高處作業(yè)吊籃的改進安裝技術(shù)

阮凡，蔡旺林，邢偉，邢躍東

（中國十七冶集團有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

0 引言

隨著我國建筑審美標準的不斷提高和建造技術(shù)的不斷突破，建筑外墻除滿足常規(guī)的圍護、保溫及防水功能外，尚需滿足美觀性及其表達地域文化特色的功能。在傳統(tǒng)外墻形象的基礎(chǔ)上，充分考慮區(qū)域建筑風格，設(shè)計人員通過增加懸臂構(gòu)件、增加建筑立面層次及變換空間布局的設(shè)計方法，呈現(xiàn)出了形式多變的建筑外觀[1]。而傳統(tǒng)高層建筑外墻裝修作業(yè)時，通常采用支架式高處作業(yè)吊籃進行外立面施工，受限于屋面/樓面處外墻造型簡單、轉(zhuǎn)角少、屋面/樓面場地開闊、空間跨度大、無明顯坡度的安裝環(huán)境。隨著建筑美學不斷發(fā)展，傳統(tǒng)吊籃應(yīng)用場景十分有限。同時，因其配重部分所需預(yù)制混凝土塊數(shù)量多、單塊重量大，搬運不方便。當?shù)趸@安裝間距過大時，極易被拆除或挪動，存在較大的安全隱患。當?shù)趸@安裝間距過小時，配重部分易集中，為混凝土結(jié)構(gòu)樓板帶來一定的結(jié)構(gòu)安全風險。因此，研究高處作業(yè)吊籃的改進安裝技術(shù)具有重大意義。

近年來，隨著高層建筑幕墻、仿古建筑及異形建筑建造技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)吊籃裝置的弊端及局限性逐步顯現(xiàn)，眾多學者及技術(shù)人員結(jié)合建筑造型進行了一系列技術(shù)改良活動，主要發(fā)展成騎墻卡鉗式支架和型鋼穿孔懸挑式支架兩種，一定程度上緩解了常規(guī)吊籃安裝技術(shù)所無法解決的問題[2]。但騎墻卡鉗式支架需女兒墻滿足一定的強度和造型要求，不適用于帶斜檐板的女兒墻造型；型鋼穿孔懸挑式支架參照了型鋼懸挑腳手架的設(shè)計原理，以較小的預(yù)留洞形成了一定的安裝優(yōu)勢，但其需要在屋面板上預(yù)留U 型螺栓，增加了后期屋面板的滲水風險。

因此，在研究傳統(tǒng)吊籃裝置的技術(shù)原理上，結(jié)合騎墻卡鉗式支架和型鋼穿孔懸挑式支架的改良思路，本文創(chuàng)造性地改進安裝方法，改進內(nèi)容包括：（1）直接與主體構(gòu)件進行拉結(jié)，以減少對配重系統(tǒng)的依賴；（2）預(yù)留孔鋼筋加強，避免吊籃使用中對外墻構(gòu)件造成破壞；（3）發(fā)明了一種輔助拉結(jié)裝置，用以抑制鋼絲繩張拉過程中對外墻構(gòu)件產(chǎn)生應(yīng)力集中破壞；（4）受拉結(jié)構(gòu)梁回頂支撐，用以減弱鋼絲繩張拉過程中對主體構(gòu)件的應(yīng)力改變幅度。通過該改進安裝技術(shù)，既增加吊籃裝置的安全性和安拆簡便性，也可在一定范圍內(nèi)降低安拆成本，這也是本文提出對高處作業(yè)吊籃的改進安裝技術(shù)予以研究的意義所在。

1 高處作業(yè)吊籃概述

1.1 高處作業(yè)吊籃的發(fā)展概述

高處作業(yè)吊籃是指懸掛機構(gòu)架設(shè)于建筑物或構(gòu)筑物上，提升機驅(qū)動懸吊平臺通過鋼絲繩沿立面上下行走的一種非常設(shè)懸掛設(shè)備，主要用于高層及多層建筑的外飾面作業(yè)、外墻清潔及相關(guān)維修保養(yǎng)工作，同時，對建筑物墻面無承載力要求，施工成本較低，也能用于傾斜的立面或曲面，但平臺的穩(wěn)定性比較差。

