高處墜落防護系統(tǒng)研究與應(yīng)用

文/魏東 王子懿

本文在施工現(xiàn)場高處作業(yè)墜落防護的管理和實踐基礎(chǔ)上，結(jié)合國家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于人員墜落防護系統(tǒng)的要求，探討如何正確運用安全技術(shù)手段，在現(xiàn)場設(shè)置墜落防護系統(tǒng)，并使其有效發(fā)揮作用，從而最大限度避免高處墜落傷亡事故的發(fā)生。

高處墜落是建筑施工行業(yè)常見的傷害類型，也是導(dǎo)致生產(chǎn)安全事故、事件發(fā)生的重要因素，且事故發(fā)生后人員死亡率極高。高處防墜落應(yīng)對措施包括很多，如完善管理上的缺陷，增強人的安全意識和行為培訓(xùn)，強化人員高空作業(yè)管理；完善現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的基本措施，做好臨邊孔洞防護；從施工工序、設(shè)計方面優(yōu)化，從源頭減少高空作業(yè)；使用先進工藝設(shè)備，提高本質(zhì)安全等。

本文建立在人員意識、物的因素及管理因素均有效的情況下，主要研究如何完善現(xiàn)場環(huán)境因素，建立高處防墜落系統(tǒng)，防止人員發(fā)生高處墜落。

一般而言，高處防墜落系統(tǒng)由全身式安全帶、生命線、速差防墜器、安全網(wǎng)、防護欄桿等組成。其中全身式安全帶、生命線、速差防墜器等是組成高處防墜落系統(tǒng)的重要組成部分，結(jié)合現(xiàn)場不同作業(yè)環(huán)境，有效地將上述安全防護設(shè)施合理搭配使用，能全面提升施工現(xiàn)場整體防墜安全系數(shù)。

全身式安全帶

在我國一些施工工地，工人常使用的是腰帶式安全帶或半身式安全帶，有些安全繩上面只有一個掛鉤，甚至沒有緩沖器。在國內(nèi)外的核電建設(shè)工程現(xiàn)場和其他大型的建筑施工現(xiàn)場，作業(yè)人員已經(jīng)普遍開始佩戴帶有緩沖器的雙掛繩(鉤)全身式安全帶。其原因如下：

一是雙掛繩(鉤)可以為移動或攀爬中的工人提供不間斷的墜落防護；二是全身式安全帶具有更強的本質(zhì)安全性，可將墜落中產(chǎn)生的沖擊力分散至人員肩膀、腿部和襠部，減少沖擊力對上半身內(nèi)臟器官、脊柱腰椎等人體脆弱部位的沖擊。腰帶式安全帶在人員發(fā)生高墜事故后，對人員產(chǎn)生攔腰懸掛的力，易造成脊柱腰椎巨大損傷。

通過全身式與非全身式安全帶的實驗對比發(fā)現(xiàn)，利用重量為100 kg的人體模型，模擬墜落高度5 m，穿戴腰帶式安全帶，發(fā)生高墜時人員背部和腰部產(chǎn)生的沖擊力為4 kN左右，易造成人員脊柱腰椎骨折或者人員死亡。

使用真人代替人體模型開展墜落高度為7 m的墜落受力安全實驗，人員穿戴全身式安全帶，安全帶和具有一定彈性的繩子連接在一起，最終實驗結(jié)果表明，人員在所產(chǎn)生的4.6 kN左右的沖擊力的作用下，未造成傷害。

速差防墜器

在現(xiàn)場實際施工過程中，會存在安全距離不足（一般為5 m左右，包括工人身高、安全帶安全繩長、緩沖器伸展長度及安全距離）；安全繩（鉤）頻繁使用影響工作效率；人員垂直上下過程中因意識不足，安全帶未正確使用（雙鉤同時脫離）等情況。為了防止出現(xiàn)上述情況造成的高處墜落事故，速差式防墜器的搭配使用必不可少。

速差防墜器利用物體下墜速度差進行自控，高掛低用。使用時，只需將吊繩在結(jié)構(gòu)上交叉，使其穿過上方具有較鈍的邊緣，然后將吊繩上的鐵鉤掛在N形環(huán)上，將鋼絲繩上的鐵鉤掛在安全帶的D環(huán)上。在使用半徑內(nèi)，不需更換懸掛點。

