[QC]免登高吊杆安装装置的研制 [详细]

免登高吊杆安装装置的研制

浙江省三建建设集团有限公司绿谷?杭州浙商创新发展中心项目部QC 小组

一、工程概况

绿谷?杭州浙商创新发展中心项目位于江干科技园单元，地块东至规划支路，南临九沙河和德胜路，西至红普路，北至九州路。为杭政储出[20XX]68号地块商业商务用房，总建筑面积3 02165.2平方米，其中地上建筑面积约187907.0平方米，地下建筑面积约114258.2平方米，拟建二层地下室、8幢写字楼、1幢酒店和部分地下商务配套。

图1本项目效果图

本项目施工图纸范围内的消防安装工程，项目于20XX年8月开始施工，根据合同要求，在20XX年10月中旬竣工交付。工期目标为750天。

该项目的消防工程施工主要内容为桥架、风管和管道安装，经统计本项目总桥架和风管安装总长度约为8500

m，共计吊杆约8000对。因此，本项目吊杆安装工程量很大，该工作的实施过程将直接影响到整个消防工程的施工，同时，该项目工作的施工过程安全防护也成为了本项目安全管理重点。

表2 工程概况表

二、小组简介

表3QC小组简介表

保15日三、选题理由

问题提出

吊杆安装是安装桥架和风管一项前期重要的工作，吊杆也是桥架和风管与施工现场的结合面，通过吊杆结构将桥架和风管负载于建筑体，因此吊杆的安装时间很大程度上决定了桥架和风管安装的工期。同时吊杆的安装位置大部分为沿吊顶安装，传统的施工方式不可避免产生了高空作业，安全性问题也相应成为这类施工的关注焦点。

我们QC小组对传统吊杆安装施工步骤和每一步骤耗时进行分析。

传统施工步骤的前提条件为:利用红外线水平仪形成两条平行线，操作工（甲）站在活动脚手架上操作，操作工（乙）站在下面做帮手；

图4传统吊杆安装施工步骤和阶段的所耗时间

通过上面的传统吊杆安装8个施工步骤计算共需耗时420XX7min），同时施工操作过程为高空作业，时常发生人员因登高产生的伤害。

确定课题理由理由一:项目进度和成本要求

本项目为消防工程，消防的防排烟风管和桥架共长达8500m，合计需要安装的吊杆支架约为8000对。因此本项目的吊杆支架工作量大，传统的吊杆安装施工费时费工，需要改进优化吊杆安装加快进度和降低人工成本。

图5现场吊杆安装施工

理由二:安全要求

传统消防系统吊杆安装是一种高空作业，高空作业已成为安装施工的主要的安全隐患，传统的施工方式采用脚手架或梯子两种工具作为登高工具，并在登高工具上站立用电钻进行钻孔施工，一般登高工具没有保护措施，存在极大弊端，极易造成人员坠落安全事故；同时在不同吊杆安装位置，登高工具需要搬运移位，因此，传统方式既费时又存在较大安全隐患，导致劳动强度高，工作效率低，另外，在钻孔过程中，操作人员受粉尘的影响较大，也极大损害了操作人员身体健康。

为优化文明施工环境，提高安全防护设施的可靠性，不断完善员工生产作业环境，保证施工质量，确保作业人员人身安全及国家和企业的财产安全，尽快将施工操作设备、设施工具化、标准化、定型化，已经成为当前形势所迫切需要解决的问题。

理由三:无现成配套工具和可行的专利技术

经我们QC小组成员进行多方市场的调研和询问，没有找到能完全满足我们吊杆安装需要的工具。

同时我们进行专利检索，找到以下八个相关的专利技术，进行深入分析发现，现有的专利技术主要分为以下三类，第一类专利主要针对在吊杆孔已完成的情况下，通丝吊杆的安装所采用工具进行创新发明；第二类专利主要针对钻吊杆孔的免登高工具的创新发明；第三类是上述两类专利结合的创新发明；但是前二者只解决了我们QC小组的一部分问题，第三类专利虽然解决了两类问题，但是该类专利市场没有现成产品，同时从技术上分析，也存在该工具笨重，制造复杂、操作难度大，无接灰功能等问题，因此上述的这些专利仍然不能满足本QC小组所要解决的问题。

