CN114508233A - 一种倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，包括以下步骤：工厂预制，安装可调螺杆，调节安装角度，托架单元连接，焊接栏杆，安装环形横梁和模板的过程。本发明的可调托架可以适用不同水箱体角度的水塔施工，大大提高了托架的适用性，同时采用装配式，托架结构设置安全可靠，给水塔箱体施工提供最大程度安全保障，装配式托架可实现地面上安装单组托架后，再吊装组装，大大提高了施工效率，并且具有可重复使用的特点，安装和拆解施工方便快捷。

Description

一种倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体为一种倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法。

背景技术

近年来，我国随着高速公路不断新建及完善，新建高速公路沿途设置服务区水塔，供服务区蓄水用，在供水量不足之时，起着调节补充的作用，是服务区内生活配套设施一个重要组成部分。水塔是一种比较常见而又特殊的建筑物。是一种高耸的塔状建筑物，顶端有一个大水箱，箱内储水塔越高，水的压力越大。是利用水塔的高势，自动送水，使自来水有一定的水压扬程。水塔的水箱结构通常为倒锥壳形状，直径最大的位置有8米。水箱壳臂采用12厘米厚的混凝土，水塔建筑高度为33.75m。在水塔箱体施工过程中，由于水塔箱体建筑高度高，是高空作业，并且水箱为倒锥壳形状，如何在水箱施工上做的更进一步经济、安全、高效，是个需要考虑的问题。

目前，在水塔施工中，一般有满堂支架法和预制整体提升法，满堂支架法实际施工现场顶部的水箱施工的支模方法一般有两种，第一种是直接把满堂支架搭设成倒锥形的，在支架顶托安装横梁，然后安装模板；第二种则是在满堂支架平台上，通过运用大量的方木以及竹胶板进行搭设支模。预制整体提升法，倒锥壳水塔水箱亦可采用地面预制，然后整体吊装的方法施工，倒锥壳水箱在地面预制目前的做法也是采用扣件或盘扣支架施工，使用上述方法其施工使用时存在以下缺点：

1、无论满堂支架法和预制整体提升法都需要采用支架，一般直接把满堂支架搭设成倒锥形的，需要通过对水箱圆周由最内侧一批支架向最外侧一排支架递增高度，来达到倒锥形的支模效果，这样搭设满堂支架需要花费很大的人力来调整各个满堂支架杆的高度，而且在顶托上的横梁有斜角，安装楔块等工作繁琐，且工人在上方调整安装，不是平台上作业，风险大。

2、直接把满堂支架搭设成倒锥形，需要对每个满堂支架杆的顶托高度调节精准，采用达到设计的水箱壳的角度，但是由于杆件高，每个顶托调节起来花费的时间长。而且调节不好可能也会影响水箱的倒锥壳的角度，影响外观质量。

3、在满堂支架平台上，采用大量的方木以及竹胶板进行搭设支模，采用方木安装及拆除的工序较为复杂，而且方木支撑，在施工过程中，工人很容易会乱搭设，显得施工现场混乱，施工速率慢，不能根本解决安装方便、快捷。

检索到关于可调水塔托架的相关现有文献如下：

1、大吨位倒锥形水塔水箱下锥壳模板支设结构； CN201120384007.X；一种大吨位倒锥形水塔水箱下锥壳模板支设结构。包括脚手架、模板，所述脚手架由满堂红脚手架构成锥形构架，脚手架上设置有模板支撑骨架，所述模板支撑骨架由按锥形构架呈放射状排列布置的槽钢及槽钢之间的连接螺纹钢构成，槽钢下部焊接有与脚手架立杆连接的铆钉，所述模板为木模板。本实用新型模板下部采用钢筋连接槽钢做骨架，使混凝土浇筑受力均匀，提高了脚手架的稳定性，增加了施工安全性；用木模板代替钢模，施工成本低，减少了模板租赁费用，且采用木模板混凝土外观质量好，施工工期短，降低了人工成本。

