一种钢管柱混凝土顶升振捣装置及顶升灌注方法与流程

本发明涉及钢管柱混凝土工程领域，尤其涉及一种用于制作钢管柱混凝土构件的钢管柱混凝土顶升振捣装置及顶升灌注方法。

背景技术：

在工业建设中，特别是在大型工业厂房建设中，越来越多的采用钢管柱混凝土柱结构代替传统的钢柱结构，钢管柱混凝土结构与钢柱结构相比，在保持自重相近和承载力相同的条件下，大幅节约了钢材，符合国家节能减排的政策；钢管柱混凝土结构与普通钢筋混凝土结构相比，在保持钢材用量相近或承载力相同的条件下，空间占用少，自身重量轻，有效地减小了施工用地，并且能确保工程质量，同时可缩短施工工期。

然而，在目前的钢管砼柱混凝土顶升灌注施工过程中，由于钢管柱的内直径远远大于灌注管的内直径，因此，由灌注管进入钢管柱内的混凝土，往往由于流速降低以及流动方向不一而容易造成在钢管柱内造成混凝土不密实情况，当出现这种情况后，往往要耗时费力的进行补强，不但增大了工作量，也增大了施工难度。

申请号为201720808538.4的中国实用新型公开了一种钢管砼柱混凝土顶升灌注装置。包括通过连接弯管与设置在钢管柱中的竖直输送管相连接的水平输送管，竖直输送管的中轴线与钢管柱的中轴线重合；连接弯管的水平端口伸出在钢管柱外侧并与水平输送管通过插板阀连接在一起，连接弯管的竖向端口设置在钢管柱内侧并与竖直输送管的底部相连，连接弯管与钢管柱焊接在一起；钢管柱的顶部设置有溢流管；水平输送管、连接弯管和竖直输送管彼此连通并构成封闭无泄漏的送料通道。装置中由水平输送管、连接弯管以及竖直输送管构成的输料通道能够承受较大的泵压冲击，从而提高施工效率。

申请号为201821826551.3的中国实用新型公开了一种预制钢管混凝土结构构件，包括钢管混凝土上柱段、钢管混凝土下柱段和连接焊缝内衬板，在钢管混凝土上柱段内靠近底端的位置与钢管混凝土下柱段内靠近顶端的位置分别焊接有柱端挡浆封板，在钢管混凝土上柱段的底端与连接焊缝内衬板焊接时，钢管混凝土下柱段的顶端套装在连接焊缝内衬板上与钢管混凝土上柱段的底端焊接；钢管混凝土上柱段的底端、钢管混凝土下柱段的顶端与两个柱端挡浆封板围成注浆仓，在注浆仓的侧壁的上部开设有排气溢浆孔，在注浆仓的侧壁的下部开设有注浆孔。

受钢管柱混凝土构件的结构所限，公开文献中未见到振捣装置和方法在钢管柱混凝土构件灌注进程中被使用的记载。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种钢管柱混凝土顶升振捣装置及顶升灌注方法，克服现有技术的不足，在钢管柱混凝土构件做顶升灌注过程中，能辅助实现振捣操作，使钢管内混凝土更致密，同时促使钢管内壁附着的气泡上浮，该装置具有安装方便快捷、工具化，可重复使用的优点，灌注后对整个钢管进行真空除气操作，可进一步去除混凝土料浆内的气体，避免混凝土内的孔洞对成品构件强度的负面影响。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

