植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置及其施工方法

本发明属于水下工程，具体涉及一种植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置及其施工方法。

背景技术：

1、水下打孔植筋是一项重要的水下工程技术，广泛应用于输水渠道、桥梁、码头、船坞等水工建筑的维修和加固。由于水下环境的特殊性质，打孔植筋的难度较大，目前水下打孔植筋的几种常用方法，包括潜水员手工打孔植筋、机械打孔植筋、高压水射流打孔植筋和钻孔植筋等方法。其中钻孔植筋采用专业的水下钻孔机械进行打孔作业，然后将植筋胶注入钻孔中，接着马上将植筋旋入注胶后的钻孔内，下面就需要等待一周左右等植筋胶固化后潜水员再次下水在植筋上安装水下构件。这种操作方式具有以下缺点或不足：、

2、（1）由于等待植筋胶固化导致施工周期长。

3、（2）需要安排潜水员二次下水，不仅增加工作时间，而且具有更大的危险性。

4、（3）植筋仅仅靠植筋胶锚固在钻孔内，植筋强度难以保证。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种只需潜水员下水一次完成水下所有安装作业、施工快捷、植筋强度高的植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置及其施工方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置，水下建筑物指定位置打有钻孔，以钻孔的孔口到孔底的方向为从外到内，包括均同轴线安装在钻孔内的螺杆、锁紧胀套和锥形螺母，锥形螺母位于钻孔孔底并螺纹连接在螺杆内端，锥形螺母外圆内粗外细，锥形螺母外圆最大直径略小于钻孔内径，锁紧胀套安装在螺杆上且锁紧胀套内侧半部外圆与锥形螺母外圆配合，锁紧胀套内端外圆与钻孔孔壁压接，钻孔内注有将螺杆、锁紧胀套和锥形螺母预埋的植筋胶，钻孔孔口设有套在螺杆上的定位封孔套和安装构件，定位封孔套内端伸入到钻孔孔口内，定位封孔套外端与水下建筑物外壁齐平，螺杆外端螺纹连接有将安装构件紧固压接在与水下建筑物外壁的紧固螺母和平垫圈。

3、锁紧胀套包括内外通透的套筒，套筒外端一体设有外径大于套筒外径的加强环，加强环内端外圆设有外倒角结构，套筒上沿圆周方向均匀开设有若干条膨胀缝，每条膨胀缝长度方向均平行于套筒中心线，每条膨胀缝内端均与套筒内端齐平，套筒内端口内圆开有内倒角结构，套筒内端口内圆设有内倒角结构。

4、定位封孔套外圆自外向内依次为圆锥段和圆柱段，圆锥段外圆外大内小，钻孔孔口开设有与圆锥段配合的锥形口，圆柱段外径与钻孔内径相等，圆柱段伸入装配到钻孔内。

5、植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置的施工方法，包括以下步骤：

6、（1）施工钻孔；

7、（2）清孔；

8、（3）将锁紧胀套和锥形螺母送入钻孔孔底；

9、（4）向钻孔内注入植筋胶；

10、（5）插筋；

11、（6）在螺杆外端紧固安装构件。

12、步骤（1）中在钻孔前先采用钢筋探测器查明水下建筑物内预埋钢筋位置，避免打断钢筋；钻孔的孔壁应完整，不得有裂缝或局部损伤；钻孔过程中孔口的锥形口一起钻成。

13、步骤（2）中清孔的具体过程为：用高压水枪将钻孔内的粉尘和杂物吹出，确保孔内干净无污。

14、步骤（3）的具体过程为：先将支撑套筒套到长螺栓上，支撑套筒外端与长螺栓的六棱头内端接触，然后将锁紧胀套套到长螺栓上，锁紧胀套外端与支撑套筒内端接触，接着将锥形螺母的小头端拧到长螺杆内端，锥形螺母的小头端外圆伸入到锁紧胀套内端口且不径向膨胀时停止旋转锥形螺母；随后手持长螺栓的六棱端头将锥形螺母和锁紧胀套送入到钻孔的孔底，最后反向旋转长螺栓，长螺栓内端与锥形螺母分离，抽出长螺栓和支撑套筒。

