一種新型輸電桿塔登高防墜裝置

國網甘肅省電力公司蘭州供電公司 孔晨華 楊 康 張天毅 孔 淵 魏 民

近年來，吊裝升降腳手架事故時有發生，而攀爬腳手架事故影響較大。因此，攀爬腳手架的安全性成為人們關注的焦點。本文提到攀爬腳手架的三個安全裝置：防傾覆裝置、防墜落裝置、同步控制裝置，其中最為重要的就是防墜落裝置。各種相關標準規范對攀爬架的防墜落裝置都有明確的要求，尤其是2019年實施的JG/t546-2019《建筑施工用附著式升降作業安全防護平臺》中，對爬架的防墜裝置做了詳細的分類和要求。防墜保護裝置可分為夾持式防墜裝置和卡阻式防墜裝置，擋落保護裝置分為頂撐式、擺塊式和轉輪式三種類型[1]。以下簡單介紹頂撐防墜裝置。

1 高空墜落的原因

輸電線路主要承擔高壓輸電的任務，確保線路安全是設備運行維護的首要任務。傳輸線的缺陷基本上是在電氣連接上。在目前自動化機器人還沒有應用在輸電線路缺陷消除前，消除缺陷只能靠人工來完成，而高處墜落由此產生，原因歸結主要以下幾點：

一是在建設及使用電力系統的過程中，工作人員需要進行高空作業，該過程存在一定的墜落風險，容易造成較為嚴重的人員傷亡。當操作人員爬上幾十米甚至幾百米的高塔時，即使是最熟練的技術人員也會在高空無意識地出現一些動作偏差，這種偏差有時會直接導致手中的工具、儀器或材料掉落[2]。

二是作業時受一些意外因素，如風、雨、雪等天氣因素的影響。天氣變化導致鐵塔有一些輕微的擺動，或者導線的抖動，這些不可控的因素突然襲來，會讓作業人員出于自身保護原因而掉落物品。

三是如果工具、儀器、材料或零配件過多，人員的注意力稍微分散，就可能導致某零件或者材料掉落。

一般來說，從高空落物是很難完全避免，但人員墜落涉及人身安全。人員的主觀意識需要不斷宣傳和落實安全常識，不斷進行業務培訓。對于不可抗拒的外部力量，人員需要有適應變化的能力，工具和儀器的分散問題可以通過技術改進來解決[3]。

2 高空墜落的危害

輸電線路桿塔的設計考慮了強度、美觀和安全性，但未考慮墜物防護裝置。除自爆玻璃絕緣子渣在日常運行中可能掉落外，其余95%基本屬于作業時的高空落物。作業時消缺基本上需要塔下人員配合，此時從高處落下的物體很容易傷到人。有關實驗證明1kg重物從25m高處落下，所產生的沖擊力根據公式Ft=mv，在不計算空氣阻力，假設下落時間為1s的情況下，得出為25kg左右，如果掉落在工作人員的頭部位置，就算有安全帽的保護，也只能理論上吸收4900N，相當于5kg力。

如果在更換絕緣子時因操作不慎掉落或其他原因掉落，將直接危及地面人員的安全。

3 輸電桿塔登高防墜裝置的應用現狀

目前，我國輸電線路上高空作業工具及儀器防墜落裝置的正式推廣時間不長，在使用過程中存在許多問題。如供應商多，質量參差不齊，工具儀表防墜裝置的規格、材料、種類也不盡相同，給電力公司在使用和維修過程中造成了較大障礙。現在，國家電力公司已經意識到防墜裝置的重要性，近年來工作人員在對高空輸電線路進行調查和維修時，由于工具和儀器的缺位，工具在使用過程中意外跌落的現象也時有發生。為了減少此類事故的發生，防墜裝置的出現在很大程度上解決了這一問題，也在一定程度上為高空作業的工人提供了安全保障。

