建筑高空作業電動吊籃在水電站豎井中的安全運用

楊 洪,楊禮婕，陳 宇

(1.四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川 成都 610072；2.中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川 成都 610072)

1 建筑起重設備在水電站豎井中的安全使用現狀

隨著社會主義市場經濟的不斷發展，建筑機械化施工在保證工程安全、加快工程進度、降低工程投資等方面作出了巨大貢獻。建筑起重機械已被廣泛應用到建筑工程和市政工程中。但在水電站的豎井、斜井等高空作業時，由于起重設備比一般建筑施工的載重大、運輸距離長，往往需要多個起重設備配合使用，并且各個水電站的高空作業的環境不同，造成高空作業的提升設備也不可能完全一樣，大多數需要定做，因此運用于水電站豎井中的起重機械風險性較大，易發事故，而安全性較低。提升設備的安全運用已經成為水電施工安全管控的主要問題。

2 法律法規對水電站豎井的起重設備安全要求

近幾年，國家相繼出臺了相關法律法規以遏止特種設備安全事故的發生，收到了明顯成效。不難看出，健全有效的法律法規體系對防止建筑起重機械安全事故起到了首要作用。目前，我國初步形成了“人大法律—行政法規—行政規章—安全技術規范—標準”五個層次的法規體系結構。但從當前建筑起重機械在水電站豎井、斜井中的運用發生事故的狀況來看，在執行國家的法律法規和措施及程序上仍存在不夠完善和問題。在制度上仍然缺少專門法律的支撐，在法規層次上存在缺陷，尤其是部門規章還不夠健全。《建設工程安全生產管理條例》和《安全生產許可證條例》雖然確立了建筑安全生產管理的最基本的制度，但因相關部門沒有出臺具體的實施細則，可操作性不強。如水電站豎井中的起重機械安全管控要點空白、水電站豎井起重機械的定期檢驗、安裝驗收檢驗規程、檢驗周期和檢驗內容沒有及時公布。

此外，《特種設備安全監察條例》和《建設工程安全生產管理條例》對建筑起重機械檢驗機構的資質要求的表述也不一致，更沒有針對像水電站豎井中，運用建筑起重機械定制提升設備的檢測檢驗提供準確表述。由于建筑起重機械對于改善水電站豎井施工具有重要的作用，建筑起重機械將在今后的水電站豎井施工中應用越來越普遍。而在目前在水電站豎井起重施工中怎樣降低安全隱患，減少安全事故，唯一的辦法只有加強建筑起重機械在水電站豎井施工中的安全管控，從安全措施上入手，細化各種安全方案。改進目前建筑起重機械在水電站豎井施工中的安全措施，盡最大可能提高安全指數。

3 建筑高空作業電動吊籃在水電站豎井中的安全運用及措施

3.1 工程實例

毛爾蓋水電站樞紐建筑物由礫石土直心墻堆石壩、泄洪放空洞、溢洪道、引水隧洞、調壓井、壓力管道及地面廠房組成，總庫容5.35億m3，總裝機容量420MW，屬大(2)型水電工程。

該工程涉及超過百米的三豎井和一斜井。其中，進水口閘門井深101.5m，開挖斷面尺寸為12m×15m；放空洞檢修閘門井井深103.0m，開挖斷面尺寸為6.0m×10.0m；調壓井內徑22.00m,高171.00m，系目前亞洲最大規模調壓井；壓力管道斜井主管總長為413.486m，內徑7.00m，支管內徑4.00m。為節約工期、提高工作效率，在工程利用房建玻璃幕墻的清洗吊籃技術，設計了多個豎井及斜井施工提升平臺。從實際運用來看，吊籃的使用大大提升了施工效率，未發生一起安全事故。以下就調壓井灌漿施工提升平臺方案選擇、計算參數及相關安全措施，進行歸納、總結。

3.2 施工方案的選擇

調壓井井筒固結灌漿前期施工準備采用搭設滿堂腳手架。由于調壓井井筒直徑22m，井高171m，搭設腳手架工程量太大，施工準備花費時間過長，調壓井井筒固結灌漿施工工期不能滿足調壓井施工計劃的總工期。采用搭設腳手架施工調壓井固結灌漿方案不可行。

