伍彩桃
江门市新会区益成建筑有限公司 广东江门 529000
摘要:安全施工是超高层建筑钢结构施工中的重要环节,超高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多，必须高度重视超高层建筑钢结构施工安全问题。本文简要阐述了当前国内超高层钢结构施工现状，对超高层钢结构高坠事故原因进行分析，并针对指出预防施工施工的措施，希望推动超高层建筑施工的顺利进行。
关键词:超高层;钢结构;安全
引言
伴随着我国经济的快速发展，钢结构建筑逐渐在我国的建筑行业发展起来，钢结构的强度高、施工周期短等优点使得钢结构具有很大的发展前景，将逐渐的替代混凝土结构而占据建筑市场的主体地位，这也令建筑业对安全施工的要求更加严格，以施工作业技术为中心、以人的安全因素为根本的原则，在安全防护技术为指导的前提下采取安全、可靠、便捷的高层作业施工，同时加强各级施工责任者的责任心、提高施工人员的安全意识，是超高层建筑钢结构施工的根本。
1.超高层钢结构施工的现状
1.1 现状
据统计，全球共有106座超过200m的超高层建筑建成，其中中国独占62座，超过全球的60%，同时中国还是目前世界上在建超高层建筑最多的国家。从超高层的建筑结构形式来说，无论建筑外形如何变化，但主流的超高层结构形式是核心筒+外框架钢结构模式，钢结构施工成为目前超高层施工的重要部分。
1.2 超高层钢结构施工存在的安全问题
随着超高层建筑的快速发展，由于其外框钢结构的特殊的形式和特点，在施工过程中也带来了不少的问题，特别是易发生作业人员高处坠落事故。2017年前三季度，我国共发生房屋市政工程生产安全事故514起、同比上升5.11%;其中高处坠落事故255起，约为事故总量的一半，其中有相当一部分是发生在超高层建筑外框钢结构中发生的(近6年全国房屋市政工程事故情况详见图1)。以某施工单位为例，上半年在同一个城市1个月内连续发生了2起与钢结构施工相关的高坠事故，安全形势十分紧迫。
图1近6年全国房屋市政工程事故情况
2.超高层钢结构高坠事故原因分析
2.1 安全设施设置滞后，防护设施不到位
超高层钢结构施工过程中，以核心筒+外框钢结构结构形式为例。核心筒一般以爬模或自提升式钢平台进行施工，外框钢结构由柱、主梁、次梁等组成，采用吊装的方式依次焊接为一体，施工进度上落后核心筒数层。在吊装焊接结构时，作业人员需要爬至钢结构横梁上等部位配合吊装和焊接等工作，作业面极为狭窄，焊接完成后首次设置安全钢丝绳等防护设施缺乏安全带挂接附着位置，稍有不慎即可发生高坠事故。部分施工单位因工程进度等原因，防护设施设置不到位或严重滞后，也是事故发生的重要原因。
2.2 结构复杂险要，安全检查困难
按照目前施工的普遍情况来看，超高层建筑钢结构的结构形式相对复杂(图2)，特别是正在施工的作业面，需要通过攀爬设置在钢柱上垂直爬梯等途径方可到达，未经培训或无相关经验的人员往往难以完成攀爬任务，这也给安全检查工作带来很大的麻烦，很多工程的项目部、企业及监理单位安全检查甚至从未覆盖到钢结构作业区域，导致不少隐患无法及时发现跟排除。
图2 某超高层钢结构施工现场
2.3 工人安全意识淡薄，防护用品使用不规范
钢结构施工是一项技术性较强、安全风险较高的工作，限于国内施工人员的素质差异，不少作业人员安全意识十分淡薄，安全教育不入脑、入心，安全核心要点掌握不充分，安全防护用品穿戴不规范，特别是安全带。在作业过程中习惯性违章，不断累积违章次数，依据海因里希法则(Hein-rich'sLaw)，300∶29∶1即每330起意外事件中有300起无伤害事故，29起轻伤或故障，1起重伤或死亡事故;根据概率的计算，设置模型，假设单次意外事件发生伤亡的概率为较小值P1，则不发的概率为(1-P1)，从而可以计算出n次违章后发生事故的概率为P(公式如下);只要违章次数足够多即n足够大，伤害一定发生。
P=1-(1-P1)n(n足够大，P趋近于1)
2.4 思维定式，安全管理和技术应用不充分
不少施工单位特别是劳务单位，依据以往的普通建筑的施工经验，复制移植到超高层钢结构施工中，思维定式、管理僵化，未能及时转变管理模式，加之安全投入不足，对新技术和新装备的应用探索不充分，缺乏创新的动力，施工现场安全管理水平低下。
3.超高层建筑施工事故预防的措施
3.1 钢结构防护设施设置工序前移，构建模块化的立体防护
