鋼箱梁施工危險(xiǎn)源分析及預(yù)防研究

陸恒昌

摘要：鋼結(jié)構(gòu)橋梁由于自重較輕、施工迅速、材質(zhì)均勻、造型多樣美觀，非常適合大跨距、市區(qū)內(nèi)興建及災(zāi)橋快速?gòu)?fù)建，故在土木工程領(lǐng)域占有重要地位，但鋼箱梁施工中潛藏許多危害因子。文章以貴港—河池高速公路河中主橋施工為例，探討鋼箱梁施工中使用的機(jī)具、設(shè)備、原物料及操作程序等方面存在的危害源，并提出預(yù)防對(duì)策，供施工單位參考。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁;危險(xiǎn)源;危險(xiǎn)預(yù)防

0 引言

一座鋼結(jié)構(gòu)橋梁制作完成，其工序相當(dāng)繁雜。從進(jìn)場(chǎng)預(yù)涂、落樣切割、冷作加工、組合電焊、預(yù)安裝、人工噴砂除銹到涂裝噴漆等，都需要使用大量機(jī)械裁剪、高溫氣體切割、危險(xiǎn)性機(jī)械吊運(yùn)、有機(jī)溶劑噴涂等，若在此制造過(guò)程中某個(gè)環(huán)節(jié)有所疏忽，將對(duì)施工人員造成極大的危害。

由于鋼結(jié)構(gòu)的橋梁擁有一般預(yù)力混凝土橋梁無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如鋼橋自重較輕、施工迅速、材質(zhì)均勻、連接容易、造型多樣美觀等，因此非常適合大跨距、市區(qū)及災(zāi)橋興建與復(fù)建。雖然近年鋼結(jié)構(gòu)橋梁在工地吊裝施工已有改進(jìn)工法，但鋼構(gòu)工廠在鋼橋施工安全防護(hù)及從業(yè)人員危害認(rèn)知上，卻毫無(wú)進(jìn)展。故本研究對(duì)箱梁鋼橋施工中作業(yè)人員可能遭受的危害進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防建議。1 工程案例

貴港—河池高速公路河中主橋設(shè)計(jì)為六線車(chē)道，總寬為30.2 m。為考慮防汛水流，設(shè)計(jì)為主跨度90 m，次跨度37.7 m，總長(zhǎng)127.7 m兩跨連續(xù)鋼箱梁橋。主要上部結(jié)構(gòu)由7條鋼箱梁（GA～GG梁寬均為2.94 m，每條箱梁重約為500 t）與6條橋面板所組成，每條鋼箱梁及橋面板又分為12節(jié)，共計(jì)84節(jié)鋼箱梁及72片橋面板。箱梁設(shè)計(jì)深度定為1.6 ～3.6 m，且上下翼板皆為二次拋物線形變深度鋼箱梁，采用上翼板焊接、腹板及下翼板螺栓現(xiàn)場(chǎng)拼合方式。

2 危險(xiǎn)源分析

本研究利用工作安全分析方法，統(tǒng)計(jì)了1950—2018年間，廣西地區(qū)鋼箱梁施工中造成的傷害案例。通過(guò)整理，分析出鋼箱梁施工危害主要有20種類(lèi)型，分別為割擦傷、撞傷、物體飛落、灼傷、連電、墜落、肌肉骨骼傷害、跌倒、異物入眼、夾卷傷、火災(zāi)、金屬熏煙、強(qiáng)光、物體倒塌、熱疾病、與有機(jī)溶劑的接觸、爆炸、下背痛、硅粉塵危害及噪音等，其中割擦傷（17.4%）、撞傷（15.5%）、物體飛落（9.2%）、灼傷（7.5%）、連電（7.3%）、墜落（6.6%）等六類(lèi)施工危害占比63.5%之多，是箱梁施工發(fā)生危險(xiǎn)的主要因素，作業(yè)人員及施工單位雇主不可不慎。

3 危險(xiǎn)源預(yù)防方案

目前施工單位對(duì)于施工中對(duì)作業(yè)人員造成的危害，最直接的防護(hù)方法，就是向施工人員提供個(gè)人防護(hù)具，如電焊時(shí)使用面罩、皮手套、護(hù)圍、絕緣鞋等，油漆及噴砂作業(yè)時(shí)，則提供呼吸防護(hù)具等。若作業(yè)人員能依規(guī)定戴用，在一定程度上也能阻隔危害暴露濃度與強(qiáng)度[1]。但此防護(hù)措施只能治標(biāo)不能治本，根本無(wú)法減少危害持續(xù)發(fā)生。這些防護(hù)具一旦失效，將使作業(yè)人員直接暴露于危害之中。施工危害風(fēng)險(xiǎn)即由危害事件發(fā)生可能性與嚴(yán)重度二項(xiàng)指標(biāo)組合而成，所以如何消除危害發(fā)生的可能性及減輕危害發(fā)生的嚴(yán)重度，是本研究的關(guān)鍵。因此本文運(yùn)用“取代策略”，即以較安全的設(shè)計(jì)、施工、機(jī)具及物質(zhì)來(lái)消除危害發(fā)生的可能性或降低嚴(yán)重度。