通過和承建單位中水十局基礎處理項目部共同分析研究，決定把房建中玻璃幕墻的清洗吊籃技術直接用于毛爾蓋電站調壓井的人員、材料運輸。

在使用過程中發現，這樣的提升裝置完全可以運用到水平固結灌漿平臺的制作中。因此，決定定做一個可以承受一定荷載的操作升降式平臺施工井壁水平固結灌漿。井壁水平固結灌漿孔造孔及灌漿施工都在灌漿平臺上進行，該平臺(自重20t)可承載一定的活荷載(10t)在調壓井井筒內上下移動，灌漿平臺靠調壓井頂部5臺卷揚機通過鋼繩牽引上下移動，平臺上下移動時靠井壁邊平臺上安裝的防摩阻輪起到水平限位作用，以免平臺被卡住。平臺工作時靠安裝的絲桿千斤頂水平定位；豎向定位除了卷揚機鋼繩穩住平臺不動外，另外增加手動葫蘆將平臺與調壓井壁預埋的灌漿管安裝的掛拉架拉緊，使灌漿平臺更加穩定。

3.3 調壓井井筒固結灌漿平臺設計主要參數計算

3.3.1 卷揚機參數

主平臺重量P1=20t(主架和鋪板等18t，絲桿及限位輪等2t)。

工作活荷載P2=10t(包括圓盤鉆、適量釬具、工作人員等)。

卷揚機提升力T1= (P1+P2)×α=51t(安全系數α可取1.5～2，取1.7)，設計布置5臺卷揚機，卷揚機采用動滑輪提升，每臺卷揚機拉力為T2=T1/5/2=5.1t。

因此選用卷揚機參數：提升力T2=5t，容繩量S=450m，卷筒繩速V=7～9m，鋼繩直徑φ22mm(破斷總拉力大于300kN)。

平臺工作狀態時加掛5臺5t手動葫蘆，安全拉力可達75t，安全系數達到2.5。

調壓井灌漿平臺設計見圖1。

1、2—主架斜撐；3、5—主架橫梁；4、6—附架鋪板

3.3.2 其它機具參數

起重滑車16t/臺，起重滑車卸扣20t/件，倒向滑車10t/臺，倒向滑車卸扣10t/件。

起重滑車帶子繩φ13mm/根(每組3根,每根挽一頭掛裝，6根承力)，倒向滑車帶子繩φ10mm/根(每組2根,每根挽一頭掛裝，4根承力)，手動葫蘆5t/臺，共5臺。

3.4 安全保證措施

為保證灌漿平臺的使用安全，從安裝作業前的檢查開始，在現場對灌漿平臺的鋼絲繩外觀質量、構件連接處、附墻裝置,以及對電動機、電器控制系統等進行了驗收。進行了空載運行試驗、額定載重量運行試驗，安全鎖鎖繩速度試驗，安全鎖靜止滑移量試驗，制動距離、懸吊平臺強度和高度等試驗。通過驗收，灌漿平臺系統操作、運行正常，達到運行條件，驗收合格。

3.4.1 灌漿平臺施工水平控制

由于5臺卷揚機同時聯動使用，提升時各臺卷揚機在各種工況下可能出現升降不一的情況，在平臺的中央設置了由一個塑料桶及水管做的簡易水平并延伸至5臺卷揚機吊點。通過檢查每個吊點的水平高度判斷平臺是否水平，而后通過單調個別升降高度不一致的卷揚機來達到每個吊點的水平控制。

3.4.2 灌漿平臺固定裝置

當灌漿平臺就位后，由于有灌漿施工動荷載的存在，不可能單靠5臺卷揚機的拉力保持平臺的使用，故設計了固定裝置：①設置抗剪插銷，在灌漿平臺就位時將插銷插入每隔3m高的預留灌漿孔，并輔助手動葫蘆(5t/臺)固定每個吊點，保證結構的整體穩定；②設置5個手動千斤頂(正反絲)，在平臺就位時進行鎖定，防止施工作業時產生晃動，保證施工安全。

從運行使用的情況來看，因為整個灌漿平臺移動較慢，升降頻率較低，使用較為安全。而運輸吊籠的使用頻繁(速度為9m/s，吊籠限載6人/次)，安全隱患突出。為此，除了正常的安全制度和保證措施外，還制定了相應的應急處理措施。

3.4.3 突發事故應急處理措施

針對本工程的安全生產評估狀況，本著“抓生產必須抓安全，以安全促生產”的指導思想，內部實行安全管理責任制，項目經理是第一安全責任人；設立安全管理機構，安全責任落實到每個班、每個人。安全管理機構框圖見圖2。

圖2 安全管理機構框圖

3.4.3.1 吊籃在工作中突然停電時應急處理措施

吊籃在工作中突然停電時,應立即切斷電源箱開關,防止送電時發生意外,待接到來電通知后再合上電源開關,并經檢查正常后開始工作。停電后需要返回到施工平臺時,應同時抬起兩端提升電機的手動滑降手柄,使吊籃自由滑降至施工平臺。如要返回地面時，待備用發電機發電正常后，再返回到吊籃上升至地面。