基于上述理由，本QC小组决定将此活动课题确定为:免登高吊杆安装装置研制，以通过本QC活动，改善吊杆安装施工环境、降低施工过程的危险性，提高支架安装的工作效率。

四、确定目标和可行性分析

确定目标:

我们QC小组经过共同讨论研究，确定目标为:研制一种免登高吊杆安装装置，降低安全隐患，减少施工成本，施工时间缩短50％以上。

可行性分析:

1、技术和人员上:本活动参与人员由现场施工经验丰富的技术人员组成，并且本小组已成功完成过QC活动，具备较高的解决问题及创新能力，为本次QC活动提供了技术保障。

2、资金和政策上:本项目为创杯项目，也是公司重点标杆项目，在创优和技术创新方面，项目的业主和公司，都给予了大力的支持。在实施经费上和奖励制度上，公司都制定了相应的管理办法，为本次QC活动解决了资金问题和激发了QC活动人员的参与积极性。

3、活动对象上:免登高吊杆安装装置的研制符合“小、实、活、新”的特点，通过现有的工具和材料进行组合制作，结合前期已做过局部的研制尝试，积累了一定经验，为本次活动打好了基础。

五、提出方案并确定最佳方案

本QC小组针对吊杆支架安装的施工过程的每一步骤和施工工艺特点分析，进行多次讨论，广泛收集班组长、质量员、技术负责人、专家的意见，同时上网查阅相关资料、公开专利、并结合工程现场实际情况和已有的相关装置，集思广益，按方案的简易可靠程度，提出了三种不同解决方案。

方案一:采用混凝土钢钉固定器（吊杆支架神器装置）

图6混凝土钢钉固定器

本方案是在市场的调研基础上，采用目前市场上并已应用在装修工程上吊顶安装施工中的混凝土钢钉固定器和专用带火药钢钉，如上图所示。该装置的原理是利用操作人员手持顶部装有火药钢钉固定器，垂直顶住吊杆安装位，用力用手掌托固定器，通过挤压火药爆炸将钢钉顶入混凝土顶部，然后安装吊杆在专用钢钉上。

方案分析:该方案采用市场现有产品，无须开发研制，装置和钢制都为市场已有产品。但是，该装置采用火药钢钉，存在较大安全隐患，同时操作过程中，施工噪音较大，极大破坏施工环境，也给操作人员造成身体损害。

方案二:采用木档组装简易吊杆安装装置

该方案是在参考施工现场已有简易吊杆安装装置的基础上，做了进一步的技术创新。该方案采用施工现场杉木档材料做成连杆结构，如上图所示，该装置由1落地杆，2手柄杆、3、电锤固定杆、4连接杆、5接灰盘、6电锤、7连接螺栓等组成，通过该装置通过压手柄杆推进电锤进行吊顶面开孔。然后，采用装吊杆螺栓杆装吊杆。

装吊杆螺栓杆的原理是:把套筒割一条宽大于8mm的缝隙，用于穿8mm直径的吊杆，然后将此套筒缝隙的背面焊在角铁上，在角铁上钻孔后用尖头螺丝将其固定在杉木档上（长度可按照实际高度调整）。如上图。具体操作为作业人员站在地上就可以直接把膨胀螺杆安装在楼板顶上。操作时，作业人员一手拿着装有套筒的木杆，另一只手将吊杆套入套筒中，然后双手举起从管道缝隙中穿过，对准孔洞，用力插进一点，做初步固定，然后把手中木杆稍微靠吊杆边，沿吊杆往下拉20XXm左右，再用力往上顶，将套筒边缘顶在螺母上，直至把整个膨胀管打进孔洞后，做二次固定；再将套筒对上螺母，沿顺时针方向旋转，直至拧紧，吊杆安装完毕。如

图7。

图7木档组装简易吊杆安装装置

方案分析:该方案采用施工现场材料简单组成，免去了登高施工操作，降低了危险性。但是，该整套装置，采用木材组成，牢固度差，稳定性差，操作吊顶高度受到限制，不同高度吊顶不同装置，同时操作过程中，需要多人把持稳固装置实施，尽管免登高，但是施工强度还是比较高。

