CN113818348A - 基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统及施工方法，包括支撑柱和施工平台；若干支撑柱，其分布于墩柱四周；施工平台，包括由上至下设置的吊装系统、钢筋绑扎平台、浇筑系统和养护系统；所述吊装系统包括轨道梁、轨道、限位挡板和天车，所述轨道梁安装于支撑柱上方且悬挑出支撑柱，用于吊运标准节、墩柱钢筋及其他施工所需零星材料，所述轨道梁上设置有轨道，所述轨道的两端设置有限位挡板，所述天车可移动的安装于轨道上。本发明通过在墩柱周边布设的支撑柱随墩身施工不断爬升，实现桥梁墩柱流水线施工。

Description

基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统及施工方法。

背景技术

在桥梁下部结构施工中，对于中高墩柱，传统普遍采用挂架法施工，通过在墩柱内预埋爬锥，将承重三脚架悬挂在爬锥上，支撑整个施工架体，架体可作为钢筋绑扎、模板安装和混凝土修饰平台，挂架及模板系统在塔吊的辅助下反复提升、循环利用。虽然挂架法具有施工工艺简单，成本低廉等优势，但是却存在吊装作业较多，架体高空对接需要人工辅助，安装难度大、安全风险高；露天环境作业，进度易受天气影响；需在墩柱安装大量预埋件，提升架体需等混凝土强度且后期修饰作业量大；长期占用起重吊装设备等缺陷。

发明内容

本发明的目的就是为了克服以上技术背景的不足，提供一种基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化施工方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统，包括支撑柱和施工平台；

若干支撑柱，其分布于墩柱四周；

施工平台，包括由上至下设置的吊装系统、钢筋绑扎平台、浇筑系统和养护系统；

所述吊装系统包括轨道梁、轨道、限位挡板和天车，所述轨道梁安装于支撑柱上方且悬挑出支撑柱，所述轨道梁上设置有轨道，所述轨道的两端设置有限位挡板，所述天车可移动的安装于轨道上；

钢筋绑扎平台、浇筑系统和养护系统均通过架设于支撑柱之间主体支架以及围设的安全网形成分区，所述钢筋绑扎平台作为人工钢筋绑扎或钢筋部品对接操作平台；

所述浇筑系统包括布料系统和模板系统；所述布料系统包括泵管和布料杆；所述泵管集成于支撑柱上，布料杆安装于浇筑系统区域所在的主体支架上侧；所述模板系统包括模板和模板支架，所述模板支架底部设有移动装置，所述主体支架上设置有滑轨，所述移动装置设置为可沿主体支架的滑轨水平移动实现开、合模；

所述养护系统包括喷淋养护系统，位于浇筑区下方，对已浇筑节段喷淋养护。

优选的是，所述支撑柱包括支撑柱基础节、支撑柱过渡节、若干支撑柱标准节和爬升系统；

所述支撑柱基础节位于支撑柱最下端，其与地面基础连接；所述支撑柱标准节通过爬升系统进行拆装用于改变支撑柱自身高度；所述支撑柱过渡节位于支撑柱最上端；

所述爬升系统套装于支撑柱外，用于拆装标准节，实现柱体顶升与下降；

优选的是，所述泵管集成于支撑柱标准节上。

优选的是，所述吊装系统的上方安装有顶棚，所述顶棚为可自动开合的结构。

优选的是，所述模板支架包括底架、内侧架体和外侧架体，所述内侧架体的底部与所述底架铰接，所述内侧架体与所述模板连接，所述外侧架体的底部与伸缩组件铰接，所述伸缩组件的另一端与底架铰接。

优选的是，还包括监控设备，所述监控设备包括：

升降控制模块，其与各个爬升系统连接；

模板控制模块，其与各个伸缩组件、移动装置连接；

显示模块，显示设备整体运行状态及监测参数。

电源模块，其向所述升降控制模块、模板控制模块和显示模块供电。

本发明还提供了一种利用所述系统的桥梁墩柱工业化施工方法，包括以下步骤：

S1、架体安装：由吊装设备在墩柱四周安装支撑柱基础节及数节支撑柱标准节，然后套装爬升系统，并逐步安装支撑柱过渡节、吊装系统和顶棚，顶棚安装完成后，通过吊装系统吊装支撑柱标准节至爬升系统，实现平台顶升直至达到初始作业位；

顶升期间，基于升降控制模块控制指令，协同控制各爬升系统升降速度，确保同步顶升与下降，净空高度满足需求后即可安装主体支架、模板系统和养护系统，将已安装的主体支架上的布料杆与支撑柱上的泵管连接；

