高處作業吊籃的改進安裝技術

阮凡，蔡旺林，邢偉，邢躍東

（中國十七冶集團有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

0 引言

隨著我國建筑審美標準的不斷提高和建造技術的不斷突破，建筑外墻除滿足常規的圍護、保溫及防水功能外，尚需滿足美觀性及其表達地域文化特色的功能。在傳統外墻形象的基礎上，充分考慮區域建筑風格，設計人員通過增加懸臂構件、增加建筑立面層次及變換空間布局的設計方法，呈現出了形式多變的建筑外觀[1]。而傳統高層建筑外墻裝修作業時，通常采用支架式高處作業吊籃進行外立面施工，受限于屋面/樓面處外墻造型簡單、轉角少、屋面/樓面場地開闊、空間跨度大、無明顯坡度的安裝環境。隨著建筑美學不斷發展，傳統吊籃應用場景十分有限。同時，因其配重部分所需預制混凝土塊數量多、單塊重量大，搬運不方便。當吊籃安裝間距過大時，極易被拆除或挪動，存在較大的安全隱患。當吊籃安裝間距過小時，配重部分易集中，為混凝土結構樓板帶來一定的結構安全風險。因此，研究高處作業吊籃的改進安裝技術具有重大意義。

近年來，隨著高層建筑幕墻、仿古建筑及異形建筑建造技術的迅速發展，傳統吊籃裝置的弊端及局限性逐步顯現，眾多學者及技術人員結合建筑造型進行了一系列技術改良活動，主要發展成騎墻卡鉗式支架和型鋼穿孔懸挑式支架兩種，一定程度上緩解了常規吊籃安裝技術所無法解決的問題[2]。但騎墻卡鉗式支架需女兒墻滿足一定的強度和造型要求，不適用于帶斜檐板的女兒墻造型；型鋼穿孔懸挑式支架參照了型鋼懸挑腳手架的設計原理，以較小的預留洞形成了一定的安裝優勢，但其需要在屋面板上預留U 型螺栓，增加了后期屋面板的滲水風險。

因此，在研究傳統吊籃裝置的技術原理上，結合騎墻卡鉗式支架和型鋼穿孔懸挑式支架的改良思路，本文創造性地改進安裝方法，改進內容包括：（1）直接與主體構件進行拉結，以減少對配重系統的依賴；（2）預留孔鋼筋加強，避免吊籃使用中對外墻構件造成破壞；（3）發明了一種輔助拉結裝置，用以抑制鋼絲繩張拉過程中對外墻構件產生應力集中破壞；（4）受拉結構梁回頂支撐，用以減弱鋼絲繩張拉過程中對主體構件的應力改變幅度。通過該改進安裝技術，既增加吊籃裝置的安全性和安拆簡便性，也可在一定范圍內降低安拆成本，這也是本文提出對高處作業吊籃的改進安裝技術予以研究的意義所在。

1 高處作業吊籃概述

1.1 高處作業吊籃的發展概述

高處作業吊籃是指懸掛機構架設于建筑物或構筑物上，提升機驅動懸吊平臺通過鋼絲繩沿立面上下行走的一種非常設懸掛設備，主要用于高層及多層建筑的外飾面作業、外墻清潔及相關維修保養工作，同時，對建筑物墻面無承載力要求，施工成本較低，也能用于傾斜的立面或曲面，但平臺的穩定性比較差。

我國高處作業吊籃的發展，可追溯到20 世紀60 年代，起初僅在少數重點工程上使用吊架，隨著機械、電氣裝置的不斷補充、完善，最終形成了完備的吊籃裝置體系。進入21 世紀后，吊籃制造業進入了一個高速發展的時期，專業制造廠家的數量和吊籃設備的功能也得到飛速發展，逐漸趨向于“輕型化、安全裝置標準化和控制系統自動化”的產品發展定位[3]。