我國高處作業(yè)吊籃的發(fā)展，可追溯到20 世紀60 年代，起初僅在少數(shù)重點工程上使用吊架，隨著機械、電氣裝置的不斷補充、完善，最終形成了完備的吊籃裝置體系。進入21 世紀后，吊籃制造業(yè)進入了一個高速發(fā)展的時期，專業(yè)制造廠家的數(shù)量和吊籃設(shè)備的功能也得到飛速發(fā)展，逐漸趨向于“輕型化、安全裝置標準化和控制系統(tǒng)自動化”的產(chǎn)品發(fā)展定位[3]。

1.2 高處作業(yè)吊籃的技術(shù)原理

高處作業(yè)吊籃，包括懸吊平臺、懸掛機構(gòu)、提升機構(gòu)、限位器、鋼絲繩和控制系統(tǒng)等部分。

其中，懸掛機構(gòu)由橫梁部分、支架部分、配重、鋼絲繩、插件及套件等組成，作為工作鋼絲繩、安全鋼絲繩的端部固定裝置；其前、后梁與中梁通過承插進行連接，便于調(diào)節(jié)水平向長度，亦可通過調(diào)節(jié)插件的外露長度來調(diào)節(jié)豎向高度；配重部分作為懸掛機構(gòu)的力學平衡裝置，用以防止吊籃發(fā)生傾覆。

提升機構(gòu)一般采用爬升式提升機，其鋼絲繩無需收卷或釋放，僅靠驅(qū)動輪與鋼絲繩間產(chǎn)生的咬合力帶動懸吊平臺升降，工作時只需通過驅(qū)動輪的上下爬行，即可帶動平臺部分的整體提升。當電源突然切斷、懸吊平臺下滑達到鎖繩角度時，限位器即可瞬間自動鎖住安全鋼絲繩，從而抑制懸吊平臺的下滑或傾斜。

2 傳統(tǒng)高處作業(yè)吊籃安裝方法的技術(shù)改進

2.1 改進內(nèi)容

（1）將鋼絲繩直接與主體構(gòu)件進行拉結(jié)，通過完善相關(guān)固定措施和防磨損措施，在保證固定效果的同時，降低對鋼絲繩的磨損。

（2）鋼絲繩穿越外墻懸臂構(gòu)件部分，應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)施工時，使用U-PVC 管材提前預(yù)留，孔道周邊、懸臂構(gòu)件根部鋼筋應(yīng)加強、加密設(shè)置。

（3）發(fā)明一種輔助拉結(jié)裝置，主要在鋼絲繩穿越外墻懸臂構(gòu)件使用，通過裝置自身的平穩(wěn)變向功能，降低鋼絲繩張拉過程中對外墻懸臂構(gòu)件的作用力。

（4）受拉結(jié)構(gòu)梁采用三排腳手架進行回頂支撐，通過支撐架體改變鋼絲繩張拉作用區(qū)域，實現(xiàn)削弱鋼絲繩張拉過程中對主體構(gòu)件的應(yīng)力改變幅度，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。

2.2 技術(shù)措施

（1）在屋面主體結(jié)構(gòu)施工前，根據(jù)主體結(jié)構(gòu)布局及外墻造型分布情況，對懸吊作業(yè)平臺長度及各吊籃間距進行相關(guān)策劃，確保吊籃布置合理。結(jié)合主體結(jié)構(gòu)墻、柱、框架梁的平面位置，確定鋼絲繩的穿孔位置和拉結(jié)固定點，要求穿孔部位造型板厚度不小于150mm，否則需要針對該部位進行反向張拉及相關(guān)加固處理，并預(yù)先與設(shè)計人員進行確認。設(shè)計鋼絲繩在結(jié)構(gòu)梁上進行拉結(jié)時，應(yīng)根據(jù)梁截面適當增加構(gòu)造鋼筋，要求拉結(jié)點盡量位于梁端1/3 處，若拉結(jié)點位于梁中1/3 處時，應(yīng)按照梁底受力筋規(guī)格另增加鋼筋。