2、一种锥壳式水塔现浇支撑结构；CN201721199179.3；一种锥壳式水塔现浇支撑结构，包括支筒、钢筋、环支座、挂架、悬架、支撑钢梁、井架、水箱模板、环板；环支座与支筒顶端通过钢筋固定，环支座的截面为倒L形，环支座下方的支筒上固定有环板，环支座与环板通过加强筋固定支撑，挂架与环支座顶部焊接固定，悬架与挂架固定连接；支撑钢梁与支筒内壁固定，支撑钢梁底部通过加强板支撑固定，井架底端与支撑钢梁固定；支筒包括内钢筒、外套筒、筋板、预埋筋，内钢筒外部径向均布焊接筋板；外套筒由环形钢构纵向分层组装，环形钢构由若干弧形板拼接而成。优点是：能够实现水箱空中混凝土现浇作业，并减少了高空作业的危险性，同时缩短工期，降低成本。

3、水塔倒锥壳体的模板支撑结构；CN201920641650.2；一种水塔倒锥壳体的模板支撑结构，包括：筒身；下环梁，环设于所述筒身的四周并固定于所述筒身的上部；水箱底部，环设于所述筒身的四周并固定于所述下环梁上方；内井架；多个第一杆件，均布于所述筒身的四周并围设形成与所述倒锥壳体形状相匹配的锥形结构，每一个所述第一杆件的下端固定连接于所述水箱底部，每一个所述第一杆件的上端与所述内井架之间连接有拉结钢筋；以及多个支撑单元，均布于所述筒身的四周，每一个所述支撑单元支撑于所述第一杆件与所述筒身之间。本实用新型提供的一种水塔倒锥壳体的模板支撑结构，在空中形成了支撑骨架，便于在空中浇筑混凝土，简化了施工工艺，缩短了施工周期。

经检索显示，并未有关于可调角度的倒锥壳水塔施工托架结构相关文献记载。

发明内容

本发明的目的是提供一种倒锥壳水塔施工用可调托架，可以适用不同水箱体角度的水塔施工，大大提高了托架的适用性，同时采用装配式，托架结构设置安全可靠，给水塔箱体施工提供最大程度安全保障，装配式托架可实现地面上安装单组托架后，再吊装组装，大大提高了施工效率，并且具有可重复使用的特点，安装和拆解施工方便快捷。

为了实现上述本发明的目的，所采用的技术方案如下：

一种倒锥壳水塔施工用可调托架，托架的一个垂直单元片包括下横梁和上横梁，下横梁端部固定连接竖向连接杆的下端，上横梁端部铰接竖向连接杆上端；下横梁中部安装若干水平的下连接板，上横梁中部安装若干横向的上连接板，下横梁中部安装若干横向的下连接板；上下横梁之间通过若干可调螺杆连接成整体。

所述上横梁中部设置若干上节点板，下横梁中部设置若干下节点板，上下节点板上预留螺栓孔，螺栓孔与可调螺杆的端部铰接。

所述垂直单元片与相邻垂直单元片之间通过角钢连接于下连接板和上连接板成为一组，每组托架之间采用角钢再连接构成环形托架结构。

所述可调螺杆包括两端的伸缩头和中间的螺纹管，伸缩头头部与上下节点板铰接，伸缩头的尾部外螺纹与螺纹管的内腔螺纹啮合连接。

所述螺纹管中部设置通孔。通孔可插入钢管辅助转动螺纹管。

所述上节点板包括上节点板A、上节点板B和上节点板C，下节点板包括下节点板A、下节点板B和下节点板C；

可调螺杆A连接下节点板A和上节点板A，可调螺杆B连接下节点板A和上节点板B，可调螺杆C连接下节点板B和上节点板B，可调螺杆D连接下节点板C和上节点板B，可调螺杆E连接下节点板C和上节点板C。以上连接方式将单个托架单元形成稳定的多三角结构，刚度高，不易发生形变。

所述上横梁末端铰接平台杆的一端，铰接平台杆的下方设置平台连接板，可调螺杆F连接下节点板C和平台连接板，铰接平台杆上竖直固定安装栏杆。给作业人员起到一个安全防护的作用，确保作业人员在施工过程中的安全。由于平台杆与上横杆为铰接，栏杆的垂直度可以通过调节可调螺杆F调节，无论托架角度如何变化，依然能将栏杆垂直度调节成垂直状态。

