电梯导轨支架固定施工中的新技术应用

[摘  要]：现代施工工艺在保障施工质量和安全的同时还应以环保、健康、高效为目的，甚至要为全寿命周期内的安全检测、维修养护、加固改造等预留方案。文章较全面地介绍了电梯导轨支架与混凝土电梯井道连接固定全过程施工中的新技术、新产品的应用。可供电梯工程设计与施工技术人员提供参考。

[关键词]：电梯导轨支架; 混凝土用锚栓; 设计与施工

TU857B

高层建筑作为现代城市的象征在城市建筑中的比重越来越大。以成都为例，超过30层的高层住宅小区就超过220个，其总量已经超过京沪同类建筑的总和。城市化和城市中高层建筑的大量涌现促进了我国电梯市场的迅猛发展，无论是拥有量、年产量还是年增量目前都位居世界第一。而且随着经济发展和生活水平的提高，人们对电梯安全性的重视和舒适度的追求也越来越高。电梯导轨支架的固定安装质量关系到导轨在电梯使用中是否会发生松动，直接影响到电梯运行的稳定性、舒适度和安全性。电梯导轨支架的固定施工技术随着现代科技手段的不断提高得到了很好地发展。

1 导轨安装前的准备工作

1.1 测量及放线——BIM模型与三维激光扫描设备结合

导轨支架安装前需要对井道壁进行测量和放线定位，三维激光扫描测量仪器（图1）的引入只需测量人员在井道底坑放置和调整激光测量仪器即可采集数据，与设计图纸（BIM模型）中的坐标、高程、尺寸等进行对比，进行现场复核。同时，数据可以无线传输到其他设备或云端备份存档。也可以逆向将BIM模型中的图纸标记参考点直接通过激光投射到井道壁，代替传统墨线定位方式，实现的现场的高精度智能放线。三维激光扫描设备只需单人操作且人员和设备无需移动也无需搭建临时操作平台，可以大大提高测量和定位的工作效率和施工精度。

1.2 钻孔前的准备工作——钢筋探测

在电梯导轨支架安装施工中，电梯井不仅为电梯运行提供空间，更是建筑结构的主要抗侧力构件。所以，采用后锚固施工时应尽量避免伤害电梯井墙体内的受力钢筋，引发不必要的结构安全隐患。有些建筑的电梯井壁中还可能埋有管线，这也应在钻孔过程中避免碰触。钻孔前采用超声波探测仪或精度更高的雷达探测仪探明钻孔位周边的钢筋和管线状态，可以有效避开这些既有预埋物，保证一次性钻孔成功。钻孔前的探测工作虽然貌似增加了工序，但它可以有效避开隐蔽物，避免钻孔返工和无谓的钻头损耗，也可以省去后期废孔修复的工作。所以，钻孔前的探测工作非常必要。

2 灵活的施工方法——混凝土后锚固施工技术

2.1 后锚固施工技术的特点

无论是新建建筑还是既有建筑的电梯改造或电梯更换，后锚固锚栓这种连接方式正在取代传统的预埋件连接方式。新建建筑施工中取消预埋件施工不仅可以简化主体工程施工工序加快工程进度，而且避免了后续导轨支架安装过程中可能出现的因预埋件错位带来的补救施工及因焊接作业带来的安全隐患。后锚固施工可以提高施工精度、免除现场焊接而且还可以几乎与主体工程平行进行，不会对工期造成影响。在既有建筑电梯改造中，如若需要导轨更新，焊接作业的安全隐患更大，既有预埋钢板承载力评估也非常困难。所以，后锚固施工成为不二之选。虽然后锚固施工有诸多优势，但是我们也要看到在电梯井内进行后锚固施工，会受到井道空间的限制和相对封闭环境的影响。这不仅会影响影响到工人的施工效率，也会因为钻孔、清孔等必要工序产生的粉尘不能及时有效排出而对环境和个人健康产生影响。有必要采用新技术提高电梯井道内施工的安全性和工作效率并改善施工环境。

