施工升降機吊籠墜落事故原因分析與對策
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摘 要：作為施工升降機最重要的安全部件，防墜安全器的定期檢測尤為重要?；贏ndroid平臺設計了SAJ30/40型齒輪漸進式防墜安全器嵌入式檢測系統，分別采用角度傳感器和速度傳感器測量防墜安全器錐轂旋轉角度和升降機實時運行速度，通過上位機分析軟件進行數據處理，輸出防墜安全器的制動距離和動作速度。
關鍵詞：施工升降機;吊籠墜落;防墜安全器
1 前言
由于近幾年以來建筑行業的快速發展，建筑項目逐漸增多，所以工地上對于施工設備的安全性和可靠性要求也越來越嚴格。在另一方面，國家也為運輸安全設備制定了相關的規定和標準，以保證施工設備能夠高效、安全地運行。
2 施工升降機基礎方案設計
2.1 基礎定位
本工程地下室4層，考慮現場實際情況，在7#筒內電梯基坑位置設置2部施工升降機，其中1#施工升降機為雙籠，2#施工升降機為單籠。這樣可以有效利用筒內空間且升降機基礎箱形梁可以放置在結構梁上，結構梁下部采用鋼管柱支撐結構形式。
2.2 基礎承力支頂設計
結合塔樓地下室施工情況，1#、2#施工升降機基礎選擇布置在地下1層，選用箱形梁基礎，箱形梁基礎一端支承在結構梁上，另一端與預埋件焊接。箱形梁材質為Q235，長度為2.9m，截面尺寸為250mm×500mm×20mm×26mm。上部荷載通過箱形梁傳遞至地下1層結構梁上?？紤]到上部荷載較大，因此，在結構梁下部使用截面為φ299mm×16mm的鋼管柱（材質為Q235）進行支頂，直至將豎向荷載傳遞到塔樓地下室基礎底板上。
2.3 安裝工藝
2.3.1 放線定位
準確放線定位出施工升降機基礎箱形梁的位置以及支頂鋼管柱在各結構層的位置，確保支頂鋼管柱上下對齊、對準。
2.3.2 下部支頂鋼管柱安裝
支頂鋼管柱安裝按照從基礎底板向上逐層安裝的順序進行，確保下一層鋼管柱支頂牢固后方再進行上一層鋼管柱的就位安裝。根據鋼管柱位置在結構梁上下添加600mm×400mm×16mm的墊板，墊板固定方式為在結構板上鉆孔并用高強螺桿連接，螺桿直徑16mm。墊板上開設的螺栓孔必須準確定位，由責任工程師及項目測量工程師復核。墊板與結構梁之間的縫隙用灌漿料填實，確保傳力均勻。鋼管柱與墊板焊接采用坡口焊，必須保證焊縫飽滿;地下室施工階段環境較為潮濕，為防止鋼管柱銹蝕，應對鋼管柱進行防腐處理。地下3層結構梁邊線與地下2層結構梁邊線相差160mm，為了解決鋼管柱支頂面積不足的問題，采用22#槽鋼進行對抱焊接，端頭加焊厚16mm鋼板加固處理。
2.3.3 上部箱形梁安裝
上部箱形梁安裝時，一端與剪力墻埋件焊接固定，另一端搭接于結構梁上。為增強施工升降機基礎兩箱形梁的整體性，以便更好地保證安全，在兩箱形梁之間用20#槽鋼進行桁架式焊接連接。
2.3.4 基礎范圍防油污措施
升降機運行期間產生較多潤滑油油污，需防止污染主體結構，采用鋪設防水卷材、定期清理油污等方式處理。施工升降機基礎覆蓋范圍梁板結構表面鋪設1層膨潤土防水毯并澆筑厚50mm的C20保護層，靠近核心筒剪力墻一側膨潤土防水毯上卷1m固定。
2.3.5 檢查驗收
檢查鋼管柱中心位置誤差，將其控制在20mm以內，垂直度也控制在20mm以內;箱形梁水平度控制在10mm以內;箱形梁與剪力墻埋件、箱形梁間加固槽鋼、鋼管柱與墊板間焊縫均應滿足規范要求。
3 施工升降機防墜安全器嵌入式檢測
3.1 檢測原理
3.1.1 齒輪漸進式防墜安全器工作原理
