液压爬模系统中内爬塔支撑钢梁的自周转施工系统及方法

摘要

一种液压爬模系统中内爬塔支撑钢梁的自周转施工系统及方法，在液压平台上设置一对卷扬机，并配合滑轮组，随着液压爬模系统的爬升，将最下面的周转支撑钢梁分解后，将各个构件依次上提至目标位置后进行组装安装，作为新的第一道持力支撑钢梁，而原来的第二道支撑钢梁则成为新的周转支撑钢梁，如此往复实现支撑钢梁的整体爬升施工。本发明吊装设备简单，操作灵活性高，成本极低，有效解决了传统施工中需要专门设置一台大型塔式起重机进行支撑钢梁的吊装施工、效率低、成本高、不仅吊装过程中内爬塔不能正常工作而且需要在爬模的各个平台上预设吊装孔洞、同时增设大量的安全防护、不仅会影响爬模平台的使用空间、而且耗费大量的人力物力的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及液压爬模施工技术领域，特别涉及一种液压爬模系统中内爬塔支撑钢梁的自周转施工系统及方法。

背景技术

液压爬模（简称“爬模”）以及内爬式塔式起重机（简称“内爬塔”）均属于超高层施工设备，常设在核心筒上，随筒体施工逐层交替爬升，广泛使用于竖向墙体先行施工及水平结构滞后施工，是超高层施工技术中常见的一种施工方式。爬模平台按功能主要分为上平台、主平台、液压平台和吊平台四部分，在正常使用中，主平台支撑钢梁通过挂座、爬锥和螺杆等构件将爬模荷载传递至竖向墙体。内爬塔需搭设支撑钢梁，一般为三道，搭设在已浇筑的混凝土墙体上并通过墙体向下传递荷载，梁距由生产厂家提供并设置。

成熟的超高层施工中，内爬塔贯穿爬模，组成爬模-内爬塔系统即模塔系统，在满足爬模自身使用的前提下预留内爬塔塔身洞口，并配套设置安全防护。支撑钢梁需通过其他起重设备吊装周转而实现交替爬升。一般的施工方式是通过另一台塔式起重机吊装或转运支撑钢梁，其弊端在于：其一，支撑钢梁转运过程中，内爬塔不能正常工作，且需要调配专用的塔式起重机，施工效率低，施工工期长；其二，需要在爬模的各个平台上预设吊装孔洞，同时增设大量的安全防护，这样不仅会影响爬模平台的使用空间，而且耗费大量的人力物力。

发明内容

本发明目的在于提供一种液压爬模系统中内爬塔支撑钢梁的自周转施工系统及方法，解决现有模塔系统中利用塔式起重机吊装支撑钢时、内爬塔不能正常工作、需要调配专用的塔式起重机、施工效率低、施工工期长的弊端；还解决现有施工技术需要在爬模各个平台上留设吊装孔洞、并增设大量的安全防护、不仅会影响爬模使用空间、而且耗费大量的人力物力的技术难题，旨在模塔系统内实现支撑钢梁的自周转，释放更多的运能，同时保证爬模平台的完整性。

为实现上述技术目的，本发明采取如下技术方案：

一种液压爬模系统中内爬塔支撑钢梁的自周转施工系统，包括主提升系统和辅助提升系统，其特征在于：所述主提升系统包括卷扬机和配套的滑轮组；所述卷扬机为两台，分别固定安装在核心筒两侧的液压平台上；所述滑轮组包括一个转向滑轮、一个定滑轮和一个动滑轮，其中，转向滑轮设置于液压平台上；定滑轮固定于爬模主平台梁底面上；动滑轮与吊钩连接；所述辅助提升系统为安装在地锚、塔身或墙体上起辅助拉结或提升功能的小型辅助起重工具。

优选的，所述小型辅助起重工具为手拉葫芦、电动葫芦或小型电动卷扬机。

一种液压爬模系统中内爬塔支撑钢梁的自周转施工方法，所述支撑钢梁由附着框、次梁和主梁组成，主梁的两端置于砼墙的预留洞口内，并与预留洞口内的钢板预埋件焊接，预留洞口截面尺寸与支撑钢梁端部截面尺寸相适应，且满足在吊运过程中单侧、斜角取出或装入的高度方向需要的余度，以及两侧反复焊接、气刨等需要的构件尺寸和操作空间，自上而下共设有三道，其中第一道支撑钢梁和第二道支撑钢梁均为持力支撑钢梁，最下面第三道支撑钢梁为周转支撑钢梁，随着液压爬模系统的爬升，将最下面的周转支撑钢梁上提至目标位置上作为新的第一道持力支撑钢梁，而原来的第二道支撑钢梁则成为新的周转支撑钢梁，如此往复，实现支撑钢梁的整体爬升施工，其特征在于，包括施工准备阶段和具体自周转施工阶段两部分；

