一種施工升降機(jī)超長距離附墻用伸縮梯

舒向東，李銘坤

（中山市節(jié)節(jié)高機(jī)械設(shè)備有限公司，廣東 中山 528400）

施工升降機(jī)常規(guī)附墻架的距離（導(dǎo)軌架中心線到建筑物距離）為1.7～3.6m，超過此距離范圍的均為非常規(guī)超長距離附墻，而異型建筑和橋梁項(xiàng)目經(jīng)常用到超長距離附墻。本文針對(duì)施工升降機(jī)配置超長距離附墻架的情況，設(shè)計(jì)一種安裝在施工升降機(jī)吊籠內(nèi)的伸縮梯，解決超長距離附墻安裝、維保、檢查和拆卸時(shí)施工人員安全站位的問題。

對(duì)于超長距離附墻的施工，目前行業(yè)的施工工藝及問題如下。

1）安裝階段 項(xiàng)目自制作業(yè)平臺(tái)，利用塔機(jī)吊運(yùn)至附墻處，施工人員在作業(yè)平臺(tái)上進(jìn)行操作。但自制作業(yè)平臺(tái)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范性和重復(fù)利用率不高；違反JGJ196-2010《建筑施工塔式起重機(jī)安裝、使用、拆卸安全技術(shù)規(guī)程》中2.0.18“嚴(yán)禁用塔式起重機(jī)載運(yùn)人員”的規(guī)定。

2）拆卸階段 在建筑頂部安裝載人吊籃，開動(dòng)吊籃下降至附墻處，施工人員在吊籃內(nèi)進(jìn)行操作。但個(gè)別異型建筑利用吊籃難以到達(dá)所需位置；吊籃高空懸吊難以固定，穩(wěn)定性不高。

3）維保和檢查階段 利用施工升降機(jī)自身吊籠，開動(dòng)吊籠上升至附墻處，施工人員在吊籠頂部進(jìn)行檢查。只能對(duì)附墻架導(dǎo)軌端進(jìn)行操作，無法對(duì)附墻架建筑端進(jìn)行維保和牢固性的檢查。

為了避免目前施工工藝出現(xiàn)的問題，筆者設(shè)計(jì)一種可伸縮的平臺(tái)，保證施工升降機(jī)在超長距離附墻施工時(shí)作業(yè)人員的安全站位。

1 工程概況

黃茂?？绾Ｍǖ理?xiàng)目是廣東省“十三五”重點(diǎn)工程，其中的高欄港大橋采用混凝土空間曲面圓端形獨(dú)柱塔，塔柱截面由圓形漸變至圓端形再由圓端形漸變至圓形，最大直徑18m，最小直徑8.5m，橋塔總高為248.7m，項(xiàng)目涉及施工升降機(jī)超長距離附墻施工問題。

針對(duì)橋塔施工實(shí)際需要，采用SC200/200 型施工升降機(jī)，安裝高度260m，安裝33 道附墻，附墻距離2.1～6.5m。安裝高度高，附墻數(shù)量多，附墻距離長是該項(xiàng)目施工升降機(jī)的主要特點(diǎn)，本文所述伸縮梯的設(shè)計(jì)，充分考慮了相關(guān)因素以及解決了相關(guān)問題。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 主要結(jié)構(gòu)

伸縮梯的主要結(jié)構(gòu)如圖1 所示，包括底座、移動(dòng)平臺(tái)、欄桿、手搖絞盤、導(dǎo)輪和鋼絲繩等。底座安裝在吊籠地板上，由安裝板和導(dǎo)軌組成，具有固定伸縮梯和伸縮導(dǎo)向作用；移動(dòng)平臺(tái)安裝在底座上，為三段式結(jié)構(gòu)，配合限位和鎖定裝置，可實(shí)現(xiàn)不同伸縮長度的平臺(tái)形式；欄桿安裝在移動(dòng)平臺(tái)上，結(jié)合移動(dòng)平臺(tái)的伸縮范圍設(shè)置，既能保證安全圍擋又不會(huì)造成冗余增加重量；手搖絞盤安裝在底座的尾端，帶有機(jī)械鎖止功能，操作方便且安全可靠；導(dǎo)輪安裝在吊籠前端上下各一組，為鋼絲繩能更好地受力起導(dǎo)向作用；鋼絲繩從手搖絞盤繞出，通過導(dǎo)輪后連接到移動(dòng)平臺(tái)的最前端，是移動(dòng)平臺(tái)的主要受力件。