4 輸電桿塔登高防墜裝置運用

4.1 防墜裝置使用前的檢查

一是使用前必須對防墜裝置外觀進行檢查，所有繩索不能有斷股、霉爛等現象，檢查殼體是否有裂紋，螺絲是否緊固。

二是對防墜裝置進行試鎖操作，具體方法為：將安全繩拉出后，合上鎖緊卡扣，松手時安全繩不能自動回收到工具防墜器內。打開卡扣后，安全繩自動回收到工具防墜器內。

三是作業人員防墜裝置的檢查與準備。

4.2 作業時防墜裝置使用方法

一是防墜裝置必須牢固固定在全身安全帶上，以便在使用過程中抽出工具。二是嚴禁安全繩扭結使用，并應放在干燥的地方。三是防墜器使用時，不需要加潤滑劑。四是防墜器每次只能一個人使用，每個工具防墜器應根據其安全鋼絲繩的有效長度配備一根拉引線繩。五是高空作業點的轉移，必須將綁在防墜裝置上的工具固定牢固，防止移動時工具脫落傷到操作人員。六是施工人員應根據作業活動范圍的大小，選用長度合適的工具防墜器。

5 新型輸電桿塔登高防墜裝置概述

很多人對頂撐式防墜器一直有一個認識誤區，認為頂層裝置就是頂撐式防墜器，工作人員認為頂部的裝置是頂部支撐的防墜器。其實不然，頂撐式防墜器可以作為停層裝置用，但是停層裝置不具備防墜器的要求是不可以作為防墜器用的，筆者在中國標準化協會施工安全委員會組織召開的附著式升降作業安全防護平臺技術規程研討會上，也對頂撐式防墜做了詳細的介紹。

圖1

頂撐式防墜在爬架上的應用已經有近20年的時間，結構形式簡單，安全有效，主要構配件有防墜頂桿、復位彈簧、壓縮彈簧、防墜齒等組成。

復位彈簧外徑φ24，彈簧絲直徑φ2.5，圈數n=16.5，復位彈簧安裝在防墜頂桿和橫梁的前端連接支座上，并始終拉住防墜頂桿，防止防墜頂桿回程。

每根頂桿總成由兩根防墜頂桿組成，即每根附加支座上有兩根防墜頂桿，防墜頂桿采用φ25圓鋼，一端車絲套在頂桿套筒上，套筒上有配套的內螺紋，在保證頂出桿強度的同時，可以調整頂出桿長度，以適應現場不同的工作條件。

壓縮彈簧外徑φ45，彈簧絲徑φ25，轉數n=7。壓縮彈簧安裝在升降支架的套筒內，與升降電動葫蘆連接，舉升電動葫蘆加載時，彈簧被壓縮，舉升電動葫蘆卸載時，彈簧返回。

6 新型輸電桿塔登高防墜裝置設計

配備頂撐式防墜裝置的附著支承如圖2所示。

圖2

防墜頂桿通過銷軸固定在附著支承上，可以銷軸為中心轉動，正常狀態下，附著支承的導向爪抱住導軌的導向槽，頂桿在復位彈簧的作用下始終靠在導軌的防墜齒內，有效起到固定架體和防墜作用，如附著支承與導軌裝配效果圖所示。

頂撐式防墜在上運行階段和下運行階段都能夠做到有效的防墜，共分為三種工況：使用工況、上運行工況和下運行工況。

一是使用條件：架體與所附支座相互處于靜止狀態，防墜頂桿在回彈彈簧的張力下始終緊靠在防落齒上，防墜頂桿長度可調，調整防墜頂桿的長度，使防墜頂桿承受防落齒板的根部，使框架牢固、牢固地固定在建筑物上。

二是上運行階段：在上運行階段導軌與附著支承之間發現相對運動，導軌相對附著支承向上運動，防墜頂桿在復位彈簧的作用下緊緊靠在防墜齒板上，隨著導軌的向上運動，防墜頂桿在防墜齒板上滑過，但始終保持要頂住齒板的角度。這樣在上運行階段就保證了架體只能向上運動，不能向下運動，稍微向下運動頂桿就會頂住防墜齒阻止架體向下運動，起到有效的防墜作用。

