CN109424503B - 中心塔架的安装方法及塔筒的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中心塔架的安装方法及塔筒的施工方法。中心塔架安装包括步骤：P1：完成下部的塔架单元的安装；P2：在安装好的塔架单元上安装爬升装置、提升装置、吊装就位装置，爬升装置可沿安装好的塔架单元上下移动，提升装置、吊装就位装置均与爬升装置相连，爬升装置沿塔架单元向上移动时带动提升装置、吊装就位装置向上移动；P3：提升装置将待安装的塔架单元向上提升至预设位置；P4：吊装就位装置将预设位置的塔架单元与安装好的塔架单元进行定位；P5：将待安装的塔架单元与安装好的塔架单元固定连接；P6：爬升装置、提升装置和吊装就位装置沿安装好的塔架单元向上移动。本发明的安装方法，可实现中心塔架的快速便捷安装。

Description

中心塔架的安装方法及塔筒的施工方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土塔筒建筑施工领域，更具体地，涉及一种中心塔架的安装方法及塔筒的施工方法。

背景技术

随着风力发电机发电效率的增加，风力发电机的叶片长度越来越长，与之匹配的风机塔筒的高度和截面尺寸也不断增加。其中，钢结构塔筒由于成本较高、运输困难，因此难以满足大截面高塔筒的建造要求。而混凝土塔筒能够经济地建造大型风力发电机组，因此得到广泛关注。由于运输条件和加工条件限制，大截面塔筒采用现浇形式比预制加工具有更高的经济性和更快的施工速度等优势。

现有技术中现浇混凝土塔筒施工中，中心塔架通常采用塔吊吊装，大幅增加塔吊的使用量，且施工繁琐。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种中心塔架的安装方法，使中心塔架的安装非常方便快捷。

本发明还旨在提出一种塔筒的施工方法，塔筒该施工方法利用中心塔架吊装施工平台，施工快捷省力。

根据本发明第一方面实施例的中心塔架的安装方法，所述中心塔架包括由下到上连续设置的多个塔架单元，所述中心塔架的安装包括如下步骤：

P1：完成下部的所述塔架单元的安装；P2：在安装好的所述塔架单元上安装爬升装置、提升装置、吊装就位装置，所述爬升装置可沿安装好的所述塔架单元上下移动，所述提升装置、所述吊装就位装置均与所述爬升装置相连，所述爬升装置沿所述塔架单元向上移动时带动所述提升装置、所述吊装就位装置向上移动；P3：所述提升装置将待安装的所述塔架单元向上提升至预设位置；P4：所述吊装就位装置将预设位置的所述塔架单元与安装好的所述塔架单元进行定位；P5：将待安装的所述塔架单元与安装好的所述塔架单元固定连接；P6：所述爬升装置、所述提升装置和所述吊装就位装置沿安装好的所述塔架单元向上移动。

根据本发明实施例的中心塔架的安装方法，可利用提升装置和吊装就位装置将塔架单元吊到中心塔架的顶部固定加高，然后由爬升装置带着提升装置和吊装就位装置向上爬升，这种可循环操作的过程，可实现中心塔架的快速便捷安装。

在一些实施例中，在步骤P5中，由人工方式将待安装的所述塔架单元与安装好的所述塔架单元固定连接。

在一些实施例中，所述爬升装置上连接施工平台，在步骤P3中，待安装的所述塔架单元由所述提升装置提升至所述施工平台上以进行定位。

在一些实施例中，所述爬升装置包括：卷扬机。

具体地，所述中心塔架上设有升降电梯，所述升降电梯与所述卷扬机相连。

在一些实施例中，所述爬升装置包括设在所述塔架单元上的滑轨，所述爬升装置沿所述滑轨滑动。

根据本发明第二方面实施例的塔筒的施工方法，所述塔筒包括塔筒本体和中心塔架，所述塔筒本体包括由下到上依次连接的多个塔筒段，所述中心塔架位于所述塔筒本体的中心处，塔筒的建造施工包括外筒施工阶段和塔架加高阶段，在所述外筒施工阶段进行所述塔筒段的建造，在所述塔架加高阶段，按照根据本发明上述实施例所述的安装方法进行所述中心塔架的加高。

