多混凝土筒节的单次吊装方法与流程

1.本发明涉及一种风力发电机组塔筒的安装方法，尤其涉及一种多混凝土筒节的单次吊装方法。


背景技术：

2.风力发电作为一种清洁能源技术，在我国风资源较好的“三北”区域得到了广泛的应用。随着“三北”区域开发日趋饱和，风力发电正向内陆区域发展。由于内陆区域风速较低，同时风力发电机组的功率日益增大，使得风轮的直径越来越大，塔筒的高度也越来越高，目前，国内陆上风力发电机组的塔筒高度已经达到120
‑
160m。
3.现有技术的风力发电机组的塔筒包括钢塔筒、混凝土塔筒、钢混混合塔筒等形式。其中，混凝土塔筒通常沿高度方向划分为若干个混凝土筒节，每个筒节又沿周向划分为若干片混凝土筒片，并按照分节、分片预制的方式在工厂预制完成后运输至现场进行拼装和吊装。
4.目前，混凝土筒节的现场拼装和吊装方法是：在风机塔筒施工位置附近租用一块临时施工场地，并使用一台小型吊车用于筒片的拼装，拼装完成的筒节采用主吊吊装至风机塔筒施工位置进行安装。由于一节筒节的筒片拼装时间通常大于其吊装安装时间，导致主吊每次只能吊装一节筒节且主吊常常处于窝工状态。为了解决主吊的窝工问题，可租用较大的临时施工场地，用于拼装和存放大量的混凝土筒节，从而使主吊不窝工，但会大大增加临时场地的租用成本。
5.另外，主吊每次都吊装一个筒节，以一台轮毂高度为140m、风机容量为2.5mw的钢混混合塔筒为例，机舱可达100t，施工现场需要采用主吊为800t的履带吊，以满足将100t的机舱吊置140m高度处的吊装要求。但在混凝土筒节吊装阶段，混凝土塔筒的高度一般为80m左右，此高度处主吊可以起吊170t左右的筒节，而通常一节混凝土筒节的重量仅40t左右，若每次只吊装一个筒节，无法充分利用主吊的吊装能力，且吊装的高度越低，吊装能力的浪费就越严重。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种多混凝土筒节的单次吊装方法，能单次同时吊装多节筒节，在确保筒节吊装安全性和稳定性的基础上提高筒节吊装的效率，充分利用了主吊的吊装能力。
7.本发明是这样实现的：一种多混凝土筒节的单次吊装方法，包括以下步骤：步骤1：将整个混凝土塔筒分成若干组混凝土筒节组，且每组混凝土筒节组由m节筒节拼装而成，且每组混凝土筒节组的m节筒节由主吊单次吊装；步骤2：用混凝土筒片分别拼装混凝土筒节组中的m个筒节；步骤3：在位于混凝土筒节组底部的第一筒节的内壁上设置n个吊装件，且n个吊装
件位于同一平面内且关于第一筒节的中心对称设置；步骤4：在每个所述的筒节的顶面上沿筒节的周向间隔设置若干个插筋孔，在每个筒节的底面上沿筒节的周向间隔设置若干根插筋；步骤5：若干根插筋一一对应插入在若干个插筋孔内，使上下相邻两个筒节临时拼接固定，并依次完成混凝土筒节组m个筒节的临时拼装固定；步骤6：将吊梁的若干个连接端与若干个吊装件一一对应连接，使吊梁水平设置在第一筒节的下部，吊梁通过若干根对称布置的吊绳连接至吊钩，通过主吊吊装混凝土筒节组；步骤7：重复步骤2至步骤6，上下相邻的两组混凝土筒节组通过插筋孔和插筋拼装，直至完成整个混凝土塔筒的吊装。
8.所述的每组混凝土筒节组中筒节的数量m为2
‑
4。
9.所述的n个吊装件位于第一筒节的下部，且n个吊装件均匀分布在第一筒节的多片混凝土筒片上。
10.所述的吊装件的数量n为3
‑
6个。
11.所述的若干个插筋孔等间隔布置，若干根插筋等间隔布置。
12.所述的混凝土筒片内预埋有套筒，插筋活动旋接在套筒内，使插筋活动安装在混凝土筒片的底部。
13.每个所述的吊装件的底部设有吊装槽，吊梁的连接端能插入在吊装槽内。
14.所述的吊装槽的深度不小于10cm，吊装槽的宽度比吊梁连接端的宽度大2
‑
