臨時(shí)水平生命線搭建可行性研究

青島四方龐巴迪鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司 李之臻

■臨時(shí)水平生命線[1]

施工過程中，人員在高處作業(yè)時(shí)，平面內(nèi)移動(dòng)需要安全帶保護(hù)，以防止發(fā)生墜落。然而在結(jié)構(gòu)尚未完善，構(gòu)造物不具備扣掛安全帶條件時(shí)，一般采用鋼絲繩作為軟梁，固定兩端，中間部分扣掛工作人員的安全帶，這種臨時(shí)用于扣掛工作人員安全帶的鋼絲繩就叫做臨時(shí)水平生命線。

1布置及安全技術(shù)要求

臨時(shí)水平生命線的布置和安全技術(shù)要求一般要符合以下幾點(diǎn)：

(1)安全可靠，必須保證有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，這樣才能承受人體墜落時(shí)對(duì)“生命線”產(chǎn)生的沖力。

(2)方便可行，布置完成必須不影響工程的每道作業(yè)工序，作業(yè)人員在操作過程中使用方便。

(3)易于安裝和拆除，安裝和拆除都不宜花費(fèi)太多的人力和物力，以免影響工程的工期進(jìn)度和成本。其支架布置在與軸線交點(diǎn)不遠(yuǎn)的位置，采用螺栓并與廠房立柱相連。鋼絲繩應(yīng)選用16mm（19*6+1）規(guī)格，應(yīng)當(dāng)無(wú)破損、斷絲，無(wú)嚴(yán)重變形，并且與支架的環(huán)扣良好。

2使用和維護(hù)

(1)作業(yè)人員登上高出開始高空作業(yè)時(shí)必須將安全帶扣在“生命線”上，在作業(yè)和行走時(shí)，安全帶要和人員一起移動(dòng)。在安裝空調(diào)、受電弓以及高壓設(shè)備等時(shí)，任何工作人員必須使用此設(shè)備，不得借故暫緩使用或者不用。

(2)每天派專人檢查使用情況，如發(fā)現(xiàn)有磨損或其他不安全隱患，應(yīng)立即采取措施糾正，并做好記錄；同時(shí)也要檢查“生命線”與支架、卡具與廠房立柱的連接，如發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)或其他安全隱患，應(yīng)立即采取措施糾正，并做好記錄。

3風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

(1)材料運(yùn)輸

危險(xiǎn)性：材料墜落損害地面作業(yè)人員。

預(yù)防措施：1.檢查運(yùn)輸繩索的強(qiáng)度，確認(rèn)無(wú)嚴(yán)重磨損；2.檢查綁扎處，確認(rèn)綁扎牢固可靠。

事故處理措施：1.現(xiàn)場(chǎng)包扎處理；2.情況嚴(yán)重送醫(yī)院治療。

(2)連接件的固定

危險(xiǎn)性：材料失穩(wěn)墜落傷害地面人員。

預(yù)防措施：1.認(rèn)真學(xué)習(xí)并嚴(yán)格遵守《墜落制動(dòng)器及安全帶安全作業(yè)程序》；2.車頂作業(yè)時(shí)注意周邊車下環(huán)境，及時(shí)提醒撤離；3.必要時(shí)進(jìn)行車下作業(yè)區(qū)域防護(hù)提醒；4.車頂作業(yè)的物品放置牢固且盡量少放；5.臨時(shí)固定好支架；6.檢查連接件的固定處是否牢固可靠，檢查螺栓是否齊全。