其中，施工准备阶段包括以下步骤：

步骤一、平台清理：包括爬模系统平台的清理和材料准备，所述爬模系统平台自上而下包括上平台、主平台、液压平台和吊平台；

步骤二、安装固定卷扬机：在核心筒两侧的液压平台上分别安装固定一台卷扬机，并布置绳索；

步骤三、安装配套滑轮组：通过滑轮组实现卷扬机绳索与周转支撑钢梁构件的连接；

步骤四、内爬塔安装：内爬塔已安装并贯穿爬模各平台，其下支撑钢梁已安装到位并为内爬塔提供荷载。

自周转施工阶段包括以下步骤：

步骤一、确定周转目标位置：依据内爬塔夹持高度确定支撑钢梁位置，从而确定周转支撑钢梁上提的目标位置；

步骤二、分解最下层的周转支撑钢梁：首先将支撑钢梁上的附着框卸下，然后将主梁与两侧墙体的预留洞口的钢板预埋件的焊接缝断开分离，最后解除主梁与次梁的连接；

步骤三、附着框的提升：用辅助小型辅助起重工具拉拽附着框上提至目标位置，并进行临时固定；

步骤四、次梁的第一次吊装：用卷扬机提升次梁，将其搭放在原第一道支撑钢梁上，用钢丝绳与第一道支撑钢梁进行临时固定；

步骤五、主梁的吊装：用两个卷扬机同时抬升主梁，抬升过程中将主梁一端抬高使其上下倾斜一定角度，控制高端位一侧使其先进入目标位置的预留洞口中，同时缓缓将主梁的低端位塞入另侧预留洞口中；

步骤六、次梁的第二次吊装：将临时固定在第一道支撑钢梁的次梁的临时固定解开，调整卷扬机吊位，按步骤四中次梁的提升方法将次梁提升至主梁位，并用螺栓进行临时固定；

步骤七、附着框的安装：将已经吊装至在目标位置的附着框放置次梁位并与安装好的次梁进行临时固定；

步骤八、内爬塔顶升前调整：校核内爬塔的垂直度，调整附着框、次梁、主梁和塔身的相对位置；

步骤九、整个支撑钢梁的固定成型：螺栓固定连接附着框、次梁和主梁，并将主梁的端部与目标位置预留洞口内的钢板预埋件焊接固定；

步骤十、内爬塔的顶升：待支撑钢梁提升完成后，检查整体连接，确认没有问题后即可进行内爬模的顶升；

步骤十一、爬模施工至高位：爬模逐层向上施工，直至其上平台接近但不超过回转机构位置，即高位；

步骤十二、进行下一轮的提升：重复步骤四至步骤十三，循环进行支撑钢梁的自周转安装。

其中，所述施工准备阶段的步骤二中，卷扬机的固定方法为将其底面与液压平台焊接固定，同时其两侧分别通过钢丝绳与两侧墙体进行拉结连接。卷扬机水平方向采用拉杆或钢丝绳与已施工竖向墙体连接，卷扬机通过滑轮组将绳索导向被吊支撑钢梁吊点。

所述施工准备阶段的步骤三中，所述滑轮组包括一个转向滑轮、一个定滑轮和一个动滑轮，其中，转向滑轮设置于液压平台上，其目的是将绳索转入设置于主平台梁底面上的定滑轮；定滑轮固定于爬模主平台底面上，将绳索导向被吊的支撑钢梁构件；动滑轮与吊钩连接，其目的是降低卷扬机功率输出。

所述自周转施工阶段的步骤五中，主梁的具体吊装方法为：

（1）将两个卷扬机的吊钩分别连接在主梁靠近两头的两个吊点上；

（2）两台卷扬机同步收索，将主梁缓缓抬起40～60mm，使其与钢板预埋件脱离，此时，主梁的两端还在预留洞口中；

（3）在一侧地锚处设置辅助小型辅助起重工具如手拉葫芦，利用其向一侧牵引主梁，牵引距离为400～500mm左右，使主梁一端脱离预留洞口；

（4）两台卷扬机配合缓慢收索，其中小型辅助起重工具一侧卷扬机收索速度稍慢于另一侧卷扬机，使主梁上下倾斜，且倾斜角度逐渐增大，逐渐调整主梁角度至30°～40°左右；