（2）在屋面主體結(jié)構(gòu)施工時，依據(jù)確定好的鋼絲繩穿孔位置，待模板支設(shè)完成后進行測量放樣，使用黃色油漆標記出穿孔點下部位置，且依據(jù)計算出的孔洞設(shè)置角度，預(yù)埋U-PVC管并與板上部附加鋼筋有效固定，盡量避免孔洞出現(xiàn)偏差時需要后補孔的情況（見圖1）；在鋼筋綁扎過程中，應(yīng)通過縮小孔道周邊鋼筋間距以確保標記位置位于鋼筋分格正中心；在混凝土澆筑過程中，應(yīng)避免澆搗混凝土對該部位預(yù)埋管造成擾動，且預(yù)埋管應(yīng)使用氣泡膜填塞或塑料膠帽進行封堵處理。

圖1 預(yù)留孔

（3）鋼絲繩穿過外墻懸臂構(gòu)件，與主體結(jié)構(gòu)拉結(jié)過程中，需將鋼絲繩由豎向變化為斜向建筑物內(nèi)，當無平順變向措施時，鋼絲繩極易發(fā)生彎折受損[4]。為避免此類安全隱患產(chǎn)生，結(jié)合本改進安裝技術(shù)，發(fā)明了一種輔助拉結(jié)裝置（見圖2），該裝置可實現(xiàn)鋼絲繩的平穩(wěn)變向，且在一定程度上可避免與主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生摩擦，從而提高吊籃裝置的安全性。

圖2 輔助拉結(jié)裝置

受拉結(jié)構(gòu)梁采用三排滿堂式腳手架進行回頂支撐，回頂支撐部位按照梁端1/3 區(qū)域、梁中1/3 區(qū)域進行分段，具體回頂區(qū)段按照鋼絲繩固定位置進行調(diào)節(jié)。腳手架的設(shè)置，除滿足基本滿堂式腳手架的要求外，尚需在梁所在的腳手架跨度范圍內(nèi)進行立桿、梁底桿的加密設(shè)置，并沿梁長方向、在梁底桿上對稱楔入木楔；回頂支撐的邊跨部分，應(yīng)沿梁長方向?qū)αU進行加密處理，垂直梁長方向，應(yīng)適當增大立桿間距，并設(shè)置貫通三跨腳手架的落地式剪刀撐。

2.3 改進后的先進性分析

對比傳統(tǒng)支架式吊籃、騎墻卡鉗式支架吊籃和型鋼穿孔懸挑式吊籃，本改進安裝方法存在如下先進性：（1）采用主體結(jié)構(gòu)作為配重部分，不受限于主體構(gòu)件的斷面形式及空間位置，除可在梁上拉結(jié)外，尚可在剪力墻、柱上進行拉結(jié)固定；（2）提前預(yù)留安裝孔，結(jié)構(gòu)創(chuàng)傷面小，且預(yù)留孔留設(shè)在外墻飾面上，無法形成屋面滲水隱患；（3）通過自主研制輔助拉結(jié)裝置，避免了鋼絲繩在穿孔后需強制變向的技術(shù)問題，提供了鋼絲繩除豎向張拉以外的另一種完全張拉方案；（4）本改進安裝方法中的梁底結(jié)構(gòu)回頂支撐，除增強梁構(gòu)件的豎向承載力外，尚可增強其水平向受彎承載力，在不需增加梁截面尺寸的前提下，極大程度提高了梁構(gòu)件的承載力和整體剛度。