3.4.3.2 吊籃升、降過程中松開按鈕后不能停止的應急處理措施

吊籃在升、降過程中如松開按鈕后仍不能停止時,應立即按下電箱門上的紅色急停開關,使懸吊平臺緊急停止，然后切斷電源箱開關,檢查接觸器情況,清理接觸器表面粘附油垢雜物,手按接觸器能恢復正常動作后,合上電源開關,旋動緊停開關使其恢復原位后繼續工作。如故障仍不能排除時,應切斷電源開關,采用手動滑降方法將吊籃降至施工平臺進行檢修。

3.4.3.3 吊籃因水平傾斜而自動鎖繩的應急處理措施

吊籃在升、降過程中或一端滑降面水平傾斜至一定范圍時,安全鎖會自動鎖繩。此時應立即停機,然后將電箱上的轉換開關轉向平臺低端，再按上升按鈕將吊籃降至施工平臺,檢查并調整兩端提升機中電磁制動器間隙至符合要求；或檢查兩端電機轉速差異,如差異明顯應更換電機。

3.4.3.4 工作鋼絲繩卡塞在提升機內時的應急處理措施

工作鋼絲繩發生卡塞在提升機內時,應立即停機。嚴禁反復升降進行強行解脫。在確保安全的情況下,撤離吊籃內的施工人員,派遣經過專業培訓的維修人員進入吊籃進行維修。首先將安全鋼絲繩纏繞于兩端提升機安裝架上,用繩扣將安全鋼絲繩兩端扣緊；然后松開兩安全鎖擺臂滾輪的保護環,將工作鋼絲繩與滾輪脫開,使兩端安全鎖處于鎖繩狀態。在采取上述安全措施后,取下提升機檢查,并退出卡塞的鋼絲繩,將換好的鋼絲繩重新放下和穿入提升機內至拉緊鋼絲繩；然后將工作繩裝入安全鎖擺臂滾輪槽中,裝好保護環,使安全鎖打開后,將吊籃提升0.5m左右停止；取出安全鋼絲繩上的繩扣，將安全鋼絲繩放至懸垂位置,再將吊籃下降至地面,經過嚴格檢查維修后,方可繼續使用。

3.4.3.5 工作鋼絲繩斷裂時的應急處理措施

吊籃一端工作鋼絲繩斷裂時,吊籃發生傾斜,至一定傾斜位置時安全鎖自動閉合,將吊籃鎖住。此時,吊籃內施工人員應保持鎮靜,并按工作鋼絲繩卡塞在提升機內時的緊急措施進行處理。

3.4.3.6 最佳應急保險裝置

雖然在停電、機械故障、吊籃傾斜、鋼絲繩斷裂等六種不利工況下制定了相應的應急處理措施，但在吊籃整體突然斷裂的情況下，仍然不能保證吊籃的安全。為了防止這種情況的發生，設置了第三套保險裝置：以5臺中的2臺卷揚機鋼絲繩兼作小吊籃的穩繩和制動繩。在吊籃的上部增設一“防墜器”，這樣在提升過程中，如果由于某種原因，主起升鋼絲繩斷繩或連接裝置斷裂，防墜器能自動抓住制動繩，使吊藍牢固地支撐在2臺卷揚機鋼絲繩上，平穩停住，不致墜入井底，從而保證人員的安全和提升設備不致損壞。

4 結束語

在施工之前，監理在對所報措施中特種設備的資格進行審查時發現，提升裝置按照國家規定無法進行特種設備的檢測檢驗。因為依據《特種設備安全監察條例》規定，從事監督檢驗、定期檢驗、型式試驗的特種設備檢驗機構應當經國務院特種設備安全監督管理部門核準。而《建設工程安全生產管理條例》對達到國家規定的起重機械檢驗檢測周期的，規定必須經具有專業資質的檢驗檢測機構檢測。為解決以后在施工過程中出現類似問題，建議：一方面，加快起重設備的監測檢驗規范的完善工作，減少規范盲區；另一方面，設計制作單位應盡快申報專利，加快普及運用，進一步完善應用的相關要求、規范及規章制度。

豎井施工安全問題十分突出，在施工豎井過程中，尤其是在建筑起重設備在水電站豎井中的運用還不完善的情況下，無論是建設、監理單位還是施工單位應密切配合，采取相應的各種措施，加強管理，提高安全防范意識，持證上崗，嚴格執行相關規程和規范，安全措施落實到位，不斷總結管理經驗，提高安全管控能力，確保豎井施工的安全。