S2、钢筋施工：吊装系统从地面吊运钢筋部品至钢筋绑扎平台对接或吊运钢筋半成品至钢筋绑扎平台散绑；钢筋绑扎完成后，通过爬升系统安装支撑柱标准节，使施工平台向上整体顶升一个节段，使完成钢筋绑扎的区域此时对应浇筑系统；

S3、混凝土浇筑：清理模板并涂刷脱模剂，待钢筋验收完成后，基于模板控制模块的控制指令，控制移动装置的移动以及伸缩组件的伸缩，从而调节模板空间位置完成合模；泵管下端与混凝土供应装置连接，由布料杆将混凝土分层泵入模板浇筑；

S4、拆模、养护：混凝土带模养护直至达到拆模强度且上一节钢筋施工完成后，模板控制模块控制开模并使施工平台向上整体顶升，养护系统到达新浇段时即开始脱模养护；

S5、重复步骤S2～S4直至所有节段施工完成。

优选的是，在桥梁墩柱施工完成后，平台拆除：顶棚打开，逐节拆除支撑柱标准节，降低支撑柱，待降至一定高度后逐步拆除养护系统、浇筑系统和钢筋绑扎平台，待降至底节后，汽车吊辅助拆除顶棚及吊装系统，最后拆除爬升系统和支撑柱基础节。

优选的是，所述S1之前还包括：承台、基座及预埋件施工；1～2节段墩身起始段施工。

本发明至少包括以下有益效果：本发明的基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化施工方法，解决了传统桥梁中高墩施工安全风险高、施工工序复杂、作业条件差的问题，实现了墩柱钢筋绑扎、砼浇筑、养护及修饰等工序的流水线施工，降低了施工风险，提高了施工效率。

施工过程中无需于墩柱安装爬升埋件，大量减少修饰作业，且爬升时机不受混凝土强度限制，降低了施工风险，提高了施工效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统的架体整体结构图；

图2是本发明支撑柱结构图；

图3是本发明顶棚及吊装系统构图；

图4是本发明施工平台示意图；

图5是本发明起始段施工的示意图；

图6是本发明架体安装示意图；

图7是本发明主体支架、模板系统和养护系统安装；

图8是本发明布料杆和泵管设置示意图；

图9是本发明模板支架示意图。

附图标记说明：1—顶棚；2—吊装系统；3—钢筋绑扎平台；4—浇筑系统；5—养护系统；6—主体支架；7—支撑柱；8—布料杆；9—泵管；10—爬升系统；11—支撑柱过渡节；12—支撑柱标准节；13—支撑柱基础节；14—天车；15—轨道梁；16—限位挡板；17—轨道；18—安全网；19—模板；20—模板支架；21—滑轨；22—1～2节段墩身；23—汽车吊；24底架；25内侧架体；26外侧架体，27伸缩组件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

以下结合附图及实施对本发明作进一步的详细说明，其具体实施过程如下：

如图1～9示，本发明提供一种基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统，包括支撑柱7和施工平台；

若干支撑柱7，其分布于墩柱四周；

施工平台，包括由上至下设置的吊装系统2、钢筋绑扎平台3、浇筑系统4和养护系统5；

所述吊装系统2包括轨道17梁15、轨道17、限位挡板16和天车14，所述轨道17梁15安装于支撑柱7上方且悬挑出支撑柱7，用于吊运标准节、墩柱钢筋及其他施工所需零星材料，所述轨道17梁15上设置有轨道17，所述轨道17的两端设置有限位挡板16，所述天车14可移动的安装于轨道17上；

钢筋绑扎平台3、浇筑系统4和养护系统5均通过架设于支撑柱7之间主体支架6以及围设的安全网18形成分区，所述钢筋绑扎平台3作为人工钢筋绑扎或钢筋部品对接操作平台；

所述浇筑系统4包括布料系统和模板19系统；所述布料系统包括泵管9和布料杆8；所述泵管9集成于支撑柱7上，与支撑柱7同步安拆，布料杆8安装于浇筑系统4区域所在的主体支架6上侧；所述模板19系统包括模板19和模板支架20，所述模板支架20底部设有移动装置，所述主体支架6上设置有滑轨21，所述移动装置设置为可沿主体支架6的滑轨21水平移动实现开、合模；

