井道式施工升降机在超高层住宅施工中的应用.pdf

建筑施工第45卷第10期2121井道式施工升降机在超高层住宅施工中的应用祝 斌上海新置建筑工程有限公司 上海 200335摘要：房屋建筑施工过程多采用施工升降机负责垂直运输，达到载人、载物至作业面的目的。现常用的其他施工升降机存在安全性欠佳等问题，且需在外立面留施工洞，收尾和楼层进出防护量大并有外墙渗漏隐患。经对比研究和分析，提出并应用井道式施工升降机这一新型的垂直运输设备，从而更好地取得安全、经济、社会、节能等效益，可供建设项目借鉴。关键词：井道式电梯；超高层住宅；垂直运输；节能环保中图分类号：TU61 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)10-2121-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.10.049Application of Shaft Type Construction Elevator in Construction of Super High-rise Residential BuildingsZHU BinShanghai Xinzhi Construction Engineering Limited Company,Shanghai 200335,ChinaAbstract:During the construction process of residential buildings,the construction elevators are often used for vertical transportation,achieving the purpose of carrying people and objects to the working surface.Other commonly used construction elevators have problems such as poor safety,and require construction holes to be left on the exterior facade.There is a large amount of protection for the end and floor entry and exit,and there is a potential leakage hazard on the exterior wall.Through comparative research and analysis,a new type of vertical transportation equipment,the shaft type construction elevator,is proposed and applied to better achieve safety,economic,social,energy-saving and other benefits,which can be used as a reference for construction projects.Keywords:shaft type elevator;super high-rise residential building;vertical transportation;energy conservation and environmental protection主承重梁曳引绳对重副轨配重链随行电缆控制柜曳引机限速器上极限开关上限位开关减速开关层门主轨超重保护吊笼安全钳减速开关下限位开关下极限开关张紧轮缓冲器图1 井道式室内施工升降机受天气和外界环境影响；与此同时，由于无需在外立面上预留施工洞，不存在倾翻力矩和冲顶的风险，保证了施工质量和安全；最后，井道式施工升降机可有效与电动运输机器和智能运输机器人相结合，保证施工智能化运输的实现1-6。2 井道式升降机的实施关键技术2.1 竖向服务范围的覆盖结构施工至58层就可以开始安装井道式施工升降机，后期每56层可以提升一次。起始点设在负1层、负21 井道式施工升降机简介施工升降机是建筑施工中经常使用的载人、载货施工机械，但目前常用双笼外挂升降机安全事故频发，经常出现坠毁、骤停、部件脱落等安全事故与安全隐患。井道式室内施工升降机设置在电梯井道内，采用钢丝绳提升方式，使轿厢做垂直运动（图1）。井道式施工升降机的机械系统由曳引系统、吊笼和对重装置、导向系统、吊笼门及机械安全保护系统等组成。曳引系统带有减速器，采用蜗轮副作减速传动装置，吊笼由吊笼架和围壁两大部分组成，吊笼架及围壁的外形尺寸可调整，以适用不同尺寸大小的井道，对重装置位于井道内，通过曳引绳经曳引轮与吊笼连接，对重装置通过对重导靴在对重导轨上滑行，从而平衡吊笼质量。