本發明涉及建筑施工，具體為一種用于超高鋼立柱混凝土澆筑裝置及施工方法。

背景技術：

1、在冶金、電力等領域的廠房中，由于其結構跨度大、柱子高、縱向柱距大、廠房吊車起重量大和使用頻率高等特點，對柱的要求比較高，需要選擇合適的柱型以滿足結構在可靠性和經濟性之間取得平衡，普通混凝土柱已滿足不了工程實際需求，因此開始需求高性能柱型。國內逐漸提出鋼管混凝土柱，并由相關研究所牽頭，多家單位和高校開展研究，后來，鋼管混凝土被列入國家科學規劃，在國內建筑行業得到廣泛應用。

2、鋼管混凝土柱是在方形或圓形鋼立柱內填充混凝土，有效提高混凝土的抗壓能力，以達到減少立柱尺寸材料用量。該柱型在承載受壓時，由鋼立柱外殼提供環向約束，即提供可觀的側向約束壓力，形成三向受壓的復合受力形式，顯著提高組合柱的抗壓強度?，F有鋼立柱混凝土澆筑一般采用直接灌注或泵送頂升法。直接灌注法是在鋼立柱頂上設置灌注孔，從灌注孔的上方向下灌注混凝土，這種工藝需搭設施工平臺，高空作業量大，安全風險高；同時，由高處向下澆筑混凝土，即高拋混凝土，極易產生離析，質量無法保證，不適用于超高鋼立柱混凝土澆筑。泵送頂升法采用混凝土泵機從下往上泵送混凝土，但對于超高鋼立柱混凝土澆筑需要較高的泵送壓力，對泵機、進料口接口質量等要求極高，機械成本高，同時，較高的泵送壓力極易導致混凝土發生壓力泌水，導致強度達不到要求，同樣無法保證質量。

技術實現思路

1、本發明的目的是克服上述現有技術的缺點，提供一種可避免高拋混凝土導致離析，結構簡單，提高施工質量的用于超高鋼立柱混凝土澆筑裝置及施工方法。

2、本發明是通過以下技術方案來實現的：一種用于超高鋼立柱混凝土澆筑裝置，包括卷揚機、支架、半圓形鋼槽、緩沖機構、振搗機構，所述卷揚機設置在鋼立柱的頂部，所述鋼立柱側壁設置有多個沿其長度方向間隔分布的進料口，所述支架位于所述鋼立柱內部，所述卷揚機通過吊繩和所述支架連接，所述半圓形鋼槽傾斜地固定在所述支架上，所述半圓形鋼槽的槽口朝向正對所述進料口，所述緩沖機構設置在所述半圓形鋼槽內，所述振搗機構設置于所述支架上，且所述振搗機構的振動棒伸出于所述支架的底部外。

3、進一步地：兩個相鄰所述進料口之間的距離為10m-20m。

4、進一步地：所述緩沖機構包括擋板、傳動桿、雙向電機、壓力傳感器，所述擋板設置有多個，每個所述擋板的頂壁內側設置有所述壓力傳感器，多個所述擋板沿所述半圓形鋼槽的長度方向間隔分布，兩個相鄰所述擋板之間通過所述傳動桿連接，且所述傳動桿的頂端和位于上層的所述擋板的外側端部鉸接，所述傳動桿的底端和位于下層的所述擋板的內側端部鉸接，位于最上層的擋板上開設有安裝槽，所述雙向電機位于所述安裝槽內，所述雙向電機的輸出軸和所述安裝槽的槽壁固定，所述雙向電機的外殼固定在所述半圓形鋼槽的內壁。

5、進一步地：所述安裝槽上設置有半圓形罩板，所述半圓形罩板用于保護所述雙向電機。

6、進一步地：所述振動棒設置有兩個，兩個所述振動棒均伸出于所述支架的底部外，每個所述振動棒通過軟膠管連接振搗電機，所述振搗電機通過減震結構固定在所述支架上。

7、進一步地：所述振動棒伸出所述支架底部外的長度為0.7m-2m。

8、進一步地：所述支架由背架和腳架構成，所述腳架設置有兩個，兩個所述腳架相互對稱設置在所述背架的底部，所述半圓形鋼槽的頂部和所述背架的頂部固定，所述半圓形鋼槽的底部固定在兩個所述腳架上。