根据本发明实施例的塔筒施工方法，采用中心塔架吊装，减少了大型塔吊的使用量。另外，设施减轻后整体操作难度降低，有利于保证工人高空作业的安全性。

具体地，所述外筒施工阶段包括如下步骤：

S1：绑扎钢筋，支设内模板和外模板，所述内模板为环形，所述外模板为环形且套在所述内模板的外侧，所述钢筋位于所述内模板和所述外模板之间；

S2：所述外模板的外侧套设环形的外模围檩以约束所述外模板，所述内模板的内侧设置环形的内模围檩以支撑所述内模板；

S3：向所述内模板和所述外模板之间浇筑混凝土并养护，硬化的混凝土形成所述塔筒段。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的塔筒在地面上的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的塔筒在施工时示意图；

图3是根据本发明实施例的塔筒施工所采用设施的装配示意立体图。

附图标记：

1000：塔筒；

100：围檩；100a：内模围檩；100b：外模围檩；

200：浇筑模板200；200a：内模板；200b：外模板；

300：塔筒本体；310：塔筒段；

400：中心塔架；410：塔架单元；430：爬升装置；450：提升装置；470：吊装就位装置；480：升降电梯；

500：施工平台；510：内施工平台；520：外施工平台；

600：塔筒基础。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“高度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图描述根据本发明实施例的塔筒施工方法。本发明实施例中塔筒1000的类型可不作限制，塔筒1000可以是用于风力发电的塔筒，可以是用于火力发电的塔筒，还可以是石化产业中使用的塔筒。下文中塔筒施工方法，仅以风力塔筒施工为例进行说明。

如图1所示，塔筒1000包括：塔筒基础600和塔筒本体300，塔筒基础600的至少一部分设置在地面的下方，也就是说，塔筒基础600的一部分埋在地下，或者塔筒基础600全部埋在地下。塔筒基础600用于支撑整个塔筒1000，以保证整个塔筒1000的结构稳定性。

塔筒本体300为混凝土结构，塔筒本体300形成为柱形筒形状。在有的实施例中，塔筒本体300的部分可以不是混凝土结构。风力发电机包括风机(图未示出)，风机的机头可以直接固定在塔筒本体300的顶部，风机的机头也可以通过支撑架固定在塔筒本体300上。

塔筒本体300包括由下到上依次连接的多个塔筒段310，塔筒本体300建造时，是下一层塔筒段310完成后在下一层塔筒段310的基础上建造上一层塔筒段310。

本发明实施例中，如图2所示，塔筒1000还包括中心塔架400，中心塔架400位于塔筒本体300的中心处。在塔筒1000的施工期中心塔架400上设有施工平台500，这样工作人员可以在施工平台500上进行施工，从而可以保证施工的安全性和高效性。具体地，中心塔架400为桁架结构，这样中心塔架400结构刚度高，稳定可靠。

可以理解的是，随着塔筒1000建造的逐渐加高，工作人员施工所需要的施工平台500也要随之加高，这就要求中心塔架400也要随之加高。塔筒1000的建造施工包括外筒施工阶段和塔架加高阶段，在外筒施工阶段每完成一个或者多个塔筒段310的建造后，进行塔架加高阶段。

在塔架加高阶段，中心塔架400的高度增加，中心塔架400上的施工平台500可沿中心塔架400上升。这里对于塔架加高阶段的时间间隔不作具体限制，可由实际施工需要设置。例如，可以每建成一个塔筒段310就进行一次中心塔架400的加高，或者在低位处每建成两个塔筒段310就进行中心塔架400的加高、在高位处每建成三个塔筒段310就进行中心塔架400的加高。

具体地，如图1和图2所示，中心塔架400包括由下到上连续设置的多个塔架单元410，中心塔架400的安装包括如下步骤：

P1：完成下部的塔架单元410的安装；

P2：在安装好的塔架单元410上安装爬升装置430、提升装置450、吊装就位装置470，爬升装置430可沿安装好的塔架单元410上下移动；

P3：提升装置450将待安装的塔架单元410向上提升至预设位置；

P4：吊装就位装置470将预设位置的塔架单元410与安装好的塔架单元410进行定位；

P5：将待安装的塔架单元410与安装好的塔架单元410固定连接；

P6：爬升装置430、提升装置450和吊装就位装置470沿安装好的塔架单元410向上移动。

其中，提升装置450、吊装就位装置470均与爬升装置430相连，爬升装置430沿塔架单元410向上移动时带动提升装置450、吊装就位装置470向上移动。

这里，在中心塔架400安装的全过程中，会一直重复步骤P3至P6，直到中心塔架400的高度达到设计需求。当然，在安装好一个或者多个塔架单元410后，中心塔架400的安装过程可以暂停，然后进行外筒施工阶段。也就是说，这两个阶段可以是穿插进行的，也可以在塔架加高阶段完成后再进行外筒施工阶段。当然，两种方式相同，外筒施工阶段和塔架加高阶段穿插进行，是更优的选择，这样中心塔架400和塔筒本体300可以同时加高，在加高的过程中二者之间可连接支撑件，提高整体结构可靠性。