施工升降機運行時通過齒條齒輪帶動防墜安全器離心制動塊旋轉，當升降機下行速度達到動作速度時，防墜安全器啟動制動過程。防墜安全器齒輪與離心制動塊共軸，達到動作速度時，離心制動塊甩開嵌入錐轂內側的凹槽并帶動錐轂轉動，齒輪、離心制動塊和錐轂三者同角度共軸旋轉，錐轂外側與摩擦板之間的摩擦力是防墜安全器的最終制動力，并通過齒輪齒條制停升降機。制動距離是制動過程中升降機的運行距離，與制動過程中齒輪旋轉角度對應的分度圓弧長成線性關系。
3.1.2 制動距離測量原理
施工升降機制動過程中，防墜安全器齒輪、離心制動塊和錐轂三者同角度共軸旋轉，齒輪和錐轂旋轉的角度值相同，根據GB/T34025-2017《施工升降機用齒輪漸進式防墜安全器》，防墜安全器制動距離的計算公式如式所示。
式中L為防墜安全器的制動距離;d1為齒輪分度圓直徑，本文采用的齒輪d1=120mm;β為錐轂旋轉角度。制動過程中防墜安全器卸載螺栓與錐轂以相同角度旋轉，防墜安全器檢測系統采用角度傳感器直接測量卸載螺栓在制動過程中的旋轉角度。
3.1.3 速度測量原理
防墜安全器檢測系統通過速度傳感器測量施工升降機的運行速度。測速系統采用結構齒輪
與升降機的齒條嚙合，速度傳感器測量結構齒輪的轉速，根據齒輪轉速和分度圓直徑計算升降機的運行速度：
式中V為升降機運行速度（m/s）;d[2]為齒輪分度圓直徑，本文采用的齒輪d[2]=120mm;n為齒輪轉速（r/min）。防墜安全器的動作速度是防墜安全器開始動作時升降機的運行速度，防墜安全器動作時角度傳感器測量角度的變化，故動作速度近似為角度傳感器角度值開始變化時升降機的運行速度。利用角度傳感器和速度傳感器采集的實時數據描繪參數-時間曲線，由角度-時間曲線可得角度開始變化的時刻t1，由速度-時間曲線可得t1時刻升降機的運行速度，即防墜安全器的動作速度。
3.2 檢測系統硬件結構
防墜安全器檢測系統主要由工業平板PC、角度傳感器和速度傳感器組成，配備微型打印機實現檢測結果的在線打印。
3.2.1 工業平板PC
工業平板PC是檢測系統中實現傳感器采集數據分析、顯示和存儲的核心設備，工業平板PC內部采用三星S5P4418核心板、四核Cortex-A9架構，操作系統為Android4.4.2，具有2路RS485和2路RS232工業接口。
3.2.2 角度傳感器
角度傳感器采用絕對值編碼器，分辨率為1024脈沖/轉，支持RS485MODBUSRTU工作方式，以差分平衡方式傳輸信號，具有很強的抗共模干擾能力。MODBUS協議是工業上常用的通信協議，其標準如下：[地址碼][功能碼][數據區][校驗碼]MODBUS協議RTU工作模式下，每個報文須以連續字符流進行傳送且采用CRC校驗，具有較高的數據密度，并且傳輸穩定，通信效率高。
3.2.3 速度傳感器
速度傳感器由增量編碼器和測速模塊組成。增量編碼器分辨率1200脈沖/轉，推挽輸出方式。測速模塊以STM32F103控制器為核心，將增量編碼器輸出的脈沖信號處理為轉速，通過RS232接口與上位機實現通信。
4 結束語
施工升降機防墜安全器嵌入式檢測系統是以傳感器器件作為檢測基礎的嵌入式檢測設備，基于Android平臺及Java編程語言設計了上位機分析軟件，以串口通信的方式實現傳感器和上位機的數據傳輸。本檢測系統對于制動距離的理論測量精度約為±1mm，完全可以滿足施工升降機防墜安全器的檢測要求。
參考文獻：
[1] 馮功斌，段紅莉.施工升降機防墜試驗方式探討[J].建筑機械，2016（4）：85～86.
[2] 盧立東，馬俊.便攜式施工升降機防墜安全器檢測裝置[J].建筑機械，2017（21）：113～114
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