正常使用時，鋼絲繩將隨人體移動自由伸縮，并且處于半緊張狀態(tài)，操作人員無明顯牽掛感。墜落時，鋼絲繩的牽引速度大大加快，當(dāng)鋼絲繩的墜落速度達(dá)到1 m/s或更高時，轉(zhuǎn)輪驅(qū)動制動齒，器內(nèi)鎖止系統(tǒng)立即自動鎖止。鋼絲繩的拉出距離應(yīng)保持在20 cm或更短。負(fù)荷解除即自動恢復(fù)工作；工作完畢鋼絲繩將自動回收到器內(nèi)，便于攜帶和方便現(xiàn)場安裝。

防墜器選擇與使用時有以下注意事項：一是速差式防墜器在使用過程中應(yīng)高掛低用，懸掛固定在使用者上方具有較鈍邊緣的結(jié)構(gòu)上。

二是使用前應(yīng)對鋼絲繩外觀做檢查，然后嘗試將其鎖定兩次。測試鎖定方法：以正常速度拉出鋼絲繩應(yīng)發(fā)出“喀噠、喀噠”聲；用力拉動鋼絲繩，應(yīng)將鋼絲繩鎖定；放開時，鋼絲繩應(yīng)能夠自動恢復(fù)到設(shè)備中。如果發(fā)現(xiàn)任何異常，應(yīng)停止使用。

三是在斜坡上使用防墜器時，斜坡一般小于30。。如果超過30。，則需要考慮是否會碰到周圍的物體。

四是防墜鉤應(yīng)直接連接到全身式安全帶的D形環(huán)上（后部位置）；不得將防墜鉤連接到安全帶掛鉤上。

五是防止過載。防墜器可承受的人員工作負(fù)荷總數(shù)須小于100 kg。

六是防墜器根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇不同有效長度、不同防墜重量型號的防墜器進行使用，一般情況下可根據(jù)現(xiàn)場墜落落差優(yōu)先選擇高一級的防墜器。

水平生命線

針對水平生命線，目前JGJ 80—2016《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，“當(dāng)采用鋼絲繩做安全繩時，繩的自然下垂度不應(yīng)大于繩長的1/20，并應(yīng)控制在100 mm以 內(nèi)”。在Q/SY 1236—2009《高處作業(yè)安全管理規(guī)范》中提到了可以使用吊繩作為墜落控制措施。但是這兩個規(guī)范對水平生命線內(nèi)容的敘述并不全面，如水平生命線的選型、設(shè)置長度、端點如何錨固等一系列具體做法并沒有明確。

在高處臨邊作業(yè)施工中，人員水平移動過程可能沒有安全帶的可靠掛設(shè)點，無法滿足施工過程中人員的安全快捷移動，此時生命線的有效拉設(shè)尤其重要。布置完成的水平生命線在確保穩(wěn)定且有足夠的強度下，可承受人體墜落時對生命線的沖力，能做到既不影響施工的作業(yè)工序，又能使作業(yè)人員在操作過程中安全施工和快速移動，整個系統(tǒng)達(dá)到安全可靠、簡單易行的效果。

生命線的使用位置

作業(yè)人員在墜落高度基準(zhǔn)面2 m以上（含2 m）的高處臨邊區(qū)域作業(yè)，無符合安全帶懸掛位置的施工作業(yè)點，尤其在核電安裝施工中的高處作業(yè)均可優(yōu)先考慮設(shè)置水平生命線。

生命線的錨固點

錨固點用來對生命線系統(tǒng)進行可靠固定，要求在此位置的受力應(yīng)能夠滿足22.2 kN受力，或是不小于鋼絲繩水平方向受力的2倍。若錨固點的受力不能達(dá)到要求，整個系統(tǒng)將會失效，導(dǎo)致高處墜落事故。因此當(dāng)生命線設(shè)置較長時，應(yīng)分段設(shè)置錨固點，以確保其可靠性。設(shè)置點不能影響施工作業(yè)。便于安裝和拆除，避免安裝、拆除時增加新的安全隱患。

生命線的選用

生命線宜選用注塑后的φ13纖維芯6×37鋼絲繩，或鋼絲繩內(nèi)芯直徑為9.3 mm，注塑后外徑為11 mm。鋼絲繩應(yīng)無斷絲、斷股、灼傷、受腐蝕、變形等缺陷。端部固定必須使用無損的繩卡連接，繩卡設(shè)置數(shù)量應(yīng)參照表1，同時要保證連接部位的受力強度，一般來說受力強度≥鋼絲繩破斷拉力85%。禁止用打結(jié)的方式來固定，開口方向主要受力的鋼絲繩，繩卡間距為6 d（鋼絲繩直徑），繩頭漏出長度為鋼絲繩3 d。

表1 繩卡設(shè)置數(shù)量

生命線架設(shè)