2.2 便利、高效且安全的施工工具——无绳电锤和无绳电动扳手

无绳电动工具自问世以来，因为其操作的便捷性和安全性得到使用者的青睐。充电速度和续航能力这两大一直诟病的问题随着锂电池的使用，也都得到了全面改善。配合硬质合金钻头的无绳电锤的钻孔效率足以匹敌有绳电锤。可以很好的适用于钢筋混凝土钻孔作业。相较于手动扳手，电动安装工具更适用于小空间操作，而且可以提高安装扭矩精度，避免人为怠工造成的安装扭矩不当，保障锚栓安装和螺目紧固的安全性。无绳安装工具的使用可以降低工人劳动强度、提高工作效率。而且相对于电源拉线作业，无绳工具不受电源和接线的限制，可以减少接线带来的安全隐患，使用更灵活。

2.3 钻孔施工过程中的环境和健康——控制粉塵污染

锚栓的钻孔和清孔工序是后锚固传统施工过程中必不可少的2个环节。钻孔和清孔工作不仅繁琐而且通常会产生大量的粉尘，特别是在相对狭小和空气流通较差的电梯井道内施工，不仅对环境造成影响也会危害工人健康。为了尽量避免钻孔过程中的粉尘扩散，常用方式是在钻头头部配置一个防尘罩，在钻孔过程中承接钻头带出来的粉尘。但是，因为产品的局限性，这种防尘罩通常比较适用于家装钻孔等小功率小直径单手持电钻。不适用于建造业的钻孔施工。还有一种配置小型同步吸尘的电锤见图3（a）。吸尘器与电锤的开关联动，钻孔的同时，吸尘器将钻头排出的粉尘收集干净。这种钻孔方式可以解决钻孔过程中的粉尘收集问题，但对于一些需要刷、吹孔的操作，仍会带给空气大量粉尘见图2（b）。更高效的工具是采用配置中空钻头和外挂吸尘器的电锤见图3（b）。特制的中空钻头的端部有吸尘孔，钻孔过程中产生的灰尘可以直接在钻头端部被吸走，实现钻孔与吸尘清孔的同步操作。完全实现了钻、清孔一次性操作。避免了因钻孔和清孔作业造成的环境污染和和对个人健康的伤害。资料显示[3]这种钻孔方式可以大大提高钻、清孔效率，减少工人21%～40%的操作时间。而且可以简化施工流程，保证钻孔质量，确保锚栓的承载力。

除了采用新式钻清孔设备避免粉尘污染之外，目前也有可以无需清孔步骤即可有效安装的机械膨胀锚栓、胶粘型锚栓和自攻锚栓。传统膨胀锚栓的清孔作业（刷孔和吹孔）必不可少，如果清孔不彻底或忽略，会因为孔壁附着的粉尘影响到膨胀锚栓的摩擦力大小，进而降低锚固效果，影响支架安全。新型的免清孔膨胀锚栓膨胀片对孔壁粉尘的敏感度极低，摩擦力几乎不受粉尘影响，所以可以免除清孔作业。免清孔胶粘型锚栓的原理是胶粘剂具有较好的渗透侵入性，可以将粉尘当作胶粘骨料的一部分参与固化作用。从而有效避免孔内粉尘的不利影响，这种锚栓同样可以免去清孔作业。自攻锚栓的传力主要依靠螺牙与孔壁咬合产生的嵌固作用，其本身并不会受孔内粉尘的影响，但为了避免钻孔时积存在孔洞内的粉尘（特别是水平和向下钻孔时）阻塞锚栓安装到位，需要依靠电锤带动钻头在钻孔内往复操作将孔内大部分粉尘带出。这3类锚栓如果经过严格的系统测试和认证，都可以在维持足够承载能力的前提下，省略清孔步骤，有效减少粉尘向外界的排放和提高工作效率。

2.4 导轨支架的灵活调整——可调节自攻锚栓

为了实现导轨支架的调整，通常会将支架上的锚板孔做成长槽型，但缺点是减少了与标准尺寸螺母和垫片的接触面积，这可能会引起使用过程中的螺母松动进而导致支架松动。与木螺丝的工作原理类似，自攻锚栓（图4）在混凝土钻孔内通过自带的切削螺牙实现与混凝土孔壁的嵌固。安装支架时不用再将支架连接孔做成长槽孔。支架固定后如需进行平整度调整，可以回退拧松锚栓，调整支架完后再拧紧锚栓而不会影响其承载力。同时，自攻锚栓螺母与螺杆为一整体，这就不会存在螺母松动的问题。而且，自攻锚栓的安装和调校直接采用电动安装工具进行，操作便捷高效。如果其成本和价格可以进一步降低，相信会逐步取代膨胀锚栓，在电梯导轨固定中得到普及。

