CN114856287B - 一种薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，包括以下步骤：在钢圆筒内安装内支撑装置，将钢圆筒及内支撑装置整体吊装至待施工塔柱节段内的预设位置，将钢圆筒作为内薄壁钢圆筒空心塔柱施工的内模；通过无拉杆爬模系统将外模板爬升就位，合模后于钢圆筒及外模模板之间浇注混凝土，进行待施工塔柱节段的塔身混凝土浇筑施工。所述薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，其在进行内薄壁钢圆筒空心塔柱施工时无需拆卸内模，施工更方便，且能够降低安全隐患。

Description

一种薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法。

背景技术

当前空心塔柱通常是使用传统内模的施工方法来实现塔柱空心内腔室的设计要求，混凝土施工完毕后再直接拆模，内模拆模还需要耗费一定的时间，且现有技术空心塔柱的内模，通常由多块模板单元依次连接而成，其在施工时，需要在塔柱顶部一块一块安装模板单元，然后将内模与外模通过液压爬模系统的拉杆对穿连接，其在模板安装及调整模板位置和标高都需要花费较多时间，导致空心塔柱施工效率降低。此外，采用传统内模施工空心塔柱时，其内模的安拆均为高空作业，而在实际作业时，因每节段塔身顶部结构宽度受限，无法保证为内模安拆提供足够的作业区域，影响空心塔柱施工的顺利进行，降低空心塔柱施工效率，且内模的高空安拆存在安全隐患。

发明内容

本发明旨在至少解决上述背景技术中提出的技术问题之一，提供一种薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，采用钢圆筒作为空心塔身内腔永久结构，其在进行内薄壁钢圆筒空心塔柱施工时无需拆卸内模（钢圆筒），施工更方便，且能够降低安全隐患。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，包括以下步骤：

内模安装：在钢圆筒内安装内支撑装置，将钢圆筒及内支撑装置整体吊装至待施工塔柱节段内的预设位置，将钢圆筒作为内薄壁钢圆筒空心塔柱施工的内模；

通过无拉杆爬模系统进行塔柱浇筑：通过无拉杆爬模系统将外模板爬升就位，合模后于钢圆筒及外模板之间浇注混凝土，完成待施工塔柱节段的塔身混凝土浇筑施工。

进一步地，无拉杆爬模系统包括爬模组件及拉杆，爬模组件的数量为若干个，若干爬模组件用于环绕设置于塔柱的外周缘，每一爬模组件包括爬升轨道、支撑架、顶升装置、后移机构及上桁架，所述爬升轨道及所述支撑架均用于附着于塔柱外表面，所述支撑架与所述爬升轨道通过所述顶升装置连接，所述后移机构装设于所述支撑架的顶部，所述上桁架装设于所述后移机构上，两个相对设置的爬模组件的上桁架顶部通过所述拉杆连接，所述上桁架底部通过预埋件与塔柱锚固连接；所述外模板与所述上桁架面向塔柱的一侧连接。

进一步地，通过无拉杆爬模系统进行塔柱浇筑的步骤包括：

S1，当所述支撑架挂置在塔柱上后，通过所述后移机构带动所述外模板朝向塔柱运动以合模；

S2，通过所述拉杆连接两个相对设置的爬模组件的上桁架顶部，且拉杆位于待施工塔柱节段的上方；两个相对设置的爬模组件的上桁架底部通过预埋件与塔柱锚固连接；

S3，于所述钢圆筒及所述外模板之间浇注混凝土以进行待施工塔柱节段的塔身混凝土浇筑施工，待合模浇筑完成后，拆除所述拉杆及解除所述外模板与塔柱的连接，通过后移机构带动所述外模板朝远离向塔柱运动以退模；

S4，通过所述顶升装置带动所述支撑架及所述爬升轨道在塔柱上交替附墙爬升，待所述支撑架爬升到位后，重复步骤S1-S4，直至完成塔柱所有节段的浇筑。

进一步地，所述上桁架的底部设有相对设置的第一端及第二端，所述上桁架的第一端较所述第二端靠近所述外模板，所述上桁架的第一端与所述后移机构转动连接；所述无拉杆爬模系统还包括调节件，所述调节件连接所述第二端与所述后移机构，所述调节件能够驱动所述上桁架绕所述第一端自转，以调节所述上桁架的倾斜角度。

进一步地，所述调节件包括两个螺杆及一螺杆套，两个螺杆的一端分别与所述上桁架的第二端及所述后移机构转动连接，所述螺杆套的相对两端均开设有内螺孔，且两个所述内螺孔的螺旋方向相反，两个螺杆的自由末端分别与两个内螺孔螺纹连接。

进一步地，所述钢圆筒外壁上间隔装设有剪力钉，混凝土浇注后所述剪力钉埋设于塔柱的混凝土中。

进一步地，所述内支撑装置包括主支架、若干竖向支撑骨架及若干驱动件，若干竖向支撑骨架环绕主支架的外周缘设置并均匀分布于一围绕主支架的外圆周上，若干驱动件对应竖向支撑骨架分为若干组，每组驱动件沿竖向支撑骨架的长度方向间隔设置，每一驱动件连接主支架及对应的竖向支撑骨架，以通过驱动件带动对应的竖向支撑骨架沿所述外圆周径向移动进而远离或靠近主支架。