15、步骤（4）注胶量为钻孔容量的40%-60%。

16、步骤（5）插筋的具体过程为：注胶结束后，先将定位封孔套安装到钻孔孔口，螺杆先穿过定位封孔套伸入到钻孔内，当螺杆内端接触到植筋胶时，单向旋转螺杆，边旋转边插入，以使胶体与钢筋充分粘结，植筋胶被螺杆沿钻孔向外挤出，定位封孔套阻挡植筋胶溢出孔口，螺杆前端接着穿过锁紧胀套后与锥形螺母螺纹连接，螺杆旋进到规定长度后停止旋转螺杆，规定长度表明螺杆内端穿过了锥形螺母。

17、步骤（6）的具体过程为：先将安装构件、平垫圈和两个紧固螺母依次套装到螺杆外端，使用扳手卡住并旋转内端的一个紧固螺母，该紧固螺母紧压安装构件，安装构件紧贴定位封孔套和水下建筑物外壁，螺杆带动锥形螺母一块旋转并且由内向外轴向移动，锁紧胀套在植筋胶的阻挡下轴向稳定不动，锁紧胀套内侧部在锥形螺母外圆的轴向移动的作用下沿径向膨胀，膨胀缝扩大，直到锁紧胀套内端与钻孔的孔壁挤压使锥形螺母轴向不再移动后，停止扳手拧动内侧的紧固螺母，然后使用扳手拧动外侧的紧固螺母紧压内侧的紧固螺母，自此完成一根植筋的固定安装构件的作业。

18、采用上述技术方案，本发明的装置的结构特征具有以下技术效果：

19、1）定位封孔套设置在钻孔（植筋孔）外端孔口处，定位封孔套的圆锥段与锥形口的锥面配合，确保在植筋胶未固化情况下，保证螺杆（植筋）中心位置和垂直度要求，同时阻挡植筋胶向外溢出，确保锁紧胀套的轴向稳定性。

20、2）用扳手拧紧内端的紧固螺母至预紧力要求，锁紧胀套内侧部径向膨胀压紧钻孔内壁，从而保证螺杆的轴向稳定性，外侧的紧固螺母用于背紧内端的紧固螺母，确保紧固螺母不松动。

21、3）锁紧胀套外端一体设置加强环，不仅具有增强锁紧胀套强度的作用，而且提高锁紧胀套外端环形面积，即增大与植筋胶的接触面积，在拧动紧固螺母向外拉动螺杆时提高锁紧胀套的稳定性。

22、4）加强环内端外圆设有外倒角结构，将锁紧胀套和锥形螺母送入钻孔孔底的过程中起到导向、减小阻力的作用；套筒内端口内圆设有内倒角结构，方便与锥形螺母之间的配合，在螺杆和锥形螺母向外移动锁紧过程中，减少锁紧胀套内端与锥形螺母之间的滑动阻力，避免出现卡死情况。

23、5）长螺栓端部采用加厚六棱头，改善锁紧时扳手的承受扭矩状况，同时增大了扳手的旋转操作空间。

24、综上所述，本发明与传统植筋施工方法相比，该装置可无须等待植筋胶的固化时间，植筋插入后即可进行下步施工，提高了工作效率和植筋强度；在进行水下植筋施工作业时，为保证安全及施工质量，通常需要先进行关闭闸门等停水操作，以提供一个静水作业环境；本装置可一次性完成水下植筋作业，在保证施工质量、提高施工效率的同时，避免了二次停水给工程正常供水造成的影响，更在一定程度上降低了水下作业人员的安全风险。

技术特征：

1.植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置，水下建筑物指定位置打有钻孔，以钻孔的孔口到孔底的方向为从外到内，其特征在于：包括均同轴线安装在钻孔内的螺杆、锁紧胀套和锥形螺母，锥形螺母位于钻孔孔底并螺纹连接在螺杆内端，锥形螺母外圆内粗外细，锥形螺母外圆最大直径略小于钻孔内径，锁紧胀套安装在螺杆上且锁紧胀套内侧半部外圆与锥形螺母外圆配合，锁紧胀套内端外圆与钻孔孔壁压接，钻孔内注有将螺杆、锁紧胀套和锥形螺母预埋的植筋胶，钻孔孔口设有套在螺杆上的定位封孔套和安装构件，定位封孔套内端伸入到钻孔孔口内，定位封孔套外端与水下建筑物外壁齐平，螺杆外端螺纹连接有将安装构件紧固压接在与水下建筑物外壁的紧固螺母和平垫圈。

2.根据权利要求1所述的植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置，其特征在于：锁紧胀套包括内外通透的套筒，套筒外端一体设有外径大于套筒外径的加强环，加强环内端外圆设有外倒角结构，套筒上沿圆周方向均匀开设有若干条膨胀缝，每条膨胀缝长度方向均平行于套筒中心线，每条膨胀缝内端均与套筒内端齐平，套筒内端口内圆开有内倒角结构，套筒内端口内圆设有内倒角结构。