1.2 高處作業吊籃的技術原理

高處作業吊籃，包括懸吊平臺、懸掛機構、提升機構、限位器、鋼絲繩和控制系統等部分。

其中，懸掛機構由橫梁部分、支架部分、配重、鋼絲繩、插件及套件等組成，作為工作鋼絲繩、安全鋼絲繩的端部固定裝置；其前、后梁與中梁通過承插進行連接，便于調節水平向長度，亦可通過調節插件的外露長度來調節豎向高度；配重部分作為懸掛機構的力學平衡裝置，用以防止吊籃發生傾覆。

提升機構一般采用爬升式提升機，其鋼絲繩無需收卷或釋放，僅靠驅動輪與鋼絲繩間產生的咬合力帶動懸吊平臺升降，工作時只需通過驅動輪的上下爬行，即可帶動平臺部分的整體提升。當電源突然切斷、懸吊平臺下滑達到鎖繩角度時，限位器即可瞬間自動鎖住安全鋼絲繩，從而抑制懸吊平臺的下滑或傾斜。

2 傳統高處作業吊籃安裝方法的技術改進

2.1 改進內容

（1）將鋼絲繩直接與主體構件進行拉結，通過完善相關固定措施和防磨損措施，在保證固定效果的同時，降低對鋼絲繩的磨損。

（2）鋼絲繩穿越外墻懸臂構件部分，應在主體結構施工時，使用U-PVC 管材提前預留，孔道周邊、懸臂構件根部鋼筋應加強、加密設置。

（3）發明一種輔助拉結裝置，主要在鋼絲繩穿越外墻懸臂構件使用，通過裝置自身的平穩變向功能，降低鋼絲繩張拉過程中對外墻懸臂構件的作用力。

（4）受拉結構梁采用三排腳手架進行回頂支撐，通過支撐架體改變鋼絲繩張拉作用區域，實現削弱鋼絲繩張拉過程中對主體構件的應力改變幅度，避免出現結構裂縫。

2.2 技術措施

（1）在屋面主體結構施工前，根據主體結構布局及外墻造型分布情況，對懸吊作業平臺長度及各吊籃間距進行相關策劃，確保吊籃布置合理。結合主體結構墻、柱、框架梁的平面位置，確定鋼絲繩的穿孔位置和拉結固定點，要求穿孔部位造型板厚度不小于150mm，否則需要針對該部位進行反向張拉及相關加固處理，并預先與設計人員進行確認。設計鋼絲繩在結構梁上進行拉結時，應根據梁截面適當增加構造鋼筋，要求拉結點盡量位于梁端1/3 處，若拉結點位于梁中1/3 處時，應按照梁底受力筋規格另增加鋼筋。

（2）在屋面主體結構施工時，依據確定好的鋼絲繩穿孔位置，待模板支設完成后進行測量放樣，使用黃色油漆標記出穿孔點下部位置，且依據計算出的孔洞設置角度，預埋U-PVC管并與板上部附加鋼筋有效固定，盡量避免孔洞出現偏差時需要后補孔的情況（見圖1）；在鋼筋綁扎過程中，應通過縮小孔道周邊鋼筋間距以確保標記位置位于鋼筋分格正中心；在混凝土澆筑過程中，應避免澆搗混凝土對該部位預埋管造成擾動，且預埋管應使用氣泡膜填塞或塑料膠帽進行封堵處理。

圖1 預留孔

（3）鋼絲繩穿過外墻懸臂構件，與主體結構拉結過程中，需將鋼絲繩由豎向變化為斜向建筑物內，當無平順變向措施時，鋼絲繩極易發生彎折受損[4]。為避免此類安全隱患產生，結合本改進安裝技術，發明了一種輔助拉結裝置（見圖2），該裝置可實現鋼絲繩的平穩變向，且在一定程度上可避免與主體結構產生摩擦，從而提高吊籃裝置的安全性。

