一种海上高塔下横梁和塔柱一体式建造系统及施工方法与流程

本发明涉及桥梁施工领域，尤其涉及一种海上高塔下横梁和塔柱一体式建造系统及施工方法。

背景技术：

1、关于索塔下横梁的施工工艺，目前普遍采用落地式支架浇筑方法进行施工。这种方法受制于地形和水文环境，工人高空作业风险、机械设备故障风险和场地平整成本较高，同时会相应增加工期和提高工程造价。所以继续采用传统的工法对于超大型桥梁索塔的建设没有很好的经济性与适用性。因此如何能够改进施工方法，缩短工期、降低高空作业风险、机械设备故障风险和场地平整成本，是一项必要的科技创新工作。目前对于大型索塔下横梁整体施工方法的研究较少，所以对其展开研究很有必要。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种海上高塔下横梁和塔柱一体式建造系统及施工方法。

2、本发明是通过以下技术方案予以实现：

3、一种海上高塔下横梁和塔柱一体式建造系统，包括型钢骨架子系统、钢筋骨架子系统、提升子系统、定位子系统、支撑子系统和模板子系统，其中；

4、型钢骨架子系统用于吊装过程整体支撑钢筋骨架子系统，随着混凝土浇筑，型钢骨架子系统和钢筋骨架子系统共同作为钢筋结构埋设在高塔内；

5、支撑子系统用于锁定两组塔柱并微调控制两组塔柱之间的距离；

6、模板子系统紧贴型钢骨架子系统形成混凝土的浇筑外壳；

7、提升子系统整体吊装型钢骨架子系统、钢筋骨架子系统至设定位置；

8、定位子系统用于将型钢骨架子系统与已建造完成的塔柱分叉处准确拼接和锁定。

9、根据上述技术方案，优选地，支撑子系统包括横撑组件、拉杆组件和斜撑组件，其中；

10、横撑组件两端与两组塔柱的内侧锁定连接，用于抑制两组塔柱向内侧挤压；

11、拉杆组件的两端穿过两组塔柱并通过锁定螺栓抵住塔柱的外侧，用于抑制两组塔柱向外侧展开；

12、斜撑组件用于支撑下横梁，斜撑组件的两端分别与型钢骨架子系统的中部和塔柱的内侧锁定连接，斜撑组件用于抑制横梁受力向下弯曲。

13、根据上述技术方案，优选地，模板子系统包括底模板机构、侧模板机构、液压爬模机构和内腔支架机构，其中；

14、底模板机构和侧模板机构分别布设在横梁的底面和前后侧面；

15、液压爬模机构布设在塔柱的外侧；

16、内腔支架机构作为内支撑布设在横梁内部，沿横梁内腔四周搭设。

17、根据上述技术方案，优选地，提升子系统包括塔吊和浮吊设备，塔吊用于吊装常规结构件，浮吊设备用于吊装预先拼成的型钢骨架子系统、钢筋骨架子系统和模板子系统至设定位置。

18、根据上述技术方案，优选地，定位子系统包括多组锁定连接组件，锁定连接组件包括拼接焊接的第一锁定单元和第二锁定单元，第一锁定单元埋设在已建造的塔柱分叉段的顶部，第二锁定单元固定在型钢骨架子系统的下端，当型钢骨架子系统吊装到位后，第一锁定单元和第二锁定单元焊接固定连接。

19、本发明还公开了一种海上高塔下横梁和塔柱一体式建造施工方法，采用上述的海上高塔下横梁和塔柱一体式建造系统，具体包括以下步骤：

20、步骤s1、利用塔吊完成下塔柱分叉段的型钢钢筋骨架的连接，液压爬模机构爬升到位，并拼装模板，完成下塔柱分叉段的混凝土浇筑；

21、步骤s2、型钢骨架子系统、钢筋骨架子系统和模板子系统的底模板机构提前焊接安装为一个整体，船舶整体载运至靠近塔柱的设定水域，然后提升子系统整体吊装型钢骨架子系统、钢筋骨架子系统和模板子系统的底模板机构至设定位置，完成吊装作业；

