升降式高空作业平台施工技术在高大空间机电安装工程中的应用

  王勤虎 戴林宏 朱季 张蕾

  (中建安装工程有限公司上海公司上海201206)

  摘要：本文根据某钢屋盖下高大空间通风空调安装工程的实际情况，设计并使用了高大空间升降式高空操作平台施工技术。此项技术为施工人员提供了操作平台，提高了工程进度，降低了施工成本，为类似工程的施工提供一定的参考。

  关键词：高大空间  升降式高空作业平台倒挂脚手架机电安装通风与空调施工技术

  中图分类号：TU61    文献标识码：B  文章编号：1002-3607 (2016) 01-0055-05

1工程概况及施工难点

    中国博览会会展综合体工程位于上海市西部，由国家商务部及上海市政府投资兴建，为上海市重点工程，定位于建成世界上最具规模、水平、竞争力的会展综合体。该工程总建筑

面积为147万m2，拥有40万m2的室内展厅和10万m2的室外展场，配套工程有15万m2商业中心、18万m2办公设施和6万m2五星级酒店。

    本工程C1区为双层展厅，二层展厅为混凝土楼板、钢屋盖结构，纵向长度约270.0m，横向宽度约154．0m，净高27.5m。其屋架为倒三角桁架，宽4.5m，高4.5m，中心间距1 8．0m，

桁架内及桁架间分布有暖通防排烟风管、空调送风风管、强弱电桥架、虹吸雨水管及消防水管，尤其是风管，合计面积约3,5万m2，考虑其支吊架及法兰，总重量可达900余吨。桁架间机电施工体量大，高空施工安全性低，专业间交叉施工情况复杂，且必须在五个月内完成，因此工期非常紧，施工前必须制定完整的高空作业方案，才能保证工程的按期完成。

2国内高大空间施工现状

    对于高大空间施工，特别是钢屋盖下的机电安装工程，目前国内基本摒弃了传统满堂架施工方法，而是采用移动式高空操作平台技术、风管超长拼装整体高空吊装技术等用于给排水及通风工程施工。相关技术施工人员的操作平台或为脚手架、或为升降车，均以地面（或楼面）为着力点；操作平台高度有限，或操作空间狭小，操作人员和材料不能使用统一的平台来施工，无法满足高大空间大面积风管的施工要求。

    在高大空间钢结构及装饰工程施工中，悬挂式操作平台施工技术已较为成熟。该技术特别适用于工作面大、场地开阔、工期紧的施工项目，与满堂式脚手架相比，不占用楼地面，可以交叉施工，降低施工措施成本，缩短工期，如：

    (1)扣件式悬挂脚手架。使用扣件式脚手架在钢结构桁架上搭设悬挂式脚手架，用于钢结构防腐施工。

    (2)桁架式悬挂平台。该平台为型钢焊接桁架式平台，使用汽车吊悬挂吊点，长链起重葫芦提升至指定标高，搭设落地脚手架供操作人员上下。

    (3)悬挂式移动操作平台。该操作平台通过索链及手拉葫芦悬挂在屋架上部钢梁上，操作人员站在上面操作，结合屋盖的弧面在平台下降过程中，同时实现平台的平行移动。

    (4)电动升降的钢结构吊顶施工平台。该平台综合了悬挂式操作平台与溜索式施工挂篮的优点，利用建筑吊篮提升机作为提升系统的组合式钢  结构施工平台，单台面积可达20m2。

  3施工工艺确定

    悬挂式操作平台施工技术在钢结 构工程及装饰工程中已得到了成熟应用。该项目根据工艺、工期、安全操作等要求，参考国内高大空间施工经验，将装饰吊顶工程施工应用较成熟的悬挂式操作平台施工技术整合后引入机电安装工程高大空间施工中，综合定型悬挂脚手架、扣件式倒挂脚手架及电动升降装置等技术，形成“升降式高空作业平台”施工技术，即以型钢焊接平台作为平台单元，桁架上弦杆或檩条上架设的扁担梁为受力点，电动葫芦提升，手动葫芦加固，升降车运送人员，从而满足材料运输及工人操作平 台的需要。另外，通过平台本身及配合钢木平台板、倒挂脚手架，实现对平台的纵、横向及局部拓展，满足高大空间通风与空调安装工程的需要。