圖1 伸縮梯主要結(jié)構(gòu)

2.2 原理

底座的導(dǎo)軌和移動(dòng)平臺(tái)的框架選用合適的型材，按照設(shè)計(jì)好的配合間隙，使移動(dòng)平臺(tái)既能順暢的伸縮又不會(huì)發(fā)生大幅度位移。

在底座和各段移動(dòng)平臺(tái)的端部設(shè)置限位擋塊，使移動(dòng)平臺(tái)伸縮到極限位置即不能繼續(xù)動(dòng)作；在各段移動(dòng)平臺(tái)的框架中間部位設(shè)置多個(gè)鎖孔，使移動(dòng)平臺(tái)伸縮到多種不同長度均能鎖定。

需要伸出平臺(tái)時(shí)，只需推動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)，即可帶動(dòng)鋼絲繩從絞盤繞出；平臺(tái)伸出到位后，扳動(dòng)棘爪扣住帶有方向的棘輪，即可鎖定絞盤不再出繩；需要回收平臺(tái)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)絞盤把手，使鋼絲繩卷回，同時(shí)拉動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)回縮。

從底座到最前段移動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)成寬度遞減，使伸縮梯實(shí)現(xiàn)伸縮的同時(shí)，也使重量大部分集中在吊籠內(nèi)；伸縮梯在吊籠內(nèi)的兩端用螺栓固定，伸縮梯前端用鋼絲繩吊掛住，使伸縮梯的受力更加平衡、合理。

2.3 計(jì)算

2.3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

允許一人攜帶工具到達(dá)伸縮梯最前端，人和工具總質(zhì)量按150kg 計(jì)算；伸縮梯三段移動(dòng)平臺(tái)框架選用矩形管，具體參數(shù)見下表1；鋼絲繩直徑6mm，最小破斷力為30kN。

表1 移動(dòng)平臺(tái)框架矩形管參數(shù)表

2.3.2 施工升降機(jī)驗(yàn)算

將伸縮梯施加在施工升降機(jī)上的荷載條件提供給制造廠家，經(jīng)復(fù)核，附加荷載后的吊籠、導(dǎo)軌架和附墻架的強(qiáng)度及穩(wěn)定性均能滿足安全使用要求，故計(jì)算伸縮梯自身強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求即可。

2.3.3 伸縮梯尾段受力計(jì)算

如圖2，PZA、PZB、PZC分別為伸縮梯尾段、中段、前段的自重，F(xiàn)AY、FAX分別為施工人員到達(dá)最前端時(shí)鋼絲繩拉力FA的豎直與水平分力，PA為施工人員重力及伸縮梯伸出段施加于支點(diǎn)A 的支撐力，取安全系數(shù)為3，得出PZA=49.086kg，PZB=88.481kg，PZC=67.784kg。