3 高處作業(yè)吊籃改進安裝方法的工程實踐

3.1 工程概況

本工程項目單體工程為地下2 層、地上10 層建筑，屋面為大角度坡屋面，不具備布置懸掛機構(gòu)和配重系統(tǒng)的條件。機房層外墻斜檐板最高處距離結(jié)構(gòu)地面高度1.5m，向內(nèi)出挑400mm，不滿足懸掛支架高度和出挑長度的要求，見圖3?？蚣苤g距為7.8m，不滿足柱上張拉鋼絲繩的條件。為減少配重搬運和后期拆卸困難，同時避免復(fù)雜外墻造型對懸掛機構(gòu)支架及橫梁所產(chǎn)生的安裝難度，在確保安全的前提下合理布置吊籃，提出了一種采用無配重、無懸掛機構(gòu)，只通過鋼絲繩將懸吊作業(yè)平臺與主體結(jié)構(gòu)框架梁拉結(jié)的方式進行吊籃固定的安裝方法，見圖4。

圖3 外墻斜檐板造型

圖4 屋面形式及吊籃安裝方法

3.2 施工工藝流程

施工工序：測量放線及洞口標記→穿繞鋼絲繩洞口預(yù)留→安裝、固定輔助拉結(jié)裝置→穿繞鋼絲繩→鋼絲繩拉結(jié)固定→搭設(shè)回頂支撐架→設(shè)置鋼絲繩防磨損措施→完成安裝。

3.3 穿繞鋼絲繩洞口預(yù)留

預(yù)留洞口的測量放線應(yīng)在板底筋綁扎前完成，為避免孔位標記被擦除，放線過程中應(yīng)及時進行油漆標記，放線完成后及時進行模板鉆孔預(yù)留。

在主體結(jié)構(gòu)梁板鋼筋施工時，根據(jù)已經(jīng)確定好的穿孔位置，對相關(guān)部位鋼筋做以下加強處理：橫向方向，對確定好的穿孔位置采用上部鋼筋附加2φ12 橫向鋼筋，附加鋼筋錨固進入結(jié)構(gòu)梁中；縱向方向，上部鋼筋附加2φ10 縱向鋼筋，鋼筋長度不小于1 200mm，要求橫向鋼筋覆蓋相鄰吊籃鋼絲繩后穿孔位置（覆蓋兩個孔），以避免后期吊籃使用過程中，因荷載傳遞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)板出現(xiàn)細微裂紋。

當預(yù)留孔與腳手架眼位置重疊時，可利用結(jié)構(gòu)主體施工時腳手架立桿預(yù)留孔作為鋼絲繩穿繩孔；對部分預(yù)留孔因孔徑不足、角度偏差確實需要后期擴孔的位置進行擴孔，擴孔前采用鋼筋檢測設(shè)備標記斜檐板受力鋼筋位置后進行洗洞，洗洞的尺寸應(yīng)滿足鋼絲繩（工作鋼絲繩、安全鋼絲繩）通過的要求。預(yù)留孔檢查無誤后，對預(yù)留孔洞頂部周邊使用帶中粗砂水泥砂漿進行抹面處理，水泥砂漿面在靠近預(yù)留孔洞部位抹成稍帶弧度的坡面，帶弧邊界與原U-PVC 管道口相切。

3.4 安裝、固定輔助拉結(jié)裝置

輔助拉結(jié)裝置通過在斜檐板上預(yù)埋鋼筋頭或后植筋進行固定，用以抑制鋼絲繩在張拉過程中產(chǎn)生的水平推力[5]。通過該裝置上固定的滑輪組進行平穩(wěn)導(dǎo)向，降低鋼絲繩的磨損。

3.5 穿繞鋼絲繩

明確吊籃安裝位置后，立即組織鋼絲繩的定位穿孔，準備穿繞鋼絲繩時，提前一天使用高壓水管對預(yù)留孔洞進行清孔處理；穿繞鋼絲繩過程中，加強對鋼絲繩的檢查、保護，避免存在折痕、扭曲等材料質(zhì)量問題，確保鋼絲繩順直穿越孔洞；鋼絲繩穿過后，對處于預(yù)留孔洞段的鋼絲繩進行加強潤滑處理。

