附着升降脚手架施工技术在高层建筑项目中的应用

谢秉鑫，王璐楠，李文博

（1 西安工业大学建筑工程学院，陕西 西安 710021；2 浙江理工大学建筑工程学院，浙江 杭州 310018）

0 引言

附着升降脚手架施工技术相关研究内容逐渐增多，但主要集中在附着升降脚手架的设计、制造上，随着国家和社会对施工安全的强烈关注和要求，应重视起附着升降脚手架的安全管理问题。近些年来，一些学者研究了附着升降脚手架的安全管理问题，石梦琪[1]等认为附着式升降脚手架管理能够显著提高现场施工人员的工作效率和安装精度，同时加强了现场的安全管理能力。刘剑锋[2]从理论上论证了物联网技术应用于附着式升降脚手架安全监控管理的可行性。白凤美[3]等构建风险评价模型，对附着式升降脚手架施工中的不安全因素进行了分类，提出了降低施工风险因素的方法。本文的创新点在于以附着式升降脚手架的施工技术为切入点，分析了附着式升降脚手架的安全风险因素和施工技术，从而得出相应的安全管理措施。

1 附着升降脚手架的发展和基本结构

1.1 附着升降脚手架的发展

附着升降脚手架是一种简单易用的建筑升降设备，其起源可以追溯到20 世纪初的欧洲。在20 世纪20 年代，德国工程师格奥尔格·扎姆发明了附着升降脚手架，主要用于铁路站台、电力站等高大建筑物的外立面维护和清洗。在20 世纪50 年代，高层建筑逐渐兴起，附着升降脚手架开始在高层建筑施工中得到广泛应用。附着升降脚手架经历了多个发展阶段，在发展早期，附着升降脚手架采用机械式平衡系统，在操作中存在较大风险，容易出现故障。之后随着电子技术的不断发展，附着升降脚手架逐渐引入电动传动系统，提高了安全性和效率。如今，出现了智能新型附着升降脚手架，使用智能控制系统，运行更加稳定、方便和安全。在当前的高层建筑项目当中，附着升降脚手架可以分为多种类型，但基本原理仍旧是通过吊装结构将升降平台悬挂在建筑表面，并利用各种传动和控制装置实现升降和移动，其材料主要分为钢制和铝合金两种，结构安全性更有保证。

1.2 附着升降脚手架的基本结构

附着升降脚手架主要由基本构造、安全装置、动力系统和控制系统组成。基本构造是附着升降脚手架的整体框架，包括竖向主框架、水平支承桁架、架体构架、附着支撑结构。安全装置十分重要，能够有效保证附着升降脚手架安全运行，包括防倾覆装置、防坠落装置、承重固定装置、安全网、紧急停机装置。动力系统为附着升降脚手架提供运行动力，通常采用电动机、液压系统或机械传动等技术，以提供升降及移动。控制系统是保证设备安全可靠运行的核心部分，主要由电气控制箱、升降控制器、移动控制器、限位开关和监控系统组成。

2 附着升降脚手架的优势和施工安全问题

2.1 附着升降脚手架的优势

附着升降脚手架在高层建筑项目中已经不可或缺，这主要是因为其具有多项优点，能够满足高层建筑施工的各种要求。首先，附着升降脚手架可以快速方便地将人员和物料升降到建筑物的高处，相比于传统的梯子和脚手架，附着升降脚手架不仅能够节省工人的体力，也能大幅度缩短施工时间。其次，附着升降脚手架具有良好的稳定性和平衡性，能够在高空环境下确保工人的安全，因为其配备了多种安全设施，比如防滑、防倾覆以及报警装置等，能够有效避免安全事故的发生。最后附着升降脚手架承载能力很强，操控方式也很方便。总的来说，附着升降脚手架是一种多功能、高效、安全的建筑升降设备，能够提高施工效率，保证施工质量和施工人员安全。

2.2 附着升降脚手架安全问题

附着升降脚手架的施工安全问题值得引起重视，在使用附着升降脚手架过程中，比较容易出现的问题有设备问题、人员问题和天气问题。设备问题主要包括脚手架施工不合格、检查维护不到位，比如部分设备部件存在质量问题，或疏于检查维护，部分设备部件无法正常使用。人员问题主要包括操作不规范，态度不认真，比如施工人员没有接受相关培训，不熟悉附着升降脚手架的使用方法，在提升材料时，忽略了设备的最大载荷，导致设备超载运行，就很容易造成安全事故。天气问题主要包括恶劣的天气环境，比如沙尘暴、暴雪、暴雨、大风等等，这严重影响附着升降脚手架的正常使用，强行在恶劣天气环境下使用附着升降脚手架，也极易造成严重的安全问题。