圖2 伸縮梯尾段受力圖

根據(jù)支點(diǎn)A 力矩平衡，得出FAY=247.28kg，PA=258.07kg。

根據(jù)三角函數(shù)，得出FA=759.46kg，F(xiàn)AX=718.07kg。

支點(diǎn)A 剪應(yīng)力PA/2÷S=2.19N/mm2＜f=215N/mm2，滿足要求。

支點(diǎn)A 壓應(yīng)力FAX/2÷S=6.08N/mm2＜f=215N/mm2，滿足要求。

鋼絲繩的計(jì)算倍率：2×30×100÷FA=7.96＞6，滿足要求。

2.3.4 伸縮梯中段受力計(jì)算

如圖3，PB為施工人員重力及伸縮梯伸出段施加于支點(diǎn)B 的支撐力，根據(jù)支點(diǎn)B 力矩平衡，得出PB=242.17kg。

圖3 伸縮梯中段受力圖

支點(diǎn)B 剪應(yīng)力PB/2÷S=1.78N/mm2＜f=215 N/mm2，滿足要求。

支點(diǎn)B 壓應(yīng)力FAX/2÷S=5.26N/mm2＜f=215N/mm2，滿足要求。

2.3.5 伸縮梯前段受力計(jì)算

如圖4，PC為施工人員重力及伸縮梯伸出段施加于支點(diǎn)C的支撐力，則根據(jù)支點(diǎn)C力矩平衡，得出PC=193.01kg。

圖4 伸縮梯前段受力圖

支點(diǎn)C 剪應(yīng)力PC/2÷S=1.86N/mm2＜f=215N/mm2，滿足要求。

支點(diǎn)C 壓應(yīng)力FAX/2÷S=6.92N/mm2＜f=215N/mm2，滿足要求。

綜上所述，伸縮梯主要受力件及其主要受力部位的強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 安 裝

通過前期制作和裝配，底座、移動(dòng)平臺(tái)、欄桿、手搖絞盤和鋼絲繩可裝配成一體，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場再進(jìn)行以下三步即完成安裝：①伸縮梯運(yùn)至吊籠內(nèi)部，用螺栓把底座兩端和吊籠底部的框架梁進(jìn)行連接；②根據(jù)手搖絞盤和移動(dòng)平臺(tái)吊環(huán)的位置，在吊籠前端的合適位置固定好導(dǎo)輪；③鋼絲繩從手搖絞盤拉出，繞過導(dǎo)輪后，連接到移動(dòng)平臺(tái)前端的吊環(huán)。如圖5。

3 應(yīng)用實(shí)例與優(yōu)勢

得益于伸縮梯的通用性，在各種常規(guī)施工升降機(jī)中均可使用，筆者所在公司在高欄港大橋施工升降機(jī)附墻架的安裝、維保，深中通道和香山大橋施工升降機(jī)附墻架的拆卸中均有應(yīng)用，如圖6。其中，香山大橋施工升降機(jī)為傾斜式，傾斜角度11°，安裝高度164m，總共安裝24 道附墻，最大附墻距離約5m。通過利用伸縮梯，施工人員在兩天半的時(shí)間內(nèi)完成拆卸任務(wù)，對(duì)比常規(guī)施工工藝需要5～6 天的時(shí)間，工期縮短了50%。

圖6 伸縮梯的應(yīng)用實(shí)例

對(duì)施工升降機(jī)超長距離附墻的安拆分別使用目前主流工藝和伸縮梯，從人員、成本和時(shí)間3方面進(jìn)行對(duì)比。從表2 可以看出，使用伸縮梯比目前主流工藝無論人員、成本和時(shí)間均有對(duì)比優(yōu)勢。使用伸縮梯也能解決目前主流工藝存在的諸多問題。在安裝方面通用性強(qiáng)，可重復(fù)使用，避免了塔式起重機(jī)載運(yùn)人員問題；拆卸方面適應(yīng)性強(qiáng)，可伸縮至多種長度，雙重保險(xiǎn)，安全性高；維保和檢查方面可對(duì)整個(gè)附墻架進(jìn)行維保和檢查。

表2 目前主流工藝和伸縮梯對(duì)比表

4 結(jié)語

本文所述的伸縮梯結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、操作方便，用于施工升降機(jī)超長距離附墻的施工，通用性和適應(yīng)性強(qiáng)，比目前主流工藝具有明顯優(yōu)勢。作為特種設(shè)備的施工升降機(jī)，施工時(shí)的人員安全至關(guān)重要，伸縮梯的基本出發(fā)點(diǎn)就是保證施工人員作業(yè)時(shí)的安全站位，實(shí)踐也證明了其應(yīng)用的高效性。

目前此伸縮梯在部件重量和定位鎖止等方面仍有改進(jìn)的空間，而通過日后更多的應(yīng)用和完善設(shè)計(jì)，將使其能更好地提高施工效率。