    该项施工技术代替了传统满堂架，在保证安全性的前提下，有效提高施工进度，降低施工成本，有着广泛的参考价值及应用推广价值。下面就“升降式高空作业平台”施工技术进行具体的介绍。

4工艺设计与关键技术

4.1升降式高空作业平台设计

    根据施工要求需要，升降式高空作业平台主要实现以下功能：

    (1)平台主要作为材料运输及人员作业使用，可带800kg材料随平台提升至安装高度，正常施工过程中，单位面积荷载：100kg/m2。

    (2)平台提升过程中不载人，吊点加固及拆除过程中限载2人，使用过程中限载8人。

    (3)每组平台可根据需要作垂直升降，平台应有相关构件便于纵、横向及局部拓展。

4.1.1钢平台设计

    (1)钢平台单元尺寸的确定

    本工程中风管最大宽度为2.5m，为保证风管放置于平台上人员可以通行，平台宽度确定为4.0m；桁架间净距13.5m，为保证平台垂直升降，平台长度确定为12.0m。因此，钢平台单元尺寸确定为12.0mx4.0m（见图1）。

    (2)钢平台结构设计

    平台底座由型钢焊接制成，纵向外框采用HN250×125H型钢，内部每隔750mm设置L64×4角钢；横向采用12#槽钢，间隔1800mm;底座上铺5mm厚钢板网，搭接长度不小于60—90mm；底座底部设置安全网．防止施工过程中小零件坠落。

    平台设置1.2m高护栏，护栏采用30 x2方钢，立杆间隔为1.5m，横杆两道，底部设180×2扁钢踢脚板，整个护栏设置钢丝网。

    平台两侧分布两排吊耳，两排吊耳间距3．0m，与檩条间距一致，每排5个，共计10个吊耳。吊耳使用钢板焊接于底座H型钢上，焊接完成后经过无损检测确保牢靠。

    (3)验算复核

    平台经过详细的验算复核，确保具有足够的自身稳定性，防止在升降 及施工过程中发生折弯、扭曲。

  4.1.2升降与固定系统

    钢平台悬挂采用吊带兜挂固定在扁担梁或主桁架上弦杆上（见图2），

  扁担梁横跨三根檩条，由檩条分担受力，吊点设置于扁担梁中心，下端通过专用链条与平台吊点联接（见图3），

 要点如下：

    (1)扁担梁设置采用HN150×75x5x7的型钢：

    (2)平台使用3t的吊带：

    (3)扁担与主檩条之间及扁担与吊带之间接触处使用3mm的橡皮垫。升降式高空作业平台提升采用4个电动葫芦遥控同步控制和单点调整，要点如下：

    (1)高差控制采用钢卷尺监测，横向控制值20cm，纵向控制值50cm;

    (2)钢平台提升速度控制在5.3m/min以内。    电动倒链采用环链式电动葫芦，如下安全装置配置（见图4）。

    (1)电机刹车。采用“电磁刹车”是独一无二的刹车设计，其特点在于即使在满载状态下电源关闭的同时，刹车也立即发生作用；

    (2)紧急停止开关。当按钮按下时设备的电源将被切断，而且按钮将自动锁定；

    (3)极限开关。上下极限开关可在提升、下降超限时自动断电，防止链条超出，确保安全。

    平台提升到位后，为保证施工的安全性能，增加6个2t手动葫芦吊点，并将葫芦锁死避免机械受力，保证施工过程中飞船的稳定性。

    平台的提升工况及施工工况均应经过详细的验算复核，包括提升工况及施工工况下檩条、葫芦、吊装索具、手动葫芦、电动葫芦等，确保足够的安全系数，保证施工安全。

4,2升降式高空作业平台拓展

    机电安装工程不同于装饰工程的大面积无死角施工，而是根据机电管线布置呈点、线状分布。因此，升降式高空作业平台使用于机电安装工程后应配合其它措施考虑平台的拓展，在满足施工需要及施工安全的同时有效降低施工成本，加快施工工期。