3 后锚固连接的安全保障——产品质量与施工质量

3.1 锚栓的质量——合格产品应具备的基本特点

电梯工程与导轨支架相关的标准中有关锚栓固定的规定仅见于文献[2]中提到的“采用建筑锚栓安装的导轨支架，只能用于具有足够强度的混凝土井道构件上，建筑锚栓的安装应垂直于墙面”。这里仅对混凝土基材强度和锚栓安装的垂直度提出了要求，而对锚栓的种类、性能、质量等并无明确规定。目前，在电梯导轨支架中普遍采用的锚栓种类是膨胀锚栓（图4）。现代合格的锚栓产品已不再仅仅局限于对尺寸和钢材强度的要求，更注重在实际安装过程和使用过程等真实环境下的受力状态和承载力及变形能力，确保被固定物的稳固和正常工作。比如，导轨或支架多点固定时应保证每个锚固点的极限承载能力尽可能相同;群锚锚固的各单锚的刚度差异不应太大以免承载不均匀;控制膨胀锚栓对采用新旧钻头钻孔时产生的钻孔大小误差的承载力敏感性;尽量避免施加扭矩安装时因扭矩过大造成的锚栓内力损伤或扭矩不足造成的承载力下降等。甚至要考虑地震发生时的动载环境下锚固的安全性等。对于很多超高层建筑使用的高速电梯，我们还应考虑锚栓的抗疲劳能力。目前，相关的国际产品标准[4]和国内的产品标准[5]中都提出了相应的锚固安全性测试和评定方法。只有经过综合测试和评定的产品才可以有效应对上述可能遇见的各种状况，真正实现锚栓的牢固安装，保证电梯的安全运行。

3.2 锚栓安装时的注意事项

针对电梯井道内导轨支架固定的安装工程特点，锚栓安装时应特别留意以下几点，避免锚栓承载力不足导致将来支架的松动，带给导轨和电梯安全隐患。

（1）应避开既有钢筋。钻孔时如果切到既有钢筋会影响主体结构安全性，同样，膨胀锚栓安装过程中如果触碰到既有钢筋，可能会影响膨胀片的有效膨胀进而影响锚栓的承载力。在钻孔前进行钢筋探测至关重要。

（2）严格按照锚栓产品说明书的要求施加安装扭矩。采用标定的手动扳手或配套的电动扳手对锚栓施加目标扭矩。很多时候由于操作空间限制，工人为省事而仅仅带紧螺母但并未达到指定的安装扭矩值，这将影响锚栓的实际承载能力。

（3）如果需要现场焊接导轨支架，应尽可能先焊接、后安装锚栓。如果必须要后焊接，应采用湿毛巾或冰水對锚栓进行局部隔热降温，避免烧焊产生的高温快速直接传递到锚栓上去。更禁止对螺杆或螺母直接施焊，因为大部分锚栓产品属于冷加工产品，瞬时高温会改变钢材材性，降低锚栓承载力。

4 结束语

电梯给人们的日常生活带来便捷，但电梯安装工程中最易忽略电梯导轨支架金属连接板与混凝土电梯井壁的锚固固定施工质量，它不仅需要创新的施工技术更需要全面的健康和安全认知。本文介绍的综合技术和安全理念不仅适用于电梯导轨支架连接板施工也为其它钢支架（如支吊架等）在混凝土结构构件上的连接固定起到借鉴作用。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 混凝土后锚固技术规程： JGJ145-2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 电梯安装验收规范： GB/T10060-2011[S].北京：中国标准出版社，2011.

[3] 汪晓明，熊朝晖. 后锚固施工自清孔技术介绍[C]//第十三届全国建筑物鉴定与加固改造学术会议论文集 土木工程检测鉴定与加固改造：成都;编制组，2016：65-69.

[4] EOTA. [4]EAD-330232-00-0601， Mechanical Fasteners for Use in Concrete[S]， 2016

[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 混凝土用机械锚栓：JG/T160-2017[S].北京：中国标准出版社，2017.