3 高层建筑项目中附着升降脚手架类型和施工技术

3.1 互爬式附着升降脚手架

液压互爬式附着升降脚手架主要通过液压系统驱动来实现平台的上下移动和位置调整，升降平台通过缆索与液压缸相连，随着液压缸的升降而上下移动，主要结构由升降机、主机架、平台结构、安全保护装置等组成，运行起来比较平稳[4]。液压互爬式附着升降脚手架的安装需要根据实际情况进行选择，一般情况下，先在建筑物表面预埋固定螺栓或者设置吊钩，将主机架和升降平台悬挂在上面，并通过液压系统调整升降高度。在安装前，需根据实际施工环境和要求制定详细的设计方案，充分考虑高度、悬挂位置、支撑方式、操作空间等因素，之后再根据设计方案，将液压互爬式附着升降脚手架的各个部件逐一安装。液压互爬式附着升降脚手架的安装需要对钢丝绳进行张紧和固定，在张紧钢丝绳时，需要确保每根钢丝绳的张力均匀，以提高设备使用的安全性[5]。在安装液压系统时，需要按照规程连接液压泵、油管、液压缸等部件，并进行泄漏检查和压力试验，以确保液压系统的完好可靠。安装时应注意检查各部件的连接是否牢固、钢丝绳是否断裂、油管是否老化等问题。安装完成后，需要进行设备的调试和验收，调试包括设备启动、升降平台和支撑杆的操作、液压缸的升降等功能测试，并对相应部件进行检查和调整，验收时要对设备的功能、质量、安全性等各项指标的检测和评估，以确保设备满足工程要求和安全标准。液压互爬式附着升降脚手架拆除时，则需要先关闭液压系统，确保升降平台停止升降，然后将平台上固定的物品、工具等清理干净，并收拢安全护栏和钢丝绳，再依照从上往下的顺序，依次移除主机架和升降平台等组成部分，并将其安全卸载。

3.2 导轨式附着升降脚手架

导轨式附着升降脚手架采用导轨和液压系统进行升降，设备的上下导轨会固定在建筑物外墙表面，升降机通过液压系统驱动沿着导轨上升下降，当升降机构开始上升时，液压泵会向液压缸中注入高压油，使油缸提升，从而带动升降机构向上运动；当升降机构下降时，控制阀打开，油缸内的油液回流到液压泵中，从而使升降机构下降。导轨式附着升降脚手架主要结构有主机：包括升降机构、操作台等部件[6-7]；导轨系统：包括上下导轨和支撑结构等部件；液压系统：由液压泵、油管、液压缸和控制阀等部件组成；电气控制系统：包括控制箱、按钮、限位开关等部件，可以对设备进行控制和检测。导轨式附着升降脚手架安装前要做好准备工作，确保材料和工具能够正常使用，检查预留螺栓孔或预埋件的位置，确定其孔径、垂直度符合要求，然后要先安装好导轨支撑结构，确保其可以承受起整个导轨架结构的重量，然后在地面组装导轨，并依照设计图纸要求进行调整，对齐导轨、紧固螺栓，吊装之后确保其处于水平、垂直状态，整体结构与底座相吻合，接着再安装液压系统和控制系统，并进行系统调试和检测，最后安装主机和操作台，以及安装维护设施。安装过程中应严格控制吊点高差、框架的水平高差和框架与防倾导向装置的垂直偏差，导轨长度要高出脚手架一层左右。导轨式附着升降脚手架拆除时，在拆除前需要先切断电源，然后卸下工作台，将操作台和主机部件卸下，再拆卸导轨，注意在拆卸过程中不能损坏设备，接着拆卸液压系统，逐步拆卸液压泵、液压缸、油管等部件，在拆卸液压系统时要先将液压系统内的压力释放完毕，最后拆卸支撑结构。

3.3 全钢式附着升降脚手架

全钢式附着升降脚手架是由全钢结构构成的悬挂式附着升降脚手架，具有高强度、耐用、防腐蚀的优点特点，其主要结构包括钢丝绳：承受悬挂平台的重量，连接平台和液压缸；悬挂平台：安装在钢丝绳上，提供施工人员进行作业的空间，可以根据需要连接和拓展；液压缸：提供升降和移动控制的动力驱动；控制系统：用于控制升降脚手架的升降和移动；钢板支撑：支撑悬挂平台，并起到支撑和稳定作用；支撑架：支撑钢丝绳，承受平台的重量，一般采用U 形钢管制作；夹具：用于固定支撑架，一般采用钢板制作。全钢式附着升降脚手架利用液压缸提供动力驱动，通过钢丝绳连接悬挂平台进行升降，当液压缸收缩时，钢丝绳向上提升悬挂平台，当液压缸伸展时，钢丝绳向下降低悬挂平台[8-9]。全钢式附着升降脚手架的安装时，要在悬挂位置搭建支撑架，一般采用钢管和钢板等材料，然后将液压缸和悬挂平台吊装到支撑架上，并固定在正确的位置，接着将钢丝绳穿过特殊设计的夹具和安全吊环，将其连接到悬挂平台的四角，之后再连接液压管道、安装控制箱。全钢式附着升降脚手架拆卸时，要先解除钢丝绳连接，卸下悬挂平台，并将其缓慢放置在地面，并关闭液压系统，拆下所有液压管道，放掉管道中的液体，以便于拆卸液压缸，卸下液压缸后，再拆卸支撑架。

