一种免脚手架施工的空心柱模板及其施工方法与流程

本发明涉及建筑工程领域，具体涉及一种免脚手架施工的空心柱模板及其施工方法。

背景技术：
在工业建筑工程中，高耸孤立的空心柱是极其具有代表性的构筑物之一，其外径小、高度高，因而施工难度及风险也较大。空心柱模板的施工传统方式是采用普通钢模板，利用塔吊或汽车吊进行模板吊装，利用搭设脚手架固定。其中，钢模板包括外模板和内模板，外模板和内模板为两个高度相同的同心圆筒体。施工过程为，采用塔吊或汽车吊将钢模板吊装至已经浇筑完并凝结硬化的下部空心柱的顶端，外模板和内模板的底部通过对接螺栓或摩擦力固定在空心柱的顶部，下部空心柱的顶端作为上部所浇筑的空心柱的底模板，利用外模板的内壁和内模板的外壁之间的空间浇筑混凝土并形成该节段的空心柱。在施工至该节段时，需要搭设该节段的操作平台和施工通道。传统操作平台及施工通道的搭设采用脚手架，从地面开始，沿空心柱的外模板的外侧一周及内模板的内侧利用纵横交错的钢管，在所需施工节段的底部搭设平台，利用纵横交错的钢管作为施工通道，在所搭设的平台上进行相关的施工操作。因此传统空心柱施工不但需要大量的钢管、扣件、密布网、兜地网、脚手板、劳动力、大量的施工场地，而且还需要对脚手架进行荷载验算、对脚手架的基础进行处理，大大增加了施工成本并降低了施工效率。目前空心柱施工过程中没有配备更佳齐全的专用模板，施工工艺程繁琐。