（5）放长小型辅助起重工具的绳索，随着主梁倾斜度的加大，主梁的另一端也脱离预留洞口范围，断开手拉葫芦连接，主梁进入提升状态；

（6）卷扬机协调收索，使主梁保持倾斜缓慢上升，至主梁较高一端达到目标位置标高；

（7）利用核心筒预先拉结好的钢丝绳在目标位置的两侧各安装一个小型辅助起重工具，将达到目标位置标高的主梁一端拉入目标位置的预留洞口内；

（8）配合收索两台卷扬机，同时牵引，小型辅助起重工具配合，使主梁另一端逐步移动至预留洞口水平标高；

（9）利用另一侧小型辅助起重工具将主梁另一端调整就位，过程中两端手拉葫芦配合收放；

（10）主梁的整体调平，此时，主梁的吊装完成。

进一步优选的，所述步骤六中以及步骤八中主梁吊装时用的小型辅助起重工具可为手拉葫芦、电动葫芦或小型电动卷扬机。

此外，所述步骤（2）中，整个抬起过程中两台卷扬机同步进行，避免两根绳索长度相差过大导致主梁碰撞。

所述步骤（4）中，整个过程中小型辅助起重工具处于持力状态，卷扬机每次收索距离不大于100mm。

优选的，所述主平台的底面与核心筒墙体之间设置有斜撑。卷扬机自重和主平台梁上设置的滑轮、吊点等竖向工作荷载均由主平台梁传递至竖向墙体构件，可设置吊柱与主平台梁连接，并在卷扬机所处液压平台下设置斜撑，固定于已施工墙上。

与现有技术相比，本发明的技术优势在于：

1、本发明通过在液压平台上设置一对卷扬机，并配合滑轮组，将最下面的周转支撑钢梁分解后，将各个构件依次上提至目标位置后进行组装安装，作为新的第一道持力支撑钢梁，而原来的第二道支撑钢梁则成为新的周转支撑钢梁，实现支撑钢梁的整体爬升施工，吊装设备简单，操作灵活性高，成本极低，安全性有保障；

2、无需大型塔吊系统，吊装过程中内爬塔可以正常工作，成本低，有效解决了传统施工中需要专门设置一台大型塔式起重机进行支撑钢梁的吊装施工、效率低、成本高的问题；

3、无需在平台上设预留吊装孔洞或增设安全防护，增大了爬模平台的使用空间、节省了人力物力。

附图说明

图1是本发明施工方法的整体系统结构示意图；

图2是卷扬机6的固定结构示意图；

图3是支撑钢梁主梁的吊装时的系统整体状态示意图；

图4-1至4-6是支撑钢梁的主梁的顺序吊装过程示意图。

附图标记：1-上平台、2-主平台、3-液压平台、4-吊平台、5-支撑钢梁、51-第一道支撑钢梁、52-第二道支撑钢梁、53-第三道支撑钢梁、6-卷扬机、7-滑轮组、、71-转向滑轮、72-定滑轮、73-动滑轮、8-绳索、9-手拉葫芦、10-预留洞口、11-斜撑、12-墙体、13-地锚、14-塔身。

具体实施方式

下面通过工程实例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体说明。

本实施例工程施工高度近256m，采用超高层施工技术，其核心筒内某井筒近似矩形，筒体净尺寸约为9400×8550mm，按施工组织设计要求，需在其内布置核心筒爬模和内爬塔，以满足施工任务要求。内爬塔居中布置，为一台动臂式塔吊，最大变幅50m，末端吊重10t（一倍率），塔身标准节截面尺寸为2.59×2.59m，两道支撑钢梁5需提供竖向2500KN（总）、水平向880KN（第一道支撑钢梁51）、670KN（第二道支撑钢梁52）反力，支撑钢梁间梁距不小于15m。

