一种钢壳混凝土组合索塔多节段混凝土施工方法及系统与流程

本发明属于索塔施工，具体涉及一种钢壳混凝土组合索塔多节段混凝土施工方法及系统。

背景技术：

1、随着桥梁主跨的显著增加，桥面板自身重量成倍增长，超长大跨对直接承受主缆索荷载的索塔结构提出了更高要求。

2、按照材料组成，索塔一般有混凝土索塔、钢索塔和钢-混组合结构三种形式。钢索塔具有体积小、自重轻、抗震性能好、基础较小等特点。且钢索塔是工厂化制造、机械化程度高，具有精度高和工期快等特点。但是钢索塔造价较高，建成后维护工作量大，结构阻尼和刚度小，容易产生振动。同时，混凝土索塔在面对大跨径和高塔高的时候，其巨大的自重对基础承载力、抗震性能都提出了极高的要求。

3、因此，为解决这一问题，钢-混组合索塔结构以其充分利用钢与混凝土两种材料的优势而被广泛使用。对于桥梁建造，钢-混组合结构即为钢壳混凝土，是超高索塔常用的结构形式。其内部填充混凝土为核心，可以有效防止钢壳受力时过早发生局部屈曲；而钢壳包围核心混凝土，对混凝土起到约束作用，协同作用提高结构承载力。

4、增大超高索塔钢壳混凝土结构单节段施工高度，是提高钢壳混凝土结构整体性和缩短工期、加快施工进度的有效手段。而大节段高度钢壳混凝土连续施工，对混凝土浇筑方式提出了更高需求。

5、传统混凝土桥塔常用的爬模、翻模的施工方法已不再适用于钢混组合结构索塔。超高节段钢混组合结构桥塔混凝土施工主要解决两大难题：(1)混凝土上行传输，(2)混凝土下行浇筑。对于超高索塔结构，混凝土上行垂直距离有数百米。而核心混凝土一般为高强混凝土，水胶比低，粘度大，泵送阻力高。因此，采用常规泵送方法将混凝土垂直运输至施工台面难度较大。而对于超大单节段施工高度，如何保证混凝土下行至浇筑面仍能体系保持稳定、不发生离析也是极有挑战。

6、中国申请专利号201911078503.x公开了“一种钢壳混凝土组合索塔的施工方法”，其技术方案是：将索塔分为36个节段，标准节段高度为4.8m，最高节段高度为5.2m，下索塔。其存在的问题是：未涉及具体混凝土浇筑方式，且节段高度过小，施工工期较长。

7、中国申请专利号202110455118.1公开了“一种钢管混凝土复合索塔及其施工方法”，其技术方案是：通过对斜拉桥弯曲钢管进行开孔，以降低混凝土浇筑垂直落差。其存在的问题是：对钢管多次开孔会破坏其结构承载力，另外对于超高索塔开孔也会破坏其外观质量。

8、中国申请专利号201320534922.1公开了一种“索塔混凝土自动分料器”，其技术方案是：使用卸料倒圆锥和导流槽组合，改进传统依靠人工和起吊设备移动泵送软管实现的多下料点依次浇筑。其存在的问题是：大高差、小断面的索塔结构限制导流槽布置空间，迫使导流槽角度较大，易使混凝土发生离析。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种钢壳混凝土组合索塔多节段混凝土施工方法及系统，提升钢壳混凝土组合索塔施工效率和整体结构稳定性，降低浇筑施工难度，减少因混凝土凝结硬化导致的工期等待。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、一方面，本发明提供了一种钢壳混凝土组合索塔多节段混凝土施工方法，包括如下方法步骤：

4、吊装多节钢壳筒节段由下向上依次焊接组装固定于基础承台的定位座上，将相邻钢壳筒节段内的竖向钢筋固定连接并使最下端钢壳筒节段内竖向钢筋与基础承台的预埋钢筋固定连接；

5、在最上端钢壳筒节段上搭设十字型施工平台，在十字型施工平台四个端部分别利用支撑杆呈锥台型固定架设混凝土储料筒；

6、在混凝土储料筒底部出料口贯通连接由多个直导管和弯曲缓冲导管依次交替密封连接的混凝土导管，混凝土导管沿多节钢壳筒节段内壁设置且向下延伸直至位于待浇筑混凝土施工面上方一定距离；

7、打开混凝土储料筒的出料口开关阀门进行混凝土浇筑、整平、振捣，当浇筑混凝土施工面与混凝土导管下端出口齐平时，暂停混凝土浇筑，拆卸混凝土导管最下端的直导管和弯曲缓冲导管，并恢复混凝土浇筑；