事故處理措施：1.現(xiàn)場(chǎng)包扎處理；2.情況嚴(yán)重送醫(yī)院治療。

(3)鋼絲繩固定在支架端部

危險(xiǎn)性：人員在作業(yè)時(shí)失足墜落。

預(yù)防措施：在車頂上拉鋼絲繩時(shí)，由于此時(shí)高空無(wú)依靠物件，操作人員須壓低中心謹(jǐn)慎爬行作業(yè)。

事故處理措施：發(fā)生事故立即送醫(yī)院治療。

(4)車頂弧度大，操作人員易墜落

危險(xiǎn)性：人員在作業(yè)時(shí)失足墜落。

預(yù)防措施：1.檢查安全帶是否可靠扣在生命線上；2.檢查鋼絲繩是否有磨損；3.正確系好安全帶。

事故處理措施：發(fā)生事故立即送醫(yī)院治療。

4鋼絲繩的選取

(1)拿到鋼絲繩后，要檢查鋼絲繩是否有損壞。若鋼絲繩存放期超過三個(gè)月，在使用前要全面檢查鋼絲繩是否有破損或腐蝕跡象。

(2)每次使用鋼絲繩前都要進(jìn)行檢查，根據(jù)鋼絲繩的不同規(guī)格進(jìn)行定期檢查，檢查的頻率由鋼絲繩的使用次數(shù)決定，檢查結(jié)果應(yīng)記錄存檔。檢查中發(fā)現(xiàn)的任何磨損、折彎、損壞或被腐蝕的鋼絲繩都要及時(shí)更換。

(3)要重點(diǎn)檢查鋼絲繩上不結(jié)實(shí)的或受力最大之處，重點(diǎn)檢查鋼絲繩是否有磨損點(diǎn)及斷絲現(xiàn)象。鋼絲上的磨損點(diǎn)表現(xiàn)為發(fā)亮扁平，測(cè)量部分發(fā)亮點(diǎn)，如果外層的鋼絲直徑已經(jīng)減少了原來的1/4，則該處的鋼絲繩就已經(jīng)不能安全使用了。

(4)鋼絲繩上可能有多處斷絲現(xiàn)象。每一處都要檢查，確認(rèn)斷絲現(xiàn)象是單根還是多根。若是多根斷絲現(xiàn)象，使用時(shí)該鋼絲繩會(huì)因受力不均而產(chǎn)生不安全狀況。6×7的鋼絲繩的一股上有3根斷絲，或6×19的鋼絲繩的一股有6根斷絲現(xiàn)象，都視為不可用。

(5)禁止使用未經(jīng)潤(rùn)滑的鋼絲繩。

(6)搬運(yùn)鋼絲繩時(shí)必須戴皮手套。

(7)盡量避免鋼絲繩接觸臟污、沙石、水或腐蝕性的材料。

(8)特別要避免鋼絲繩折彎。若鋼絲繩已經(jīng)出現(xiàn)折彎現(xiàn)象，折彎部分或帶有折彎的整根鋼絲繩不能再使用。

5鋼絲繩夾的連接

(1)使用“U”形繩夾連接鋼絲繩，“U”形螺栓需固定在較短的或不使用的那一段繩子上。

(2)均勻分布兩繩夾之間所需的鋼絲繩夾，輕輕固定。將繩子拉緊，然后均勻擰緊所有的鋼絲繩夾。

(3)鋼絲繩使用一段時(shí)間以后，要把繩夾松開并重新固緊一次。

(4)特別檢查鋼絲繩上用繩夾夾過的地方，看是否有損壞的跡象。

(5)所有繩夾的“U”形螺栓必須夾在繩子的不使用端。

(6)禁止將“U”形螺栓夾在繩子的使用端。

理論計(jì)算

目前國(guó)內(nèi)尚未制定出明確的高處作業(yè)臨時(shí)水平生命線的設(shè)計(jì)、使用標(biāo)注，大多施工單位根據(jù)經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)單的拉一根鋼絲繩作為高處作業(yè)臨時(shí)水平生命線，未經(jīng)任何設(shè)計(jì)，也沒有有效的保證措施。因此，有必要從高處作業(yè)臨時(shí)水平生命線的設(shè)計(jì)、使用標(biāo)準(zhǔn)的角度來說明其合理性。

下表為一組水平生命線搭建部件：

表2-1 廠房水平生命線搭建相關(guān)部件

齒輪手把螺栓墊圈鋼絲繩鋼絲繩防銹底漆中黃面漆Ф200 M16*60 4*Ф50 Ф14 Ф16

1方案草圖分析

(1)方案草圖如下：

圖2.1-1

圖2.1-2

(2)如圖2.1-1-1和2.1-2所示，共4套按照跨度為37.5m計(jì)算的方案，兩個(gè)臂之間安全繩采用公稱直徑為16的鋼絲繩，斜拉及引下部分鋼絲繩采用公稱直徑為14的鋼絲繩，支撐臂采用180*90的工字鋼，斜拉采用80*80*5的方管，支撐臂長(zhǎng)度（從廠房立柱至鋼絲繩位置）定為4米。