5cm。
15.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：1、本发明由于能单次吊装多节筒节，大大提高筒节的吊装效率，减少筒节的吊装次数，有利于提高风电机组塔筒的施工效率，并减少对筒节拼装和堆放场地的需求，同时也充分利用了主吊的吊装能力，减少主吊窝工，降低主吊、场地租赁等施工成本。
16.2、本发明由于采用了插筋和插筋孔，能将上下相邻筒节临时插接固定，确保多节临时拼接的筒节之间的同轴度，从而确保多筒节单次吊装过程中各筒节的稳定性，无需等待上下相邻筒节之间完全连接固定，减少主吊窝工，也避免固定后的筒节组在吊装安装时无法进行灵活调节的问题。
17.3、本发明由于采用了吊装件，能与吊梁快速插接，等间隔均布的吊装件能确保整个筒节组在吊装过程中的受力均衡稳定，保障吊装过程的安全性和稳定性；吊装件与吊梁的连接便捷，能节省施工时间，且吊装件体积小，不影响筒节的正常使用。
18.本发明能单次同时吊装多节筒节，在确保筒节吊装安全性和稳定性的基础上提高筒节吊装的效率，充分利用主吊的吊装能力，减少主吊窝工，降低主吊的施工成本，也减少了筒节拼装和堆放的临时场地费用，缩短风电机组塔筒的施工工期。
附图说明
19.图1是本发明多混凝土筒节的单次吊装方法中第一筒节的立体图；图2是本发明多混凝土筒节的单次吊装方法中第一筒节的俯视图；图3是本发明多混凝土筒节的单次吊装方法中混凝土筒节组的拼装示意图；图4是本发明多混凝土筒节的单次吊装方法中混凝土筒节组的立体图；
图5是本发明多混凝土筒节的单次吊装方法中混凝土筒节组吊装施工示意图；图6是本发明多混凝土筒节的单次吊装方法中吊梁的装配示意图。
20.图中，1第一筒节，11吊装件，111吊装槽，2第二筒节，3第三筒节，4吊梁，41吊绳，5插筋孔，6插筋，7吊钩。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
22.一种多混凝土筒节的单次吊装方法，包括以下步骤：步骤1：根据每个筒节的重量和主吊的吊装能力将整个混凝土塔筒分成若干组混凝土筒节组，且每组混凝土筒节组由m节筒节拼装而成，且每组混凝土筒节组的m节筒节由主吊单次吊装。在主吊每次起吊时，可充分利用主吊的吊装能力，且每次能同时吊装多节筒节，提高筒节的吊装效率。
23.优选的，所述的每组混凝土筒节组中筒节的数量m为2
‑
4。
24.步骤2：采用吊车将混凝土筒片分别拼装混凝土筒节组中的m个筒节。每个筒节均由多片混凝土筒片拼装而成，每个筒节拼装完成后临时放在周边场地上，以便临时拼装固定，混凝土筒片可采用常规拼装方法进行，此处不再赘述。
25.请参见附图1和附图2，步骤3：在位于混凝土筒节组底部的第一筒节1的内壁上设置n个吊装件11，且n个吊装件11位于同一平面内且关于第一筒节1的中心对称设置。n个吊装件11用于与吊梁4连接，吊梁4通过n个吊装件11与第一筒节1多点连接，在吊装的过程中，多个连接节点处受力均匀，确保吊装的平稳性和安全性。
26.优选的，所述的n个吊装件11位于第一筒节1的下部，且n个吊装件11均匀分布在第一筒节1的多片混凝土筒片上，能降低重心，提高起吊的平稳性，吊装件11可采用混凝土牛腿，与第一筒节1一体浇筑成型，结构简单，荷载能力强。
27.优选的，所述的吊装件11的数量n为3
‑
6个，吊装件11的数量n可与筒节中的混凝土筒片数量一致，从而确保拼装后的筒节在吊装过程中的受力均匀、稳定。
28.请参见附图3，步骤4：在每个所述的筒节的顶面上沿筒节的周向间隔设置若干个插筋孔5，在每个筒节的底面上沿筒节的周向间隔设置若干根插筋6，用于上下相邻的两节筒节的插接，便于筒节的对中和临时连接，也便于混凝土筒节组的对中和临时连接。