3.4 智能式附着升降脚手架

智能式附着升降脚手架属于新型设备，具有智能化、高效性和安全性的特点，因为其采用计算机控制系统，通过传感器实时监测设备的运行状况，并自动调节和控制设备的各项参数，从而确保设备的运行稳定性和操作安全性。智能式附着升降脚手架安装时，要先进行总体设计，包括水平支承桁架布置、机位布置、基础架布置等，并考虑层高、架体高度等影响因素，然后要完成基础架搭建和水平支承桁架，接下来进行钢框架结构和全封闭防护系统的安装，并进行附着支撑安装，最好使用穿墙螺栓，穿板螺栓与钢筋之间也要牢固连接，之后安装反拉动力系统和三档智能控制系统。三挡智能控制系统是智能式附着升降脚手架的控制模式，它可以控制设备的升降速度，具体来说，三挡智能控制系统通常包括三个挡位。在高速档位下，升降速度较快，适用于机械设备和材料迅速上升或下降的情况下使用，可以提高作业效率；中速档位下，升降速度稍慢，适用于大部分常规作业操作，可以在保证作业安全的前提下提高作业效率；在低速档位下，升降速度最慢，适用于对高度要求精准、需要进行细微调整的作业，如对接建筑物墙面等。除了这三个挡位之外，三挡智能控制系统还可以根据实际需要进行手动调节，以达到更精准的控制效果。此外，为了保证设备的运行安全性，三挡智能控制系统会监测设备的运行状态，如升降速度、平衡控制、安全监测等方面，发现问题时会自动停止运行或发出警报提示。

4 附着升降脚手架的安全管理

随着高层建筑项目越来越多，附着升降脚手架在高空作业中的应用也越来越广泛。为了实现安全生产，保障施工人员生命安全，科学合理的安全管理措施至关重要。

4.1 做好设备检查和维护

附着升降脚手架是机械设备，使用过程中有可能出现机械故障，或是其结构和装置出现问题，设备运行的稳定性和安全性就会大幅降低。因此在使用附着升降脚手架前，需要对设备进行检查和维护，检查电气线路、机械部件、液压系统等，并定期进行保养和检修，以确保设备处于良好的工作状态，提高设备的使用寿命和经济效益。附着升降脚手架都配备防下坠、防倾覆、防风、防火保护装置，在使用前应对其进行测试检查，相关的动力系统、控制系统也应该检查。

4.2 加强施工人员培训

为了避免安全事故，所有操作附着升降脚手架的施工人员都应该接受专业的培训，使其学会正确使用设备，遵守相关规章制度，并掌握应对紧急情况的方法。同时，也应增强施工人员的安全意识，督促施工人员时常检查设备。此外，所有操作附着升降脚手架的施工人员必须佩戴安全带，以确保施工人员在设备失去平衡时不会从高处坠落，施工人员也必须学会正确使用安全带，遵循相关规定进行佩戴。

4.3 注意天气情况

附着升降脚手架不能在强风、电闪雷鸣等恶劣天气条件下使用，以避免设备受损或施工人员受到伤害。因此，在施工中需要不断关注天气情况，根据气象预报和实际情况判断是否可以继续使用设备，如果突遇恶劣天气将来临，应及时停止作业并采取预防措施。

4.4 严格限制设备载荷

附着升降脚手架的负载不能超过设计规定，以避免设备承受过大的压力而出现破坏，在使用设备前，施工人员需要清楚设备的最大承载能力以及重心位置，避免超载或不合理载荷导致设备破坏或失稳。

4.5 加强安全评估

施工人员每次使用附着升降脚手架前，都需要进行安全评估，并制定操作计划，以保证设备在安全的情况下运行。安全评估主要包括对施工环境、施工周期、设备状态、使用工具等方面的评估，并要根据现场情况确定应急预案，以应对紧急情况的出现。

5 结论

本文通过分析互爬式升降脚手架、导轨式升降脚手架、全钢式附着升降和智能式附着升降脚手架的施工技术，以及其在高层建筑项目中的安全问题，得出采取做好设备检查和维护工作、加强施工人员培训和安全评估工作、施工时注意天气情况、严格限制设备载荷的措施，能够有效提升附着式升降脚手架在高层建筑项目中的使用安全。随着相关技术的不断进步，附着式升降脚手架将会更加智能化和自动化，施工技术将会更加简便，施工效率会得到提升，使用安全也会更有保障。