进一步地，还通过内支撑装置辅助钢圆筒的安装，步骤包括：将构成钢圆筒的钢圆筒片与内支撑装置的竖向支撑骨架通过螺栓临时连接，通过驱动件调节竖向支撑骨架的位置，辅助钢圆筒拼装过程中控制钢圆筒的圆度，进而调整钢圆筒的错台和拼缝，在钢圆筒的圆度达到设计要求后，将各钢圆筒片焊接完成钢圆筒的组装。

进一步地，在钢圆筒吊装及浇筑混凝土的过程中通过驱动件使竖向支撑骨架顶紧钢圆筒内壁。

进一步地，每一节段塔身内设有一钢圆筒作为该节塔身施工的内模，在塔身的混凝土达到强度要求后，拆除临时连接相应钢圆筒与竖向支撑骨架的螺栓，通过驱动件使对应的竖向支撑骨架远离钢圆筒并与钢圆筒分离，最后将整个内支撑装置从相应的钢圆筒内吊装出来，用于安装在下一待施工塔柱节段的钢圆筒内，以进行下一节段塔身的施工。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、上述薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，其采用钢圆筒代替内模来进行空心塔柱的施工，施工完成后钢圆筒留在塔身内腔与混凝土连接永久性保留，无需拆除，操作较传统内模更为方便，能够提高施工效率，且减少了高空内模安拆的作业时间，降低了安全隐患。

2、上述薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法采用的无拉杆爬模系统，通过拉杆对拉连接上桁架的顶部，拉杆设于塔柱的顶部且不穿过塔柱，上桁架的底部通过预埋件与塔柱连接，通过上桁架的桁架结构结合上桁架的底部锚固顶部对拉的结构设计，在混凝土浇筑时提高了爬模系统抵抗混凝土侧向压力的能力，只需在上桁架的顶部设置拉杆，无需沿塔柱高度方向间隔设置多个拉杆，其相较于现有技术，能够进一步减少拉杆的使用数量，且由于拉杆设于塔柱的顶部且不穿过塔柱，因此，其无需在塔柱混凝土面上设置拉杆孔，能够消除塔柱混凝土表面的拉杆孔，实现无拉杆设计；且相较于现有技术中通过拉杆连接内外模的方式，上述无拉杆爬模系统无需通过拉杆对穿连接内外模，即拉杆无需与作为内模的钢圆筒连接，不会对钢圆筒的整体性造成破坏，进而确保作为永久性结构的钢圆筒的结构耐久性得以保证，使钢圆筒的使用寿命满足桥梁的设计要求。

3、上述薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法在钢圆筒内设置内支撑装置，在钢圆筒安装时，可将内支撑装置的竖向支撑骨架与构成钢圆筒的钢圆筒片临时连接，通过驱动件调节竖向支撑骨架的位置，以对钢圆筒片的位置进行调整，以实现在组装钢圆筒时方便地对钢圆筒的圆度进行调整；在钢圆筒吊运、定位、浇筑砼时，通过驱动件调节竖向支撑骨架的位置以使竖向支撑骨架抵靠于钢圆筒内壁，通过竖向支撑骨架为钢圆筒提供强力支撑，主支架通过驱动件与竖向支撑骨架连接，以为竖向支撑骨架提供支撑反力点，其能够对薄壁钢圆筒吊装在空中及混凝土浇筑过程中对钢圆筒进行支撑，保证钢圆筒的整体受力，防止钢圆筒在吊装、安装及混凝土浇筑时变形。

4、上述内支撑装置，可在混凝土浇筑且混凝土强度满足要求后，可通过驱动件使竖向支撑骨架与钢圆筒内壁脱离，随后可将内支撑装置从钢圆筒内拆除，用于下一节段钢圆筒的吊装，可大大降低钢材使用量，降低施工成本，且内支撑装置拆卸方便，有利于提高施工效率。

附图说明

图1为本发明一较佳实施方式中薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法的示意图。

图2为本发明一较佳实施方式中内支撑装置与钢圆筒的俯视结构示意图。

图3为图2沿纵截面的剖视结构示意图。

图4为图2所示内支撑装置中支撑组件与驱动件的连接结构示意图。

图5为图4所示支撑组件中半圆形支架主视图。

图6为本发明一较佳实施方式中钢圆筒片的主视图。

图7为图6所示钢圆筒片的俯视图。

图8为图1所示薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法所采用的无拉杆爬模系统的爬模组件的结构图。

图9为图8所示爬模组件在A处的放大图。

图10为图8所示爬模组件在B处的放大图。

主要元件符号说明

10、主支架；11、圆形支撑骨架；110、固定孔；12、支撑组件；121、半圆形支架；123、连接杆；125、径向杆；126、节点板；13、连接骨架；131、连接板；132、连接螺栓；15、加劲骨架；151、加劲板；153、固定螺栓；16、吊耳；17、安装螺栓；20、竖向支撑骨架；30、驱动件；31、连接套；32、支撑螺杆；34、调节螺母；40、钢圆筒；41、剪力钉；42、钢圆筒片；43、法兰板；50、爬模组件；51、爬升轨道；512、轨道下撑角；52、支撑架；520、承重架；521、竖梁；522、横梁；523、斜撑；524、下支撑脚；525、上平台；526、下平台；527、吊平台；528、立杆；529、吊杆；53、顶升装置；54、后移机构；541、后移底梁；55、上桁架；551、第一端；553、第二端；554、第一顶平台；555、第二顶平台；556、连接杆；56、外模板；60、拉杆；71、预埋件；72、附墙装置；80、导向装置；81、滚轮架；82、滚轮；90、调节件；91、螺杆；92、螺杆套；93、锁定杆；94、定位销；100、已施工塔柱节段；200、待施工塔柱节段。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本发明一较佳实施方式提供一种薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，包括以下步骤：

