显示植筋完成，提示不得扰动植筋，并进行固化养护；

钻孔内注完胶后，把经除锈处理过的钢筋立即放入钢筋自动植入装置，将结构胶涂于钢筋锚固端(宜2-3㎜)，垂直对准孔口然后开动钢筋自动植入装置让钢筋慢慢单向旋插入孔内,使结构胶从孔口溢出，直至钢筋伸入孔底，中途不会逆向反转，以免在孔内产生气体留存，影响植筋质量。成品保护钢筋锚固用的植筋胶需要一定的固化时间，所以，植筋工序完成后，钢筋植入指示灯显示绿灯，要求植筋胶固化之前，不得扰动刚刚植好的钢筋，进行固化养护，做好防范措施，保护好植筋插筋；

s9：抗拔试验检测：植筋胶固化后，进行现场非破损性拉拔试验检测。

植筋工序完成后，待植筋胶良好完全固化后，要对所用钢筋及植筋胶进行现场非破损性拉拔试验，用来检测工作状态的植筋质量，检测的数量是植筋总数的3%-10％，以确定钢筋及植筋胶是否符合设计要求，检测试验合格后，抗拔试验指示灯和整体工序完成指示灯均显示为绿灯，完成植筋施工，并将合格数据经数据记录模块记录下来，录入数据存储模块备查，数据反馈模块反馈可启动下一个实施工序，如进行绑钢筋浇筑混凝土等。若未达标，则由数据反馈模块反馈重复实施工序，直至合格为止。

与现有技术相比，通过本发明的钢筋植筋的施工辅助设备及施工工艺技术：

（1）通过控制模块和工序过程检测模块，实现了植筋过程的监控和记录，植筋过程可追溯，保证了植筋质量；同时抗拔试验选取的植筋位置均有记录，不会因抗试验破坏植筋结构，提高了安全性；

（2）通过对植筋步骤的控制，每个工艺步骤均要完成且符合设定或计算的植筋参数操作要求后，设备才控制进入下步工序处理，施工工序中无法跳步骤施工，过程中实现施工工序规范化，保证植筋质量，大大地提高二次结构植筋合格率，确保一次性符合工艺要求；

（3）通过对整个植筋过程进行摄像录制，并配备可移动的照相机随时随机进行现场拍照，避免或降低了植筋过程录像的一次录制、多次使用的问题，使植筋过程的可控性更好，进一步保证了植筋施工的质量和安全性能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明做其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。