方案三:采用免登高吊杆安装装置

图8免登高吊杆安装装置设计图

本方案采用防腐金属——不锈钢型材做成装置结构架，作为吊杆安装装置的支撑载体，在结构架由上下两部分结构组

成，上部结构为顶部安装电锤架的竖杆结构，与下部结构通过四个滑轮机构组合进行上下移动，实现电锤推进功能；在上部结构电锤下部安装接灰盘；下部结构为底部带四轮的工字型结构，并由立杆连接底盘结构与上部结构的连接。并在立杆与上部推进结构连接处安装四个滑轮、电锤控制器、推进摇轮和测距仪。外加一个吊杆固定器，用来安装吊杆膨胀螺栓和吊杆。

使用原理为:装置顶部装电锤工具，在使用时，通过测距仪推至操作点，推进电锤至吊顶，开启电锤开孔，并用推进摇轮进行推进，实现打孔，然后关闭电锤，退位推进结构；采用吊杆固定器，安装吊杆膨胀螺栓和吊杆，完成吊杆安装。

方案分析:该装置采用金属结构作为装置结构架，保障了装置使用的稳定可靠性，也减少人员参与操作，单人操作就可完成。采用转轮和测距仪实现整个装置的灵活移动和定位，采用推进机构实现电锤的打孔。吊杆固定器实现了吊杆固定。整体操作简单易行。

通过我们QC小组成员的对三种方案的分析，从可操性、经济合理性、安全性、工作效率性等几方面进行比较，以确定了最佳方案。

表9方案确认表

三后，对其功能进行分解，列出了本方案需要解决的问题，并用系统图展开，从总的研制装置功能来分，主要分解为六大技术问题。

图10吊杆安装装置研制系统图

六、制定对策

根据已确定的因素，QC小组开会逐一讨论，制定了以下实施对策。

表11 对策表

方案实施一:支撑载体结构的选择

实施内容:结合施工现场情况，同时为满足装置的稳固性，装置需要承载电锤、接灰盘、推进装置、控制开关、测距定位器、吊杆固定器、移动装置等部件，同时还需要该装置搬运和操作过

程中减少晃动等问题。进行平面图纸的设计，对比不同材料，主要可选材料为镀锌方钢、不锈钢方管和高分子聚合物HDPE管材。进行了加工方便性、装置稳固性、整体轻便性等方面的比较分析，根据比较，镀锌方钢存在重量大的问题、高分子聚合物材料存在加工组装困难问题。最终选择采用100*60的不锈钢方管。

图12 装置结构图

实施效果:根据比较结果，选择采用100*60的不锈钢方管，满足装置承载结构的稳固又轻便效果。

图13推进机构图14 装置基座

方案实施二:电锤推进机构的选择

实施内容:本装置的推进需要实现推进距离大，满足不同层高吊杆安装的要求，同时，体积小，操作简单灵活。我们QC小组对连杆机构和滑轮机构进行比较。经过比较分析，滑轮机构具有推进距离远，结构简单的特点。

实施效果:根据比较分析，选择采用4个滑轮组合的机构，该机构具有推进距离大，结构简单、操作易行的特点。

方案实施三:接灰盘的设计

实施内容:接灰盘的作用为在钻孔过程中，接收下落的混凝土碎末，起到保护环境和操作人员的作用，同时在设计上，需要考虑接灰盘尺寸不能太大，以不妨碍操作人员对电锤运行的观察。基于了这些要求，我们QC小组进行接灰盘结构的设计和材料选型，包括在装置上的安装位置，操作使用过程便利性。最后，采用镀锌钢板制作的在靠近电锤安装下部位置安装，呈漏斗状，并在漏斗下接疏导管，引排混凝土粉末。

实施效果:经过比较分析，接灰盘采用镀锌钢板制作，呈漏斗状结构，并带碎末疏导管。该装置具有结构简单、有效特点。

方案实施四:移动结构设计

实施内容:移动结构的目的是实现装置在操作过程中，可以随意移动定位，保证操作方便灵活。基于上述要求，我们QC小组进行了分析设计选型，最后采用四个万向轮作为装置的移动部件。

实施效果:经过比较分析，采用四个万向轮作为装置的移动部件，实现装置的移动灵活。

方案实施五:电锤控制方式

实施内容:电锤控制方式主要为解决在操作过程中，在装置下部进行电锤的开关控制。在本活动中，采用电锤开关常闭处理，然后在电源线上安装电源控制开关固定在装置的1.2m部位。