在本发明实施例的中心塔架的安装方法，可利用提升装置450和吊装就位装置470将塔架单元410吊到中心塔架400的顶部固定加高，然后由爬升装置430带着提升装置450和吊装就位装置470向上爬升，这种可循环操作的过程，可实现中心塔架400的快速便捷安装。

在一些实施例中，爬升装置430包括：卷扬机。这里，卷扬机利用卷筒缠绕钢丝绳或链条，来提升或牵引重物，设备轻小，配置负担小。

在一些实施例中，塔架单元410上设有滑轨，爬升装置430沿滑轨滑动。沿滑轨爬升的结构非常简单，且上升的过程非常平稳。由于爬升装置430承载着提升装置450和吊装就位装置470，因此平稳升降的爬升装置430安全性较高。

有利地，塔架单元410上可设有多根滑轨，爬升装置430沿多根滑轨滑动，滑行平稳。

具体地，中心塔架400上设有升降电梯480，升降电梯480与卷扬机相连。这样，卷扬机可牵引升降电梯480升降，这样结合结构可提高整体结构紧凑性。

在一些实施例中，如图2所示，爬升装置430上连接施工平台500，这样爬升装置430在向上爬升的过程中，也带动施工平台500爬升，从而施工平台500可满足外筒施工阶段的高度需要。

具体地，如图2所示，施工平台500包括内施工平台510和外施工平台520，内施工平台510位于塔筒本体300的内侧，外施工平台520位于塔筒本体300的外侧。

在一些实施例中，由提升装置450将塔架单元410从地面(或者低处的施工平台)向上提升至预设位置(如高处的施工平台、或者中心塔架400上的某处平台)后，再由吊装就位装置470进一步向上提升，达到安装位后进行安装。其中，提升装置450的作用在于对塔架单元410的大幅提升，而吊装就位装置470的作用在于对塔架单元410的小幅提升。吊装就位装置470将塔架单元410移动到距离中心塔架400的顶部较近的位置，方便塔架单元410的安装固定。

在一些实施例中，在步骤P5中，将待安装的塔架单元410与安装好的塔架单元410固定连接，可由人工方式完成。这样每次塔架单元410固定时都能由人工现场直接检测，安装的可靠性保障更高。

当然，本发明实施例中也不限于人工安装的方式，例如可对吊装就位装置470的结构做优化改进，然后由吊装就位装置470在定位后直接安装，从而实现中心塔架400安装的整体自动化操作。

具体地，在步骤P3中，待安装的塔架单元410由提升装置450提升至施工平台500上以进行定位。这里将待安装的塔架单元410先提到施工平台500，施工平台500上空间大，方便工作人员将塔架单元410由提升装置450换到吊装就位装置470上。

可选地，如图2所示，提升装置450和吊装就位装置470可选用吊架。

在一些实施例中，参照图3，外筒施工阶段包括如下步骤：

S1：绑扎钢筋，支设内模板200a和外模板200b，内模板200a为环形，外模板200b为环形且套在内模板200a的外侧，钢筋位于内模板200a和外模板200b之间；

S2：外模板200b的外侧套设环形的外模围檩100b以约束外模板200b，内模板200a的内侧设置环形的内模围檩100a以支撑内模板200a；

S3：向内模板200a和外模板200b之间浇筑混凝土并养护，硬化的混凝土形成塔筒段310。

这里，内模板200a和外模板200b均属于塔筒1000的浇筑模板200，外模围檩100b和内模围檩100a均属于围檩100。

内模板200a可由整板弯曲后围拢而成，内模板200a也可以由多块模块拼接而成。外模板200b可由整板弯曲后围拢而成，外模板200b也可以由多块模块拼接而成。这里对浇筑模板200的结构形式不作具体限制。

内模板200a和外模板200b之间预留了环形的模腔，施工时向内外两层模板之间的模腔浇筑混凝土。浇筑的混凝土会充分释放水化热以及内应力，在养护一定时间后混凝土硬化形成混凝土塔筒段310。

可以理解的是，由于浇筑的混凝土在硬化过程中会释放内应力，混凝土存在膨胀而挤压内外模板的过程。为抵抗这部分应力，现有技术采用的内外模板相当笨重。并且每个模板也都是由多个沿环向布置的模块拼装组成，相邻模块之间还要设置复杂机械结构保证模块不脱环。