29.请参见附图4，步骤5：若干根插筋6一一对应插入在若干个插筋孔5内，使上下相邻两个筒节临时拼接固定，并依次完成混凝土筒节组m个筒节的临时拼装固定，拼装效率高。
30.优选的，所述的若干个插筋孔5等间隔布置，若干根插筋6等间隔布置。每个插筋孔5的孔径为3
‑
5cm，插筋6的外径略小于插筋孔5的孔径即可，确保在插筋孔5和插筋6的插接限制下，上下相邻的两个筒节之间能临时拼装固定，不会在吊装时受到晃动、振动等影响而相互脱离。插筋孔5和插筋6采用插接的方式简单易行，在确保两个筒节间临时拼装可靠性的基础上提高混凝土筒节组的拼装效率。
31.优选的，可在所述的混凝土筒片浇筑时在筒壁底部内预埋带有内螺纹的套筒，插筋6可采用螺纹旋接方式活动旋接套筒内，从而使插筋6活动安装在混凝土筒片的底部，便于插筋6的拆装以及其与插筋孔5的插装。
32.请参见附图5和附图6，步骤6：将吊梁4的若干个连接端与若干个吊装件11一一对
应连接，使吊梁4水平设置在第一筒节1的下部，吊梁4通过若干根对称布置的吊绳41连接至吊钩7，通过主吊吊装混凝土筒节组。混凝土筒节组通过主吊吊装至施工位置后，该混凝土筒节组的底部筒节的固定安装采用常规筒节安装方法，混凝土筒节组的m节筒节之间的预紧和固定也采用常规安装方法，此处不再赘述。
33.优选的，每个所述的吊装件11的底部设有吊装槽111，吊梁4的连接端能插入在吊装槽111内，无需采用螺接、焊接等固定连接方式，通过n个吊装件11即可混凝土筒节组骑坐于吊梁4上，操作简单、便捷，吊装稳定。
34.所述的吊装槽111的深度不小于10cm，吊装槽111的宽度比吊梁4连接端的宽度大2
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5cm。吊装槽111与吊梁4的连接端尺寸相匹配，确保吊梁4的连接端与吊装槽111之间的架设稳定性，防止吊装过程中的相对滑动而影响吊装平稳性。
35.优选的，吊梁4可采用工字钢等型钢焊接制成并设置若干个连接端，吊梁4可采用对称结构，以确保传力的均匀性和稳定性。
36.步骤7：重复步骤2至步骤6，上下相邻的两组混凝土筒节组通过插筋孔5和插筋6拼装，直至完成整个混凝土塔筒的吊装。混凝土筒节组吊装至塔筒基础上并固定，若干组混凝土筒节组在塔筒基础上由下至上完成吊装。
37.当m＞2时，所述的混凝土筒节组包括位于混凝土筒节组底部的第一筒节1、位于混凝土筒节组顶部的第二筒节2和位于第一筒节1和第二筒节2之间的一个或若干个第三筒节3；当m=2时，所述的混凝土筒节组包括位于混凝土筒节组底部的第一筒节1和位于混凝土筒节组顶部的第二筒节2。
38.实施例1：某钢混混合塔筒的轮毂高度为140米，其中，整个混凝土塔筒的高度为84米，混凝土塔筒的底部直径约为8.5米，混凝土塔筒的顶部直径约为4.5米，壁厚为300mm。整个混凝土塔筒共28个筒节，由下至上依次编号为筒节#1、筒节#2、
…
、筒节#28，每个筒节的高度约为3米。筒节的拼装采用120t履带吊，主吊采用800t履带吊用于筒节的吊装。
39.根据整个混凝土塔筒的高度、每个筒节的重量、主吊的起重能力计算得到：36米高度以下主吊每次可以吊装4个筒节，即0
‑
36米高度范围内每组混凝土筒节组的m=4；36
‑
72米高度主吊每次可以吊装3个筒节，即36
‑
72米高度范围内每组混凝土筒节组的m=3；72
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84米高度主吊每次可以吊装2筒节，即72
‑
84米高度范围内每组混凝土筒节组的m=2。
40.整个混凝土塔筒的吊装顺序为筒节#1