圖2 輔助拉結裝置

受拉結構梁采用三排滿堂式腳手架進行回頂支撐，回頂支撐部位按照梁端1/3 區域、梁中1/3 區域進行分段，具體回頂區段按照鋼絲繩固定位置進行調節。腳手架的設置，除滿足基本滿堂式腳手架的要求外，尚需在梁所在的腳手架跨度范圍內進行立桿、梁底桿的加密設置，并沿梁長方向、在梁底桿上對稱楔入木楔；回頂支撐的邊跨部分，應沿梁長方向對立桿進行加密處理，垂直梁長方向，應適當增大立桿間距，并設置貫通三跨腳手架的落地式剪刀撐。

2.3 改進后的先進性分析

對比傳統支架式吊籃、騎墻卡鉗式支架吊籃和型鋼穿孔懸挑式吊籃，本改進安裝方法存在如下先進性：（1）采用主體結構作為配重部分，不受限于主體構件的斷面形式及空間位置，除可在梁上拉結外，尚可在剪力墻、柱上進行拉結固定；（2）提前預留安裝孔，結構創傷面小，且預留孔留設在外墻飾面上，無法形成屋面滲水隱患；（3）通過自主研制輔助拉結裝置，避免了鋼絲繩在穿孔后需強制變向的技術問題，提供了鋼絲繩除豎向張拉以外的另一種完全張拉方案；（4）本改進安裝方法中的梁底結構回頂支撐，除增強梁構件的豎向承載力外，尚可增強其水平向受彎承載力，在不需增加梁截面尺寸的前提下，極大程度提高了梁構件的承載力和整體剛度。

3 高處作業吊籃改進安裝方法的工程實踐

3.1 工程概況

本工程項目單體工程為地下2 層、地上10 層建筑，屋面為大角度坡屋面，不具備布置懸掛機構和配重系統的條件。機房層外墻斜檐板最高處距離結構地面高度1.5m，向內出挑400mm，不滿足懸掛支架高度和出挑長度的要求，見圖3。框架柱間距為7.8m，不滿足柱上張拉鋼絲繩的條件。為減少配重搬運和后期拆卸困難，同時避免復雜外墻造型對懸掛機構支架及橫梁所產生的安裝難度，在確保安全的前提下合理布置吊籃，提出了一種采用無配重、無懸掛機構，只通過鋼絲繩將懸吊作業平臺與主體結構框架梁拉結的方式進行吊籃固定的安裝方法，見圖4。

圖3 外墻斜檐板造型

圖4 屋面形式及吊籃安裝方法

3.2 施工工藝流程

施工工序：測量放線及洞口標記→穿繞鋼絲繩洞口預留→安裝、固定輔助拉結裝置→穿繞鋼絲繩→鋼絲繩拉結固定→搭設回頂支撐架→設置鋼絲繩防磨損措施→完成安裝。

3.3 穿繞鋼絲繩洞口預留

預留洞口的測量放線應在板底筋綁扎前完成，為避免孔位標記被擦除，放線過程中應及時進行油漆標記，放線完成后及時進行模板鉆孔預留。

在主體結構梁板鋼筋施工時，根據已經確定好的穿孔位置，對相關部位鋼筋做以下加強處理：橫向方向，對確定好的穿孔位置采用上部鋼筋附加2φ12 橫向鋼筋，附加鋼筋錨固進入結構梁中；縱向方向，上部鋼筋附加2φ10 縱向鋼筋，鋼筋長度不小于1 200mm，要求橫向鋼筋覆蓋相鄰吊籃鋼絲繩后穿孔位置（覆蓋兩個孔），以避免后期吊籃使用過程中，因荷載傳遞導致結構板出現細微裂紋。

當預留孔與腳手架眼位置重疊時，可利用結構主體施工時腳手架立桿預留孔作為鋼絲繩穿繩孔；對部分預留孔因孔徑不足、角度偏差確實需要后期擴孔的位置進行擴孔，擴孔前采用鋼筋檢測設備標記斜檐板受力鋼筋位置后進行洗洞，洗洞的尺寸應滿足鋼絲繩（工作鋼絲繩、安全鋼絲繩）通過的要求。預留孔檢查無誤后，對預留孔洞頂部周邊使用帶中粗砂水泥砂漿進行抹面處理，水泥砂漿面在靠近預留孔洞部位抹成稍帶弧度的坡面，帶弧邊界與原U-PVC 管道口相切。