3.6 鋼絲繩拉結(jié)固定

鋼絲繩通過纏繞固定在已進行回頂支撐的框架梁上，使用4mm×8mm×1 000mm 木方進行拉結(jié)固定點的防護處理，預(yù)防鋼絲繩在張拉過程中對主體結(jié)構(gòu)棱角產(chǎn)生損壞，見圖5。在框架梁上固定鋼絲繩時，應(yīng)設(shè)置不少于4 個繩夾將鋼絲繩兩端卡住，并預(yù)留觀察口，見圖6，確保鋼絲繩同主體構(gòu)件產(chǎn)生有效拉結(jié)，以作為吊籃裝置的配重部分；將多余鋼絲繩掛起、盤好，便于日常檢查及維護。

圖5 結(jié)構(gòu)梁的防護處理

圖6 鋼絲繩觀察口

3.7 設(shè)置鋼絲繩防磨損措施

鋼絲繩同結(jié)構(gòu)主體框架梁拉結(jié)固定后，對其與主體構(gòu)件接觸部分做隔離防護處理，采用廢舊的膠皮管或是自行車輪胎對鋼絲繩進行包裹處理，將鋼絲繩與結(jié)構(gòu)主體棱角部位隔離分開，預(yù)防使用過程中因受力遭磨損。

4 技術(shù)保障措施

鋼絲繩末端通過繩夾固定時，數(shù)量應(yīng)不少于4 個，U 形開口應(yīng)對側(cè)對齊布置。繩夾自拉結(jié)處依次夾緊，預(yù)留觀察口時，應(yīng)設(shè)置在最后一個繩夾和前一個繩夾間，并確保鋼絲繩有少許拱起。

垂放鋼絲繩時，應(yīng)將繩頭緩慢抽出后沿外墻自由滑下，待鋼絲繩下落至地面后，應(yīng)將鋼絲繩盤好扎緊。用于拉緊安全鋼絲繩的重錘應(yīng)設(shè)置在安全鋼絲繩末端，可起到穩(wěn)定鋼絲繩、防止電機在提升作業(yè)平臺過程中將鋼絲繩帶起而影響平臺的穩(wěn)定運行。

采用主體拉結(jié)作為吊籃的承力點時，需要定期檢查鋼絲繩及繩夾的工作狀態(tài)，確保鋼絲繩無嚴重銹蝕、松股、扭結(jié)及斷絲，保證鋼絲繩繩夾可靠無松動。鋼絲繩安裝前應(yīng)認真排查，對附著在繩上的涂料、砂漿、化學膠等污物仔細清理，禁用不滿足要求的鋼絲繩。

5 結(jié)論及建議

雖然此種改進安裝方法具有很多傳統(tǒng)支架式吊籃所不具備的優(yōu)點，但在采用此方法施工時，還需要結(jié)合工程實際進行合理選用。當遇到類似工程項目時，必須做好前期策劃準備工作，通過外墻造型合理安排吊籃的規(guī)格、數(shù)量以及位置，確保預(yù)留洞口可靠有效，避免后期擴孔對主體結(jié)構(gòu)造成損傷。在吊籃使用期間必須做好日常巡查、排查工作，定期檢查鋼絲繩的受損情況并及時處理，保證鋼絲繩在使用過程中安全可靠?？紤]到外墻造型影響，應(yīng)安排專業(yè)安裝人員進行現(xiàn)場駐守，并定期檢查、更換限位裝置，確保使用安全。此安裝技術(shù)首次在本施工項目得到驗證實踐，相對于傳統(tǒng)吊籃安裝方式，具有多種優(yōu)勢。結(jié)合本項目吊籃安裝難點，本安裝技術(shù)方便組織實施，有效降低了安裝人工及租賃成本，加快了施工速度，安全系數(shù)得到明顯提高。