所述上横杆上方通过钢管卡板固定环形钢管，钢管卡板设置有槽型开口，开口大小与环形钢管直径匹配，钢管卡板底部采用焊接或者螺栓节点板连接在上横杆上。

所述环形钢管根据水塔倒锥壳沿高度方向直径逐渐变大，采用分段或整圈安装，所述环形钢管上方通过铆钉或者蝴蝶扣固定底模板。

倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，包括以下步骤：

A、在工厂按照图纸尺寸预制各个标准模块件，并据图纸设计预留螺栓孔，在工厂进行预拼装，同时在加工厂将下横杆与竖向连接杆提前焊接固定；

B、各构件按照设计要求加工完成并验收合格再运输至施工现场；

C、在施工现场进行托架拼装，将下横杆摆放在平整的地面上，把上横杆铰接安装在竖向连接杆上，铰接处可以灵活转动上横杆为准；

D、先安装最外侧端的可调螺杆，将最外侧端的可调螺杆两端与上节点板铰接；

E、待最外侧端的可调螺杆安装完毕后，进行托架高度的调节，根据图纸设计好的水箱箱体角度，通过调节可调螺杆的长度，实现托架的角度与水箱箱体角度一致，托架高度调节完毕，并且角度复测准确后，进行安装托架内部其他可调螺杆的安装，以及栏杆部分可调螺杆的安装，因托架高度已调节完毕，其他几根花篮螺杆直接安装上去即可；所有托架单元按照上述方法安装，直至安装够计算好的数量；

F、托架片安装完毕后，在横向连接板的螺栓孔安装加工厂的角钢进行固定连接，将两片托架单元安装在一起形成一组，确保一个托架组稳固；

G、将一个托架组通过吊车吊装到水塔水箱的作业平台上，水塔水箱施工作业平台要提前搭设完成，平台采用盘扣式满堂支架，按照设计好的圆周角度依次摆放，并且及时把托架组与组之间的角钢及时连接牢固，确保整个托架形成一个稳定的整体；

H、最后复核安装完毕后的托架斜角度以及高度等，是否复核设计要求，在整体水塔箱体托架安装完成后，在每片的托架的平台杆上焊接栏杆，栏杆采用钢管，栏杆与栏杆之间采用两道钢管焊接连成整体；最后进行环形横梁以及模板安装。

I、待水塔浇筑完成后，对托架进行拆除：先松开底模板与环形钢管的连接，再将中间部位的伸缩螺杆一端的螺栓松开，只保留最外侧端的可调螺杆支撑底模，这样拆除才不会出现需要同步调整中间部位可调螺杆的问题，同步拆除需要几个人一起动作，浪费人力，最后将最外侧端的可调螺杆缩短至一定高度，拆除每组托架之间的连接，就可将单组托架拆除，依次拆除底模板和其他组托架即可。

本发明具有突出的实质性特点和显著的进步为：

1、本发明有别于传统水塔水箱支模结构，为预装配式托架，可事先在加工厂加工完毕，大幅减少了现场支架搭建施工环节，减少施工时间，大大提高施工效率。

2、本发明打破了传统水箱施工需要采用扣件搭设倒锥壳水箱的工法，创新提出水塔施工的第三种工法：将下部分支架搭设至设计高度，立杆顶部标高平齐，在立杆顶托上搭设主梁，主梁上再搭设分配梁，在分配梁上再搭设竹胶板，再将组装好的可调托架组整体吊装组合，实现高空作业平地化，即可实现水箱在顶部原位现浇。能够加快满堂支架法和预制整体提升法的施工速度。

3、本发明的上下横梁通过中部的若干个可调螺杆连接成整体，形成若干三角稳定结构，并且与上横杆为铰接，通过调节花篮螺杆的长度可以实现托架高度和角度的调节，适用不同水箱体角度的水塔施工，大大提高了托架的适用性。

4、本发明每两个托架单元形成一组，在地面上先组装成一组，然后在吊装上去，工序简单，施工难度小、进度快，安装和拆解施工方便快捷，提高了施工效率，且具有可重复使用的特点。