S1，内模安装：在钢圆筒40内安装内支撑装置（未标示），将钢圆筒40及内支撑装置整体吊装至待施工塔柱节段200内的预设位置，将钢圆筒40作为内薄壁钢圆筒空心塔柱施工的内模。

现有技术中，空心塔柱通常分节段进行浇注，在本实施方式中，每一节段塔身内设有一钢圆筒40作为该节塔身施工的内模。请一并参见图2，钢圆筒40外壁上间隔装设有剪力钉41，混凝土浇筑后剪力钉41埋设于塔身的混凝土内，钢圆筒40及剪力钉41均与塔柱的混凝土相连，以形成永久性结构。剪力钉41的设置能够进一步提高钢圆筒40与混凝土连接的强度及稳定性。在本实施方式中，每一节段塔身内设置内径6m、壁厚16mm的钢圆筒40，钢圆筒40的内腔构成内薄壁钢圆筒空心塔柱的塔身内腔，可以理解，钢圆筒40的尺寸可根据实际需要设置为其他数目。请一并参见图6及图7，由于钢圆筒40占用面积较大，为便于运输，本实施例将钢圆筒40分为若干钢圆筒片42，施工时于施工现场将若干钢圆筒片42进行拼装以构成钢圆筒40。具体的，钢结构加工场将钢圆筒40分块加工为若干钢圆筒片42，并通过植钉机将剪力钉41安装在钢圆筒片42的外壁上，每一钢圆筒片42的周边连接有与相邻钢圆筒片42焊接固定的法兰板43，其能够避免钢圆筒片42在运输过程中变形且方便运输至现场后拼装。进一步地，还可对钢圆筒40的钢圆筒片42进行防腐涂层的喷涂工作，以提高钢圆筒40的防腐性。

内支撑装置用于在钢圆筒40安装时调整钢圆筒40的圆度，并在利用薄壁钢圆筒40代替内模进行空心塔柱塔身内腔施工时支撑薄壁钢圆筒40的内壁，以防止薄壁钢圆筒40在吊装及塔身施工时发生变形。

请一并参见图2至图3，在本实施方式中，内支撑装置包括主支架10、若干竖向支撑骨架20及若干驱动件30，若干竖向支撑骨架20环绕主支架10的外周缘设置并均匀分布于一围绕主支架10的外圆周上，若干驱动件30对应竖向支撑骨架20分为若干组，每组驱动件30沿竖向支撑骨架20的长度方向间隔设置，每一驱动件30连接主支架10及对应的竖向支撑骨架20，以通过驱动件30带动对应的竖向支撑骨架20沿所述外圆周的径向移动进而远离或靠近主支架10。

在本实施方式中，主支架10包括若干沿竖向间隔设置的圆形支撑骨架11及连接若干圆形支撑骨架11的连接骨架13。每一圆形支撑骨架11包括两个支撑组件12，请一并参见图4，每一支撑组件12包括半圆形支架121、连接杆123及若干径向杆125，半圆形支架121为半圆形的弧形杆状，连接杆123位于半圆形支架121的开口侧并与半圆形支架121的径向平行，连接杆123的相对两端均与半圆形支架121固定连接；若干径向杆125均位于半圆形支架121与连接杆123围成的空间内，径向杆125与半圆形支架121的径向平行且相对两端分别与连接杆123及半圆形支架121固定连接。每一支撑组件12还包括节点板126，节点板126位于相应半圆形支架121的圆心位置并与相应支撑组件12的连接杆123及若干径向杆125的一端固定连接。在本实施方式中，径向杆125、连接杆123、半圆形支架121与节点板126之间均通过焊接固定。节点板126的设置能够增加径向杆125、连接杆123、半圆形支架121之间的焊点，使得径向杆125、连接杆123、半圆形支架121之间连接更稳固。

两个支撑组件12的连接杆123连接在一起以构成圆形支撑骨架11。请再次参见图2，在本实施方式中，两个支撑组件12的连接杆123通过安装螺栓17可拆卸地连接在一起以构成一连杆。若干圆形支撑骨架11之间通过若干连接骨架13连接，若干连接骨架13沿连接杆123的长度方向间隔分布，具体为：每一连接骨架13包括两块连接板131及若干组连接螺栓132，两块连接板131分别夹设于若干圆形支撑骨架11中连杆的相对两侧，若干组连接螺栓132沿对应连接板131的长度方向间隔分布，每一连接螺栓132穿过对应的连接板131及对应位置的两个支撑组件12的连杆，从而将若干圆形支撑骨架11连接在一起。

在本实施方式中，主支架10还包括加劲骨架15，加劲骨架15连接若干圆形支撑骨架11的径向杆125，以使主支架10的结构更加稳固。在本实施方式中，加劲骨架15的数量为两个，两个加劲骨架15沿圆形支撑骨架11的径向间隔设置，且两个加劲骨架15的排列方向与若干连接骨架13的排列方向相互垂直。每一加劲骨架15包括两块加劲板151及若干固定螺栓153，两块加劲板151分别夹设于若干圆形支撑骨架11中径向杆125的相对两侧，若干固定螺栓153沿对应加劲板151的长度方向间隔分布，每一固定螺栓153穿过对应的加劲板151及对应的径向杆125，从而将若干圆形支撑骨架11的径向杆125连接在一起。可以理解，加劲骨架15的数量及位置不限于本实施例，其也可以与其他位置的径向杆125连接。