技术方案一：一种钢管柱混凝土顶升振捣装置，其特征在于，包括振捣架、安装架、丝杆、光杆和移动电机，其结构连接关系如下：

安装架为两个，上下设置于钢管柱的柱头和柱脚处，沿安装架圆周方向上设有3~8个顶丝，所述顶丝设置于安装架的加强套上，顶丝与加强套通过螺纹连接；

上安装架和下安装架通过两根丝杆相连接，两根丝杆绕钢管柱圆周方向均匀排列，上安装架和下安装架还通过两根光杆相连接，光杆与丝杆间隔排列；

两根丝杆中的任一个底端依次连接有同步轮一和移动电机，两根丝杆中的另一个底端连接同步轮二，同步轮一与同步轮二之间通过同步带相连接，实现两个丝杆的同步控制；

所述振捣架设于上安装架和下安装架之间，分别与两个丝杆和两个光杆相连接，所述振捣架与丝杆通过螺母套相连接，与光杆通过直线轴承相连接，振捣架上设有振动电机。

所述加强套与安装架之间设有加强筋，加强筋绕圆周方向均布6~24个。

所述振动电机设于支撑架前端，支撑架底部通过滑道与振捣架相连接，支撑架后端与振捣架之间设有油缸，油缸的活塞端与支撑架相连接，油缸的缸座与振捣架固定连接。

所述顶丝的端部设有磁性橡胶垫。

所述同步轮一和同步轮二的结构相同，均为链轮、皮带轮或同步带轮中的任一种。

所述螺母套与振捣架之间通过平键、双键或花键相连接。

所述振捣架的上侧和/或下侧设有立板，立板的根部与振捣架之间设有铰接座，立板的端部经轴承座与安装在支撑轮上的轮轴相连接，立板的侧边与振捣架之间连接有拉簧。

所述振捣架在圆周方向为封闭或半封闭结构。

技术方案二：一种钢管柱混凝土顶升灌注方法，其特征在于，在钢管柱外侧设置钢管柱混凝土顶升振捣装置，在混凝土顶升灌注过程中由下至上对钢管柱进行管外振捣，当灌注完成后从钢管顶部抽真空，进一步排出混凝土中的气体，使混凝土构件更致密，减少气孔和空洞，其操作步骤如下：

1）当钢管柱完成节点连接定位后，在钢管柱底部注入口焊接顶升灌浆管路和阀门，将顶升灌浆管路与混凝土泵车出料口相连接；

2）将钢管柱混凝土顶升振捣装置安装到钢管柱的外侧，将上安装架、下安装架、丝杆和光杆安装到合适的钢管柱段上，顶丝拧紧；

3）在振捣架上安装振动电机到支撑架上，丝杆底部连接移动电机及相关的同步结构，气缸或油缸的管路与压缩机或液压站相连接，移动电机和振动电机与控制器相连接；

4）开启混凝土泵车和阀门向钢管柱中灌注料浆，振动电机在注入口外侧持续振动，当料浆从钢管柱顶部溢出时，关闭混凝土泵车和阀门，停止灌注；

5）操作振捣架沿钢管柱下方向上方移动，每400~650mm距离，停留振动20~50秒，直到距钢管柱顶部500mm处结束，此过程可重复2~3次；

6）振捣结束后，在钢管柱顶部盖上密封盖，密封盖上的接口经真空管路与真空泵相连，真空度50~85kpa，持续真空2~10分钟后，关闭真空泵，打开密封盖上的放空阀；

7）取下密封盖，视混凝土坍落情况，由钢管柱顶部补灌料浆，灌满为止；

8）拆除钢管柱混凝土顶升振捣装置，操作结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）在钢管柱混凝土构件做顶升灌注过程中，能辅助实现管外振捣操作，使钢管内混凝土更致密，同时促使钢管内壁附着的气泡上浮，该装置具有安装方便快捷、工具化，适用于多种规格钢管柱，可重复使用，节省施工成本；2）灌注中的振捣除气和灌注后的真空除气，进一步去除了混凝土料浆内的气体，避免混凝土内的孔洞对成品构件强度的负面影响，实现施工质量的显著提高。

附图说明

图1是本发明钢管柱混凝土顶升振捣装置实施例结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明移动电机同步传动结构示意图；

图4是本发明振动电机支撑架连接结构示意图；

图5是本发明振捣架支撑轮连接结构示意图；

图6是本发明振捣架和安装架半封闭形式结构示意图；

图7是本发明钢管柱混凝土顶升灌注结构示意图。

图中：1-振捣架、2-上安装架、3-下安装架、4-丝杆、5-光杆、6-移动电机、7-钢管柱、8-顶丝、9-加强套、10-同步轮一、11-同步轮二、12-同步带、13-惰轮、14-惰轮轴、15-螺母套、16-直线轴承、17-振动电机、18-磁性橡胶垫、19-支撑架、20-油缸、21-立板、22-轴承座、23-轮轴、24-支撑轮、25-拉簧、26-顶升灌浆管路、27-阀门、28-混凝土泵车、29-滑道、30-密封盖、31-真空泵、32-真空管路、33-放空阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

见图1至图3，是本发明钢管柱混凝土顶升振捣装置实施例结构示意图，包括振捣架1、上安装架2、下安装架3、丝杆4、光杆5和移动电机6，上安装架2和下安装架3分别设置于钢管柱7的柱头和柱脚处，沿安装架圆周方向上设有3~8个顶丝8，顶丝8设置于安装架的加强套9上，顶丝8的端部设有磁性橡胶垫18，顶丝8与加强套9通过螺纹连接；上安装架2和下安装架3通过两根丝杆4相连接，两根丝杆绕钢管柱圆周方向均匀排列，上安装架和下安装架还通过两根光杆5相连接，光杆5与丝杆4间隔排列。

