公路橋梁焊接工肌肉骨骼損傷風(fēng)險(xiǎn)因子分析

鄭艷芳，江發(fā)明,2，易燦南，左華麗，唐范，廖粵飛

(1.湖南工學(xué)院 安全與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002；2.湘潭大學(xué) 公共管理學(xué)院，湖南 湘潭 411105)

1 引言

近年來(lái)，隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)，我國(guó)公路橋梁建設(shè)事業(yè)在國(guó)內(nèi)外迅速發(fā)展并取得巨大成就，但施工安全仍是不容忽視的重要方面。有研究表明長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度操作導(dǎo)致的疲勞是工傷事故和職業(yè)病頻繁發(fā)生的重要原因之一，即在疲勞狀態(tài)下作業(yè)能力下降，事故發(fā)生的危險(xiǎn)性增加[1]。而工人因長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)操作、保持不良姿勢(shì)、靜態(tài)負(fù)荷等，引起的下背痛、肩痛、頸痛、前臂痛等癥狀，稱之為工作相關(guān)肌肉骨骼損傷(Work-related Musculoskeletal Disorders，WMSDs)[2]，屬于累積性作業(yè)疲勞。造成肌肉骨骼系統(tǒng)損傷的因素被稱為人因風(fēng)險(xiǎn)因子(Ergonomic Risk Factor)[3]。在許多工業(yè)化國(guó)家和地區(qū)，如荷蘭等，WMSDs已經(jīng)成為了僅次于職業(yè)性心理疾病的第二大高發(fā)的職業(yè)性疾病[2,4]。

公路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，多為高空作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大且風(fēng)險(xiǎn)高。橋梁施工中的焊接作業(yè)涉及具有危險(xiǎn)性的操作步驟和工具，存在觸電，有毒氣體、金屬煙塵，弧光輻射，火災(zāi)、爆炸、燙傷、灼傷等風(fēng)險(xiǎn)，以往關(guān)于焊接工職業(yè)健康問(wèn)題的研究多集中于此[5-6]。關(guān)于焊接工肌肉骨骼損傷的研究卻很少，只查閱到王寶河于2008年針對(duì)大口徑管道焊接工慢性肌肉骨骼損傷進(jìn)行的調(diào)查研究[7]。而有研究表明建筑行業(yè)人員WMSDs患病率較高，達(dá)53.8%，且集中在頸、肩、下背等部位，其中下背部尤為嚴(yán)重[8]。施工現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)焊接工大部分時(shí)間為被迫體位進(jìn)行作業(yè)，存在很多蹲或跪、彎腰、頭頸前傾等不良姿勢(shì)，以及長(zhǎng)時(shí)間手持焊槍、焊接面罩等工具，存在高重復(fù)性動(dòng)作和靜態(tài)負(fù)荷，這些均是造成肌肉骨骼損傷的因素。因此，辨認(rèn)橋梁焊接作業(yè)中的人因風(fēng)險(xiǎn)因子，降低作業(yè)人員肌肉骨骼損傷風(fēng)險(xiǎn)，提高工作安全感和幸福感，是人類工效學(xué)一個(gè)具有研究意義的課題。

現(xiàn)今已有很多方法用于WMSDs研究，有問(wèn)卷調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)人因風(fēng)險(xiǎn)因子評(píng)估等方法。問(wèn)卷調(diào)查主要是分析作業(yè)者有肌肉骨骼損傷癥狀的身體部位的比例、嚴(yán)重程度等，是調(diào)查對(duì)象的主觀反應(yīng)。目前使用較多的調(diào)查問(wèn)卷有北歐[9]以及荷蘭肌肉骨骼損傷調(diào)查表[10]，國(guó)內(nèi)由楊磊等人[11]結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況修訂而成肌肉骨骼損傷調(diào)查表被廣泛引用。問(wèn)卷調(diào)查范圍已涉及醫(yī)療、教育、制造業(yè)等各領(lǐng)域[12-14]?，F(xiàn)場(chǎng)人因風(fēng)險(xiǎn)因子評(píng)估工具，是人因?qū)＜椰F(xiàn)場(chǎng)觀察和記錄工人工作，對(duì)工作進(jìn)行評(píng)分并評(píng)估WMSDs風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。李開偉總結(jié)臺(tái)灣地區(qū)此類常用工具主要有6個(gè)[15]，其中工作姿勢(shì)分析法(Ovako Working Posture Analysing System，OWAS )是芬蘭一家鋼鐵公司開發(fā)的分析工具，通過(guò)觀察作業(yè)人員特定瞬間時(shí)4個(gè)身體部位(頭頸部、背部、手臂、腿部)的姿勢(shì)以及施力情況，分析并形成工作編碼，進(jìn)而評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)(AC1-AC4)。四個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)中AC2-AC4均需要進(jìn)行改進(jìn)，只是迫切程度不同[16]。OWAS已被廣泛應(yīng)用于建筑、食品加工、電商物流、公共交通、汽車維修等各領(lǐng)域[17-21]?？偨Y(jié)目前使用此工具的相關(guān)文獻(xiàn)，OWAS適合于公路橋梁焊接工作業(yè)人因風(fēng)險(xiǎn)因子的分析。因此，本文利用OWAS對(duì)某公路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)進(jìn)行分析，辨認(rèn)人因風(fēng)險(xiǎn)因子并提出改善意見，降低工人肌肉骨骼損傷風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)橋梁焊接工的職業(yè)健康的促進(jìn)有一定指導(dǎo)意義，最終降低因疲勞等引發(fā)的安全事故。