9、進一步地：所述背架和所述腳架由鋼桁架制成。

10、一種超高鋼立柱混凝土澆筑裝置的施工方法，包括以下步驟，

11、s1.在鋼立柱上進行分段開孔形成多個進料口，多個進料口按由鋼立柱的底端往其頂端的方向依次編號為第一進料口、第二進料口、......第n進料口；

12、s2.在鋼立柱的頂部焊接安裝架，將卷揚機固定在安裝架上；

13、s3.在安裝鋼立柱前，將支架連同安裝在其上的振搗機構、半圓形鋼槽以及安裝在半圓形鋼槽上的緩沖機構安裝在鋼立柱內，并將支架通過吊繩和卷揚機連接，同時在鋼立柱底部設置臨時支撐以避免鋼立柱豎放時支架滑落；

14、s4.安裝固定鋼立柱；

15、s5.將澆筑料斗接在第一進料口，通過澆筑料斗由第一進料口向鋼立柱內灌注混凝土，混凝土通過緩沖機構的作用由上至下滑落至鋼立柱的底部，同時，卷揚機通過吊繩控制支架逐步提升，開啟振搗機構；

16、s6.待澆筑面稍低于第一進料口時，暫停澆筑，將澆筑料斗轉移至第二進料口，同時，采用環向封閉鋼構件封閉第一進料口；

17、s7.重復步驟s5和步驟s6，澆筑完第n進料口后，將混凝土從鋼立柱的頂部注入，直至灌滿并采用柱帽進行封閉，澆筑鋼立柱頂部時，采用吊車進行支架以及緩沖機構、振搗機構的抬升及吊出。

18、進一步地：將緩沖機構的多個擋板按從上到下的順序依次編號為第一擋板、第二擋板、第三擋板、第四擋板、......第n擋板，初始時，編號為單數的擋板處于關閉狀態，編號為雙數的擋板處于開啟狀態，所述混凝土通過緩沖機構的作用由上至下滑落至鋼立柱的底部時，包括以下步驟，

19、s51.混凝土從進料口落在第一擋板上，通過第一擋板上的壓力傳感器監測第一擋板上混凝土的堆積重量；

20、s52.當第一擋板上的混凝土堆積重量達到預設上限值時，雙向電機正轉，控制第一擋板轉動至開啟狀態，第二擋板轉動至關閉狀態，混凝土從第一擋板下滑至第二擋板上；

21、s53.第二擋板上的壓力傳感器監測第二擋板上混凝土的堆積重量，當第二擋板上的混凝土堆積重量達到預設上限值時，雙向電機反轉，控制第一擋板轉動至關閉狀態，此時，第二擋板開啟、第三擋板關閉，第二擋板上的混凝土下滑至第三擋板上；

22、s54.第三擋板上的壓力傳感器監測第三擋板上混凝土的堆積重量，當第三擋板上的混凝土堆積重量達到預設上限值時，雙向電機正轉，第三擋板開啟，第四擋板關閉，第三擋板上的混凝土下滑至第四擋板，以此循環，直至混凝土滑落至鋼立柱底部。

23、與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

24、通過在鋼立柱上分段開設多個進料口，將支架放置在鋼立柱內，將緩沖機構通過半圓形鋼槽設置在支架上，將振搗機構固定在支架上，支架通過卷揚機提升，在將鋼立柱灌注混凝土時，通過進料口澆筑混凝土，可實現分段灌注鋼立柱，相較于傳統從鋼立柱頂部進行灌注的方式，本發明分段灌注可避免混凝土高拋離析，壓力泌水等質量問題，并且通過緩沖機構有效控制混凝土滑落的速度，進一步避免高拋混凝土導致離析，同時配合振搗機構，保證混凝土密實度，確保施工質量，同時采用機械化施工，可有效減少人員投入及無需搭設支架，有效節約工期成本，減少風險，且本裝置結構簡單，便于組裝，有效降低工作難度，混凝土澆筑速度快，澆筑質量可控，同時可循環利用，節約資源。