4.2.1纵向拓展一平台搭接

    对于机电管线的线型区域，使用2个或2个以上平台纵向布置分别提升，就位固定后对连接处绑扎牢靠，拆除连接处护栏，组成长平台（见图5），

4.2.2横向拓展一配合钢木平台板

    对于机电管线较密集的区域，为减小平台本身自重，使用钢木平台板配合平台进行横向拓展。在本工程中，使用两个平台间距4m布置，提升到位并加固后铺设钢木平台板组成12m x12m组合平台（见图6）。

    平台内侧12m边长上，设置钢管（4 8*3.5，见图7、8），每3m设置一根钢管，用十字扣件连接，起固定和控制平台间距作用，然后铺设钢木平台板。

    钢木平台板与支座钢管连接采用J型连接件加螺帽固定。

4.2.3局部拓展一配合倒挂脚手架

    对于机电管线的末端，突出平台的部分或受钢桁架影响无法使用平台的区域，配合倒挂脚手架（见图9），从钢结构桁架及檩条处生根，搭设于平台旁边，满足机电施工需要，搭设要点如下：

    (¨倒挂脚手架荷载100kg/m2。

    (2)利用钢屋架及檩条为吊接点设钢管双横杆，横杆与钢樑间用4—6mm橡皮保护，以防碰坏钢架及油漆。

    (3)架体纵向两边需每4.5m设置剪刀撑（夹角450~ 600），横向操作层需设水平剪刀撑。

    (4)架体操作层四周设置生命索，同时架体操作层四周设二道扶手及密目网、档脚板。

    (5)为保证倒挂脚手架的安全性，在平台底部立柱与下横杆连接处纵向每4.5m处用1.2吨带增设11mm钢丝绳与上部屋架支撑点连接，用紧线钳拉紧，形成兜保险。

5方案实施与安全保证措施

    升降式高空作业平台在国家会展中心项目C1区二层展厅上空钢屋盖下的通风与空调工程中得到了成功应用，保证了施工安全、施工质量及施工工期的要求。

5.1升降式高空作业平台的布置

    升降式高空作业平台布置根据展厅防排烟风管、空调风管走向而定，既有垂直于桁架方向又有平行于桁架方向（见图10）。布置要点如下：

    (1)垂直于桁架方向的防排烟风管直管采用12m x4m平台。

    (2)防火分区交界处防排烟风管平行于桁架，纵向拓展组成长平台。

    (3)防火分区交界处空调送风冈管支管密集，横向拓展形成12mx12m平台。

    (4)桁架内风管接头处及桁架间防排烟风管风口处，采用钢管悬挂脚手架配合作业平台进行局部拓展。

5.2安全保证措施

5.2.1通用安全保证措施

    (1)进入施工现场的工作人员，必须进行安全技术交底和安全技术教育，受交底人员必须全部签字、并做好书面记录。

    (2)平台升降及使用必须制定操作规程，建立安全操作制度，并在醒目处挂牌警示。

    (3)在平台作业投影地面区域设置警戒线，设置专门安全人员监护，严禁无关人员进入施工区域。

    (4)风力大于6级及雨雪天气停止作业。

  5.2.2平台制作安全保证措施

    (1)平台制作完成后，对法兰接点和吊耳焊缝进行磁粉探伤检查，检查合格后方可出厂。

    (2)平台现场拼装完成，经专业单位检测合格后挂牌投入使用。挂牌内需包括验收合格牌、使用要求及使用规程。

5.2.3平台升降安全保证措施

    (1)平台提升前屋架钢结构必须全面验收合格，并做好相关钢结构移交手续。

    (2)升降过程必须统一指挥信号，确保信号传递准确，渠道畅通。

    (3)平台提升时，同一个平台的电动葫芦由同一只电箱引出。

    (4)平台提升及下降过程中严禁任何操作人员随平台上下，平台上人采用升降车。