两根丝杆4中的任一个底端依次连接有同步轮一10和移动电机6，两根丝杆中的另一个底端连接同步轮二11，同步轮一和同步轮二的结构相同，均为同步带轮，同步轮一10与同步轮二11之间通过同步带12相连接，为了保证同步带的传动顺畅，在同步轮一与同步轮二之间设有惰轮13，惰轮13根据情况设置两个，通过惰轮轴14与下安装架3相连接。目的是实现一个移动电机驱动两个丝杆的同步旋转，从而使振捣架1能平衡上下移动；振捣架1设于上安装架2和下安装架3之间，分别与两个丝杆4和两个光杆5相连接，振捣架1与丝杆4通过螺母套15相连接，与光杆5通过直线轴承16相连接，螺母套15与振捣架1之间通过平键相连接。振捣架1上设有振动电机17。

上安装架2和下安装架3上的加强套9根部用焊接的方法固连设有加强筋91，加强筋绕圆周方向均布6~24个，根据钢管柱直径规格选择。

见图4，振动电机17设于支撑架19前端，支撑架19底部通过滑道29与振捣架1相连接，支撑架后端与振捣架之间设有油缸20，油缸20的活塞端与支撑架19相连接，油缸20的缸座与振捣架1固定连接。油缸20在不需要振动电机工作时收回，振捣架可随意上下移动，当到达振捣区域时，振捣架停止移动，油缸20伸出，使振动电机与钢管柱表面靠紧，此时振动电机通电振动，达到设定时间，振动电机停止振动，油缸20再收回。

见图5，振捣架1的上侧和下侧设有立板21，立板21的根部与振捣架1之间设有铰接座，立板21的端部经轴承座22与安装在支撑轮24上的轮轴23相连接，立板21的侧边与振捣架1之间连接有拉簧25。支撑轮24不工作时，搬动立板21向后，可使支撑轮24与钢管柱表面分离。

对于施工现场钢管柱的其他结点情况，本发明中振捣架1的结构可以选择在圆周方向为封闭结构形式或半封闭结构形式，见图6，半封闭结构可避开斜撑等结构，以不影响装置的整体强度和平衡移动为原则，做适当修改。

见图7，本发明一种钢管柱混凝土顶升灌注方法，就是在钢管柱混凝土顶升灌注时，在钢管柱外侧设置钢管柱混凝土顶升振捣装置，在混凝土顶升灌注过程中由下至上对钢管柱7进行管外振捣，当灌注完成后从钢管顶部抽真空，进一步排出混凝土中的气体，使混凝土构件更致密，减少气孔和空洞，其操作步骤如下：

1）当钢管柱7完成节点连接定位后，焊接顶升灌浆管路26和阀门27，将顶升灌浆管路与混凝土泵车28出料口相连接；

2）将钢管柱混凝土顶升振捣装置安装到钢管柱7的外侧，将上安装架2、下安装架3、丝杆4和光杆5安装到合适的钢管柱段上，顶丝8拧紧；

3）在振捣架1上安装振动电机17到支撑架19上，丝杆底部连接移动电机6及相关的同步结构，油缸20的管路与液压站相连接，移动电机6和振动电机17与控制器相连接；

4）开启混凝土泵车28和阀门27向钢管柱7中灌注料浆，振动电机6在注入口外侧持续振动，当料浆从钢管柱7顶部溢出时，关闭混凝土泵车28和阀门27，停止灌注；

5）操作振捣架1沿钢管柱7的下方向上方移动，每400~650mm距离，停留振动20~50秒，直到距钢管柱顶部500mm处结束，此过程可重复2~3次，其目的是将钢管内壁上附着的气泡震掉；

6）振捣结束后，在钢管柱顶部盖上密封盖30，密封盖上的接口经真空管路32与真空泵31相连，真空度50~85kpa，持续真空2~10分钟后，关闭真空泵31，打开密封盖30上的放空阀33，使钢管柱7内真空释放；

7）取下密封盖30，视混凝土坍落情况，由钢管柱顶部补灌料浆，灌满为止；

8）拆除钢管柱混凝土顶升振捣装置，操作结束。

以上实施例仅是为详细说明本发明专利的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制本发明专利的保护范围，凡在不违背本专利的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明专利的保护范围之内。