相比于传统外挂式施工升降机，井道式施工升降机设置于井道内，不作者简介：祝 斌（1970），男，博士，高级工程师。通信地址：上海市长宁区通协路288弄1号楼308室（200335）。电子邮箱：收稿日期：2023-03-17科学研究SCIENTIFIC RESEARCH202310Building Construction2122层及1层都可以，视工地需要确定。结构封顶后，施工升降机主承重梁架设在电梯机房的楼板上，施工升降机可以覆盖从负2层到顶层的全楼层竖向范围内的垂直运输。屋面的材料运输利用塔吊吊运。如果屋面材料需要利用施工升降机运输，可以在屋面电梯机房预留进出口施工洞。2.2 施工升降机与正式电梯的转换超高层住宅封顶后，屋面机房及屋顶构架完成才能将电梯井道移交给正式电梯安装单位开始安装。1台正式电梯正常安装时间需要90 d，且须一个月的调试验收时间。井道式施工升降机的拆除工期为7 d，施工升降机在工程竣备前127 d（7 d拆除90 d安装30 d调试验收）必须开始拆除，才能满足正式电梯的安装调试验收进度。未安装施工升降机的井道的正式电梯安装调试验收合格后，可供装修阶段施工单位与井道式施工升降机同时使用。2.3 施工升降机到作业平台井道式施工升降机跟正式电梯的原理、安装、性能、使用等几乎相同且都安装在同一井道里。对于超高层来说，区别主要是曳引机和控制柜的位置不同，一个在井道底部层，一个在屋顶机房层。井道式施工升降机吊笼与井道层门门槛之间距离少于5 cm，因此从升降机到施工楼面之间不必搭设作业平台和平台围护，只需在电梯井道每层门洞外安装内开防护门即可。2.4 井道式升降机对井道选择的控制点1）井道大小。针对井道大小不同，该井道施工升降机吊笼大小、导轨支架、承重梁均可调，标准型吊笼内净空宽度及深度可调范围为1 6001 900 mm，升降机通过调节以上部件，可适用于宽度为2 0002 500 mm、深度2 1002 500 mm的井道，该尺寸范围井道基本涵盖了所有的住宅项目及一部分商业项目。而对于超出此范围的加大型井道，需要对相应部件加长加大，这些井道基本为商业项目。2）井道高度。针对井道高度不同，升降机亦需采取不同的结构形式。目前大多数住宅井道高度在120 m及以下，技术要求不高，因此所有款式井道施工升降机均可满足需要。但对于超高层120200 m的井道，只需提高相关部件强度及井道式施工升降机的运行速度即可满足。而对于300 m及以上项目，则需要更高的设计要求及安装要求，设计上要考虑钢丝绳的延伸问题、通信问题、电机持续运行的过热问题等，安装精度进一步提高，需要有更加专业的安装队伍。3）井道结构。目前各建筑中井道结构主要有3种：剪力墙结构、框架结构、框剪结构。对于剪力墙结构，需预留洞口进行安装，由于空间狭小，安装难度稍大。框架结构则无需预留洞口，安装操作方便，但需做好周围防护，否则存在安全隐患。框剪结构如果是前后贯通的，则无需预留洞口，如果是左右贯通的，则需要预留洞口，贯通部分需做好防护，安装较剪力墙结构方便。2.5 原结构的要求井道式施工升降机安装在电梯井道或钢结构的井字架内，随着建筑物施工进度进行爬升，无需预留、填补施工洞，无需基础，无需搭建料台、脚手架、护网等，对原结构几乎没什么影响和要求（图2）。安装和提升升降机时需预留孔位，其中主承重梁预留孔根据施工进度预留在最高位，主机预留孔一般在负1、负2层，承重梁预留孔中心线与主机预留孔中心线一致，没有预留孔的需钻孔，电梯拆除后封堵预留孔/钻孔（图3）。主机预留孔350井道宽2 200门洞宽1 100550550门洞中心线井道深2 230 顶梁预留孔主机预留孔电梯井道主机摆放位置1 000150350350450 图2 电梯井道安装 图3 主机预留孔中心线2.6 数量与布置由于井道大小限制，施工升降机运载量也受到了不小的影响，因此需通过不断地提速来满足施工需要。目前井道施工升降机的提升速度为1.02.5 m/s，即60150 m/min。然而受成本、安装精度、安装效率等因素影响，并非越快越好，比如速度越高，需要钢丝绳的根数越多、直径越大，主机功率相应加大，自重变大，从而增加了安装难度，降低了安装效率，甚至会对整个项目施工造成一定延误。因此在选用施工升降机时，需根据工程项目的实际状况确定，比如施工进度、施工高度、二次结构运量等。对于高度120 m以下楼层，单层面积不超过600 m2的，60 m/min基本满足需求，超过800 m2则应需要提高速度为90 m/min，而对于超过1 200 m2的，则需增加1台升降机；对于高度120200 m楼层，单层面积不超过600 m2的，90 m/min基本满足需求，超过800 m2则应需要提高速度为120 m/min，超过1 200 m2的则需增加1台升降机；对于高度超过150 m、单层面积超过1 200 m2的楼栋，建议选用2台井道式施工升降机。