一种施工升降机超长距离附墙用伸缩梯

舒向东，李铭坤

（中山市节节高机械设备有限公司，广东 中山 528400）

施工升降机常规附墙架的距离（导轨架中心线到建筑物距离）为1.7～3.6m，超过此距离范围的均为非常规超长距离附墙，而异型建筑和桥梁项目经常用到超长距离附墙。本文针对施工升降机配置超长距离附墙架的情况，设计一种安装在施工升降机吊笼内的伸缩梯，解决超长距离附墙安装、维保、检查和拆卸时施工人员安全站位的问题。

对于超长距离附墙的施工，目前行业的施工工艺及问题如下。

1）安装阶段 项目自制作业平台，利用塔机吊运至附墙处，施工人员在作业平台上进行操作。但自制作业平台没有统一标准，规范性和重复利用率不高；违反JGJ196-2010《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》中2.0.18“严禁用塔式起重机载运人员”的规定。

2）拆卸阶段 在建筑顶部安装载人吊篮，开动吊篮下降至附墙处，施工人员在吊篮内进行操作。但个别异型建筑利用吊篮难以到达所需位置；吊篮高空悬吊难以固定，稳定性不高。

3）维保和检查阶段 利用施工升降机自身吊笼，开动吊笼上升至附墙处，施工人员在吊笼顶部进行检查。只能对附墙架导轨端进行操作，无法对附墙架建筑端进行维保和牢固性的检查。

为了避免目前施工工艺出现的问题，笔者设计一种可伸缩的平台，保证施工升降机在超长距离附墙施工时作业人员的安全站位。

1 工程概况

黄茂海跨海通道项目是广东省“十三五”重点工程，其中的高栏港大桥采用混凝土空间曲面圆端形独柱塔，塔柱截面由圆形渐变至圆端形再由圆端形渐变至圆形，最大直径18m，最小直径8.5m，桥塔总高为248.7m，项目涉及施工升降机超长距离附墙施工问题。

针对桥塔施工实际需要，采用SC200/200 型施工升降机，安装高度260m，安装33 道附墙，附墙距离2.1～6.5m。安装高度高，附墙数量多，附墙距离长是该项目施工升降机的主要特点，本文所述伸缩梯的设计，充分考虑了相关因素以及解决了相关问题。

2 设计方案

2.1 主要结构

伸缩梯的主要结构如图1 所示，包括底座、移动平台、栏杆、手摇绞盘、导轮和钢丝绳等。底座安装在吊笼地板上，由安装板和导轨组成，具有固定伸缩梯和伸缩导向作用；移动平台安装在底座上，为三段式结构，配合限位和锁定装置，可实现不同伸缩长度的平台形式；栏杆安装在移动平台上，结合移动平台的伸缩范围设置，既能保证安全围挡又不会造成冗余增加重量；手摇绞盘安装在底座的尾端，带有机械锁止功能，操作方便且安全可靠；导轮安装在吊笼前端上下各一组，为钢丝绳能更好地受力起导向作用；钢丝绳从手摇绞盘绕出，通过导轮后连接到移动平台的最前端，是移动平台的主要受力件。

图1 伸缩梯主要结构

2.2 原理

底座的导轨和移动平台的框架选用合适的型材，按照设计好的配合间隙，使移动平台既能顺畅的伸缩又不会发生大幅度位移。

在底座和各段移动平台的端部设置限位挡块，使移动平台伸缩到极限位置即不能继续动作；在各段移动平台的框架中间部位设置多个锁孔，使移动平台伸缩到多种不同长度均能锁定。

需要伸出平台时，只需推动移动平台，即可带动钢丝绳从绞盘绕出；平台伸出到位后，扳动棘爪扣住带有方向的棘轮，即可锁定绞盘不再出绳；需要回收平台时，转动绞盘把手，使钢丝绳卷回，同时拉动移动平台回缩。

从底座到最前段移动平台设计成宽度递减，使伸缩梯实现伸缩的同时，也使重量大部分集中在吊笼内；伸缩梯在吊笼内的两端用螺栓固定，伸缩梯前端用钢丝绳吊挂住，使伸缩梯的受力更加平衡、合理。