所述养护系统5包括喷淋养护系统5，位于浇筑区下方，对已浇筑节段喷淋养护；

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述支撑柱7包括支撑柱基础节13、支撑柱过渡节11、若干支撑柱标准节12和爬升系统10；

所述支撑柱基础节13位于支撑柱7最下端，其与地面基础连接；所述支撑柱标准节12具有互换性和可拆卸性，所述支撑柱标准节12通过爬升系统10进行拆装用于改变支撑柱7自身高度；所述支撑柱过渡节11位于支撑柱7最上端，作为吊装系统2基座；

所述爬升系统10套装于支撑柱7外，用于拆装标准节，实现柱体顶升与下降，爬升系统10属于现有装备可实现对支撑柱标准节12的安装，具体为通过天车吊装支撑柱标准节12，然后卸下爬升系统内上下两节支撑柱标准节连接，各个爬升系统的顶升油缸同步顶升至一节高度后，将吊装的支撑柱标准节12引进至爬升系统内对正位置，并与上下节支撑柱标准节连接；

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述泵管9集成于支撑柱标准节12上，随着支撑柱标准节12逐节往上的安装，泵管9由下方延伸至上方，能同步实现对浇筑区域的浇筑。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述吊装系统2的上方安装有顶棚1，所述顶棚1为可自动开合的结构。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述模板支架20包括底架24、内侧架体25和外侧架体26，所述内侧架体的底部与所述底架铰接，所述内侧架体与所述模板19连接，所述外侧架体的底部与伸缩组件27铰接，所述伸缩组件的另一端与底架铰接。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：还包括监控设备，所述监控设备包括：

升降控制模块，其与各个爬升系统10连接，协同控制各爬升系统10的升降速度，确保同步顶升与下降；

模板19控制模块，其与各个伸缩组件、移动装置连接，根据墩身线性调节模板19相对位置；

显示模块，显示设备整体运行状态及监测参数。

电源模块，其向所述升降控制模块、模板19控制模块和显示模块供电。

一种利用所述的系统的桥梁墩柱工业化施工方法，包括以下步骤：

S1、如图6所示，架体安装：由汽车吊23等吊装设备在墩柱四周安装支撑柱基础节13及数节支撑柱标准节12，然后套装爬升系统10，并逐步安装支撑柱过渡节11、吊装系统2和顶棚1，顶棚1安装完成后，通过吊装系统2吊装支撑柱标准节12至爬升系统10，实现平台顶升直至达到初始作业位；

如图7所示，顶升期间，基于升降控制模块控制指令，协同控制各爬升系统10升降速度，确保同步顶升与下降，净空高度满足需求后即可安装主体支架6、模板19系统和养护系统5，将已安装的主体支架6上的布料杆8与支撑柱7上的泵管9连接；

S2、钢筋施工：吊装系统2从地面吊运钢筋部品至钢筋绑扎平台3对接或吊运钢筋半成品至钢筋绑扎平台3散绑；钢筋绑扎完成后，通过爬升系统安装支撑柱标准节，使施工平台向上整体顶升一个节段，使完成钢筋绑扎的区域此时对应浇筑系统；

S3、混凝土浇筑：清理模板19并涂刷脱模剂，待钢筋验收完成后，基于模板19控制模块的控制指令，控制移动装置的移动以及伸缩组件的伸缩，从而调节模板19空间位置完成合模；泵管9下端与混凝土供应装置连接，由布料杆8将混凝土分层泵入模板19浇筑；

S4、拆模、顶升、养护：混凝土带模养护直至达到拆模强度且上一节钢筋施工完成后，模板19控制模块控制开模并使施工平台向上整体顶升，养护系统到达新浇段时即开始脱模养护；

S5、重复步骤S2～S4直至所有节段施工完成。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：在桥梁墩柱施工完成后，平台拆除：拆除为安装的逆过程，顶棚1打开，逐节拆除支撑柱标准节12，降低支撑柱7，待降至一定高度后逐步拆除养护系统5、浇筑系统4和钢筋绑扎平台3，待降至底节后，汽车吊23辅助拆除顶棚1及吊装系统2，最后拆除爬升系统10和支撑柱基础节13。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：如图5所示，所述S1之前还包括：承台、基座及预埋件施工；1～2节段墩身22起始段施工。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (9)

1.一种基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统，其特征在于，包括支撑柱和施工平台；

若干支撑柱，其分布于墩柱四周；

施工平台，包括由上至下设置的吊装系统、钢筋绑扎平台、浇筑系统和养护系统；

所述吊装系统包括轨道梁、轨道、限位挡板和天车，所述轨道梁安装于支撑柱上方且悬挑出支撑柱，所述轨道梁上设置有轨道，所述轨道的两端设置有限位挡板，所述天车可移动的安装于轨道上；

