CN107795122A - 混凝土筒身施工装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本技术提供了一种降低施工难度、加快施工速度、节约施工成本的混凝土筒身施工装置及方法。该施工装置包括内外模板、内围圈、外围圈；内外模板上端相连；筒身的至少三根纵向钢筋向上伸出筒身作为爬升杆；爬升杆上设置穿心式单作用液压千斤顶，液压千斤顶的底座与操作平台固定；操作平台的下部固定吊架；吊架与内围圈或者外围圈固定；通过液压千斤顶能够带动操作平台、内外模板相对于爬升杆向上移动。该施工方法是，绑扎钢筋，至少三根纵向钢筋向上伸出筒身作为爬升杆穿过液压千斤顶；浇注混凝土；混凝土初凝后，通过液压千斤顶带动各内外模板相对于爬升杆同步向上移动；移动到内外模块的下口略低于已经浇注完成的混凝土顶面。
Description
技术领域
本技术涉及建筑领域中，高度较高直径较大的混凝土筒身的施工装置及方法。
背景技术
对于直径较大、高度较高的钢筋混凝土筒身的施工，常见的是采用搭设脚手架，并支撑模板，但这种方法施工周期长，成本高。
发明内容
本技术的目的是提供一种降低施工难度、加快施工速度、节约施工成本的混凝土筒身施工装置。
本技术所述的混凝土筒身施工装置，包括位于预施工筒身内外侧的内外模板、在内模板内侧的与各内模板相连的内围圈、在外模板外侧的与各外模板相连的外围圈；内外模板上端相连；筒身的至少三根纵向钢筋向上伸出筒身作为爬升杆；爬升杆上设置穿心式单作用液压千斤顶，液压千斤顶的底座与位于筒身上方的操作平台固定；操作平台的下部固定吊架；吊架与内围圈或者外围圈固定；在操作平台上设置有包括向液压千斤顶供油的油泵在内的液压控制系统；通过液压控制系统和液压千斤顶能够带动操作平台、吊架、内围圈或者外围圈、内外模板相对于爬升杆向上移动。
作为对上述的混凝土筒身施工装置的进一步改进，在操作平台上固定有位于筒身内部上方的提升井架，在与地面接触的筒身底部的一侧开有门洞，在筒身内的地面上设置地滑轮，在提升井架上设置天滑轮，位于筒身外部的卷扬机通过绕过地滑轮、天滑轮的钢丝绳与位于筒身内部的吊笼相连，以带动吊笼上下移动，向操作平台输送物料。
作为对上述的混凝土筒身施工装置的进一步改进，在操作平台上设置外端向外伸到筒身外侧的扒杆，扒杆外端设置滑轮，吊钩通过绕过滑轮的钢丝绳与卷扬机相连。
本技术同时提供了一种降低施工难度、加快施工速度、节约施工成本的混凝土筒身施工方法。
本技术所述的混凝土筒身施工方法，使用上述的施工装置，包括下述步骤：
A、 把预浇注的部分筒身内的钢筋绑扎好，且至少三根纵向钢筋向上伸出筒身作为爬升杆穿过液压千斤顶；
B、 向内外模板之间浇注混凝土，但浇注的混凝土要低于内外模块的上口，并留出至少一层水平钢筋，以便后续绑扎钢筋；
C、 待浇注的混凝土初凝后，通过液压控制系统向液压千斤顶供油，带动操作平台、各内外模板相对于爬升杆同步向上移动；移动到内外模块的下口略低于已经浇注完成的混凝土顶面。
作为对上述的混凝土筒身施工方法的进一步改进，当爬升杆高度不够时，通过焊接把爬升杆接长。
作为对上述的混凝土筒身施工方法的进一步改进，内外模板之间浇注混凝土时，采用分层浇注，分层浇注时，在同一时间内浇注同一水平层的混凝土。
作为对上述的混凝土筒身施工方法的进一步改进，搅拌好的混凝土通过吊笼吊升至操作平台，钢筋通过扒杆吊升在操作平台。
本技术的有益效果：
本施工装置采用穿过穿心式单作用液压千斤顶的至少三根爬升杆作为筒身的纵向钢筋使用，一般来说爬升杆的直径要大于筒身内正常的钢筋直径，这样不但安全性高，更重要的是提供液压千斤顶能够带动操作平台和内外模块上升，实现滑模施工。
使用该施工装置进行施工具有以下特点：