三是下運行階段：架體在下運行的時候，導軌及所附支座需向下移動，但防墜頂桿在復位彈簧的拉力下始終落在防落齒上。頂桿需要被拉起脫離防墜齒才能使架體下運行，使框架運行下來。此時，壓縮彈簧起作用，在升降支架上安裝壓縮彈簧，升降支架是機架結構運行過程中的主要受力點。為了方便防墜頂桿能夠被拉起，在防墜頂桿上面設置有拉環，在提升支座與防墜頂桿拉環之間連接一根小鋼絲繩，在提升設備沒有受力之前，調節鋼絲繩的長度，使鋼絲繩繃直。在運行過程中，將設備機架的載荷吊起，轉移到吊裝支座上。此時，安裝在升降支架上的壓縮彈簧被壓縮，在彈簧壓縮過程中，防墜頂桿被拉起并與防落齒分離。此時，機架可以正常工作。

發生緊急情況或起重設備失荷時，那么施加在提升支座上的荷載就會消失，此時壓縮癱瘓會復位彈起，升降支架與防墜頂桿拉環之間的鋼絲繩也會松弛。提升支座與防墜頂桿拉環之間的鋼絲繩也會松弛，防墜頂桿在復位彈簧的作用下瞬間復位頂住防墜齒，瞬間阻止架體下墜，起到有效的防墜作用。根據行業要求及相關現行規范，頂撐防墜滿足以下要求：

一是防墜裝置應設置在垂直主框架上，且每個支架不得少于一個；二是頂支撐防墜裝置必須齊全，在機架上下運行階段安全有效；三是頂撐式防墜制動距離不大于80mm；四是頂撐防墜必須包括頂支撐桿和勵磁裝置，勵磁裝置必須與升降動力裝置連接；五是頂撐防墜裝置的每個支架應至少設置在兩個附加支架上。工作時，頂桿軸線與水平面夾角不得小于70°。

結合現場實際應用及頂支防落結構特點，總結出以下優點：

一是結構簡單。設計的支撐桿頂部和反頂桿下降不僅滿足功能需求，還簡化了結構設計，也就是說，其滿足節能減排的設計理念的攀爬架，操作方便、快捷。

二是安全可靠。頂撐式防墜屬于“常閉式”設計，在使用和上運行階段，頂桿始終都保持頂住的角度，在下運行階段只有在與動力裝置聯動的情況才能正常下運行，確保了架體的安全性能；

三是不可拆卸性。頂撐防止墜落的二合一設計，確保架體在使用過程中必須有防墜落頂桿存在，不可缺失，更不可被拆除，如果缺失了頂撐架體就無法正常使用，只要頂撐在，就能保證架體的有效防墜。

四是容易判別。頂撐式防墜裝置結構簡單，動作原理簡單易懂，主要結構部件的安裝不保密。在日常的檢查中，容易發現防墜裝置各部件是否齊全，各部件是否損壞，從而直觀、簡單地反映防墜裝置的有效性，從而保證整個框架的安全。

五是多重防墜落裝置。每個支架在每個附加支架上均設有頂支撐式防墜落裝置，因此每個支架至少設有兩個以上防墜落裝置，可單獨防止墜落。當其中一道防墜失效時還有其他多道可以作用，保證萬無一失。

六是瞬時防墜。頂撐式防墜器制動瞬間發生，當下降速度達到一定值時，不需要依靠下墜速度達到一定值時才可激發，單機位置失載時可實現瞬時制動。有些其他形式的防墜器需要達到一定的下墜速度才可以激發制動，但如果只有單個機位出現問題就會受到周圍機位的影響不會迅速達到激發的速度，就會影響防墜效果甚至失效而發生危險。

結合長期的防墜落裝置的實際應用，以及有效的防墜作用原理和設備的具體結構，防墜落裝置滿足建設的實際需要，而且也滿足相關的攀爬架標準和規范要求，能有效的起到安全、防墜落的作用，保證框架的安全。

綜上所述，新型輸電桿塔登高防墜裝置在高空作業中發揮了良好的實際效果，有效配置鎖緊裝置，能有效保證工具儀器不會有高空墜落的危險，極大地提升了高空作業的安全性，適合在現階段廣泛的推行使用。