2.7 拆除时的关键点清空吊笼，将对重运行至底部，搬除约1/3对重块，并摆放整齐。将吊笼运行至最高点，以吊笼顶作为工作平台，拆除主副轨及支架，打开检修手动控制装置去移动升降机，向下缓缓运行，每下降1个导轨长度，拆除1组导祝斌:井道式施工升降机在超高层住宅施工中的应用建筑施工第45卷第10期2123轨，并把导轨放置在最近的楼层面，吊笼内存放最多不超过3组导轨。将吊笼运行至最低点，对重架位于井道最高处，在对重架下端最近的楼层面放置2根槽钢，将对重架缓慢落下，对重架上端通过葫芦固定好对重架，门洞口搬除所有对重块，运至最近楼面。拆除对重端绳头，每拆1根将钢丝绳安全放入地坑，防止钢丝绳甩头损伤人员或部件，将钢丝绳放完后开始拆对重框，可用起重工具将对重框缓缓放入地坑，如楼层过高可分层下放。拆卸吊笼处钢丝头，并将钢丝绳从各导向轮及曳引轮中抽出，抽出过程中注意节奏，防止乱绳、夹绳等，将钢丝绳盘好摆放整齐。拆除吊笼，将吊笼按装配顺序逆向拆除，并将地坑内所有零部件（包括对重框）搬至最近楼层，清空地坑。拆除主承重梁，在承重梁的上一层楼板面架设2根槽钢固定牢固，安置卷扬机，用钢丝绳固定住承重梁，将承重梁缓缓下放至地坑，如楼层过高可选择分层运送。拆除主机及机座，将各楼层物料运至装卸层打包装箱，摆放整齐等待运输。3 与传统升降机的对比分析3.1 四大优势1）施工周期上省时。随着新工艺新设备的不断推出，施工中用量较大的混凝土由混凝土泵送设备完成，很大程度上减少了升降机的运输任务。升降机的主要任务是运输人员及二次结构的物料，较高的运行速度使之在施工中更加灵活，利用率高。2）运营成本上省钱。使用该设备不受气候影响，可自主安排全天候施工；无污染无噪声，不会因环境问题造成停工；无需设置基础、预留及封堵施工洞，一次成形，不增加额外作业。3）能耗管理上省电。由于该设备配有对重，平衡系数为0.45，且转动效率较高，因此在运输同等量材料的情况下，其耗能更低，载重在500800 kg更是设备运行最理想的范围，此时吊笼端和对重受力比较平衡，而这个范围也是升降机在实际使用过程中最常用的载荷。4）操作使用上安全。该升降机的一个主要特征就是安全，升降机吊笼在2个导轨之间，不产生倾覆力矩；升降机地板地坎与门口楼面间距不超过50 mm，完全避免了乘客进出时发生坠落的危险；非强制性牵引附带对重使升降机从机械结构上完全避免了冒顶危险以及断绳的可能；封闭的电梯井道为升降机提供了天然屏障。3.2 六大特点1）技术适用性更强。技术专业性上，与外脚手架不产生任何干涉，保证了外脚手架的整体性；无需在外墙预留施工洞，保证了铝模的完整性；对装配式建筑，降低了升降机的运输量，更加突出了升降机的优势，井道预留孔洞可以与预制厂家统一技术标准；不用做基础和楼板预留洞口，升降机可沿着井道直达地下室；对精装修项目使用升降机运输，可以有效保护入户电梯，使开发商无需过早预订入户电梯；适用于任何不规则建筑物；不影响外立面装饰施工。2）经济效益性更高。不用做承重基础和回顶支撑；不用做运料平台及其防护；外立面不用预留施工洞及其收尾封堵；不用搭设料台及其防护脚手架；不用对外墙升降机立面进行收尾。3）能源消耗性更低：井道式施工升降机额定载重为1.5 t，额定速度60 m/min时，功率为18.5 kW，额定速度90 m/min时，功率为22 kW；而外挂式施工升降机额定载重为2 t，额定速度为33 m/min，单笼电机功率为33 kW，双笼功率为66 kW。在单层面积1 000 m2以下情况下，使用60 m/min井道式施工升降机每日节省电费约200元，每月节省电费6 000元以上。4）施工安全性更高。井道式施工升降机的安全标准及安全部件全部采用客梯标准及部件，安全系数达到13.5，而外挂式施工升降机一般为12。井道式施工升降机的独有特点为：无倾翻力矩，不会出现标准节折断的现象；主机为非强制性牵引（电梯曳引机依靠主动轮与曳引绳摩擦传动），不会发生冲顶问题；平层精度很高，吊笼底与楼板上下错位小于5 mm，与楼板的水平距离小于20 mm，不存在此环节有人员坠落的危险；井道全封闭保护，避免施工过程中高空坠落物对升降机的伤害；具有吊笼异常移位保护功能；停电应急装置可避免中途停机困人。5）环境适应性更强。井道式施工升降机不受台风、暴雨、冰雹等环境影响，施工单位可以安排24 h全天施工，很大程度上解决了由于天气原因给工地造成人员及物料的运输影响；在对结构没有任何改动的前提下，升降机直接安装在电梯井道内，可以到达任意楼层，包括地下室和屋面；升降机噪声小，对于城市施工项目，可以很大程度上降低施工过程中对周围居住群众的影响。