    (5)平台升降到位后，在平台两端与主桁架腹杆设置固定索，用钢丝绳紧绳器紧固，以防平台晃动。

5.2.4倒挂脚手架使用安全保证措施

    (1)脚手架的检查、维修保养必须由搭设方施工员及操作人员负责，项目安全员必须每日检查监督。

    (2)定期观察立杆的垂直度，仔细观察各杆件的绑扎件，连接件是否松脱爆裂，杆件牢靠与否，是否有移位情况。及时维修铺设竹笆、安全网及绑扎点，防止人、物从空洞中坠落。

    (3)及时清理聚积在脚手架操作层上的堆积物。

    (4)不得损坏脚手架，严禁拆除纵、横向的水平杆，堆物不得超过设计荷载。

5.2.5倒挂脚手架拆除安全保证措施

    (1)拆除人员进入岗位后，先进行检查，加固松动部位，清除步层内留的材料、物件及垃圾块。所有清理物应安全输送至地面，严禁高处抛掷。

    (2)拆除时必须有施工员进行安全技术交底，严格按拆除方案进行，设警戒区域，张挂醒目的警戒标志，警戒区域内严禁非操作人员通行。

    (3)拆除人员必须戴好安全带，扣好保险钩。拆除人员必须四人配合，上面二人立足点在钢屋架檩条上，下面二人立足点在钢屋架内下端横梁上。

    (4)所有高处作业人员，应严格按高处作业安全技术规范(JGJ80-91)的规定执行并遵守安全纪律。

    (5)严格按搭设的反程序进行拆除，即密目网->竹笆->防护栏杆->搁栅->斜拉杆->大横杆->小横杆->立杆->钢屋架上部横杆。

    (6)不允许立面拆除或上下二步同时拆除，认真做到一步一清、一杆一清，所有斜拉杆、隔离措施、登高措施必须随脚手架步层拆除同步进行下降，不准先行拆除。

    (7)所有杆件与扣件在拆除时应分离，不允许杆件附着扣件输送，或两杆同时拆下输送地面。立杆、斜拉的接长杆件拆除应二人以上配合进行，不宜单独作业，否则易引起事故。

    (8)脚手架拆除应从吊架外部向里拆除（一步一清），拆下的材料从架体外端传递至作业平台，堆放整齐。

5.2.6平台使用安全保证措施

    (1)开降式高空操作平台在搭设完成后、使用前，由项目部组织专业工程师、质检员、安全员进行验收，按升降式高空操作平台荷载100kg/m2的要求，进行75%、100%及120%的系数进行沙袋堆载试验，确认合格后，方可进行验收。

    (2)操作平台上允许荷载值：平台控制在100kg/m2，沿纵向线荷载不超过400kg/m;集中荷载不超过400kg，且两点间距不得小于4m；可拆卸铝合金板平台控制在100kg/m2（即每块板长4m、宽0.6m、荷载不得超过240kg/块，单一集中荷载位于跨中，不得超过120kg）。安排专人严格控制操作平台的荷载，出现超载现象不得允许吊装。

    (3)为确保平台使用安全，列出机电安装需上平台的材料清单，标明管件尺寸、重量等。

    (4)施工人员通过直臂车进入平台，直臂车升到与平台同一高度后，施工人员第一时间将生命绳生根，再从直臂车上登录平台。

    (5)在每个施工平台上放置四个干粉灭火器，减少火灾的发生。移动式升降平台及倒挂脚手架上施工严禁动火。平台作业区域物品堆放整齐；易燃品设置专门存放区域。

    (6)所有高空操作人员作业时安全带必须种根，行走时安全带必须种根在生命绳上，生命绳采用M10钢丝绳．设置在钢结构管桁架及檩条上。

    (7)高空施工严禁向下抛掷物体，施工人员必须携带工具袋，将施工小工具放入工具袋内，平台下方设置防护网。

    (8)吊装、拼装区域设置警戒线，严禁非作业人员进入。

    (9)各作业施工区域必须设置安全监控人员，随时检查吊点、吊具、平台、平台板是否处于正常使用状态，发现情况及时汇报、处理解决。