技术实现要素：
为解决现有技术存在的上述不足，本发明提供一种免脚手架施工的空心柱模板及其施工方法，目的在于在保证安全、质量的前提下，利用模板自身装置进行操作平台的固定来以满足施工需要，以免去脚手架体系的施做。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种免脚手架施工的空心柱模板，包括具有设定高度的相互配合工作的环形外模板和环形内模板，在所述环形外模板的外侧设有支撑框架；所述支撑框架包括若干与环形外模板侧壁固定连接的水平支撑，和底部与所述水平支撑的外端固定连接的竖向支撑，所述竖向支撑的顶部和底部分别通过连接杆连接；在所述水平支撑上铺设用以作为操作平台的脚手板，在所述竖向框架上挂一圈确保施工安全的密布网；施工通道为连接地面与所述支撑框架的爬梯。利用模板自身所带的螺栓、操作平台和爬梯这三者的安装，配合作为垂直运输工具的塔吊、汽车吊，完成钢筋、模板的施工。利用爬梯作为施工通道，节省了空心柱四周大量脚手架的施做，减少施工所用材料、劳动力和施工所用工期。所述环形外模板和所述环形内模板由若干块弧形板通过螺栓沿纵向拼接而成。对于自身固定有框架的模板，占据空间相对较大，设置成拼接的形式，便于模板的运输和安装。在所述环形外模板的侧壁上，每隔设定间距铺设所述水平支撑及竖向支撑，所述水平支撑与所述环形模板的侧壁垂直。在环形模板侧壁上等距布设水平支撑和竖向支撑，水平支撑与环形模板的侧壁垂直，符合受力原理，使支撑框架受力均匀，结构稳定。所述支撑框架还包括斜支撑，所述斜支撑的一端与所述水平支撑外端的底部固定连接，另一端在所述水平支撑的下方，与所述环形外模板固定连接；所述水平支撑、竖向支撑和斜支撑处于同一竖直平面内。水平支撑下方设置斜支撑，进一步加强支撑框架的受力性能，确保施工安全。所述环形外模板上还设有辅助支撑框架，所述辅助支撑框架处于所述支撑框架的下方，结构与所述支撑框架的结构相同，整体尺寸小于所述支撑框架；所述密布网的下端与所述辅助框架连接。当操作平台上掉落物品时，物品会被下端与辅助支撑框架连接的密布网兜住，避免高空坠落的物品，此外，也可进一步确保高空作业人员及下部施工人员的安全。所述空心柱模板由上下连接的若干节环形模板组成，各节环形模板之间通过螺栓固定连接。浇筑时，下部节段部分的空心柱浇筑完成后，以已施工完的环形模板为支点，通过螺栓连接更高一层节段的环形模板，进行浇筑。当所有节段的环形模板都浇筑完成后，拆除模板，并将底层环形模板安装在已施工完的空心柱顶部。一种免脚手架施工的空心柱模板的施工方法，包括以下步骤：步骤1：按空心柱的设计要求，加工相应尺寸的空心柱模板，并在外模板相应位置布设支撑框架；步骤2：先后将本节段的环形外模板和环形内模板安装在相应位置处，在支撑框架上铺设脚手板和密布网，施做爬梯，在搭设好操作平台上，完成钢筋、模板的施工，浇筑混凝土；步骤3：混凝土凝结硬化后，安装步骤2进行更高一层节段的空心柱施工。其中，步骤2中，第一节空心柱钢筋安装前，将空心柱的外边线向外偏移500mm后，在其上选择具有代表性的控制点，所述控制点为空心柱第一节相邻环形外模板交接处的中点，用于控制模板的标高、垂直度和直径。所述步骤2中，第一节空心柱钢筋安装前，将与空心柱第一节内的环形外模板下端法兰所在位置用水泥砂浆找平，用于控制空心柱的模板的垂直度。所述步骤2中，下部节段部分的空心柱浇筑完成后，以已施工完的环形模板为支点，通过螺栓连接更高一层节段的环形模板，进行浇筑；当所有环形模板都浇筑完成后，拆除所有模板，并将底层模板安装在已施工完的空心柱顶部。一套模板设为三节环形模板，减少了施工步骤，使施工工艺更加简便。本发明的有益效果为：1、本装置结构简单，固定、连接方便，易于加工制造，制造成本低。2、空心柱外模板安装拆除施工采用“安三拆一法”，保证模板的准确定位和高程控制，安全，精度高，易操作，大大减少施工所用周转性材料，提高了安装质量和施工效率。3、这种新型模板体系的工艺设施在施工过程中强度、刚度和稳定性均能满足安全、质量的要求。4、空心柱施工通道的设置采用“简易通道法”，具有安全、可移动、不需要占用施工场地、周转使用率高，同时也减少施工所用材料、劳动力和施工所用工期。附图说明图1：空心柱标准节外模板平面拼接图；图2：空心柱标准节内模板平面拼接图；图3：空心柱标准节外模板间相接处立面图；图4：空心柱标准节外模板外侧A向视图；图5：爬梯立面图；图6：爬梯侧面图；图7：爬梯1-1剖面图。其中，1.外模板，2.内模板，3.水平支撑，4.竖向支撑，5.斜支撑，6.连接杆，7.辅助水平支撑，8.辅助竖向支撑，9.辅助斜向支撑。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。350MW机组中空冷岛工程中空心柱外径为4m，内径为3.2m，自承台顶面到空心柱顶高度为40.55m。应用于该空心柱的免脚手架施工的空心柱模板，包括三个上下节段的环形模板，各环形模板之间通过均等分布的螺栓固定连接。每节模板的设定高度为3米。每个环形模板包括相互配合工作的外模板1和内模板2，所述外模板1和所述内模板2由四块弧形板通过螺栓沿纵向拼接而成。其中，外模由四块90度的弧形钢板拼接而成，内模由三块111度的弧形板和一块27度的弧形板拼接而成。螺栓孔径23mm。在所述外模板的外侧设有支撑框架；所述支撑框架包括等距的布置在模板外壁上的若干水平支撑3、竖向支撑4和斜支撑5，竖向支撑4的顶部和底部分别通过连接杆6连接。其中水平支撑3长800mm，与模板侧壁固定连接；竖向支撑4长1200mm，其底部与所述水平支撑3的外端固定连接，斜支撑5的一端与所述水平支撑3外端的底部固定连接，另一端在所述水平支撑3的下方800mm处，与所述模板固定连接；所述水平支撑3、竖向支撑4和斜支撑5处于同一竖直平面内。在所述水平支撑3上铺设用以作为操作平台的脚手板，在所述竖向框架上挂一圈确保施工安全的密布网；施工通道为连接地面与所述支撑框架的爬梯，爬梯的立面图、侧面图和剖面图如图5-7所示。模板上还设有辅助支撑框架，所述辅助支撑框架处于所述支撑框架的下方，结构与所述支撑框架的结构相同，其中，辅助水平支撑7的长度为500mm，辅助竖向支撑8的长度为600mm，辅助斜向支撑9在辅助水平支撑7的下方300mm处与模板固定连接。密布网的下端与所述辅助框架连接。安装过程为；步骤1：按空心柱的设计要求，加工相应尺寸的空心柱模板，并在模板相应位置布设支撑框架；步骤2：先后将本节段的外模板和内模板安装在相应位置处，在支撑框架上铺设脚手板和密布网，施做爬梯，在搭设好操作平台上，完成钢筋、模板的施工，浇筑混凝土；步骤3：混凝土凝结硬化后，安装步骤2进行更高一层节段的空心柱施工。其中，第一节空心柱钢筋安装前，应将空心柱的外边线向外偏移500mm后，在其上选择N个具有代表性的控制点(N为每节空心柱外模的块数，控制点为每根空心柱第一节相邻外模板交接处的中点。)，用于控制模板的标高、垂直度、直径。第一节空心柱钢筋安装前，应将与每根空心柱第一节内外模板下端法兰所在位置用水泥砂浆找平，用于控制空心柱的模板的垂直度。先安装外模板，再安装内模板。该装置每块外或内模板每个竖向法兰上均有15个螺栓孔，外模板每个水平法兰上均有17个螺栓孔(内模板每个水平法兰上均有12个螺栓孔，最小的一块内模板每个水平法兰上均有3个螺栓孔)，通过螺栓联接可以将模板形成一个整体，固定在一起。通过以上两处的机械联接，模板不会发生胀模，不会发生滑落。下部节段部分的空心柱浇筑完成后，以已施工完的模板为支点，通过螺栓连接更高一层的节段模板，进行浇筑；当一套所述模板都浇筑完成后，拆除模板，并将底层模板安装在已施工完的空心柱顶部。此外，安装外、内模板时，利用仪器，应依次将每块外模板就位找正加固。每块模板连接时，用专用螺栓将新安装外模板下端法兰端部的螺栓孔与下节上端法兰相同竖向位置的螺栓孔连接，然后用专用螺栓将法兰的另一端固定，通过吊车、测量控制仪、红外线水平仪等工具使模板矫正定位(模板安装、矫正时利用已设好的控制点)合格后，然后将其相邻外模板依次找正安装，再将剩余螺栓依次拧紧、安装。在叶轮起吊之前再次确认该锁紧装置已正确安装牢固。本设计采用专用空心柱模板、“安三拆一法”的施工工艺，即：利用模板自身所带的螺栓、操作平台、爬梯完成钢筋、模板的施工，模板水平加固是利用模板自身所带的螺栓，模板竖向支撑点是以已施工完的模板为支点。施工人员上下是采用自制钢爬梯。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。