而本发明实施例的塔筒1000施工中采用围檩100，正是应用于这种混凝土塔筒段310的施工，以在混凝土浇筑前套设在浇筑模板200上。

其中，外模围檩100b外套在外模板200b的外侧，外模围檩100b为环形结构，相当于在外模板200b上外箍了一层套圈。这种环形的外模围檩100b在周向上各个点均约束外模板200b，使得外模围檩100b内侧的每一处外模板200b都能得到很好约束。而且由于外模围檩100b自身环形的结构，它具有自平衡的作用，因此它对外模板200b每一处的约束作用都是相同的。

由于内模围檩100a内撑在内模板200a的内侧，内模围檩100a为环形结构，相当于在内模板200a内设置了一层撑圈。这种环形的内模围檩100a在周向上各个点均支撑内模板200a，使得内模围檩100a外侧的每一处都能得到很好支撑。而且由于内模围檩100a自身环形的结构，它具有自平衡的作用，因此它对内模板200a每一处的支撑约束作用都是相同的。

由于围檩100对内侧或者外侧的浇筑模板200在环向上能均衡地起到约束作用，因此内模板200a和外模板200b可采用较薄的板件。当浇筑模板200的某一处发生变形时，变形处会带动围檩100的某一处随之变形，围檩100该处的变形力均散到围檩100环向各处，围檩100在自身刚性作用下整个围檩100抵抗该变形力，使得浇筑模板200在该处可快速恢复至原位。正是围檩100能在环向各处对浇筑模板200起到约束作用，因此浇筑模板200自身可不用设置得过于笨重。浇筑模板200减轻后，可以减轻整体施工负担。

现有浇筑方案通常使用的内外模为厚度5-6mm的厚钢板，成本高。为节省成本，在每段塔筒段浇筑后需要将模拆除，重复用于下一段塔筒段的浇筑。此方案的缺点在于，每一段塔筒段要拆除内外模前需要等待混凝土成型，时间较久；浇筑成型的塔筒为混凝土塔筒，维护成本高，维护困难。

而本发明实施例中由于围檩100的约束作用来保证施工质量，因此浇筑模板200可以采用薄板，成本相对减低，在每段塔筒段310浇筑后可以不需要将模拆除，这样在进行下一段塔筒段310的施工时需要等待的时间就可以大大缩短。最后塔筒1000的外层和内层留下浇筑模板200，浇筑模板200由模板转变成塔筒1000的自身结构，整体维护成本降低。

可选地，浇筑模板200为薄钢板，当然，浇筑模板200可采用其他具有一定刚度及可弯曲性能的板材替换，例如铜板、复合板等，这里不作限制。

由上述的围檩100的使用过程可以看出，本发明实施例的围檩100可选用刚性件，从而可以提供内外模板足够的支撑约束力。

其中，外模围檩100b外套在外模板200b的外侧，外模围檩100b的内径与外模板200b的外径大体相等；内模围檩100a设在内模板200a的内侧，内模围檩100a的外径与内模板200a的内径大体相等。外模围檩100b的高度与外模板200b的高度相等，内模围檩100a的高度与内模板200a的高度相等。也就是说，围檩100需要与相应的浇筑模板200尺寸对应一致，才能较好地发挥约束支撑作用。

综上，根据本发明实施例的塔筒施工方法，通过使用围檩100来支撑塔筒1000的浇筑模板200，在浇筑时给浇筑模板200提供了内部或者外部支撑，可以大幅度地提高浇筑模板200整体结构刚度，减少浇筑模板200的侧向变形，从而保证塔筒1000成型的质量。围檩100整体重量轻，合理设置围檩100的刚度后浇筑模板200能够采用薄板，从而整体重量可进一步降低，进而可减少吊装难度，提高施工速度。由于施工需要吊装的重量减轻，可以采用中心塔架400吊装，减少了大型塔吊的使用量。另外，设施减轻后整体操作难度降低，有利于保证工人高空作业的安全性。

在一些实施例中，如图2所示，施工平台500包括位于塔筒本体300内侧的内施工平台510，施工平台500包括位于塔筒本体300外侧的外施工平台520。

具体地，内模围檩100a通过内施工平台510支撑在内模板200a上，从而可以加强内模围檩100a对内模板200a的约束支撑作用，使内模围檩100a撑紧在内模板200a上。可以理解的是，在合理设置内模围檩100a的刚度后，靠内模板200a的刚度也能使内模围檩100a撑紧在内模板200a上。或者，可以在内模围檩100a和外模围檩100b之间连接关联结构，内模围檩100a和外模围檩100b连接为一体后不易变形。