超高层钢结构施工过程中使用的防护设施一般分为供人员挂扣安全带使用的安全钢丝绳、立面防护使用的临边防护栏杆和水平防护使用的水平安全网。由于传统的防护需要待钢结构主、次钢梁焊接完成后再有人工焊接安全钢丝绳挂接立杆，工人在首次防护设施设置作业时处于无防护状态，非常危险;为此，首先可利用BIM技术预先将防护设施在模型中合理设置到位(图3)，之后借助装配式理念，将防护设施设计为可快速拆装的模块化的装配式防护设施，分为防护设置的安装端口、接口和防护设施本体，在钢结构部件加工阶段可将防护设置的安装端口、接口设置到位，当钢结构部件运抵施工现场进行安装作业前，可根据实际情况在不影响结构安全和吊装作业的基础上进行防护本体的安装，从而将首次防护设置前移，将无防护的高处焊机作业转化为地面安装作业，大幅提升作业的安全系数。其次要构建工具化、定型化、立体化的防护设施，使安全钢丝绳、立面防护和水平防护全方位立体设置到位，重点部位防护无死角，进而使工人作业环境更加安全。第三是设置损坏报警装置，提升防护的智能化水平，设置防护设施精确定位芯片、断开报警装置等技术手段，当设施损坏时第一时间将信息发送至维护部门，从而使得防护智能自检和报警，维护精准高效。采取综合措施，提升施工现场本质安全水平。
图3 基于REVIT的BIM建模
3.2 合力协同共抓安全检查，及时排查安全隐患
安全检查是发现和排除隐患的主要途径，依法、依规建立起各主体、多层次的安全检查制度，充分落实各责任主体的安全检查责任，是做好超高层钢结构安全检查的基础。超高层钢结构施工作业面位置险要、通达困难，其安全检查也应建立在符合超高层自身特点的基础之上。首先，要建立起满足安全检查的物理条件，即设置可靠的安全检查通道，使检查人员能够顺利到达各关键节点和施工作业面，开展安全检查。第二，对于一些特殊有困难的区域，可引入无人机参与超高层钢结构检查(图4)，无人机外挂高清影像器材，可将图像实时传输至地面，以其安全、高效、灵活等特点，非常适合应用于超高层钢结构的日常安全检查等工作中，这也是超高层钢结构安全检查发展的重要方向。第三，结合项目实际情况，开发安全检查专用APP，面向不同责任主体，单位内不同安全管理层级，开放不同层次的权限和功能;具备隐患发现录入、整改过程跟踪、整改完成评估复查，教育培训、考试等功能，融合视频监控系统，对施工现场进行实时动态监管。
图4 无人机在房屋建筑工程安全检查中的应用
3.3 强化教育培训，增强施工人员素质
超高层钢结构的建设安装需要人来操作完成，作业人员的素质高低直接关系到其在钢结构的施工过程中的生命安全，目前我国的建筑施工作业人员相当部分是农民工，且流动性较大，这一状况在今后相当长一段时期内不会发生根本性变化，因而科学的教育培训，提升作业人员的安全素质将十分重要和紧迫。具体到钢结构施工领域，目前发生的超高层钢结构施工事故有相当一部分是工人不系挂安全带违章作业造成的，各施工单位除做好入场人员的三级教育、平时的教育培训等常规工作外，还需要着重做好安全带、防坠器等防护器材的正确佩戴与使用，坚决杜绝不系挂安全带进行超高层钢结构施工高处作业。在培训形式上，要做到多样化和有针对性，在形式和内容上大胆创新，运用VR技术构建现场体验(图5)，使作业人员身临其境，留下深刻印象;设置实操训练装置等，让作业人提前在安全环境下操作预演，及时查找隐患问题，养成良好习惯。同时此基础上建立一支专业化、稳定的钢结构施工队伍也是今后的各施工企业需要努力的方向。
图5 某项目部应用VR技术进行安全教育体验
3.4 创新管理模式、积极探索应用新技术
超高层钢结构现场管理水平的高低会对施工安全产生直接影响。目前有相当一部分超高层钢结构施工现场管理粗放，组织机构不健全，制度僵化，各责任主体落实不到位，这也是高坠事故频发的重要原因。为此要建立科学合理的项目部组织架构，完善有效的管理制度，精细化的管理措施。在技术层面，要勇于开拓创新，善于运用新技术、引进其他领域的创新成果，做到技术的跨界融合，特别是在成熟运用BIM技术方面，在结构建模中加入安全防护设施设专项设计，做好设计的深化与优化，并与钢结构部件的生产做好衔接;积极探索作业人员施工现场立体定位、轨迹追踪技术应用和数据分析，在物联网技术、人工智能、VR等方面，不局限于当前常规应用的成果，进一步探索应用的深度和广度。
4.结语
钢结构建筑以强度高、重量轻、抗震性能好、施工工期短、能够合理布置功能区间以及回收利用价值高和综合造价低等特点，越来越深受超高层建筑行业的欢迎，但超高层建筑钢结构施工中存在大量起重吊装，高空作业，焊接作业及危险性作业，只有对这些安全问题做好防护措施，才能够保障施工人员的生命安全，才能促进企业的发展。
参考文献：
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【2】李建钢,项杰,曹丰,潘惠芳.浅谈超高层建筑钢结构施工技术[J].城市建设理论研究(电子版).2017(07)
【3】李玮,李亮.浅析高层建筑钢结构的安装[J].黑龙江科技信息.2008(20)
【4】张新凯.基于超高层建筑工程施工技术的探讨[J].企业导报.2011(16)
论文作者:伍彩桃
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/29
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