3.1 設(shè)計(jì)取代

（1）鋼箱梁并非鋼構(gòu)橋梁型式的唯一選項(xiàng)，箱梁基本構(gòu)件是由上下翼鋼板、左右腹鋼板及中間隔鋼板所組合而成。此型式鋼構(gòu)橋梁將箱梁內(nèi)部組合成局限空間，對(duì)于在箱梁內(nèi)部電焊作業(yè)人員將產(chǎn)生高溫環(huán)境、高濃度金屬熏煙等危害;噴砂作業(yè)時(shí)產(chǎn)生高濃度硅粉塵危害;噴漆作業(yè)時(shí)產(chǎn)生高濃度有機(jī)溶劑危害。在不影響橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況下，若鋼構(gòu)橋梁能以不封閉型式進(jìn)行設(shè)計(jì)，即于制造時(shí)保持自然通風(fēng)，可減輕上述危害發(fā)生的嚴(yán)重度，減少作業(yè)人員的危險(xiǎn)。本工程考慮到此問(wèn)題，通過(guò)與設(shè)計(jì)單位對(duì)接方案，提出了以工型鋼板梁或U 型箱梁等設(shè)計(jì)取代原封閉箱梁的方案，取得了較好的效果。

（2）油漆涂裝亦非鋼構(gòu)橋梁防蝕唯一方法，本工程考慮到施工季節(jié)，提出在設(shè)計(jì)上可以選擇熱浸鍍鋅、鋅鋁熔射覆膜等方法取代油漆涂裝，可以免除作業(yè)人員與有機(jī)溶劑接觸的危害，并消除了有機(jī)溶劑儲(chǔ)存時(shí)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。采用此方案后，施工中的危害大大減少。

3.2 施工取代

施工取代，即改變制造流程或組合順序來(lái)取代現(xiàn)有施工，從而使危害完全消失或減輕[2]。本項(xiàng)目在施工中，提出了以下幾種施工取代方案：

（1）組合電焊時(shí)強(qiáng)光、金屬熏煙及熱疾病危害的防止：在進(jìn)行上下翼鋼板與縱向加勁鋼板組合電焊時(shí)，在單片小組立時(shí)即以潛弧焊接電焊完成，由于潛弧焊接法的焊道被焊藥所掩蓋，不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)光及大量金屬熏煙，且潛弧焊接為自動(dòng)焊接法，作業(yè)人員可避免操作半自動(dòng)焊接法所產(chǎn)生強(qiáng)光、金屬熏煙及高溫帶來(lái)的危害。

（2）組合電焊時(shí)墜落危害的防止：?jiǎn)蝹€(gè)箱梁高度往往超過(guò)2 m甚至達(dá)到5～6 m，若依組合順序先隔鋼板與下翼鋼板，再腹鋼板、再上翼鋼板，往往使作業(yè)人員連續(xù)處于高處作業(yè)中。若將組合順序調(diào)整為高度最高腹鋼板平躺組立架上，再組合上下翼鋼板、隔鋼板、另一片腹鋼板，使高度減為下翼鋼板2～3 m高度甚至2 m以下，可避免作業(yè)人員位于高處中作業(yè)或減少墜落傷害。

（3）預(yù)安裝時(shí)墜落危害的防止：預(yù)安裝即于廠內(nèi)模擬工地現(xiàn)場(chǎng)的安裝，但要考慮高程差是否過(guò)大。進(jìn)行預(yù)安裝作業(yè)時(shí)，以相對(duì)高程拼裝，并考慮結(jié)構(gòu)物特性而改變拼裝方式，采取分段式、橫向式或逆向式等預(yù)安裝方式[3]。

（4）植焊剪力釘時(shí)墜落危害的防止：調(diào)整植焊剪力釘施工時(shí)機(jī)，將其變更在預(yù)安裝箱梁卸裝后，進(jìn)行預(yù)安裝作業(yè)時(shí)，人員不因箱梁上植有剪力釘而跌倒，甚至墜落。

3.3 機(jī)具取代

（1）使用磁力吸盤(pán)取代傳統(tǒng)吊具：進(jìn)行鋼板搬運(yùn)時(shí)使用磁力吸盤(pán)，完全消除使用傳統(tǒng)吊具時(shí)人員需至拖板車(chē)上鉤掛鋼板而產(chǎn)生墜落的危害。

（2）使用脫鉤器取代人工解鉤：進(jìn)行箱梁、鋼架、墩座或其他對(duì)象吊掛作業(yè)時(shí)，使用手控或遙控脫鉤器進(jìn)行脫鉤，完全消除使用傳統(tǒng)吊具時(shí)人員需爬至吊舉物上解鉤的墜落危害。