具体地，内施工平台510在内模围檩100a上形成多个支撑点，多个支撑点沿环向间隔开设置，多个支撑点构造成沿塔筒1000的径向可伸缩以向内模围檩100a施加或者释放预应力。这样的内施工平台510，具有可调预应力的作用，从而可提高内模围檩100a对内模板200a的支撑效果。

在一些实施例中，在步骤S2中，采用箍筋将外模围檩100b环向箍紧，可以进一步加强外模围檩100b对外模板200b的约束支撑作用。可以理解的是，本发明实施例中，箍筋可以是钢索，也可以采用其他材质的箍筋，在外模围檩100b的外侧也可设置外撑结构。

在一些实施例中，围檩100为周长可调结构，也就是说，整个围檩100的周长以及曲率半径可根据实际塔筒段310的直径变化调节尺寸，在实际施工时调节会非常灵活。

当塔筒1000的直径在不同高度处尺寸不同时(例如锥塔、双曲面塔)，浇筑模板200的支设需要根据塔筒1000的结构尺寸进行调整，同时围檩100也需要根据塔筒1000的结构尺寸进行调整。这样，当建造直径大的塔筒段310时，可加大围檩100周长；当建造直径小的塔筒段310时，可减小围檩100周长。这样同一个围檩100，可在同一塔筒1000由下至上的全程都能使用到，利用率高。这样的设计，围檩100可应用的施工尺寸范围大，非常实用。

在一些实施例中，在步骤S1中需要固定波纹管，波纹管位于内模板200a和外模板200b之间，上一层塔筒段310上的波纹管与下一层塔筒段310上的波纹管正对设置。波纹管内可在塔筒段310建造好后穿设预应力筋，保证整体塔筒1000结构可靠性。

根据本发明实施例的塔筒1000的施工方法，利用中心塔架400，结合不拆模工艺，施工快捷方便。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种中心塔架的安装方法，其特征在于，所述中心塔架包括由下到上连续设置的多个塔架单元，所述中心塔架的安装包括如下步骤：

P1：完成下部的所述塔架单元的安装；

P2：在安装好的所述塔架单元上安装爬升装置、提升装置、吊装就位装置，所述爬升装置可沿安装好的所述塔架单元上下移动，所述提升装置、所述吊装就位装置均与所述爬升装置相连，所述爬升装置沿所述塔架单元向上移动时带动所述提升装置、所述吊装就位装置向上移动，所述爬升装置包括卷扬机、设在所述塔架单元上的滑轨，所述爬升装置沿所述滑轨滑动；

P3：所述提升装置将待安装的所述塔架单元向上提升至预设位置，所述爬升装置上连接施工平台，待安装的所述塔架单元由所述提升装置提升至所述施工平台上以进行定位；

P4：所述吊装就位装置将预设位置的所述塔架单元与安装好的所述塔架单元进行定位；

P5：将待安装的所述塔架单元与安装好的所述塔架单元固定连接；

P6：所述爬升装置、所述提升装置和所述吊装就位装置沿安装好的所述塔架单元向上移动。

2.根据权利要求1所述的中心塔架的安装方法，其特征在于，在步骤P5中，由人工方式将待安装的所述塔架单元与安装好的所述塔架单元固定连接。

3.根据权利要求1所述的中心塔架的安装方法，其特征在于，所述中心塔架上设有升降电梯，所述升降电梯与所述卷扬机相连。

4.一种塔筒的施工方法，其特征在于，所述塔筒包括塔筒本体和中心塔架，所述塔筒本体包括由下到上依次连接的多个塔筒段，所述中心塔架位于所述塔筒本体的中心处，塔筒的建造施工包括外筒施工阶段和塔架加高阶段，在所述外筒施工阶段进行所述塔筒段的建造，在所述塔架加高阶段，按照根据权利要求1-3中任一项所述的安装方法进行所述中心塔架的加高。

5.根据权利要求4所述的塔筒的施工方法，其特征在于，所述外筒施工阶段包括如下步骤：

S1：绑扎钢筋，支设内模板和外模板，所述内模板为环形，所述外模板为环形且套在所述内模板的外侧，所述钢筋位于所述内模板和所述外模板之间；

S2：所述外模板的外侧套设环形的外模围檩以约束所述外模板，所述内模板的内侧设置环形的内模围檩以支撑所述内模板；

S3：向所述内模板和所述外模板之间浇筑混凝土并养护，硬化的混凝土形成所述塔筒段。

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