施工进度快。在施工过程中，钢筋绑扎、混凝土浇注、滑模提升三个工序反复重复，运转正常后，每天能提升1.5～2m。提示时，各内外模板要同步提高，操作平台要水平提升，避免平台倾斜、扭曲，如发现有一个千斤顶不工作就及时更换，避免整个滑模装置不能同步上升产生失衡，使水塔筒身的几何尺寸发生变化。
在施工中操作平台采用液压装置提升，可节省人工和减轻工人劳动强度。
巧妙配置吊笼，通过吊笼可以把搅拌好的混凝土吊至操作平台，通过操作平台的施工人员将混凝土浇注入内外模板之间，极大地减轻了作业强度，同时从筒身内部提升混凝土，方便施工，提高作业效率。当然，吊笼也可以把施工人员送至操作平台。
通过设置扒杆和吊钩等，把尺寸较大的筒身配筋等物料提升至操作平台，降低施工难度。
附图说明
图1是混凝土筒身施工装置在施工状态的示意图。
图2是吊架、内外模板、内外外圈等放大图。
图中，1-内模板,；2-外模板；3-内围圈；4-操作平台；5-外围圈；6-模板立柱；7-吊架；8-混凝土布料斗；9-独轮混凝土小车；10-内钢圈梁；11-外钢圈梁；12-辐射钢梁；13-井架斜撑；14-千斤顶；15-爬升杆；16-提升井架；17扒杆；18-液压控制系统；19-吊笼；20-钢丝绳；21-安全网；22-安全拦杆；23-筒身；24-内保护棚；25-地滑轮；26-天滑轮；27-小卷扬机；28-大卷扬机；29-进料门洞。
具体实施方式
参见图1所示的混凝土筒身施工装置，包括位于预施工的圆柱形筒身内侧的内模板1、位于预施工筒身外侧的外模板2、在内模板内侧的与各内模板相连的内围圈3、在外模板外侧的与各外模板相连的外围圈5；内模板与外模板上端相连。
操作平台4主要由内钢圈梁10、外钢圈梁11、辐射钢梁12、井架斜撑13组成。筒身的至少三根纵向钢筋向上伸出筒身作为爬升杆15。爬升杆穿过属于现有技术的穿心式单作用液压千斤顶（选用QYD-35型液压千斤顶）14，其底座与位于筒身上方的操作平台4中的辐射钢梁12固定。在操作平台上设置有包括向液压千斤顶供油的油泵在内的液压控制系统18。
参见图2，操作平台的下部固定吊架7。吊架7内侧固定模板立柱6，模板立柱6内侧与外围圈5固定相连。
在与地面接触的筒身23底部的一侧开有进料门洞29。在操作平台的中心位置固定有位于筒身内部上方的提升井架16，在提升井架上设置天滑轮26，在筒身内的地面上设置地滑轮25，位于筒身外部的功率较小的小卷扬机27、功率较大的大卷扬机28分别通过穿过进料门洞、且绕过地滑轮、天滑轮的钢丝绳20与位于筒身内部的吊笼19相连，以带动吊笼19上下移动。小卷扬机27工作时，绕过地滑轮、天滑轮的钢丝绳带动吊笼升降，实现载人操作。大卷扬机28工作时，绕过地滑轮、天滑轮的钢丝绳带动吊笼升降，实现载物操作（主要是吊升混凝土至操作平台）。在操作平台4上位于提升井架16的侧部设置有混凝土布料斗8、独轮混凝土小车9，操作平台4的上部周边安装安全拦杆22，下部连接安全网21。在混凝土筒身内部设置内保护棚24。
在操作平台上设置外端向外伸到筒身外侧的扒杆27，扒杆外端设置滑轮，吊钩通过绕过滑轮的钢丝绳与大卷扬机28相连。
通过液压控制系统和液压千斤顶能够带动操作平台、吊架、外围圈、内外模板相对于爬升杆同步向上移动。液压控制系统是液压系统的动力源，由电动机、油泵、油箱、控制阀及电控系统(各种指示仪表、信号等)组成。用以完成液压千斤顶的给油、排油、提升或下降控制等项操作。
爬升杆采用Φ25钢筋（HRB400）12根，是千斤顶运动的轨道，又是整个施工装置的承重支杆，施工中滑动的内模板和外模板即滑模的自重、混凝土对模板的摩阻力及操作平台上的全部施工荷载，均由千斤顶传至爬升杆承担。