22、步骤s3、吊装并拼装侧模板机构和内腔支架机构，液压爬模机构爬升到位；

23、步骤s4、浇筑混凝土按照先浇筑塔柱再浇筑下横梁的浇筑顺序，在塔柱和下横梁之间留一个合拢段，并按设计要求张拉预应力束完成混凝土浇筑。

24、根据上述技术方案，优选地，步骤s1具体包括以下分步骤：

25、步骤s1.1、采用塔吊吊装下塔柱分叉段的型钢钢筋骨架和模板，完成下塔柱分叉段的型钢钢筋骨架的连接；

26、步骤s1.2、液压爬模机构爬升到位，施工浇筑下塔柱分叉段混凝土，养护等强期间进行下一节段型钢钢筋骨架的吊装；

27、步骤s1.3、在下塔柱分叉段施工期间，根据监控指令在相应位置施加横撑组件和拉杆组件，此时横撑组件两端与两组塔柱的内侧锁定连接，用于抑制两组塔柱向内侧挤压；而拉杆组件的两端穿过两组塔柱并通过锁定螺栓抵住塔柱的外侧，用于抑制两组塔柱向外侧展开。

28、根据上述技术方案，优选地，步骤s2具体包括以下分步骤：

29、步骤s2.1、提前将型钢骨架子系统、钢筋骨架子系统和模板子系统的底模板机构焊接安装为一个整体；

30、步骤s2.2、下塔柱分叉段施工完毕后，在对所有部分进行细致检查确保达到吊装条件要求后，天气、设备等各项因素符合吊装条件时，开始全面实施整体吊装方案；

31、步骤s2.3、利用船舶将步骤s2.1焊接的整体结构载运至靠近塔柱的设定水域；

32、步骤s2.4、采用浮吊设备进行吊装，吊装过程中，连续多次提升达到指定位置后悬停，对各项指标进行检查，同时核查并微调所有吊点的高程，确保各吊点高程一致且各项指标数据符合理论计算要求；

33、步骤s2.5、将各吊点微调使型钢骨架子系统各定位点通过定位子系统精确连接至指定位置，保证型钢骨架子系统、钢筋骨架子系统和模板子系统的底模板机构精确吊装到位，完成吊装作业。

34、根据上述技术方案，优选地，步骤s2.4具体包括以下步骤：

35、步骤s2.4.1、在提升过程中实时监控各项数据，若发现某一项数据异常时应立即停止吊装提升施工，待查明情况解决异常问题后继续提升；

36、步骤s2.4.2、如此循环步骤s2.4.1，当型钢骨架子系统、钢筋骨架子系统和模板子系统的底模板机构提升至靠近距离设计位置时降速；

37、步骤s2.4.2、安装斜撑组件，用于支撑横梁，防止横梁受力向下弯曲变形。

38、根据上述技术方案，优选地，步骤s3具体包括以下分步骤：

39、步骤s3.1、吊装内腔支架机构，并沿塔柱横梁内腔四周搭设内腔支架机构，用于作为模板支拆、钢筋绑扎的简易施工平台使用；

40、步骤s3.2、吊装并铺设侧模板机构；

41、步骤s3.3、将液压爬模机构爬升到位。

42、本发明的有益效果是：

43、(1)本发明通过系统优化设计，将型钢骨架子系统、钢筋骨架子系统和模板子系统的底模板机构提前焊接安装为一个整体，船舶整体载运至靠近塔柱的设定水域，然后提升子系统整体吊装型钢骨架子系统、钢筋骨架子系统和模板子系统的底模板机构至设定位置，并且型钢骨架子系统用于吊装过程整体支撑钢筋骨架子系统，随着混凝土浇筑，型钢骨架子系统和钢筋骨架子系统共同作为钢筋结构埋设在高塔内，进而免于常规的落地式支架浇筑方法，极大提高施工效率；

44、(2)本发明改进的建造系统和施工方法，能够有效缩短工期，降低施工难度，减少机械设备故障的风险和场地平整的成本，极大提升施工过程的经济性和安全性，对实际工程具有很好的使用价值。