本实施例中的支撑钢梁5由专业厂家设计，共计三道，工程标准层夹持高度设置为4.3×4＝17.2m。每道支撑钢梁由两道主梁和两道次梁相交呈井字形构成，螺栓连接。主梁为鱼腹状箱形梁，总长10300mm，端部截面尺寸宽400、高600mm，单构件总重9.644t；主梁伸入砼墙体12的预留洞口10内，并与洞口内钢板预埋件焊接。次梁单构件总重3.827t，其上设置附着框，主梁、次梁与附着框的连接采用栓接。墙体12的预留洞口10的截面尺寸为宽900、高1200，具体位置按内爬塔技术要求，其中标准层按四层留设，满足夹持高度要求。

核心筒爬模由专业厂家设计，在居中预留内爬塔安装位置，主平台梁以上各平台留设3000×3000mm洞口，即每边各留设150mm空隙以利塔吊摆幅；其下液压平台、吊平台留设4600×4600mm洞口，以利卷扬机吊装作业；各平台洞口均呈回马廊形态，该筒主平台梁承载爬模自重、施工作业及自周转支撑钢梁全过程荷载。

如图1和图2，卷扬机5设置在爬模液压平台上，额定荷载100KN，共计两台，对称布置，卷扬,6自重3.2t，每台各设150m长、直径32mm钢丝绳；卷扬机座设于液压平台上，其下设置斜撑11，以确保该处整体稳定。主梁采用两台卷扬机6抬吊，次梁由一台卷扬机吊装。吊装时，每台卷扬机共设置三组滑轮，其中，转向滑轮设置于液压平台上，其目的是将绳索转入设置于抬梁上的定滑轮；定滑轮固定于爬模主平台梁上，将绳导向被吊支撑钢梁；动滑轮与吊钩连接，其目的是降低卷扬机功率输出，固定端亦固定于主平台梁上。为抵消卷扬机水平拖拽力，在卷扬机出绳反向位置设置拉杆，拉杆与已施砼墙设置的预埋件焊接。

实施前，爬模已爬升至高位：爬模上平台在内爬塔回转机构位置之下，不可再往上爬升，此时内爬塔可以360°运转。

本发明方法包括施工准备阶段和自周转施工阶段两部分，

其中，施工准备阶段包括以下步骤：

步骤一、平台清理：包括爬模系统平台的清理和材料准备，如图1所示，所述爬模系统平台自上而下包括上平台1、主平台2、液压平台3和吊平台4；卷扬机6的固定方法为将其底面与液压平台3焊接固定，同时其两侧分别通过钢丝绳与两侧墙体12进行拉结连接。卷扬机6水平方向采用拉杆或钢丝绳与已施工竖向墙体12连接，卷扬机6通过滑轮组7将绳索8导向被吊支撑钢梁吊点；

步骤二、安装固定卷扬机：如图1所示，在核心筒两侧的液压平台3上分别安装固定一台卷扬机6，并布置绳索8，卷扬机6随爬模提升而爬升；

步骤三、安装配套滑轮组7：如图2，通过滑轮组7实现卷扬机绳索与周转支撑钢梁构件的连接。所述滑轮组7包括一个转向滑轮71、一个定滑轮72和一个动滑轮73，其中，转向滑轮71设置于液压平台上，其目的是将绳索转入设置于主平台梁底面上的定滑轮；定滑轮72固定于爬模主平台底面上，将绳索导向被吊的支撑钢梁构件；动滑轮73与吊钩连接，其目的是降低卷扬机功率输出；

步骤四、内爬塔安装：内爬塔已安装并贯穿爬模各平台，其下支撑钢梁已安装到位并为内爬塔提供荷载；

自周转施工阶段包括以下步骤：

步骤一、确定目标位置：依据内爬塔夹持高度确定支撑钢梁5的目标位置，保证梁距满足力学要求；且整个过程中爬模始终在内爬塔支撑最上层支撑钢梁之上，且不高于内爬塔回转位置；

步骤二、分解最下层用作周转的支撑钢梁即第三层的支撑钢梁：首先将支撑钢梁上的附着框卸下，然后将最下层待提升位的主梁支座焊接端采取碳弧气刨的方式去除，最后解除主梁与次梁的连接； 支撑钢梁应由专业单位结构设计，支撑钢梁5在已施混凝土剪力墙预留洞口的尺寸和补强措施需经原设计单位验算确定；