（3）使用架空式天車(chē)取代門(mén)型吊車(chē)：門(mén)型吊車(chē)移動(dòng)時(shí)，若人員站立位置不注意，往往遭門(mén)型吊車(chē)行走部撞傷，若以架空式天車(chē)取代，則完全消除撞傷危害。

（4）以全自動(dòng)機(jī)具取代半自動(dòng)機(jī)具、人工操作機(jī)具：以全自動(dòng)潛弧焊機(jī)取代半自動(dòng)CO2電焊機(jī);以全自動(dòng)噴砂機(jī)取代人工噴砂;以NC鉆床取代手鉆床。如此可減少作業(yè)人員因操作機(jī)械而受傷以及直接接觸有害物質(zhì)的機(jī)會(huì)。

（5）使用氣動(dòng)工具取代人力工具：使用氣動(dòng)鑿錘進(jìn)行焊渣去除，避免長(zhǎng)時(shí)間使用人力除渣，從而導(dǎo)致肌肉骨骼的傷害。另使用氣動(dòng)工具取代電力工具，消除連電危害。

（6）使用電動(dòng)工具取代人力工具：使用鏈條式電動(dòng)吊車(chē)取代手拉吊車(chē)，避免長(zhǎng)期使用人力操作手拉吊車(chē)而導(dǎo)致肌肉骨骼的傷害。

（7）使用動(dòng)力搬運(yùn)機(jī)具取代人力搬運(yùn)：使用液壓升降臺(tái)取代人力抬舉、提攜作業(yè)。使用自動(dòng)進(jìn)料與輸送帶取代人力搬運(yùn)，消除使用人力搬運(yùn)而導(dǎo)致的肌肉骨骼傷害[4]。

3.4 物質(zhì)取代

（1）在進(jìn)行鋼材切割作業(yè)時(shí)，盡可能以爆炸范圍小的可燃性氣體取代爆炸范圍大者，考慮爆炸范圍時(shí)乙烯可取代乙炔。

（2）以較安全材料取代不安全材料：用耐磨雙絕緣電纜取代一般電線當(dāng)作電源延長(zhǎng)線。另使用較安全電線插座取代一般電線插座，消除大部分連電事故。

（3）使用可滾渣包藥焊材（德國(guó)Drahtzun Stein 無(wú)縫包藥潛弧焊線-Topcore 735B-1D）進(jìn)行全滲透焊接，因其滲透能力強(qiáng)且能將熔焊中廢渣滾至焊道外，省去開(kāi)槽及背鏟作業(yè)，使作業(yè)人員免受開(kāi)槽及背鏟作業(yè)時(shí)，所產(chǎn)生的弧光、高熱及噪音的危害。

4 結(jié)語(yǔ)

可以預(yù)見(jiàn)的是，鋼箱梁橋?qū)⒊蔀閲?guó)內(nèi)設(shè)計(jì)新建橋梁主流，且為災(zāi)橋快速?gòu)?fù)建的不二選擇，因此對(duì)于鋼箱梁施工危險(xiǎn)預(yù)防的探討是極其必要的。本研究運(yùn)用工作安全分析法，進(jìn)行危害因子辨識(shí)與作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提出多項(xiàng)取代與減弱防災(zāi)策略，并且得到以下結(jié)論：

（1）經(jīng)工作安全分析方法，辨識(shí)出鋼箱梁施工危害有20種類(lèi)型，尤以割擦傷、撞傷、物體飛落、灼傷、連電、墜落等六種類(lèi)型最為嚴(yán)重。故此六種在鋼箱梁施工中，是發(fā)生危險(xiǎn)的主要因素。

（2）建議從事鋼箱梁制造施工單位，可參考本研究取代策略，對(duì)于施工人員實(shí)施危害告知，對(duì)于危害潛在因子應(yīng)利用取代方法消除災(zāi)害發(fā)生的可能性及減輕其嚴(yán)重度。

參考文獻(xiàn)：

[1]李 力，周克元，吳 冉.基于 AHP 法的高速公路施工項(xiàng)目危險(xiǎn)源辨識(shí)及評(píng)價(jià)分析研究[J].湖南交通科技，2015（4）：65-67，142.

[2]晁 宇，洪 偉，王延?xùn)|，等.舟山連島工程橋梁鋼箱梁防腐蝕施工的質(zhì)量控制[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2010（7）：46-48.

[3]金文生.橋梁施工過(guò)程中危險(xiǎn)源識(shí)別技術(shù)及評(píng)價(jià)研究[D].天津： 河北工業(yè)大學(xué)，2012.

[4]劉小蕊，李 強(qiáng)，單長(zhǎng)海.現(xiàn)場(chǎng)施工重大危險(xiǎn)源的辨識(shí)與分析研究[J].科技資訊，2011（13）：101-102.