2 對(duì)象與方法

通過(guò)和施工方主管以及焊接工人溝通后，確定4個(gè)作業(yè)工位，分別是鋼筋網(wǎng)焊接、預(yù)埋件焊接、預(yù)留洞口焊接、鋼模板焊接。每個(gè)工位觀察一名焊接工，均為男性，年齡在40-60歲之間。

根據(jù)施工進(jìn)展，于上午8:30-12:00期間進(jìn)行資料的收集。采用手機(jī)錄制視頻方式記錄各工位作業(yè)內(nèi)容，如在錄制視頻期間由于意外事件使焊接工人的工作處于閑置狀態(tài)，則閑置視頻段將會(huì)被丟棄。焊接工人在工作中使用的工具和材料，如表1所示。需在錄像結(jié)束后對(duì)其進(jìn)行稱重處理，禁止在工人工作時(shí)詢問(wèn)以及進(jìn)行稱重，以免干擾工人的正常工作。各工位錄像平均時(shí)間30-40 min。

表1 各工位材料、工具詳情

后期實(shí)驗(yàn)室，利用Potplayer網(wǎng)絡(luò)播放器，每隔10 s自動(dòng)截取一次定格畫面，以便對(duì)工作姿勢(shì)(頭，背，手臂，腿，重量)進(jìn)行編碼，如圖1所示[15]。本研究定格畫面總數(shù)為800個(gè)(4×200)，借助Excel軟件進(jìn)行工作姿勢(shì)編碼，如圖2所示，并結(jié)合等級(jí)評(píng)估圖進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，如圖3。

圖1 OWAS編碼[15]

圖2 Excel編碼統(tǒng)計(jì) 圖3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估

3 結(jié)果

利用OWAS分析4個(gè)工位共800個(gè)工作姿勢(shì)，將需要采取補(bǔ)救措施的不良姿勢(shì)歸為一組，結(jié)果顯示高達(dá)79.5%的姿勢(shì)被劃分為需近期處理AC2、盡快處理AC3、立即處理AC4，如表2所示。每個(gè)工位不良姿勢(shì)(AC2-AC4)占比均超45%，鋼筋網(wǎng)焊接、預(yù)埋件焊接、預(yù)留洞口焊接三工位不良工作姿勢(shì)尤為嚴(yán)重，分別占全部工作姿勢(shì)的93.5%、85.5%、93.5%。需近期處理姿勢(shì)(AC2)，數(shù)量最多的工作姿勢(shì)編碼是2161(260個(gè)，占AC2的58.1%)，其次是2121(99個(gè)，占AC2的22.1%)，如表3所示。主要是背部前傾，腿部蹲或跪?qū)е碌娘L(fēng)險(xiǎn)。對(duì)需盡快AC3和立即處理的姿勢(shì)AC4進(jìn)行姿勢(shì)、編碼數(shù)量統(tǒng)計(jì)，如圖4所示。由圖可知，AC3中頻率最高的編碼2141(91個(gè)，占AC3的66.5%)，AC4中頻率最高的編碼4161(16個(gè)，占AC4的31.4%)以及4141(15個(gè)，占AC4的29.5%)。

表2 各工位AC1-AC4統(tǒng)計(jì)