请一并参见图5，每一半圆形支架121的顶面还间隔固定有若干吊耳16，通过吊耳16能够方便地吊运内支撑装置。在本实施方式中，若干吊耳16间隔地焊接于半圆形支架121的顶面。

每一驱动件30连接圆形支撑骨架11及对应的竖向支撑骨架20。在本实施方式中，驱动件30包括连接套31、支撑螺杆32及两个调节螺母34。连接套31与主支架10固定连接，具体地，主支架10的半圆形支架121对应驱动件30贯通开设有固定孔110，固定孔110沿半圆形支架121的径向延伸，连接套31穿设固定孔110并与半圆形支架121焊接固定。支撑螺杆32滑动穿设连接套31，支撑螺杆32的一端与竖向支撑骨架20连接；在本实施方式中，支撑螺杆32的一端与竖向支撑骨架20通过螺栓（图未示）可拆卸连接；且竖向支撑骨架20至少与两个驱动件30的支撑螺杆32连接，以使得竖向支撑骨架20的移动更稳定，且能够防止竖向支撑骨架20在移动过程中发生转动。两个调节螺母34分别设于连接套31的相对两端，并均与支撑螺杆32螺纹连接，通过调节螺母34与连接套31的配合能够对支撑螺杆32限位，防止支撑螺杆32沿连接套31移动。当需要对竖向支撑骨架20的位置进行调节时，可通过拧松调节螺母34，从而使支撑螺杆32能够沿连接套31运动，进而使竖向支撑骨架20远离或靠近主支架10。

本实施方式通过内支撑装置辅助钢圆筒的安装，步骤包括：将构成钢圆筒40的钢圆筒片42与内支撑装置的竖向支撑骨架20通过螺栓临时连接，通过驱动件30调节竖向支撑骨架20的位置，辅助钢圆筒40拼装过程中控制钢圆筒40的圆度，进而调整钢圆筒40的错台和拼缝，在钢圆筒40的圆度达到设计要求后，将各钢圆筒片42焊接完成钢圆筒40的组装，具体地，首先，在施工现场安装好内支撑装置；然后在地面的胎架上将钢圆筒40与内支撑装置进行组装，具体地，将内支撑装置放置在胎架上，将构成钢圆筒40的钢圆筒片42与内支撑装置的竖向支撑骨架20通过螺栓临时连接，通过驱动件30调节竖向支撑骨架20的位置，辅助钢圆筒40拼装过程中控制钢圆筒40的圆度，进而调整钢圆筒40的错台和拼缝，在达到设计要求后，将各钢圆筒片42的法兰板43焊接完成钢圆筒40的组装。

将钢圆筒40及内支撑装置整体吊装至待施工塔柱节段200内的预设位置，可包括以步骤：通过驱动件30使竖向支撑骨架20与钢圆筒40的内壁顶紧，形成整体受力；将吊架与内支撑装置的吊耳16连接，通过吊架将钢圆筒40及内支撑装置一同吊装至待施工塔柱节段200内的预设位置，若待施工塔柱节段200非首个施工塔身节段时，还需调整钢圆筒40的姿态以与上一节段塔身内的钢圆筒40顶部进行安装对位，施工前一节段塔身时需要将对应的钢圆筒40顶面平面安装得与塔身垂直，以便于后续节段钢圆筒40的定位与调整，经过初步对位后复核钢圆筒40的倾斜度、水平及轴线偏位后即可与上一节段钢圆筒40进行焊接连接。吊架的结构属于现有技术，为省略篇幅，这里不再赘述。

S2，通过无拉杆爬模系统进行塔柱浇筑：通过无拉杆爬模系统将外模板56爬升就位，合模后于钢圆筒40及外模板56之间浇注混凝土，进行待施工塔柱节段200的塔身混凝土浇筑施工。

请再次参见图1，本发明实施方式提供一种用于塔柱施工的无拉杆爬模系统，包括爬模组件50及拉杆60，爬模组件50的数量为若干个，若干爬模组件50环绕设置于塔柱外周缘，每一拉杆60连接两个相对设置的爬模组件50。

请一并参见图8，每一爬模组件50包括爬升轨道51、支撑架52、顶升装置53、后移机构54及上桁架55。爬升轨道51用于附着于塔柱上，爬升轨道51的底部还设有轨道下撑角512，轨道下撑角512用于与塔柱表面接触，以提高爬升轨道51的稳定性。在本实施方式中，轨道下撑角512一端与爬升轨道51铰接，当无拉杆爬模系统处于施工状态时，轨道下撑角512相对爬升轨道51转动至与塔柱表面接触，以提高爬升轨道51的稳定性；当无拉杆爬模系统处于爬升状态时，可转动轨道下撑角512，使转动轨道下撑角512与塔柱表面脱离接触，以减小爬升轨道51与塔柱表面的摩擦，便于无拉杆爬模系统的爬升。

支撑架52包括承重架520、上平台525、下平台526及吊平台527，上平台525装设于承重架520的顶部，下平台526装设于承重架520的底部，吊平台527装设于下平台526的底部。

承重架520设于爬升轨道51一侧并能够附着于塔柱上。请一并参见图9，在本实施方式中，承重架520为三角架结构，其包括竖梁521、横梁522及斜撑523，横梁522的一端与竖梁521的顶端固定连接，且横梁522与竖梁521垂直；斜撑523固定连接竖梁521的底端及横梁522的另一端。