5.水箱在顶部原位现浇采用该发明专利可以实现高空作业平地化，大大减少高空作业的工作量，同时又能更好的保障作业人员的生命安全。

6、传统水塔支架有水平力和竖向力，受力状态复杂，本发明倒锥壳水塔施工用可调托架设计合理，通过环形结构实现水平方向内力的平衡，不会对下部结构的支架体系产生水平分力，保证了下部结构的只受轴向力作用，结构受力更合理更安全，提高了材料本身的利用率，同等条件下能节省更多材料。

附图说明：

图1为单个托架单元侧视结构示意图（倾斜30°状态）；

图2为单个托架单元仰视结构示意图；

图3为单个托架单元侧视结构示意图（倾斜45°状态）；

图4为一组托架外观结构示意图；

图5为单个托架单元含栏杆结构侧视结构示意图；

图6为托架单元组成环形结构的俯视结构示意图；

图7为托架整体外观结构示意图；

图8为环形钢管、钢管卡板与上横杆的连接结构示意图；

图中的序号和部件名称为：1、下横杆；11、下节点板A；12、下节点板B；13、下节点板C；14、下连接板；2、上横杆；21、上节点板A；22、上节点板B；23、上节点板C；24、上连接板；31、可调螺杆A ；32、可调螺杆B；33、可调螺杆C；34、可调螺杆D；35、可调螺杆E；36、可调螺杆F；4、竖向连接杆；5、角钢；6、平台杆；61、平台连接板；7、栏杆；8、环形钢管；9、钢管卡板。

具体实施方式

实施例1

一种倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、可调托架在工厂按照图纸尺寸预制各个标准模块件，并据图纸设计预留螺栓孔，在工厂进行预拼装，同时在加工厂将下横杆与竖向连接杆提前焊接固定；

B、各构件按照设计要求加工完成并验收合格再运输至施工现场；

C、在施工现场进行托架拼装，将下横杆摆放在平整的地面上，把上横杆铰接安装在竖向连接杆上，铰接处可以灵活转动上横杆为准；

D、先安装最外侧端的可调螺杆，将最外侧端的可调螺杆两端与上节点板铰接；

E、待最外侧端的可调螺杆安装完毕后，进行托架高度的调节，根据图纸设计好的水箱箱体角度，通过调节可调螺杆的长度，实现托架的角度与水箱箱体角度一致，托架高度调节完毕，并且角度复测准确后，进行安装托架内部其他可调螺杆的安装，以及栏杆部分可调螺杆的安装，因托架高度已调节完毕，其他几根花篮螺杆直接安装上去即可；所有托架单元按照上述方法安装，直至安装够计算好的数量；

F、托架片安装完毕后，在横向连接板的螺栓孔安装加工厂的角钢进行固定连接，将两片托架单元安装在一起形成一组，确保一个托架组稳固；

G、将一个托架组通过吊车吊装到水塔水箱的作业平台上，水塔水箱施工作业平台要提前搭设完成，平台采用盘扣式满堂支架，按照设计好的圆周角度依次摆放，并且及时把托架组与组之间的角钢及时连接牢固，确保整个托架形成一个稳定的整体；

H、最后复核安装完毕后的托架斜角度以及高度等，是否复核设计要求，在整体水塔箱体托架安装完成后，在每片的托架的平台杆上焊接栏杆，栏杆采用钢管，栏杆与栏杆之间采用两道钢管焊接连成整体；最后进行环形横梁以及模板安装；

I、待水塔浇筑完成后，对托架进行拆除：先松开底模板与环形钢管的连接，再将中间部位的伸缩螺杆一端的螺栓松开，只保留最外侧端的可调螺杆支撑底模，这样拆除才不会出现需要同步调整中间部位可调螺杆的问题，同步拆除需要几个人一起动作，浪费人力，最后将最外侧端的可调螺杆缩短至一定高度，拆除每组托架之间的连接，就可将单组托架拆除，依次拆除底模板和其他组托架即可。