步骤三、附着框的提升：如图3所示，用辅助小型辅助提升工具拉拽附着框上提至目标位置，并进行临时固定；所述小型辅助起重工具可为手拉葫芦9、电动葫芦或小型电动卷扬机；

步骤四、次梁的第一次吊装：利用卷扬机提升次梁，操作卷扬机低档提升，偏转角度依次穿过原第一道支撑钢梁51、第一道支撑钢梁52位置的主梁，并搭放在第一道支撑钢梁51位置的主梁上，用钢丝绳与主梁临时固定；支撑钢梁构件上的吊耳的位置应根据卷扬机、爬模、内爬塔、支撑钢梁四者关系确定，吊耳及其连接应经专业厂家经结构计算设计；

步骤五、主梁的吊装：用两个卷扬机提升主梁，提升过程中将主梁一端抬高使其上下倾斜一定角度，控制高端位一侧使其先进入目标位置的预留洞口中，同时缓缓将主梁的低端位塞入另侧预留洞口中，主梁的具体吊装方法为：

（1）将两个卷扬机的吊钩分别连接在主梁靠近两头的两个吊点上；

（2）如图4-1所示，两台卷扬机同步收索，将主梁缓缓抬起40～60mm，使其与钢板预埋件脱离，此时，主梁的两端还在预留洞口中，整个抬起过程中两台卷扬机同步进行，避免两根绳索长度相差过大导致主梁碰撞；

（3）如图4-2，在一侧地锚13处设置手拉葫芦9，利用其向一侧牵引主梁，牵引距离为400～500mm左右，使主梁一端脱离预留洞口；

（4）如图4-3，两台卷扬机配合缓慢收索，其中手拉葫芦9一侧卷扬机收索速度稍慢于另一侧卷扬机，使主梁上下倾斜，且倾斜角度逐渐增大，逐渐调整主梁角度至30°～40°左右，整个过程中手拉葫芦处于持力状态，卷扬机每次收索距离不大于100mm；

（5）如图4-4，放长手拉葫芦9，随着主梁倾斜度的加大，主梁的另一端也脱离预留洞口范围，断开手拉葫芦连接，主梁进入提升状态；

（6）卷扬机协调收索，使主梁保持倾斜缓慢上升，至主梁较高一端达到目标位置标高；

（7）如图4-5，利用核心筒预先拉结好的钢丝绳在目标位置的两侧各安装一个手拉葫芦9，将达到目标位置标高的主梁一端拉入目标位置的预留洞口内；

（8）配合收索两台卷扬机6，同时牵引，手拉葫芦9配合，使主梁另一端逐步移动至预留洞口水平标高；

（9）如图4-6，利用另一侧手拉葫芦9将主梁另一端调整就位，过程中两端手拉葫芦9配合收放；

（10）主梁的整体调平，此时，主梁的吊装完成；

步骤六、次梁的第二次吊装：将临时固定在第一道支撑钢梁的次梁的临时固定解开，调整卷扬机吊位，按步骤五中主梁的提升方法将次梁提升至目标位置，并进行临时固定；

步骤七、附着框的安装：将已经吊装至在目标位置的附着框放置次梁位并与安装好的次梁进行临时固定；

步骤八、内爬塔顶升前调整：校核内爬塔垂直度，调整附着框、次梁、主梁和塔身相对位置；

步骤九、整个支撑钢梁的固定成型：固定连接附着框、次梁和主梁，并将主梁的端部与目标位置预留洞口内的钢板预埋件焊接固定；

步骤十、内爬塔的顶升：待支撑钢梁提升完成后，检查整体连接，确认没有问题后即可进行内爬模的顶升；在爬升前阶段，爬模已升至最大高度，其最低位置吊平台底与第一道支撑钢梁的距离≥梁距+2m，其中2m的安全距离包含：①单侧装入支撑钢梁的斜角高度；②卷扬机吊装缓冲距离；

步骤十一、爬模施工至高位：爬模逐层向上施工，直至其上平台接近但不超过回转机构位置，即高位；

步骤十二、进行下一轮的提升：重复步骤四至步骤十三，循环进行支撑钢梁的自周转安装；

此外，内爬塔顶升采用液压油缸，在正常使用阶段位于第二道支撑钢梁位置，每次均需周转。本发明可以设置油缸吊篮，篮内设置油缸位和操作位，满足油缸周转和人员顶升操作需求。油缸吊篮附着于支撑钢梁上，顶升作业前，用卷扬机吊运至第二道支撑钢梁位置。