生命線的設(shè)置高度一般在作業(yè)點上方1～1.2 m處，滿足人員安全帶的高掛低用。中間每隔7.5 m需要增加支撐來滿足受力及穩(wěn)定性。在設(shè)置生命線前應(yīng)規(guī)劃好搭設(shè)路線及生命線長度，防止連接好的生命線對施工產(chǎn)生影響。

生命線的管理

一是負(fù)責(zé)搭設(shè)生命線的人員須有特種作業(yè)人員證書（架子工證），且證件在有效期內(nèi)，作業(yè)前應(yīng)按要求參加技術(shù)安全交底。

二是生命線在搭設(shè)/拆除過程中應(yīng)懸掛“紅牌”，禁止其他作業(yè)人員使用，搭設(shè)完成并驗收合格后掛設(shè)“綠牌”，人員方可使用。驗收牌上需注明驗收人、載荷量和定期檢查記錄，嚴(yán)禁超載使用。

三是搭設(shè)期間施工作業(yè)人員無可靠系掛點的情況下必須配合速差防墜器、吊帶、安全帶等安全防護裝置，保證搭設(shè)人員的作業(yè)安全。

四是每一條水平生命線應(yīng)獨立設(shè)置，不得隨意進行搭接使用。采用的鋼絲繩的自然下垂度應(yīng)符合規(guī)定要求，不應(yīng)大于繩長的1/20，并應(yīng)控制在10 mm以內(nèi)。

五是有專人對生命線日常檢查和管理，重點檢查固定點及中間支撐是否牢固，鋼絲繩是否破損，下垂度是否滿足要求等，并做好日常記錄。

高處防墜落系統(tǒng)的應(yīng)用實踐

以海外“華龍一號”K2/K3項目部核島安裝工程項目中，燃料廠房16.5 m大廳人橋吊安裝施工作業(yè)高處防墜落系統(tǒng)設(shè)置情況為例，通過對燃料廠房16.5 m大廳人橋吊安裝施工作業(yè)環(huán)境及特點進行分析，采取針對性的安全防墜落措施，確保施工過程中的整體安全性。

燃料廠房16.5 m大廳人橋吊高處施工作業(yè)活動主要包括：人橋吊車/輔助吊車軌道安裝、吊車吊裝和安裝、吊車載荷試驗、人橋吊車電氣安裝調(diào)試、人橋吊懸掛走臺安裝、乏燃料水池水閘門結(jié)構(gòu)安裝等，存在物體打擊、人員高處墜落等風(fēng)險。

人橋吊軌道長度為34.75 m，軌道距離房間地面距離為8.8 m，人員在軌道上方施工及行走存在高處墜落的風(fēng)險；人橋吊上下爬梯通道高約8.5 m，作業(yè)人員在上下攀爬過程中，可能存在高處墜落風(fēng)險；同時因人橋吊軌道下方為乏燃料水池，水池深度約為7.9 m，人員在水池邊行走時可能導(dǎo)致臨邊墜落，人員到水池下方作業(yè)可能導(dǎo)致墜落風(fēng)險（詳見表2）。

表2 人橋吊施工作業(yè)主要風(fēng)險點

針對以上安全風(fēng)險點，結(jié)合現(xiàn)場實際應(yīng)用高處防墜落系統(tǒng)（詳見表3），并制定相應(yīng)的高處防墜落安全技術(shù)防范措施，包括：

表3 人橋吊施工作業(yè)主要風(fēng)險點防墜措施

作業(yè)人員在作業(yè)時需正確選擇使用全身式安全帶，防止發(fā)生人員高處墜落。

人橋吊軌道平臺長約34.75 m，人橋吊安裝施工作業(yè)前在房間兩側(cè)梁的兩端軌道上方設(shè)置水平生命線，采用鋼絲繩直徑為11 mm或13 mm，兩端各固定3個卡扣，中間分段設(shè)置5個中間卡扣固定點（34.75÷7.5=4.633，取整為5），確保作業(yè)人員在房間上方作業(yè)有可靠的安全帶掛點，且人員作業(yè)時移動方便。

人橋吊上下爬梯通道高約8.5 m，應(yīng)設(shè)置速差式防墜器進行二次防護，方便人員上下人橋吊的爬梯，同時避免人員存在僥幸心理，圖方便不按規(guī)定正確使用安全帶而造成安全風(fēng)險。

為了防止墜落傷害事故可以設(shè)置輔助安全防護圍欄、安全平網(wǎng)及密目網(wǎng)雙重防護等施工安全措施。同時，日常加強作業(yè)員工高處作業(yè)安全知識培訓(xùn)，加強高處作業(yè)安全管理，如作業(yè)時拆除安全防護設(shè)施需開具作業(yè)票和采取安全防護措施，保證作業(yè)過程安全。