可调托架的一个垂直单元片包括下横梁1和上横梁2，下横梁1端部固定连接竖向连接杆4的下端，上横梁2端部铰接竖向连接杆4上端；下横梁1中部安装若干水平的下连接板14，上横梁2中部安装若干横向的上连接板24，下横梁1中部安装若干横向的下连接板14；上下横梁之间通过若干可调螺杆连接成整体。

所述上横梁2中部设置若干上节点板，下横梁1中部设置若干下节点板，上下节点板上预留螺栓孔，螺栓孔与可调螺杆的端部铰接。

所述垂直单元片与相邻垂直单元片之间通过角钢5连接于下连接板14和上连接板24成为一组，每组托架之间采用角钢再连接构成环形托架结构。

所述可调螺杆包括两端的伸缩头和中间的螺纹管，伸缩头头部与上下节点板铰接，伸缩头的尾部外螺纹与螺纹管的内腔螺纹啮合连接。

所述螺纹管37中部设置通孔。

所述上节点板包括上节点板A21、上节点板B22和上节点板C23，下节点板包括下节点板A11、下节点板B12和下节点板C13；

可调螺杆A31连接下节点板A11和上节点板A21，可调螺杆B32连接下节点板A11和上节点板B22，可调螺杆C33连接下节点板B12和上节点板B22，可调螺杆D34连接下节点板C13和上节点板B22，可调螺杆E35连接下节点板C13和上节点板C23。

所述上横梁2末端铰接平台杆6的一端，铰接平台杆6的下方设置平台连接板61，可调螺杆F36连接下节点板C13和平台连接板61，铰接平台杆6上竖直固定安装栏杆7。

所述上横杆2上方通过钢管卡板9固定环形钢管8，钢管卡板9设置有槽型开口，开口大小与环形钢管8直径匹配，钢管卡板9底部采用焊接或者螺栓节点板连接在上横杆上。

所述环形钢管8根据水塔倒锥壳沿高度方向直径逐渐变大，采用分段或整圈安装。

所述环形钢管8上方通过铆钉或者蝴蝶扣固定底模板。

应用实施例：

具体应用实例：某高速公路收费站设计有一座建筑高度为35m的水塔，水塔为钢筋混凝土结构，主要分为三部分组成，分别为基础、支筒、水箱。基础采用圆形扩大基础；支筒为空心薄壁圆环状，外径2.4m，壁厚18cm，高30m；水箱为倒锥壳形状，投影直径为11.6m，设计容积100m³，倒锥壳水平角为30°。

在施工现场，施工前提条件：水塔高度不限，水塔水箱直径控制在11.6m以下，支架投影长宽控制在13.2m以上。

与传统满堂支架相比，传统方法采用安装支架—顶托—楔块的安装方法进行施工，总共需要施工周期5天（调节立杆、加设斜撑、摆放方木、安装模板、勒紧钢筋箍），本专利技术使用后，需要施工周期1.5天（大块托架拼接、环向钢管主梁拼接、安装模板），经测算可提高工作效率333%，），采用盘扣支架体系配合该发明，比起传统满堂支架节省材料30%左右。

Claims (10)

1.一种倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、可调托架在工厂按照图纸尺寸预制各个标准模块件，并据图纸设计预留螺栓孔，在工厂进行预拼装，同时在加工厂将下横杆与竖向连接杆提前焊接固定；

B、各构件按照设计要求加工完成并验收合格再运输至施工现场；

C、在施工现场进行托架拼装，将下横杆摆放在平整的地面上，把上横杆铰接安装在竖向连接杆上，铰接处可以灵活转动上横杆为准；

D、先安装最外侧端的可调螺杆，将最外侧端的可调螺杆两端与上节点板铰接；

E、待最外侧端的可调螺杆安装完毕后，进行托架高度的调节，根据图纸设计好的水箱箱体角度，通过调节可调螺杆的长度，实现托架的角度与水箱箱体角度一致，托架高度调节完毕，并且角度复测准确后，进行安装托架内部其他可调螺杆的安装，以及栏杆部分可调螺杆的安装，因托架高度已调节完毕，其他几根花篮螺杆直接安装上去即可；所有托架单元按照上述方法安装，直至安装够计算好的数量；