技術特征：

1.一種用于超高鋼立柱混凝土澆筑裝置，其特征在于：包括卷揚機、支架、半圓形鋼槽、緩沖機構、振搗機構，所述卷揚機設置在鋼立柱的頂部，所述鋼立柱側壁設置有多個沿其長度方向間隔分布的進料口，所述支架位于所述鋼立柱內部，所述卷揚機通過吊繩和所述支架連接，所述半圓形鋼槽傾斜地固定在所述支架上，所述半圓形鋼槽的槽口朝向正對所述進料口，所述緩沖機構設置在所述半圓形鋼槽內，所述振搗機構設置于所述支架上，且所述振搗機構的振動棒伸出于所述支架的底部外。

2.根據權利要求1所述一種用于超高鋼立柱混凝土澆筑裝置，其特征在于：兩個相鄰所述進料口之間的距離為10m-20m。

3.根據權利要求1所述一種用于超高鋼立柱混凝土澆筑裝置，其特征在于：所述緩沖機構包括擋板、傳動桿、雙向電機、壓力傳感器，所述擋板設置有多個，每個所述擋板的頂壁內側設置有所述壓力傳感器，多個所述擋板沿所述半圓形鋼槽的長度方向間隔分布，兩個相鄰所述擋板之間通過所述傳動桿連接，且所述傳動桿的頂端和位于上層的所述擋板的外側端部鉸接，所述傳動桿的底端和位于下層的所述擋板的內側端部鉸接，位于最上層的擋板上開設有安裝槽，所述雙向電機位于所述安裝槽內，所述雙向電機的輸出軸和所述安裝槽的槽壁固定，所述雙向電機的外殼固定在所述半圓形鋼槽的內壁。

4.根據權利要求3所述一種用于超高鋼立柱混凝土澆筑裝置，其特征在于：所述安裝槽上設置有半圓形罩板，所述半圓形罩板用于保護所述雙向電機。

5.根據權利要求3所述一種用于超高鋼立柱混凝土澆筑裝置，其特征在于：所述振動棒設置有兩個，兩個所述振動棒均伸出于所述支架的底部外，每個所述振動棒通過軟膠管連接振搗電機，所述振搗電機通過減震結構固定在所述支架上。

6.根據權利要求5所述一種用于超高鋼立柱混凝土澆筑裝置，其特征在于：所述振動棒伸出所述支架底部外的長度為0.7m-2m。

7.根據權利要求6所述一種用于超高鋼立柱混凝土澆筑裝置，其特征在于：所述支架由背架和腳架構成，所述腳架設置有兩個，兩個所述腳架相互對稱設置在所述背架的底部，所述半圓形鋼槽的頂部和所述背架的頂部固定，所述半圓形鋼槽的底部固定在兩個所述腳架上。

8.根據權利要求7所述一種用于超高鋼立柱混凝土澆筑裝置，其特征在于：所述背架和所述腳架由鋼桁架制成。

9.一種超高鋼立柱混凝土澆筑裝置的施工方法，其特征在于：包括以下步驟，

10.根據權利要求9所述一種超高鋼立柱混凝土澆筑裝置的施工方法，其特征在于：將緩沖機構的多個擋板按從上到下的順序依次編號為第一擋板、第二擋板、第三擋板、第四擋板、......第n擋板，初始時，編號為單數的擋板處于關閉狀態，編號為雙數的擋板處于開啟狀態，所述混凝土通過緩沖機構的作用由上至下滑落至鋼立柱的底部時，包括以下步驟，

技術總結
本發明公開了一種用于超高鋼立柱混凝土澆筑裝置及施工方法，包括卷揚機、支架、半圓形鋼槽、緩沖機構、振搗機構，所述卷揚機設置在鋼立柱的頂部，所述鋼立柱側壁設置有多個沿其長度方向間隔分布的進料口，所述支架位于所述鋼立柱內部，所述卷揚機通過吊繩和所述支架連接，所述半圓形鋼槽傾斜地固定在所述支架上，所述半圓形鋼槽的槽口朝向正對所述進料口，所述緩沖機構設置在所述半圓形鋼槽內，所述振搗機構設置于所述支架上，且所述振搗機構的振動棒伸出于所述支架的底部外。本發明可避免高拋混凝土導致離析，結構簡單，提高施工質量。

技術研發人員：方創熙,陳坤浩,王一中,蘭澤鑫,李才波,章育鑫,張偉,趙鴻鵬,周長華,顏有勇,胡玉釗,朱桐武,李少偉
受保護的技術使用者：廣東華頂工程技術有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28