(3)與廠方立柱安裝方式，能采用夾板夾在立柱工字鋼的要采用此種方式。

(4)斜拉導(dǎo)向輪要保證固定牢靠，墜落時(shí)拉力會(huì)都集中在此位置。

(5)導(dǎo)向輪及支撐臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)處，要采用軸承，避免轉(zhuǎn)不動(dòng)。

2臨時(shí)水平生命線的力學(xué)計(jì)算模型

臨時(shí)水平生命線的張力與載荷的大小、跨距、截面大小、垂度都有密切關(guān)系，只有計(jì)算出臨時(shí)水平生命線的張力，才能正確選擇安全、合適的鋼絲繩。

常見的計(jì)算理論模型有：

(1)懸鏈線理論[2]：假定懸索單位長(zhǎng)度質(zhì)量是沿曲線均勻分布的，其計(jì)算結(jié)果精確，但由于計(jì)算公式都是雙曲函數(shù)表達(dá)，計(jì)算過程復(fù)雜，尤其是計(jì)算集中載荷作用下繩張力更為復(fù)雜。

(2)拋物線理論[3]：論假定懸索單位長(zhǎng)度質(zhì)量沿曲線弦長(zhǎng)均勻分布，在中央撓度小于0.08L時(shí)，拋物線理論的計(jì)算結(jié)果與懸鏈線理論結(jié)果十分接近，可忽略氣計(jì)算誤差。

2.1 安全系數(shù)法：

圖2.1-1

保證鋼絲繩的安全系數(shù)

鋼絲繩受力：F=2000/sin3=38214N

所選擇的鋼絲繩破斷拉力為：150000N

安全系數(shù)N=150000/38214=3.9

2.2 生命線支架受力分析

2.2-1跌落示意圖

2.2-2受力分析圖

分析過程：

(1)人體跌落時(shí)綱絲繩所受的沖擊力

車頂距鋼絲繩高度1m，安全帶的長(zhǎng)度1.8m，即人體自由下落高度H=0.8m。

人體下落時(shí)的沖擊力為：（假定人體重量70kg）

(2)支架所受鋼絲繩的拉力

(3)支架所受的扭矩

(4)支架所受的扭曲強(qiáng)度

(5)根據(jù)材料的機(jī)械性能 50×4的角鋼屈服強(qiáng)度為275Mpa

(6)絲桿所受的拉力

(7)根據(jù)產(chǎn)品介紹和應(yīng)用，M16*40,性能級(jí)別5.8的螺栓許可荷載81.6kN

通過安全系數(shù)計(jì)算，判斷是否符合要求；根據(jù)受力分析，確定固定支架的屈服強(qiáng)度是否在參數(shù)之內(nèi)；確定螺栓安全載荷與許可載荷之間的大小關(guān)系。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

根據(jù)《墜落防護(hù)-掛點(diǎn)裝置》國(guó)標(biāo)送審稿所列測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，決定測(cè)試方法：

1靜態(tài)測(cè)試：

(1)找1.2噸重物，用吊帶與鋼絲繩連接（重物掛在安全繩中間位置）；

(2)用天車吊著重物，慢慢下方；

(3)鋼絲繩完全受力后保持3分鐘；

(4)檢查安全繩裝置是否有異常；

2動(dòng)態(tài)測(cè)試：

(1)找100kg橡膠管作為測(cè)試重物，將沙袋用帆布兜住，并用安全帶包裹著與安全繩綁在一起；

(2)將測(cè)試重物吊起至自由下落距離為1500mm,將滑輪吊在天車鉤上，用繩子將重物拉起；

(3)釋放重物；

(4)檢查安全繩裝置是否有異常；

(5)將重物增加至100kg、200kg再按上述步驟進(jìn)行測(cè)試。

■結(jié)論

臨時(shí)水平生命線的搭建，除理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)試之外，還需要做很多內(nèi)容，如《墜落防護(hù)—掛點(diǎn)裝置》的相關(guān)要求等。本文為臨時(shí)水平生命線搭建提供了一定的思路和較為合理的計(jì)算方式。同樣，高處作業(yè)危害較大的其他領(lǐng)域同樣適用本方法進(jìn)行評(píng)估計(jì)算。除以上幾點(diǎn)外，應(yīng)用單位還應(yīng)選擇有資質(zhì)的企業(yè)單位進(jìn)行建設(shè)、定期維護(hù)、維修等。使用者的技術(shù)培訓(xùn)和正確操作才是臨時(shí)水平生命線系統(tǒng)維持可靠運(yùn)行的最佳保障。