3.根据权利要求2所述的植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置，其特征在于：定位封孔套外圆自外向内依次为圆锥段和圆柱段，圆锥段外圆外大内小，钻孔孔口开设有与圆锥段配合的锥形口，圆柱段外径与钻孔内径相等，圆柱段伸入装配到钻孔内。

4.根据权利要求3所述的植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置的施工方法，其特征在于：步骤（1）中在钻孔前先采用钢筋探测器查明水下建筑物内预埋钢筋位置，避免打断钢筋；钻孔的孔壁应完整，不得有裂缝或局部损伤；钻孔过程中孔口的锥形口一起钻成。

6.根据权利要求4所述的植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置的施工方法，其特征在于：步骤（2）中清孔的具体过程为：用高压水枪将钻孔内的粉尘和杂物吹出，确保孔内干净无污。

7.根据权利要求4所述的植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置的施工方法，其特征在于：步骤（3）的具体过程为：先将支撑套筒套到长螺栓上，支撑套筒外端与长螺栓的六棱头内端接触，然后将锁紧胀套套到长螺栓上，锁紧胀套外端与支撑套筒内端接触，接着将锥形螺母的小头端拧到长螺杆内端，锥形螺母的小头端外圆伸入到锁紧胀套内端口且不径向膨胀时停止旋转锥形螺母；随后手持长螺栓的六棱端头将锥形螺母和锁紧胀套送入到钻孔的孔底，最后反向旋转长螺栓，长螺栓内端与锥形螺母分离，抽出长螺栓和支撑套筒。

8.据权利要求7所述的植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置的施工方法，其特征在于：步骤（4）注胶量为钻孔容量的40%-60%。

9.根据权利要求8所述的植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置的施工方法，其特征在于：步骤（5）插筋的具体过程为：注胶结束后，先将定位封孔套安装到钻孔孔口，螺杆先穿过定位封孔套伸入到钻孔内，当螺杆内端接触到植筋胶时，单向旋转螺杆，边旋转边插入，以使胶体与钢筋充分粘结，植筋胶被螺杆沿钻孔向外挤出，定位封孔套阻挡植筋胶溢出孔口，螺杆前端接着穿过锁紧胀套后与锥形螺母螺纹连接，螺杆旋进到规定长度后停止旋转螺杆，规定长度表明螺杆内端穿过了锥形螺母。

10.根据权利要求9所述的植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置的施工方法，其特征在于：步骤（6）的具体过程为：先将安装构件、平垫圈和两个紧固螺母依次套装到螺杆外端，使用扳手卡住并旋转内端的一个紧固螺母，该紧固螺母紧压安装构件，安装构件紧贴定位封孔套和水下建筑物外壁，螺杆带动锥形螺母一块旋转并且由内向外轴向移动，锁紧胀套在植筋胶的阻挡下轴向稳定不动，锁紧胀套内侧部在锥形螺母外圆的轴向移动的作用下沿径向膨胀，膨胀缝扩大，直到锁紧胀套内端与钻孔的孔壁挤压使锥形螺母轴向不再移动后，停止扳手拧动内侧的紧固螺母，然后使用扳手拧动外侧的紧固螺母紧压内侧的紧固螺母，自此完成一根植筋的固定安装构件的作业。

技术总结本发明公开了植筋胶无须等待固化水下快速植筋安装装置的施工方法，包括以下步骤：（1）施工钻孔；（2）清孔；（3）将锁紧胀套和锥形螺母送入钻孔孔底；（4）向钻孔内注入植筋胶；（5）插筋；（6）在螺杆外端紧固安装构件。本发明与传统植筋施工方法相比，该装置可无须等待植筋胶的固化时间，植筋插入后即可进行下步施工，提高了工作效率和植筋强度；在进行水下植筋施工作业时，为保证安全及施工质量，通常需要先进行关闭闸门等停水操作，以提供一个静水作业环境；本装置可一次性完成水下植筋作业，在保证施工质量、提高施工效率的同时，避免了二次停水给工程正常供水造成的影响，更在一定程度上降低了水下作业人员的安全风险。技术研发人员：王丽君,尚进,郝记林,张惠莉,高大伟,李梦达,茹岳同,马霄受保护的技术使用者：华北水利水电大学技术研发日：技术公布日：2024/11/21