表3 各工位AC2編碼及數(shù)量

圖4 各工位AC3-AC4姿勢(shì)、編碼及數(shù)量

4 討論

(1)鋼筋網(wǎng)焊接

鋼筋網(wǎng)焊接工位的作業(yè)內(nèi)容主要是使用焊槍對(duì)鋼筋進(jìn)行焊接，同時(shí)焊接工使用鋼筋彎曲機(jī)(GW50)對(duì)鋼筋進(jìn)行彎曲，以滿足焊接要求。在焊接中，工人右手持0.9 kg焊槍，左手持焊接面罩。工人在工作時(shí)危害等級(jí)AC2-AC4占比為93.5%，表明該工位不良姿勢(shì)比例很高。頻率較高的工作姿勢(shì)編碼為2161、2141、4161，典型姿勢(shì)如圖5所示。觀察發(fā)現(xiàn)，該名工人頭頸部長(zhǎng)時(shí)間處于前傾的狀態(tài)，背部彎曲嚴(yán)重，雙腿在蹲姿和雙腿彎曲兩種姿勢(shì)間轉(zhuǎn)換。結(jié)合鋼筋網(wǎng)焊接工人工作姿勢(shì)總體分布圖6可知，頭頸部前傾(比例91%，AC3)、背部彎曲(比例87.5%，AC3)、腿部跪姿(比例74.5%，AC3)，表明這三種工作姿勢(shì)重復(fù)比例很高，對(duì)相應(yīng)身體有顯著危害，需盡快采取相應(yīng)的改善措施。研究發(fā)現(xiàn)主要是兩個(gè)方面導(dǎo)致，一是焊接工作業(yè)時(shí)無(wú)可坐設(shè)備，其大部分時(shí)間保持蹲姿或跪姿，二是焊接目標(biāo)置于地面，導(dǎo)致頭頸部長(zhǎng)時(shí)間前傾，工作姿勢(shì)重復(fù)性高。長(zhǎng)期處于這種工作方式下，易引起肌肉骨骼的損傷，危害到焊接工的身體健康。

圖5 工作典型姿勢(shì)

圖6 鋼筋網(wǎng)焊接工作姿勢(shì)總體分布

通過(guò)以上分析， 建議一是給焊接工人配置工地泡沫腰凳，可采用坐立交替的作業(yè)方式，避免工人長(zhǎng)時(shí)間處于同一個(gè)姿勢(shì)造成的傷害，如圖7所示；二是鋼筋網(wǎng)放置高度要適宜，可將其倚靠或放置在某支撐物上，使焊接目標(biāo)位于焊接工人頭部正前方或使焊接目標(biāo)點(diǎn)置于工人的視角范圍內(nèi)，從而減少頭部前傾以及背部前彎姿勢(shì)的重復(fù)，如圖8所示；三是將手持焊接面罩更換為頭戴式面罩(約25元)，可以減少手腕處的肌肉壓迫感。通過(guò)對(duì)此工位焊接工人工作姿勢(shì)進(jìn)行改善，可將姿勢(shì)編碼由2161、2141和4161調(diào)整為1111，等級(jí)為不需處理的AC1級(jí)。

圖7 腰凳 圖8 抬升裝置

(2)預(yù)埋件焊接

預(yù)埋件，是指橋梁建造過(guò)程中用混凝土澆筑后部分鋼筋留在外部，需對(duì)其進(jìn)行角度調(diào)整和焊接。預(yù)埋件焊接工在工作時(shí)，危害等級(jí)AC2-AC4占比為85.5%。其中需盡快處理的AC3占比高達(dá)40%，出現(xiàn)頻率最高的工作姿勢(shì)編碼為2141，需要盡快地采取措施進(jìn)行改善。觀察發(fā)現(xiàn)該名工人工作時(shí)頭部前傾、背部前彎以及雙腿彎曲的幅度很大。結(jié)合預(yù)埋件焊接工人工作姿勢(shì)總體分布(圖略)，可知頭頸部前傾(94% ，AC3)，背部彎曲(68%，AC2)、背部彎曲且扭轉(zhuǎn)(14%，AC2)和腿部的雙腿站立腿彎曲(45.5%，AC3)。研究發(fā)現(xiàn)主要是兩個(gè)方面導(dǎo)致，一是由于作業(yè)的目標(biāo)固定在地面上，二是工人需要手持重達(dá)3.6 kg鋼管對(duì)作業(yè)目標(biāo)施力，而且需不斷變換體位達(dá)到作業(yè)操作需求。通過(guò)以上分析， 一是通過(guò)輪崗工作方式來(lái)平衡作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低肌肉骨骼的損傷；二是對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行焊接時(shí)可攜帶腰凳便于以坐姿的方式進(jìn)行作業(yè)，減少雙腳站立且彎曲姿勢(shì)出現(xiàn)頻率，可將工人的工作姿勢(shì)由2141調(diào)整為2111，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)由AC3降為AC2，減輕肌肉骨骼損傷。