6）乘坐舒适性更佳。施工升降机为变频调速，舒适感极好，由于导向装置为滑动导向，运行过程中十分平稳、安静；施工升降机为全封闭结构，客户乘坐比较有安全感；电梯井道内冬暖夏凉，无灰尘，给司机及乘客提供了一个良好的工作环境。3.3 不足和问题1）个别运力影响：1个电梯井道只能安装1台井道式施工升降机，井道式施工升降机又只有1个吊笼，与双笼外挂式施工升降机相比，运力减少一半；受电梯井道空间限制，对于一些井道尺寸小于1 900 mm2 000 mm的项目，升降机吊笼空间变小，仅能放置一斗车，从而降低了大部件如空调管等的运输量。2）个别工期影响：由于井道式施工升降机占用正式电祝斌:井道式施工升降机在超高层住宅施工中的应用202310Building Construction2124梯井道，在井道式施工升降机的拆除时间不能提前的情况下，可能会影响正式施工电梯的安装调试验收进度，从而影响项目的整体竣备交付进度；不过，可以通过非井道式施工升降机井道的正式电梯分段安装方法，实现正式电梯提前投入使用、施工升降机提前拆除，减少施工升降机拆除对工期的影响。4 应用案例武汉旭辉千山凌云住宅项目位于武汉东湖高新区高新二路与光谷大道交会处，由18栋2356层的高层组成，其中11栋为56层（檐高169 m）超高层。地下室2层、局部地下3层。该项目施工升降机全部采用井道式施工升降机，效果良好。武汉旭辉千山凌云项目一期于2019年6月6日开工，2021年10月30日精装竣备，2021年12月30日部分交付业主。工期日历天877 d，约29个月，施工期间经历了2019年武汉超长高温季、国际军运会、2个春节及2020年疫情停工约5个月，实际施工工期约24个月。该项目在施工工艺方面采用铝合金模板、全钢爬架、PC构件、全混凝土外墙、全混凝土厨卫间、全混凝土电梯井道、井道式电梯、外墙免抹灰、高精度砌块、预埋成品止水节、BIM机电优化等技术。采购10台SSD160A井道式施工升降机作为垂直运输工具。结构第10层开始安装，中间提升不超过8层/次。同时，采取主体先行、地库同步跟进的形式施工，历时7个月地库全部出正负零。地库一结构施工完成后，马上施工地库二结构的砌筑粉刷及其地坪，为后期主体二结构和精装修材料全部进地库创造条件。该项目材料全部进地库，故井道式施工电梯起步层设在地下2层（图4），结构施工至第10层开始安装，每5层提升1次。采用穿插提效的施工方法，主体一结构施工到第7层后开始安装井道式施工升降机，进入主体二结构施工阶段。总包单位分段（一般10层）验收结构和分段移交精装修分包单位工作面，使得施工环境整洁优美、建筑毛坯墙体光滑平整、施工现场各项标识清晰醒目，完美兼顾质量、安全与进度。在主体一结构、二结构及精装修同时施工的高峰阶段，为克服每栋楼1台井道式施工升降机运效欠佳的难题，通过增加升降机司机实行三班倒工作方式和各使用单位分时段错开使用的方式来弥补。井道式施工升降机依靠电梯井壁承重，无需基础，无需传统外挂式施工升降机安装时进行的地下室顶板支撑回顶；井道式施工升降机置于电梯井内，无需进行楼层出入平台的搭设、防护（各楼栋防护时间平均按11个月计算），无外立面的收尾工作；同时，井道式施工升降机在能耗方面有显著的节省，传统双笼外挂式SC200/200施工 井道式电梯图4 井道式施工电梯起步层 升降机三电机额定功率66 kW，SSD-160A井道式施工升降机额定功率为22 kW，在单层1 000 m2以下的情况下，使用60 m/min内置施工升降机每日节省电费约200元。经该项目使用后，井道式施工电梯的安全、节约、环保等优势得到充分体现，尤其是超高层住宅的使用效果更加明显。5 结语本项目通过井道式施工升降机的使用，大大提高了施工现场的安全系数，改善了工人的施工环境，加快了总体进度，降低了运营成本，节省了能源消耗。实践证明，井道式施工升降机在安全、效率、效益、舒适等方面相比传统施工电梯都具有绝对性优势，必将会得到越来越多的青睐和使用。1 王冠杰.浅谈建筑工程施工升降机的安全管理J.中华民居,2014(6):447-448.2 郭晓红,田卫国,顾亚,等.新型井道式室内施工升降机的研究与应 用J.建筑施工,2021,43(6):1053-1055,1058.3 苏瑜.施工升降机基础抗倾防沉设计应用J.工程建设与设计,2020(12):45-46.4 鞠久如,李享.加强施工升降机停层平台脚手架管理J.建筑安全,2014,29(1):15-18.5 鄢广相.施工升降机安全操作及使用验收要求J.建筑工人,2011,32(7):17-19.6 罗国良.施工升降机的事故隐患及安全使用和管理J.吉林劳动保 护,2010(5):35-36.祝斌:井道式施工升降机在超高层住宅施工中的应用