[发明专利]一种预应力混凝土风电塔筒壁施工方法及专用施工设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种预应力混凝土风电塔筒壁施工方法及专用施工设备。

背景技术

风能是自然界产生的一种取之不尽、用之不竭的清洁可再生资源。在现有的可再生能源中，风能无疑是最具竞争力的，也是目前国内外重点开发利用的新能源之一。随着风电机组技术的发展，为了获取更大的风电生产能力，增加机组容量和加大轮毂高度已经成为风电发展的趋势。但随着机组重量及风电塔高度的增加，传统的钢结构风电塔直径及筒壁厚度不断增大，导致其塔架结构生产及运输成本极具增加，并且当塔架超过一定高度后，整体结构的稳定性变差，在塔架顶部水平载荷及风载荷的作用下，塔架自身与上部风机发生共振，且塔身承受风振的作用，风电塔架容易发生疲劳破坏及结构整体失稳。为了弥补钢结构风电塔在强度、刚度、稳定性及抗疲劳强度方面的不足，预应力混凝土风电塔结构应运而生，相对于钢架构塔架，预应力混凝土塔架具有造价低廉、耐久性及动力性能好等优点，已经成功应用于类似风电塔架的烟囱、冷却塔和桥墩等高耸结构中，受到国内外广泛的研究和关注。

传统预应力混凝土风电塔架为同轴空心圆锥台型预制构件，根据塔架的高度将塔架划分成长度大致相等的塔段，每个塔段制作专用的模具，预制塔架构件厂内制作完毕，运输至现场，借用大型履带吊吊装就位，各塔段间通过预制构件上预留的预应力孔利用施加预紧力的多组钢绞线连接，整个风电塔架安装完毕形成后张无粘接预应力结构体系。预制预应力混凝土风电塔架，需要专用的塔架模具，且预制场地靠近风电塔的安装地点，以减少运输成本；为保证整体塔架的垂直度，以减小塔架顶部承载时的附加载荷，增强风电塔架的整体稳定及抗疲劳性能，每套模具的加工精度均要求很高，且模具自身重量较重。

传统预制的预应力混凝土风电塔架，要求制作预制塔架的场地靠近风电机组的安装位置，减少运输成本，从预制场到风机安装点还要运输，塔筒直径大的6~7米，需要大型运输车辆，对于一些地形复杂的风场，这么大的直径已无法运输，且塔架的模具自重较重，造价贵，后期吊装各塔段时需要大型履带吊辅助就位，整个风电塔架工程施工周期长，人工费用和施工机械成本高。在风力发电设备中，风电塔架约占整个费用的30%，为大规模推动风力发电，各投资方均要求预应力混凝土风电塔采用液压顶升翻模现浇施工工艺。

风电塔筒壁施工内外调弧模板用对拉螺栓悬挂在已成型的砼壁上，内外调弧模板成对布置三层。在施工过程中三层内外调弧模板交替循环。在拆除下层内外调弧模板后，随即运至顶部的平台，操纵液压装置提升整个施工操作平台一个内外调弧模板的高度，进行上一节翻模安装并及时拆卸最底部附墙装置以便重复利用。其优点是：施工顺序有条不紊，由于采用人工翻模施工工艺，砼筒壁外观效果好，施工周期短，投入成本小。但是，内外调弧模板完全通过人工提升及需要拆除附墙装置并对筒壁进行二次灌浆，施工人员工作强度高。

专用施工设备通过附墙装置固定于具有一定强度的砼筒壁上，设备提升采用PLC控制液压油缸配合爬升导轨和换向装置进行提升，提升过程平稳无冲击，同步效果好，平台不会产生倾斜；专用施工设备中的环形伸缩施工平台中心位置布置一台2t双悬臂平头塔机，用以起吊钢筋和混凝土等施工原材料；内外调弧模板采用钢模板，单元大面积拼装，安拆快速，周转次数多；砼筒壁结构內实外光，外观质量好；每提升一次内外调弧模板，环形伸缩施工平台随之提升到位后中心就对正一次，利用激光铅直仪测出垂直偏差的方向和数值，因而减小混凝土风电塔架中心偏差，液压提模施工安全性高，工人劳动强度低。但是带同步控制装置的液压装置成本高昂；拆除附墙装置时产生砼壁孔洞，工人要进行二次灌浆填充，并修补砼壁表面；操作平台的提升时间受筒壁混凝土凝固强度的制约。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种特别适用于圆锥形砼塔，也可用于圆柱形、方柱形、方锥型等高耸砼结构的预应力混凝土风电塔筒壁施工方法及专用施工设备。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：