(3)預(yù)留洞口焊接

預(yù)留洞口分為兩類，一類是方便施工人員、材料的通行和運(yùn)輸，另一類是為安裝管道設(shè)備而留的洞口。對(duì)預(yù)留洞口焊接工人的姿勢(shì)進(jìn)行分析，有害姿勢(shì)百分比高達(dá)93.5%，其中工作姿勢(shì)危害等級(jí)AC2高達(dá)79%，AC3和AC4相對(duì)占比較低，但同樣需引起重視。AC2中出現(xiàn)頻率前三的工作姿勢(shì)編碼為2161、2111、2121。結(jié)合預(yù)留洞口焊接工人工作姿勢(shì)總體分布(圖略)，可知背部彎曲(87%，AC3)，如果長(zhǎng)期處于這種工作姿勢(shì)下，腰部可能會(huì)產(chǎn)生酸痛，更為嚴(yán)重的脊柱變形彎曲，頭頸部前傾(98%，AC3)，均需盡快采取改善措施。研究發(fā)現(xiàn)，此工位工人工作時(shí)基本保持坐或站立的狀態(tài)，焊接作業(yè)是對(duì)地面洞口，焊接工人的頭部需要前傾、腰部向前彎曲，才能準(zhǔn)確判斷焊條是否達(dá)到目標(biāo)焊接位置。由于洞口焊接作業(yè)需要在固定的位置進(jìn)行操作，不能借助抬升機(jī)械來(lái)進(jìn)行輔助工作，但是長(zhǎng)時(shí)間前傾彎腰容易造成頸椎及腰椎疾病，因此通過(guò)宣教的方式讓工人意識(shí)到不良姿勢(shì)對(duì)身體造成的損害，建議工人在中途休息時(shí)可通過(guò)幾分鐘簡(jiǎn)單的放松操活動(dòng)身體，同時(shí)提升工作效率。

(4)鋼模板焊接

鋼模板焊接工的主要作業(yè)是在鋼模板拼接起來(lái)后，通過(guò)焊接使之更加緊固。該名焊接工人的工作姿勢(shì)AC2占比37%，出現(xiàn)頻率最高的姿勢(shì)編碼為2121和2161。其主要危害在于該工人長(zhǎng)時(shí)間處于蹲姿，伴隨著大量頭頸部前傾的工作姿勢(shì)。結(jié)合鋼模板焊接工人工作姿勢(shì)總體分布(圖略)，可知焊接工人頭頸部前傾(89%，AC3)，該姿勢(shì)容易導(dǎo)致脊椎病，有著明顯的危害性，必須盡快的采取改善措施。研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致焊接工人頭頸部前傾的原因，一是對(duì)置于地面的鋼模板進(jìn)行焊接，二是焊接工人站在鋼模板上對(duì)拼接好的鋼模板上進(jìn)行焊接，因另一側(cè)懸空，受作業(yè)空間的限制，頭部前傾才能找到焊接點(diǎn)，此姿勢(shì)是難以避免的。但是，該作業(yè)吊車從下往上運(yùn)輸鋼模板，卸載后勿置于地面，可以斜靠在已經(jīng)安好的鋼模板位置處，并坐于腰凳上，則出現(xiàn)頻率最高的不良姿勢(shì)2161可調(diào)整為1111，在一定程度上避免了造成肌肉骨骼損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)論

本文以公路橋梁為背景，對(duì)焊接工肌肉骨骼損傷情況進(jìn)行研究，總結(jié)研究過(guò)程，主要得到以下幾個(gè)結(jié)論：

(1)公路橋梁焊接工WMSDs的主要部位是頭頸部、背部及腿部，這與許多研究基本一致[7-8]。

(2)公路橋梁焊接作業(yè)中的人因風(fēng)險(xiǎn)因子主要是工作高度不當(dāng)、作業(yè)空間限制等造成以俯、蹲位為主的強(qiáng)迫體位，出現(xiàn)頭頸部長(zhǎng)時(shí)間彎曲，腿部姿勢(shì)跪或蹲、長(zhǎng)時(shí)間屈膝的不良姿勢(shì)。有研究表明此種姿勢(shì)是建筑行業(yè)人員WMSDs的危險(xiǎn)因素[8]，影響血液循環(huán)，易造成肌肉骨骼損傷。

(3)工人沒(méi)有避免不良姿勢(shì)的意識(shí)，要加強(qiáng)宣教，培養(yǎng)主動(dòng)避免不良姿勢(shì)的意識(shí)；焊接作業(yè)時(shí)，可通過(guò)改變物料擺放位置、增加座椅方式，改變焊接姿勢(shì)；有研究表明與同事輪流完成任務(wù)是建筑行業(yè)人員WMSDs的保護(hù)因素，因此可采用恰當(dāng)?shù)妮啀彿绞秸{(diào)整作業(yè)工時(shí)[8]以及勞保用品的正確佩戴等，均能在一定程度上降低肌肉骨骼損傷發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。