2.3 计算

2.3.1 设计参数

允许一人携带工具到达伸缩梯最前端，人和工具总质量按150kg 计算；伸缩梯三段移动平台框架选用矩形管，具体参数见下表1；钢丝绳直径6mm，最小破断力为30kN。

表1 移动平台框架矩形管参数表

2.3.2 施工升降机验算

将伸缩梯施加在施工升降机上的荷载条件提供给制造厂家，经复核，附加荷载后的吊笼、导轨架和附墙架的强度及稳定性均能满足安全使用要求，故计算伸缩梯自身强度满足设计要求即可。

2.3.3 伸缩梯尾段受力计算

如图2，PZA、PZB、PZC分别为伸缩梯尾段、中段、前段的自重，FAY、FAX分别为施工人员到达最前端时钢丝绳拉力FA的竖直与水平分力，PA为施工人员重力及伸缩梯伸出段施加于支点A 的支撑力，取安全系数为3，得出PZA=49.086kg，PZB=88.481kg，PZC=67.784kg。

图2 伸缩梯尾段受力图

根据支点A 力矩平衡，得出FAY=247.28kg，PA=258.07kg。

根据三角函数，得出FA=759.46kg，FAX=718.07kg。

支点A 剪应力PA/2÷S=2.19N/mm2＜f=215N/mm2，满足要求。

支点A 压应力FAX/2÷S=6.08N/mm2＜f=215N/mm2，满足要求。

钢丝绳的计算倍率：2×30×100÷FA=7.96＞6，满足要求。

2.3.4 伸缩梯中段受力计算

如图3，PB为施工人员重力及伸缩梯伸出段施加于支点B 的支撑力，根据支点B 力矩平衡，得出PB=242.17kg。

图3 伸缩梯中段受力图

支点B 剪应力PB/2÷S=1.78N/mm2＜f=215 N/mm2，满足要求。

支点B 压应力FAX/2÷S=5.26N/mm2＜f=215N/mm2，满足要求。

2.3.5 伸缩梯前段受力计算

如图4，PC为施工人员重力及伸缩梯伸出段施加于支点C的支撑力，则根据支点C力矩平衡，得出PC=193.01kg。

图4 伸缩梯前段受力图

支点C 剪应力PC/2÷S=1.86N/mm2＜f=215N/mm2，满足要求。

支点C 压应力FAX/2÷S=6.92N/mm2＜f=215N/mm2，满足要求。

综上所述，伸缩梯主要受力件及其主要受力部位的强度均满足设计要求。

2.4 安 装

通过前期制作和装配，底座、移动平台、栏杆、手摇绞盘和钢丝绳可装配成一体，运输至施工现场再进行以下三步即完成安装：①伸缩梯运至吊笼内部，用螺栓把底座两端和吊笼底部的框架梁进行连接；②根据手摇绞盘和移动平台吊环的位置，在吊笼前端的合适位置固定好导轮；③钢丝绳从手摇绞盘拉出，绕过导轮后，连接到移动平台前端的吊环。如图5。

3 应用实例与优势

得益于伸缩梯的通用性，在各种常规施工升降机中均可使用，笔者所在公司在高栏港大桥施工升降机附墙架的安装、维保，深中通道和香山大桥施工升降机附墙架的拆卸中均有应用，如图6。其中，香山大桥施工升降机为倾斜式，倾斜角度11°，安装高度164m，总共安装24 道附墙，最大附墙距离约5m。通过利用伸缩梯，施工人员在两天半的时间内完成拆卸任务，对比常规施工工艺需要5～6 天的时间，工期缩短了50%。

图6 伸缩梯的应用实例

对施工升降机超长距离附墙的安拆分别使用目前主流工艺和伸缩梯，从人员、成本和时间3方面进行对比。从表2 可以看出，使用伸缩梯比目前主流工艺无论人员、成本和时间均有对比优势。使用伸缩梯也能解决目前主流工艺存在的诸多问题。在安装方面通用性强，可重复使用，避免了塔式起重机载运人员问题；拆卸方面适应性强，可伸缩至多种长度，双重保险，安全性高；维保和检查方面可对整个附墙架进行维保和检查。

表2 目前主流工艺和伸缩梯对比表

4 结语

本文所述的伸缩梯结构简单、运行可靠、操作方便，用于施工升降机超长距离附墙的施工，通用性和适应性强，比目前主流工艺具有明显优势。作为特种设备的施工升降机，施工时的人员安全至关重要，伸缩梯的基本出发点就是保证施工人员作业时的安全站位，实践也证明了其应用的高效性。

目前此伸缩梯在部件重量和定位锁止等方面仍有改进的空间，而通过日后更多的应用和完善设计，将使其能更好地提高施工效率。