承重架520与爬升轨道51通过顶升装置53连接，在本实施方式中，顶升装置53为液压顶升装置，其包括上换向盒、下换向盒及液压缸，上换向盒与下换向盒均固定装设于爬升轨道51上，上换向盒与承重架520的竖梁521相连接固定，在上换向盒与下换向盒之间连接有液压缸，液压缸通过上换向盒与下换向盒实现支撑架52与爬升轨道51在塔柱外表面上交替附墙爬升。顶升装置53的结构属于现有技术，为省略篇幅，这里不再赘述。

承重架520及爬升轨道51均通过预埋件71与附墙装置72构成的挂接件挂置于已施工塔柱节段100上。在本实施方式中，承重架520顶部通过挂接件与已施工塔柱节段100附着连接，预埋件71与附墙装置72的结构均属于现有技术，其中，预埋件71通常包括爬锥及高强螺杆，爬锥为圆锥形的套筒，爬锥活动安装在塔柱上开设的锥形容置孔内，高强螺杆位于爬锥内侧，其一端预埋在塔柱内，另一端向外延伸至爬锥的内腔中；附墙装置72通常包括承重装置、紧固螺栓和附墙挂座，承重装置位于塔柱外壁处，具有供高强螺杆穿过的安装孔，紧固螺栓穿设在安装孔内，通过与高强螺杆旋接相连实现对承重装置的固定；附墙挂座与承重装置挂接相连。爬升轨道51及承重架520的竖梁521顶部分别通过安全销与对应的附墙挂座挂接连接。

承重架520的底部装设有用于与塔柱抵接的下支撑脚524，以提高无拉杆爬模系统整体的稳定性。下支撑脚524通过伸缩调节件（未标示）与竖梁521的底部连接，当无拉杆爬模系统处于施工状态时，下支撑脚524与塔柱表面接触，以提高承重架520的稳定性；当无拉杆爬模系统处于爬升状态时，可通过伸缩调节件带动下支撑脚524朝远离塔柱的方向运动直至与塔柱表面脱离接触，以减小承重架520与塔柱表面的摩擦，便于无拉杆爬模系统的爬升。伸缩调节件的结构属于现有技术，例如，其可包括与竖梁521固定连接的螺纹杆及与螺纹杆螺纹连接的连接套，下支撑脚524与连接套连接，使用时，转动连接套使连接套沿螺纹杆长度方向运动，进而带动下支撑脚524朝向或远离塔柱。

上平台525装设于承重架520的横梁522顶部，上平台525为塔柱施工提供操作空间。下平台526位于承重架520的底部，其与承重架520的横梁522通过立杆528连接，用于放置施工材料和辅助工具等。吊平台527位于下平台526的下方，吊平台527的周缘通过多根吊杆529与下平台526相连，用于整体配重，使结构更平稳。上平台525、下平台526和吊平台527周围均还安装有护栏和防护网（图未示），形成防护体系。吊平台527及下平台526面向塔柱的一侧均设有导向装置80，请一并参见图10，导向装置80包括滚轮架81及转动装设于滚轮架81上的滚轮82，滚轮架81与吊平台527或下平台526连接，滚轮82用于与塔柱表面滚动接触。通过设置导向装置80能够减小爬升时支撑架52与塔柱之间的摩擦。

后移机构54装设于支撑架52的顶部，用于外模板56的合模与退模。在本实施方式中，后移机构54装设于上平台525的顶面。后移机构54的结构属于现有技术，例如，后移机构54可包括后移底梁541，后移底梁541与上平台525之间滑动连接，后移底梁541能够受力沿上平台525的顶面运动。

上桁架55装设于后移机构54上，在本实施方式中，上桁架55的底部设有相对设置的第一端551及第二端553，上桁架55的第一端551较第二端553靠近爬升轨道51；上桁架55的第一端551与后移机构54的后移底梁541转动连接，以使上桁架55能够根据塔柱姿态调节上桁架55的倾斜度，以适用于具有不同倾斜姿态表面的塔柱的施工。所述用于塔柱施工的无拉杆爬模系统还包括调节件90，调节件90连接上桁架55的第二端553与后移机构54的后移底梁541，调节件90能够驱动上桁架55绕第一端551自转，以调节上桁架55的倾斜角度。在本实施方式中，调节件90包括两个螺杆91及一螺杆套92，两个螺杆91的一端分别与上桁架55的第二端553及后移机构54的后移底梁541转动连接，螺杆套92的相对两端均开设有内螺孔（未标示），且两个内螺孔的螺旋方向相反，两个螺杆91的自由末端分别与两个内螺孔螺纹连接。使用时，可通过转动螺杆套92带动两个螺杆91相互靠近或相互远离，以驱动上桁架55绕第一端551朝靠近塔柱或远离塔柱的方向自转，进而对上桁架55的倾斜度进行调整。

拉杆60连接两个相对设置的爬模组件50的上桁架55顶部，且拉杆60位于塔柱的上方；两个相对设置的爬模组件50的上桁架55底部通过预埋件71与塔柱锚固连接。预埋件71的结构属于现有技术，例如，其可包括爬锥及高强度螺杆等，为省略篇幅，这里不再赘述。