钢筋绑扎平台、浇筑系统和养护系统均通过架设于支撑柱之间主体支架以及围设的安全网形成分区，所述钢筋绑扎平台作为人工钢筋绑扎或钢筋部品对接操作平台；

所述浇筑系统包括布料系统和模板系统；所述布料系统包括泵管和布料杆；所述泵管集成于支撑柱上，布料杆安装于浇筑系统区域所在的主体支架上侧；所述模板系统包括模板和模板支架，所述模板支架底部设有移动装置，所述主体支架上设置有滑轨，所述移动装置设置为可沿主体支架的滑轨水平移动实现开、合模；

所述养护系统包括喷淋养护系统，位于浇筑区下方，对已浇筑节段喷淋养护。

2.如权利要求1所述的基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统，其特征在于，所述支撑柱包括支撑柱基础节、支撑柱过渡节、若干支撑柱标准节和爬升系统；

所述支撑柱基础节位于支撑柱最下端，其与地面基础连接；所述支撑柱标准节通过爬升系统进行拆装用于改变支撑柱自身高度；所述支撑柱过渡节位于支撑柱最上端；

所述爬升系统套装于支撑柱外，用于拆装标准节，实现柱体顶升与下降。

3.如权利要求2所述的基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统，其特征在于，所述泵管集成于支撑柱标准节上。

4.如权利要求3所述的基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统，其特征在于，所述吊装系统的上方安装有顶棚，所述顶棚为可自动开合的结构。

5.如权利要求2所述的基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统，其特征在于，所述模板支架包括底架、内侧架体和外侧架体，所述内侧架体的底部与所述底架铰接，所述内侧架体与所述模板连接，所述外侧架体的底部与伸缩组件铰接，所述伸缩组件的另一端与底架铰接。

6.如权利要求5所述的基于顶升式架体的桥梁墩柱工业化系统，其特征在于，还包括监控设备，所述监控设备包括：

升降控制模块，其与各个爬升系统连接；

模板控制模块，其与各个伸缩组件、移动装置连接；

显示模块，显示设备整体运行状态及监测参数。

电源模块，其向所述升降控制模块、模板控制模块和显示模块供电。

7.一种利用权利要求6所述的系统的桥梁墩柱工业化施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、架体安装：由吊装设备在墩柱四周安装支撑柱基础节及数节支撑柱标准节，然后套装爬升系统，并逐步安装支撑柱过渡节、吊装系统和顶棚，顶棚安装完成后，通过吊装系统吊装支撑柱标准节至爬升系统，实现平台顶升直至达到初始作业位；

顶升期间，基于升降控制模块控制指令，协同控制各爬升系统升降速度，确保同步顶升与下降，净空高度满足需求后即可安装主体支架、模板系统和养护系统，将已安装的主体支架上的布料杆与支撑柱上的泵管连接；

S2、钢筋施工：吊装系统从地面吊运钢筋部品至钢筋绑扎平台对接或吊运钢筋半成品至钢筋绑扎平台散绑；钢筋绑扎完成后，通过爬升系统安装支撑柱标准节，使施工平台向上整体顶升一个节段，使完成钢筋绑扎的区域此时对应浇筑系统；

S3、混凝土浇筑：清理模板并涂刷脱模剂，待钢筋验收完成后，基于模板控制模块的控制指令，控制移动装置的移动以及伸缩组件的伸缩，从而调节模板空间位置完成合模；泵管下端与混凝土供应装置连接，由布料杆将混凝土分层泵入模板浇筑；

S4、拆模、养护：混凝土带模养护直至达到拆模强度且上一节钢筋施工完成后，模板控制模块控制开模并使施工平台向上整体顶升，养护系统到达新浇段时即开始脱模养护；

S5、重复步骤S2～S4直至所有节段施工完成。

8.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，在桥梁墩柱施工完成后，平台拆除：顶棚打开，逐节拆除支撑柱标准节，降低支撑柱，待降至一定高度后逐步拆除养护系统、浇筑系统和钢筋绑扎平台，待降至底节后，汽车吊辅助拆除顶棚及吊装系统，最后拆除爬升系统和支撑柱基础节。

9.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述S1之前还包括：承台、基座及预埋件施工；1～2节段墩身起始段施工。

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