QYD-35型液压千斤顶主要由底座、缸体、上下卡头、排油弹簧、行程调整帽、油咀、油塞、油封等组成。使用时，爬升杆从千斤顶的中心穿过，千斤顶只能上升不能下降，所以又叫穿心式单作用液压千斤顶。液压穿心式单作用千斤顶的工作原理，是将液压千斤顶的底座安装在操作平台的横梁上，爬升杆穿入千斤顶中心孔内。需要提升时，油泵压进的高压油进入活塞和缸盖之间，由于上卡头与爬升杆产生自锁作业，使上卡头紧锁。因而活塞不能下行，于是缸体就在油压的作用下连带底座和下卡头向上顶起，带动操作平台、吊架、滑模等整个滑升系统上升，当上升到下卡头紧碰上卡头时即完成一个工作行程。此时排油弹簧处理压缩状态，上卡头承受全部的荷载。当回油时，排油弹簧在弹力的作用下把活塞与下卡头一起推向上，油即排出，与此同时，下卡头又和爬升杆紧锁，使负荷体与底座不能下降。滑升荷载由下卡头支承。当活塞上升到极限后排油工作完毕。千斤顶即完成一个工作循环。重复该循环时，千斤顶就滑着爬升杆带着滑模不断向上滑升。
操作平台采用20根槽钢制作，用来固定千斤顶、内外围圈和保持模板的几何形状，并直接承受内外模板、内外围圈等的全部垂直荷载和混凝土对模板的侧压力。
内外围圈是模板的支承构件，用以保持模板的几何形状。模板的拼装要满足规范要求，拼缝严密，以防止混凝土在振捣时漏浆。如有间隙过大，首先调整模板，使模板符合规范要求，再进行拼装。
为了解决滑模施工的垂直运输，在操作平台中心设吊笼2个，解决施工人员和材料的运输，在操作平台上设1个变幅扒杆，解决钢筋的垂直运输。根据施工工艺要求，选用一台2t（载人）和一台3t（载料）卷扬机作牵引，卷扬机装有自动抱闸装置，安全可靠、起吊钢丝绳采用15mm钢绳，破断拉力为10.4吨，载人安全系数为12倍，允许载重为0.8吨，限载2人，载料安全系数为8倍，允许载荷为1.3吨，施工时，载重不得超过0.8吨。
操作平台组装的质量要求为：①操作平台中心与圆柱形筒身中心重合；②模板安装时半径要符合设计要求。
提升时由外围圈带动模板，沿混凝土的表面向上滑升。在滑升过程中模板要保持平整光滑，才能保证混凝土的出模阻力减少，表面平整。在施工过程中要经常清理模板，给模板上脱模剂。在组装模板时要保证模板竖向垂直。
外围圈是沿模板横向布置在外模板外侧，上下布置，其作用是使模板保持组装的几何形状和将模板与吊架连成整体。为防止外模围圈模板向外胀模，在外模下口用3T葫芦2只和一道钢丝绳对称收紧，确保外外围圈在捣固混凝土时不变形。
操作平台上安装千斤顶，并把千斤顶、吊架、围圈和模板连接成整体构件。
爬升杆采用Φ25钢筋，第一批插入千斤顶的爬升杆采用2m、4m两种不同的长度钢筋,其中2m和4m长钢筋各6根。爬升杆的接头采用焊接，钢筋上下端倒角45°。接头处在进入千斤顶前，先进行围焊，焊缝要求焊平钢管表面，焊缝检查合格后再将其磨平。接头必须在同一轴线上，不得有弯折现象。
筒身钢筋施工时，进场钢筋必须有材质说明和复检报告，不合格产品不得用于工程上，各焊件经试验合格后方可施工。水平环筋须事先加工成弧形。上层与下层水平环向筋的接头应错开,在任一搭接长度范围内，钢筋接头数都不应超过该截面内钢筋根数1/4。筒壁纵向钢筋，施工时要求焊接，因高出施工面，施工中易产生摇摆，影响钢筋与混凝土之间的粘结，因此要求将高出模板的纵向筋上1-2道环筋进行临时固定。将爬升杆调节好与竖向钢筋的保护层相同，将环向钢筋用电焊加固在爬升杆上，确保受力钢筋保护层不易产生变化。竖向钢筋下料后剩余的短筋，可采用闪光对焊焊接加以利用，但必须检验抗拉极限强度合格并不得脆性断裂才能使用。在爬升杆处将爬升杆作为一根竖向钢筋使用，因此在此处减少一根竖向钢筋。
钢筋绑扎前要确认钢筋的型号、规格、尺寸和数量是否与图纸相符。钢筋保护层应符合设计要求。同一截面内钢筋接头数量不大于钢筋总数的25％，接头搭接长度为40d。爬升杆如有油污应及时清除干净。
筒身混凝土为现场自搅混凝土。筒身混凝土强度为C30，每次浇注混凝土的最大投料高度不得大于0.8m，混凝土出模强度应控制在0.3-0.35Mpa，以减少滑升的摩阻力，使混凝土出模后即能干抹光表面，不至拉裂或带起，又能支承混凝土的自重，不至塌落或变形。每昼夜最大滑升高度不得超过2.5m。混凝土出模后不能坍落、拉裂，用贯入阻力仪测量混凝土凝固的试验方法确定混凝土的出模强度。混凝土坍落度控制在5～7cm，初凝时间控制在2小时左右，终凝时间控制在4小时左右。