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筒节#4、筒节#5
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筒节#8、筒节#9
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筒节#12、筒节#13
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筒节#15、筒节#16
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筒节#18、筒节#19
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筒节#21、筒节#22
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筒节#24、筒节#25
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筒节#26、筒节#27
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筒节#28。
41.以单次吊装筒节#13
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筒节#15为例：m=3＞2，筒节#13作为第一筒节1，筒节#14作为第三筒节3，筒节#15作为第二筒节2，分别拼装筒节#13、筒节#14和筒节#15，筒节#13、筒节#14和筒节#15均由四片混凝土筒片拼装构成，拼装方法此处不再赘述。
42.在第一筒节1即筒节#13的下部内壁上设置n=4个牛腿，作为吊装件11，4个牛腿位于同一水平面内且间隔90
°
布置，4个牛腿优选固定在4片混凝土筒片的中轴线上，确保每片混凝土筒片在吊装时的受力均匀。在吊装件11底部开设吊装槽111，吊装槽111的深度为10cm，吊装槽111的宽度比吊具4的连接端宽度大4cm。
43.在筒节#13、筒节#14和筒节#15的顶面上分别间隔90
°
设置四个插筋孔5，在筒节#13、筒节#14和筒节#15的底面上分别间隔90
°
设置四根插筋6。插筋孔5和插筋6的轴向均位于筒节壁厚方向的中部，确保插接节点处的结构可靠性。插筋孔5孔径为4cm，插筋6为m32螺旋筋，在混凝土筒片的底部预埋规格为m32带有内螺纹的套筒，用于插筋6的安装。
44.筒节#13、筒节#14和筒节#15由下至上依次插接，实现临时拼装固定。将十字形的吊梁4的4个连接端分别插入在4个吊装件11的吊装槽111内，吊梁4的四根吊绳41向上集中连接至主吊的吊钩7，即可通过主吊对筒节#13、筒节#14和筒节#15构成的混凝土筒节组进行单次吊装，将其吊装并安装在已经安装好的筒节#12上。
45.在吊装过程中，吊梁4通过第一筒节1即筒节#13的内壁和吊装件11的吊装槽111限位，不会从第一筒节1上脱落，三个筒节的重量均匀分布在吊梁4上，吊装过程平稳，临时连接固定的筒节#13、筒节#14和筒节#15之间也不会发生偏移和晃动问题。同时，4根吊绳41和十字形的吊梁4的4个连接端保证四个连接节点同步且平稳起吊，混凝土筒节组整体受力均匀，稳定性好。
46.通过插筋6和插筋孔5的设置，筒节#13能与已安装完成的筒节#12快速对中安装，在吊装下一组混凝土筒节组时，筒节#16能与已安装完成的筒节#15也能快速对中安装，大大提高了筒节的吊装效率。重复上述步骤直至完成整个混凝土塔筒的吊装。
47.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。