在本实施方式中，上桁架55上还装设有第一顶平台554及第二顶平台555，第一顶平台554及第二顶平台555沿高度方向间隔分布，用于放置施工材料和辅助工具，以及供人工进行施工作业。为提高结构的稳固性，第一顶平台554及第二顶平台555的外周还通过连接杆556连接在一起。第一顶平台554及第二顶平台555周围同样安装有护栏和防护网，形成防护体系。

外模板56与上桁架55面向塔柱的一侧连接，外模板56通过多块模板单元（图未示）可拆卸连接而成。模板单元的结构属于现有技术，每一模板单元包括胶合板及若干竖肋，若干竖肋间隔地装设于胶合板背向塔柱的一侧；相邻模板单元的竖肋通过芯带可拆卸连接，模板单元的竖肋与上桁架55可通过现有技术的模板扣件连接。外模板56面向桥面的一侧设有用于预埋于桥面内的预埋件71。预埋件71的结构属于现有技术，例如，其可包括爬锥及高强螺杆，为省略篇幅，这里不再赘述。当混凝土浇筑完成，拆除外模板56后，预埋件71埋设于塔柱的混凝土中，其能够与附墙装置72连接，以供爬模爬升。

所述用于塔柱施工的无拉杆爬模系统还包括后移锁定机构，用于对外模板56的合模位置及退模位置进行锁定。后移锁定机构可包括安装在上平台525上的锁定杆93及定位销94，其中，锁定杆93铰接于上平台525靠近爬升轨道51的一侧，定位销94装设于上平台525相对爬升轨道51的一侧。当模板56到位时，将锁定杆93卡接在上桁架55上进行位置锁定；需要退模时，解除锁定杆93的锁定，使后移底梁541及安装于后移底梁541上的上桁架55沿上平台525向后平移，直至到达定位销94所在的位置，可将外模板56从上桁架55上取下。后移锁定机构的结构属于现有技术，为省略篇幅，这里不再赘述。

在本实施方式中，步骤S2具体可包括：

S21，当支撑架52挂置在塔柱上后，通过后移机构54带动外模板56朝向塔柱运动以合模；

S22，通过拉杆60连接两个相对设置的爬模组件50的上桁架55顶部，且拉杆60位于待施工塔柱节段200的上方；两个相对设置的爬模组件50的上桁架55底部通过预埋件71与已施工塔柱节段100锚固连接；

S23，于钢圆筒40及外模板56之间浇注混凝土以进行待施工塔柱节段200的塔身混凝土浇筑施工，待合模浇筑完成后，拆除拉杆60及解除外模板56与塔柱的连接，通过后移机构54带动外模板56朝远离向塔柱运动以退模；

S24，通过顶升装置53带动支撑架52与爬升轨道51在塔柱上交替附墙爬升，待支撑架52爬升到位后，重复步骤S21-S24，直至完成塔柱所有节段的浇筑。

在本实施方式中，在当前施工节段的塔身混凝土达到强度要求后，还拆除临时连接相应钢圆筒40与竖向支撑骨架20的螺栓，通过驱动件30使对应的竖向支撑骨架20远离钢圆筒40直至与钢圆筒40分离，最后将整个内支撑装置从相应的钢圆筒40内吊装出来，用于安装在下一节段塔身的钢圆筒40内，以进行下一节段塔身的施工，从而使得内支撑装置得以重复利用，以节约钢材，进而达到节约生产成本的目的。

本发明针对空心塔柱施工存在的内模安拆不便的技术问题，提出采用钢圆筒40代替内模来进行空心塔柱的施工，施工完成后钢圆筒40留在塔身内腔与混凝土连接永久性保留，无需拆除，操作较传统内模更为方便，提高了施工效率，减少了高空内模安拆的作业时间，降低安全隐患。然而，不同于使用传统内模的空心塔柱结构，内薄壁钢圆筒具有较高的施工难度，主要原因为：

传统内模施工空心塔柱时，其内模中并未设置内支撑结构，但这种方法对内模的要求较高，为避免其变形，内模需要足够的厚度。本实施方式采用薄壁钢圆筒作为空心塔柱施工的内模，其相较于传统内模，由于钢圆筒40筒壁较薄，其在吊装及混凝土浇注时容易变形，而且在钢圆筒40的安装过程中受多方面因素的影响，例如，因塔顶结构宽度受限，无法保证在钢圆筒吊装后若产生变形能在塔顶调整的便利性，也无法保证钢圆筒在混凝土浇筑过程中受到不均匀力是否会产生变形。

不同于现有技术的内模，本实施例的钢圆筒40作为桥梁的永久性结构无需在施工后拆除，为满足桥梁设计的使用寿命，其对钢圆筒40整体的强度、耐久性等性能提出更高的要求。而现有技术中用于桥梁施工的液压爬模，其通常通过沿塔柱高度方向间隔设置的多根拉杆对穿内、外模以实现内模和外模的固定，当其用于本实施例中时，存在以下缺点：其一，塔柱表面拉杆预留孔较多，即使修饰后仍可见成排的拉杆孔痕迹，已经逐渐不能满足“精品工程”的理念的要求；其二，在本实施例中，拉杆60若对穿钢圆筒40，会在钢圆筒40上形成多个供拉杆60穿过的对穿孔，其会对钢圆筒40的整体性造成破坏，导致钢圆筒40整体强度变低，且由于钢圆筒40的筒壁较薄，穿设拉杆60更容易导致钢圆筒40局部形变，降低钢圆筒40及桥梁的使用寿命。