混凝土浇灌时，沿筒壁四周对称均匀地分层进行，每层厚度为300mm左右，并振捣密实。浇灌完一层后，对称地变换浇灌方向浇灌下一层混凝土，以防止模板向一个方向倾斜和扭转。也就是说。必须分层交圈会合浇注，不应自一端开始单方浇注，以免引起平台的扭转。分层浇注时，应做到同一时间内浇注同一水平层的混凝土。浇注上一层混凝土时，下一层混凝土仍处于塑性状状，并应满足出模强度的要求，混凝土初凝时间宜控制在2小时左右，终凝时一般控制在4小时左右，故宜用细料多，粗料少的骨料配制混凝土。浇注最上面一层混凝土时，最上面一层的表面高度需保持在模板上口以下5cm左右，并留出最上一层水平筋，以便继续绑扎钢筋。连续浇捣混凝土2－3个分层，待混凝土强度达到初凝至终凝之间，即混凝土强度达0.3－0.35MPa时，可进行试升工作。试升时先将模板升起5cm(千斤顶1－2行程)，以观察混凝土的凝固情况，判断混凝土能否脱模，滑升时间是否适宜，试升结果如表明可以提升，即可进行正常提升。将整个模板升高到下一板位置，然后对整个装置进行全面检查、调整后即可转入下一板施工。混凝土浇注一板，钢筋绑扎一层，模板提升一板。
在滑升期间因工艺需要或其它原因（停电、停水、天气情况等）需要停滑时，应浇捣混凝土至指定标高，绑扎好钢筋，滑升30cm，使模板与混凝土壁无粘结。继续滑升时应清除被带起的混凝土块，用高标号的砂浆浇捣3－5cm，然后进行正常浇捣。
Claims (7)
1.混凝土筒身施工装置，包括位于预施工筒身内外侧的内外模板、在内模板内侧的与各内模板相连的内围圈、在外模板外侧的与各外模板相连的外围圈；其特征是：内外模板上端相连；筒身的至少三根纵向钢筋向上伸出筒身作为爬升杆；爬升杆上设置穿心式单作用液压千斤顶，液压千斤顶的底座与位于筒身上方的操作平台固定；操作平台的下部固定吊架；吊架与内围圈或者外围圈固定；在操作平台上设置有包括向液压千斤顶供油的油泵在内的液压控制系统；通过液压控制系统和液压千斤顶能够带动操作平台、吊架、内围圈或者外围圈、内外模板相对于爬升杆向上移动。
2.如权利要求1所述的混凝土筒身施工装置，其特征是：在操作平台上固定有位于筒身内部上方的提升井架，在与地面接触的筒身底部的一侧开有门洞，在筒身内的地面上设置地滑轮，在提升井架上设置天滑轮，位于筒身外部的卷扬机通过绕过地滑轮、天滑轮的钢丝绳与位于筒身内部的吊笼相连，以带动吊笼上下移动，向操作平台输送物料。
3.如权利要求1所述的混凝土筒身施工装置，其特征是：在操作平台上设置外端向外伸到筒身外侧的扒杆，扒杆外端设置滑轮，吊钩通过绕过滑轮的钢丝绳与卷扬机相连。
4.混凝土筒身施工方法，其特征是：使用权利要求1、2或3所述的施工装置，包括下述步骤：
A、 钢筋绑扎：把预浇注的部分筒身内的钢筋绑扎好，且至少三根纵向钢筋向上伸出筒身作为爬升杆穿过液压千斤顶；
B、 混凝土浇注：向内外模板之间浇注混凝土，但浇注的混凝土要低于内外模块的上口，并留出至少一层水平钢筋，以便后续绑扎钢筋；
C、 滑模提升：待浇注的混凝土初凝后，通过液压控制系统向液压千斤顶供油，带动操作平台、各内外模板相对于爬升杆同步向上移动；移动到内外模块的下口略低于已经浇注完成的混凝土顶面。
5.如权利要求4所述的混凝土筒身施工方法，其特征是：当爬升杆高度不够时，通过焊接把爬升杆接长。
6.如权利要求4所述的混凝土筒身施工方法，其特征是：内外模板之间浇注混凝土时，采用分层浇注，分层浇注时，在同一时间内浇注同一水平层的混凝土。
7.如权利要求4所述的混凝土筒身施工方法，其特征是：搅拌好的混凝土通过吊笼吊升至操作平台，钢筋通过扒杆吊升在操作平台。
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