实施效果:经过比较分析，采用电锤的远程控制，达到免登高电锤控制。

图15测距定位器

方案实施六:测距定位功能

实施内容:采用测距定位功能实现钻孔精准定位，保证施工桥架或风管规范。在本QC小组活动中，采用红外线水平仪和激光测距仪结合现实测距定位，红外线水平仪放置在吊杆安装位的一直线上，激光测距仪安装于装置上，在操作过程中，移动装置实现精准测距定位。

实施效果:采用红外线水平仪和激光测距仪结合现实测距定位。

图16吊杆固定器

方案实施七:吊杆固定器的设计

实施内容:吊杆固定器的作用主要为在电锤钻孔完成后，采用该固定器安装吊杆。在本活动中，我们采用不锈钢管在其一端焊接内六角套筒。在操作过程中，作业人员一手拿着装有套筒的杆，另一只手将膨胀螺杆和吊杆套入套筒中，然后双手举起固定器，对准孔洞，用力插进一点，做初步固定，再用力往上顶固定器，直至把整个膨胀管打进孔洞后，做二次固定；并沿顺时针方向旋转，直至拧紧，吊杆安装完毕。

实施效果:吊杆固定器的设计制作，实现了吊杆的免登高的安装。

八、效果检查

通过本QC小组的活动，整个项目的吊杆安装的安全性和施工效率大大提高。

1、安全性提高

我们小组对100名吊杆操作人员进行了问卷调查，进行吊杆安装施工安全性的活动前后比较，得到了如下表:表17是QC活动后的吊杆安装安全性调查问卷统计表。表17吊杆安装安全性调查问卷统计表

实施

前实施后

序

号施工安全性问题回复

数比例

累计频

率回复数比例累计频率

1 不安全感45 45% 45% 15 52% 52%

2 人员坠落或伤害32 32% 77% 7 24% 76%

3 工具损害15 15% 92% 5 17% 93%

4 其他危险性8 8% 100% 2 7% 100%

合计100 29

2、施工效率大大提高

通过QC小组活动，给吊杆的施工安装大大减少了工时，也即降低了施工成本。下表进行了不同方式施工步骤过程的施工投入时间比较。

表18 活动前后吊杆安装不同步骤的耗时表

序

传统吊杆安装施工步骤创新吊杆安装施工步

骤

传统时间

（S

创新时间

（s

号））1 移动登高平台就位和准备工作装置就位和准备工作120 30

2 搬运电锤、支架等工具材料，登上登高平

台—60 0

3 测量定位测量定位20 10

4 电锤钻孔装置钻孔20 20

5 更换工具和材料—20

6 安装膨胀螺栓和吊杆安装膨胀螺栓与吊杆60 30

7 解安全带，爬下平台—30 0

8 登高平台就位移动装置就位120 10

合计420 100

有效减少了操作工人的安全性问题，而且改善了施工进度慢、效

率低、人工投入大等问题。

施工耗时S

600_

400_

施工耗时S

20XX

实施前目标实施后

图19活动前后吊杆安装的耗时比较

制图人:陈建伟日期:20XX年12月2日

九、巩固措施

本次活动后，我们及时对取得的经验进行归纳和总结，并经分公司有关技术人员的审核形成以下巩固措施:

1、将合理编制吊杆安装施工的技术指导手册，并纳入分公司技术资料，并在各个项目部推广应用。

2、将本QC成果免登高吊杆安装装置整理成发明专利申请文件，并进行国家专利申请。

十、总结和今后打算

通过本次QC活动，使我们小组成员对QC小组活动的内涵有了更深层次了解，并对其手段的运用和掌握有了进一步的认识，提高了质量意识和个人能力，增强了解决问题的信心和团队精神，自我评价打分见下表。

表20XX评价

质量意识

参与积极性 2 个人能力自我评价活动前

0 自我评价活动后

QC知识团队精神

图21 自我评价雷达图

制图人:陈建伟制图时间:20XX年12月11日本次QC小组活动有效降低了吊装安装过程中不安全性，并且提高了施工效率。以此取得

了项目安装的一定经济效率，成果显著。

但是我们发现现场还有很多问题需要解决，此课题主要针对传统登高安装吊杆方式进行了创新，对于装置的操作灵活性、便利性，以及测距定位等方面需要做进一步研究分析，完善该装置，使得装置体现更多的价值，也将施工提供更好的施工环境和更高的工作效率。