公开号为CN107190650A的中国发明专利申请公开了一种桁架式无拉杆液压爬模系统，公开号为CN109763431A的中国发明专利申请公开了桥塔液压爬模无拉杆模板施工方法，两者均是利用索塔上的通风孔作为拉杆预留孔，从通风孔中对穿螺纹钢以固定内模和外模，以实现模板的无拉杆设计，消除塔柱混凝土面的拉杆孔，减少塔柱钢筋的锈蚀通道，进而提高塔柱混凝土的质量。然而，采用上述专利申请的无拉杆液压爬模系统虽然能够消除塔柱混凝土面的拉杆孔，但其同样需要采用螺纹钢对穿固定内模和外模，且其同样需要沿塔柱高度方向间隔设置多个拉杆，而为了确保拉杆能够穿过桥梁，其对通风孔的数量及位置均有要求，而现有桥梁通风孔设置的数量及位置通常不能满足液压爬模系统对拉杆的安装需求，导致施工不便。

本实施方式的薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法采用的无拉杆爬模系统，通过拉杆60对拉连接上桁架55的顶部，拉杆60设于塔柱的顶部且不穿过塔柱，上桁架55的底部通过预埋件71与塔柱连接，通过上桁架55的桁架结构结合上桁架55的底部锚固顶部对拉的结构设计，在混凝土浇筑时提高了爬模系统抵抗混凝土侧向压力的能力，只需在上桁架55的顶部设置拉杆60，无需沿塔柱高度方向间隔设置多个拉杆60，相较于现有技术，能够进一步减少拉杆60的使用数量，且由于拉杆60设于塔柱的顶部且不穿过塔柱，因此，其无需在塔柱混凝土面上设置拉杆孔，能够消除塔柱混凝土表面的拉杆孔，实现无拉杆设计；且由于拉杆60设于塔柱的顶部且不穿过塔柱，其施工也无需穿过塔柱上的通风孔，对通风孔的数量及位置均无要求，方便施工。同时，相较于现有技术通过拉杆60连接内外模的方式，上述无拉杆爬模系统无需通过拉杆60对穿连接内外模，即拉杆无需与作为内模的钢圆筒40连接，不会对钢圆筒40的整体性造成破坏，进而确保作为永久性结构的钢圆筒的结构耐久性得以保证，使钢圆筒的使用寿命满足桥梁的设计要求。

上述薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法在钢圆筒内设置内支撑装置，在钢圆筒40安装时，可将竖向支撑骨架20与构成钢圆筒40的钢圆筒片42临时连接，通过驱动件30调节竖向支撑骨架20的位置，以对钢圆筒片42的位置进行调整，进而实现在组装钢圆筒40时方便地对钢圆筒的圆度进行调整；在钢圆筒40吊运、定位、浇筑砼时，通过驱动件30调节竖向支撑骨架20的位置以使竖向支撑骨架20抵靠于钢圆筒40内壁，通过竖向支撑骨架20为钢圆筒40提供强力支撑，主支架10通过驱动件30与竖向支撑骨架20连接，以为竖向支撑骨架20提供支撑反力点，其能够对薄壁钢圆筒40吊装在空中及混凝土浇筑过程中对钢圆筒40进行支撑，保证钢圆筒40的整体受力，防止钢圆筒40在吊装、安装及混凝土浇筑时变形。

上述内支撑装置，可在混凝土浇筑且混凝土强度满足要求后，通过驱动件30使支撑螺杆32相对连接套31移动直至竖向支撑骨架20与钢圆筒40内壁脱离，随后可将内支撑装置从钢圆筒40内拆除，用于下一节段钢圆筒40的吊装，可大大降低钢材使用量，降低施工成本。

上述内支撑装置，其驱动件30包括连接套31、支撑螺杆32及两个调节螺母34，当需要调节竖向支撑骨架20的位置时，拧松调节螺母34，即可使支撑螺杆32相对连接套31移动，以对竖向支撑骨架20的位置进行调整，当竖向支撑骨架20与钢圆筒40内壁相抵后，拧紧两个调节螺母34，使两个调节螺母34分别抵靠于连接套31的相对两端，能够防止支撑螺杆32及竖向支撑骨架20移动，其对竖向支撑骨架20的调节方便，且通过两个调节螺母34能够进一步确保支撑螺杆32安装的稳定性。此外，上述内支撑装置与钢圆筒40组装的步骤可在空心塔柱外的地面胎架上进行，使用时，可将组装好的钢圆筒40吊装在塔柱顶部进行安装，无需一块一块安装内模，减少对内模高空作业的时间，提高施工效率，降低安全隐患，内支撑装置与钢圆筒40的组装在空心塔柱外进行，不受塔顶结构宽度的限制。

上述内支撑装置，其主支架10的圆形支撑骨架11包括两个支撑组件12，两个支撑组件12通过安装螺栓17可拆卸连接，且支撑组件12与连接骨架13的连接板131之间通过连接螺栓132连接，驱动件30的支撑螺杆32与竖向支撑骨架20通过固定螺栓153可拆卸连接，进而使得主支架10能够拆分为占用面积较小的构件，以方便运输及搬运。

可以理解，上述薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法还可包括其他步骤，例如，在浇注前安装塔身钢筋等，其属于现有技术，为省略篇幅，这里不再赘述。