F、托架片安装完毕后，在横向连接板的螺栓孔安装加工厂的角钢进行固定连接，将两片托架单元安装在一起形成一组，确保一个托架组稳固；

G、将一个托架组通过吊车吊装到水塔水箱的作业平台上，水塔水箱施工作业平台要提前搭设完成，平台采用盘扣式满堂支架，按照设计好的圆周角度依次摆放，并且及时把托架组与组之间的角钢及时连接牢固，确保整个托架形成一个稳定的整体；

H、最后复核安装完毕后的托架斜角度以及高度等，是否复核设计要求，在整体水塔箱体托架安装完成后，在每片的托架的平台杆上焊接栏杆，栏杆采用钢管，栏杆与栏杆之间采用两道钢管焊接连成整体；最后进行环形横梁以及模板安装；

I、待水塔浇筑完成后，对托架进行拆除：先松开底模板与环形钢管的连接，再将中间部位的伸缩螺杆一端的螺栓松开，只保留最外侧端的可调螺杆支撑底模，这样拆除才不会出现需要同步调整中间部位可调螺杆的问题，同步拆除需要几个人一起动作，浪费人力，最后将最外侧端的可调螺杆缩短至一定高度，拆除每组托架之间的连接，就可将单组托架拆除，依次拆除底模板和其他组托架即可。

2.根据权利要求1所述倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，其特征在于：所述托架的一个垂直单元片包括下横梁（1）和上横梁（2），下横梁（1）端部固定连接竖向连接杆（4）的下端，上横梁（2）端部铰接竖向连接杆（4）上端；下横梁（1）中部安装若干水平的下连接板（14），上横梁（2）中部安装若干横向的上连接板（24），下横梁（1）中部安装若干横向的下连接板（14）；上下横梁之间通过若干可调螺杆连接成整体。

3.根据权利要求2所述倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，其特征在于：所述上横梁（2）中部设置若干上节点板，下横梁（1）中部设置若干下节点板，上下节点板上预留螺栓孔，螺栓孔与可调螺杆的端部铰接。

4.根据权利要求2所述倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，其特征在于：所述垂直单元片与相邻垂直单元片之间通过角钢（5）连接于下连接板（14）和上连接板（24）成为一组，每组托架之间采用角钢再连接构成环形托架结构。

5.根据权利要求2所述倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，其特征在于：所述可调螺杆包括两端的伸缩头和中间的螺纹管，伸缩头头部与上下节点板铰接，伸缩头的尾部外螺纹与螺纹管的内腔螺纹啮合连接。

6.根据权利要求3所述倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，其特征在于：所述螺纹管（37）中部设置通孔。

7.根据权利要求1所述倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，其特征在于：所述上节点板包括上节点板A（21）、上节点板B（22）和上节点板C（23），下节点板包括下节点板A（11）、下节点板B（12）和下节点板C（13）；

可调螺杆A（31）连接下节点板A（11）和上节点板A（21），可调螺杆B（32）连接下节点板A（11）和上节点板B（22），可调螺杆C（33）连接下节点板B（12）和上节点板B（22），可调螺杆D（34）连接下节点板C（13）和上节点板B（22），可调螺杆E（35）连接下节点板C（13）和上节点板C（23）。

8.根据权利要求2所述倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，其特征在于：所述上横梁（2）末端铰接平台杆（6）的一端，铰接平台杆（6）的下方设置平台连接板（61），可调螺杆F（36）连接下节点板C（13）和平台连接板（61），铰接平台杆（6）上竖直固定安装栏杆（7）。

9.根据权利要求2所述倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，其特征在于：所述上横杆（2）上方通过钢管卡板（9）固定环形钢管（8），钢管卡板（9）设置有槽型开口，开口大小与环形钢管（8）直径匹配，钢管卡板（9）底部采用焊接或者螺栓节点板连接在上横杆上。

10.根据权利要求7所述倒锥壳水塔施工用可调托架的施工方法，其特征在于：所述环形钢管（8）根据水塔倒锥壳沿高度方向直径逐渐变大，采用分段或整圈安装，所述环形钢管（8）上方通过铆钉或者蝴蝶扣固定底模板。

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