3.4 安裝、固定輔助拉結裝置

輔助拉結裝置通過在斜檐板上預埋鋼筋頭或后植筋進行固定，用以抑制鋼絲繩在張拉過程中產生的水平推力[5]。通過該裝置上固定的滑輪組進行平穩導向，降低鋼絲繩的磨損。

3.5 穿繞鋼絲繩

明確吊籃安裝位置后，立即組織鋼絲繩的定位穿孔，準備穿繞鋼絲繩時，提前一天使用高壓水管對預留孔洞進行清孔處理；穿繞鋼絲繩過程中，加強對鋼絲繩的檢查、保護，避免存在折痕、扭曲等材料質量問題，確保鋼絲繩順直穿越孔洞；鋼絲繩穿過后，對處于預留孔洞段的鋼絲繩進行加強潤滑處理。

3.6 鋼絲繩拉結固定

鋼絲繩通過纏繞固定在已進行回頂支撐的框架梁上，使用4mm×8mm×1 000mm 木方進行拉結固定點的防護處理，預防鋼絲繩在張拉過程中對主體結構棱角產生損壞，見圖5。在框架梁上固定鋼絲繩時，應設置不少于4 個繩夾將鋼絲繩兩端卡住，并預留觀察口，見圖6，確保鋼絲繩同主體構件產生有效拉結，以作為吊籃裝置的配重部分；將多余鋼絲繩掛起、盤好，便于日常檢查及維護。

圖5 結構梁的防護處理

圖6 鋼絲繩觀察口

3.7 設置鋼絲繩防磨損措施

鋼絲繩同結構主體框架梁拉結固定后，對其與主體構件接觸部分做隔離防護處理，采用廢舊的膠皮管或是自行車輪胎對鋼絲繩進行包裹處理，將鋼絲繩與結構主體棱角部位隔離分開，預防使用過程中因受力遭磨損。

4 技術保障措施

鋼絲繩末端通過繩夾固定時，數量應不少于4 個，U 形開口應對側對齊布置。繩夾自拉結處依次夾緊，預留觀察口時，應設置在最后一個繩夾和前一個繩夾間，并確保鋼絲繩有少許拱起。

垂放鋼絲繩時，應將繩頭緩慢抽出后沿外墻自由滑下，待鋼絲繩下落至地面后，應將鋼絲繩盤好扎緊。用于拉緊安全鋼絲繩的重錘應設置在安全鋼絲繩末端，可起到穩定鋼絲繩、防止電機在提升作業平臺過程中將鋼絲繩帶起而影響平臺的穩定運行。

采用主體拉結作為吊籃的承力點時，需要定期檢查鋼絲繩及繩夾的工作狀態，確保鋼絲繩無嚴重銹蝕、松股、扭結及斷絲，保證鋼絲繩繩夾可靠無松動。鋼絲繩安裝前應認真排查，對附著在繩上的涂料、砂漿、化學膠等污物仔細清理，禁用不滿足要求的鋼絲繩。

5 結論及建議

雖然此種改進安裝方法具有很多傳統支架式吊籃所不具備的優點，但在采用此方法施工時，還需要結合工程實際進行合理選用。當遇到類似工程項目時，必須做好前期策劃準備工作，通過外墻造型合理安排吊籃的規格、數量以及位置，確保預留洞口可靠有效，避免后期擴孔對主體結構造成損傷。在吊籃使用期間必須做好日常巡查、排查工作，定期檢查鋼絲繩的受損情況并及時處理，保證鋼絲繩在使用過程中安全可靠。考慮到外墻造型影響，應安排專業安裝人員進行現場駐守，并定期檢查、更換限位裝置，確保使用安全。此安裝技術首次在本施工項目得到驗證實踐，相對于傳統吊籃安裝方式，具有多種優勢。結合本項目吊籃安裝難點，本安裝技術方便組織實施，有效降低了安裝人工及租賃成本，加快了施工速度，安全系數得到明顯提高。