可以理解，后移机构54及后移锁定机构的结构不限于本实施例，其也可以采用现有技术中其他结构的后移机构54及后移锁定机构。

可以理解，调节件90的结构不限于本实施例，例如，在另一实施方式中，调节件90包括两个螺杆套及一螺杆，两个螺杆套的一端分别与上桁架55的第二端553及后移机构54转动连接，两个螺杆套均开设有内螺孔，且两个螺杆套内螺孔的螺旋方向相反，螺杆的相对两端分别与两个螺杆套的内螺孔螺纹连接。使用时，可通过转动螺杆带动两个螺杆套相互靠近或相互远离，以驱动上桁架55绕桁架的第一端551朝靠近塔柱或远离塔柱的方向自转，进而对上桁架55的倾斜度进行调整。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (8)

1.一种薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

内模安装：在钢圆筒内安装内支撑装置，将钢圆筒及内支撑装置整体吊装至待施工塔柱节段内的预设位置，将钢圆筒作为内薄壁钢圆筒空心塔柱施工的内模；

通过无拉杆爬模系统进行塔柱浇筑：通过无拉杆爬模系统将外模板爬升就位，合模后于钢圆筒及外模板之间浇注混凝土，进行待施工塔柱节段的塔身混凝土浇筑施工；

无拉杆爬模系统包括爬模组件及拉杆，爬模组件的数量为若干个，若干爬模组件用于环绕设置于塔柱的外周缘，每一爬模组件包括爬升轨道、支撑架、顶升装置、后移机构及上桁架，所述爬升轨道及所述支撑架均用于附着于塔柱外表面，所述支撑架与所述爬升轨道通过所述顶升装置连接，所述后移机构装设于所述支撑架的顶部，所述上桁架装设于所述后移机构上，两个相对设置的爬模组件的上桁架顶部通过所述拉杆连接，所述上桁架底部通过预埋件与塔柱锚固连接；所述外模板与所述上桁架面向塔柱的一侧连接；

通过无拉杆爬模系统进行塔柱浇筑的步骤包括：

S1，当所述支撑架挂置在塔柱上后，通过所述后移机构带动所述外模板朝向塔柱运动以合模；

S2，通过所述拉杆连接两个相对设置的爬模组件的上桁架顶部，且拉杆位于待施工塔柱节段的上方；两个相对设置的爬模组件的上桁架底部通过预埋件与塔柱锚固连接；

S3，于所述钢圆筒及所述外模板之间浇注混凝土以进行待施工塔柱节段的塔身混凝土浇筑施工，待合模浇筑完成后，拆除所述拉杆及解除所述外模板与塔柱的连接，通过后移机构带动所述外模板朝远离向塔柱运动以退模；

S4，通过所述顶升装置带动所述支撑架及所述爬升轨道在塔柱上交替附墙爬升，待所述支撑架爬升到位后，重复步骤S1-S4，直至完成塔柱所有节段的浇筑。

2.如权利要求1所述的薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，其特征在于，所述上桁架的底部设有相对设置的第一端及第二端，所述上桁架的第一端较所述第二端靠近所述外模板，所述上桁架的第一端与所述后移机构转动连接；所述无拉杆爬模系统还包括调节件，所述调节件连接所述第二端与所述后移机构，所述调节件能够驱动所述上桁架绕所述第一端自转，以调节所述上桁架的倾斜角度。

3.如权利要求2所述的薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，其特征在于，所述调节件包括两个螺杆及一螺杆套，两个螺杆的一端分别与所述上桁架的第二端及所述后移机构转动连接，所述螺杆套的相对两端均开设有内螺孔，且两个所述内螺孔的螺旋方向相反，两个螺杆的自由末端分别与两个内螺孔螺纹连接。

4.如权利要求1所述的薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，其特征在于，所述钢圆筒外壁上间隔装设有剪力钉，混凝土浇注后所述剪力钉埋设于塔柱的混凝土中。

5.如权利要求1所述的薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，其特征在于，所述内支撑装置包括主支架、若干竖向支撑骨架及若干驱动件，若干竖向支撑骨架环绕主支架的外周缘设置并均匀分布于一围绕主支架的外圆周上，若干驱动件对应竖向支撑骨架分为若干组，每组驱动件沿竖向支撑骨架的长度方向间隔设置，每一驱动件连接主支架及对应的竖向支撑骨架，以通过驱动件带动对应的竖向支撑骨架沿所述外圆周径向移动进而远离或靠近主支架。

6.如权利要求5所述的薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，其特征在于，还通过内支撑装置辅助钢圆筒的安装，步骤包括：将构成钢圆筒的钢圆筒片与内支撑装置的竖向支撑骨架通过螺栓临时连接，通过驱动件调节竖向支撑骨架的位置，辅助钢圆筒拼装过程中控制钢圆筒的圆度，进而调整钢圆筒的错台和拼缝，在钢圆筒的圆度达到设计要求后，将各钢圆筒片焊接完成钢圆筒的组装。

7.如权利要求6所述的薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，其特征在于，在钢圆筒吊装及浇筑混凝土的过程中通过驱动件使竖向支撑骨架顶紧钢圆筒内壁。

8.如权利要求5所述的薄壁钢圆筒空心塔柱施工方法，其特征在于，每一节段塔身内设有一钢圆筒作为该节塔身施工的内模，在塔身的混凝土达到强度要求后，拆除临时连接相应钢圆筒与竖向支撑骨架的螺栓，通过驱动件使对应的竖向支撑骨架远离钢圆筒并与钢圆筒分离，最后将整个内支撑装置从相应的钢圆筒内吊装出来，用于安装在下一待施工塔柱节段的钢圆筒内，以进行下一节段塔身的施工。