8、重复操作，直至混凝土浇筑至最上端钢壳筒节段顶部预定位置，并冷却水降温、养护。

9、进一步的，包括如下方法步骤：

10、利用塔吊将多节钢壳筒节段的最下端钢壳筒节段吊装至位于基础承台的定位座上方，缓慢放置定位钢框架上，测量调整定位钢框架位置满足要求后使用冲钉将最下端钢壳筒节段与定位钢框架固定连接，同时将最下端钢壳筒节段与定位座固定焊接；

11、由下而上依次利用冲钉将相邻钢壳筒节段连通固定连接，直至固定好最上端钢壳筒节段。

12、进一步的，包括如下方法步骤：

13、利用两条长条形钢板呈十字型焊接成十字型施工平台，利用无缝钢管将十字型施工平台与最上端钢壳筒节段顶面固定焊接，在两条钢板两侧利用钢筋固定焊接安全维护栏。

14、进一步的，所述混凝土储料筒的出料口通过橡胶软管与所述混凝土导管的最上端的直导管连接，所述直导管和所述弯曲缓冲导管分别通过u型卡扣可拆卸设置于所述钢壳筒节段内壁上，所述直导管和所述弯曲缓冲导管之间通过法兰盘密封连接。

15、进一步的，所述混凝土储料筒为截圆锥式四通道的混凝土储料筒，所述混凝土储料筒的每个通道管出料口连接有一个所述混凝土导管，所述混凝土储料筒的每个通道管和相连接的所述混凝土导管分别位于十字型施工平台与所述钢壳筒节段所围成的扇形平面区域内。

16、另一方面，本发明提供了一种钢壳混凝土组合索塔多节段混凝土施工系统，包括：

17、基础承台，

18、多节钢壳筒节段，由下向上依次拼装固定于所述基础承台上，相邻所述钢壳筒节段内竖向钢筋依次固定连接且与所述基础承台上的预埋钢筋固定连接；

19、十字型施工平台，固定设置于最上端所述钢壳筒节段顶面，所述十字型施工平台的四个端部分别利用支撑杆呈锥台型固定架设有一个混凝土储料筒，所述混凝土储料筒的出料口贯通连接有一个由多个直导管和弯曲缓冲导管依次交替密封连接的混凝土导管，所述混凝土导管沿多节钢壳筒节段内壁设置且向下延伸直至位于待浇筑混凝土施工面上方一定距离。

20、进一步的，还包括由塔吊吊运的混凝土料斗，用于向所述混凝土储料筒运送混凝土。

21、进一步的，所述混凝土储料筒的出料口通过橡胶软管与所述混凝土导管的最上端的直导管连接，所述直导管和所述弯曲缓冲导管分别通过u型卡扣可拆卸设置于所述钢壳筒节段内壁上，所述直导管和所述弯曲缓冲导管之间通过法兰盘密封连接。

22、进一步的，所述混凝土储料筒为截圆锥式四通道的混凝土储料筒，所述混凝土储料筒的每个通道管出料口连接有一个所述混凝土导管，所述混凝土储料筒的每个通道管和相连接的所述混凝土导管分别位于十字型施工平台与所述钢壳筒节段所围成的扇形平面区域内。

23、进一步的，所述弯曲缓冲导管呈s型导管结构。

24、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

25、本发明提供的钢壳混凝土组合索塔多节段混凝土施工方法及系统，采用多节钢壳筒节段、十字型施工平台及其上架设的混凝土储料筒、沿钢壳筒节段内壁且由直导管和弯曲缓冲导管交替连接的混凝土导管，由下向上每次拆卸一组直导管和弯曲缓冲导管进行分段浇筑、整平、振捣，实现钢壳混凝土组合索塔多节段混凝土施工，浇筑过程操作便捷、难度低、效率高。

26、可以有效提高钢壳混凝土组合索塔结构整体性，减少钢壳节段焊接和混凝土施工缝。可有效缩短桥梁建设工期，减少因混凝土凝结硬化导致的工期等待。

27、通过采用吊装方式运输混凝土，实现混凝土垂直上行，可有效降低超高建筑混凝土传输难度，减少因泵送导致的混凝土材料性能变化和施工难度。

28、可提升高落差浇筑混凝土的物料稳定性，有效解决混凝土离析问题，改善混凝土浇筑质量。随混凝土浇筑面上升可随时拆卸导管节段，缩短因灌注拔罐造成的混凝土浇筑停滞，可有效提升混凝土浇筑效率。