建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)分析

吳慶杰

（上海建工一建集團(tuán)有限公司，上海 200120）

裝配式建筑主要包括預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑等。我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展速度飛快，得益于鋼結(jié)構(gòu)獨(dú)有的特性，比如說自重輕、強(qiáng)度高、抗震性能好、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，其已被廣泛應(yīng)用于眾多大型廠房、場(chǎng)館、超高層（如上海中心大廈、上海白玉蘭廣場(chǎng)）、商辦項(xiàng)目，甚至包括部分住宅類項(xiàng)目中。鋼結(jié)構(gòu)工程相比于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)有眾多優(yōu)點(diǎn)外，也有眾多不同的施工特性，其施工周期包含多個(gè)階段，涉及前期深化設(shè)計(jì)、工廠加工制作、施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝和安裝等，每個(gè)階段均需考慮安全風(fēng)險(xiǎn)管控。同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)工程與其它專業(yè)工程（土建、幕墻、機(jī)電等） 聯(lián)系緊密，對(duì)它們現(xiàn)場(chǎng)安全管控有巨大影響。

1 工程概況

科力遠(yuǎn)新能源系統(tǒng)集成研發(fā)總部項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱為“科力遠(yuǎn)項(xiàng)目”） 用地面積逾2.4 萬m，總建筑面積逾9.2 萬m，地下一層結(jié)構(gòu)； 地上3 棟塔樓，主要由1、2、3 號(hào)樓及1、2 號(hào)樓配套裙房組成（塔樓最高為14 層，裙房最高3 層），地下室部分為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，地上為鋼框架結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)總噸位7000t，建成后為科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)的一部分。

2 作業(yè)特點(diǎn)

2.1 施工特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化生產(chǎn)程度高，主要由型鋼和鋼板等制成的鋼柱、鋼梁、鋼桁架、預(yù)制樓梯等構(gòu)件組成。一般而言，鋼結(jié)構(gòu)工程的構(gòu)件或部件較多，科力遠(yuǎn)項(xiàng)目的鋼梁、鋼柱就有9800 多根。鋼構(gòu)件在專業(yè)加工廠制造，然后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，通過起重機(jī)械吊運(yùn)至結(jié)構(gòu)面，過程中存在大量的裝卸和吊運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)，并采用焊接和螺栓等連接方式進(jìn)行拼裝，過程中存在大量的臨時(shí)用電、焊接作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)工程施工遵循鋼柱、鋼粱、桁架（壓型鋼） 板依次施工的流程，作業(yè)面處于不同高度，有高處作業(yè)和垂直交叉作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。另外，當(dāng)建筑外圍有勁性柱/粱或混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，結(jié)構(gòu)外圍會(huì)搭設(shè)腳手架，其他一般框架鋼結(jié)構(gòu)工程往往采用無腳手架體系，存在大量的臨邊作業(yè)和物體打擊風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 人員特點(diǎn)

與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不同，單棟鋼結(jié)構(gòu)施工班組作業(yè)人員需求數(shù)量相對(duì)較少，科力遠(yuǎn)項(xiàng)目一棟單體一般配置27 人左右，其中吊裝4 人，柱子校正3 人，螺栓安裝2 人，焊接3 人，樓層板安裝6 人，樓板栓釘固定2 人，安全設(shè)施設(shè)置5 人，安全監(jiān)督2 人，多單體各工序流水施工。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)工程“高空、高危、高風(fēng)險(xiǎn)、重體力、技術(shù)要求高” 的作業(yè)特性對(duì)作業(yè)人員年齡、精神狀態(tài)和身體素質(zhì)的要求高。另外，鋼結(jié)構(gòu)工程對(duì)作業(yè)人員的能力要求較高。根據(jù)行業(yè)規(guī)定，專門或經(jīng)常在墜落高度基準(zhǔn)面2m及以上有可能墜落的高處進(jìn)行的作業(yè)人員需考持有高處作業(yè)操作證，動(dòng)火作業(yè)人員需持有建筑焊割（操作） 工證，以后也可能需配備鋼結(jié)構(gòu)吊裝工等特殊工種，以上使得鋼結(jié)構(gòu)班組逐漸趨于年輕化和專業(yè)化。

3 主要工作和安全風(fēng)險(xiǎn)

3.1 圖紙深化工作

深化設(shè)計(jì)也叫做“二次設(shè)計(jì)”，其目的主要在于對(duì)業(yè)主提供的原設(shè)計(jì)圖紙中無法達(dá)到國內(nèi)法規(guī)深度要求的部分進(jìn)行合理細(xì)化，是鋼結(jié)構(gòu)實(shí)施過程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對(duì)后期的安全管控也尤其重要?？紤]總包鋼結(jié)構(gòu)管控力量不足，無法自行進(jìn)行深化工作，科力遠(yuǎn)項(xiàng)目將鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)、加工制作及現(xiàn)場(chǎng)安裝統(tǒng)一發(fā)包給一家鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)分包單位。在項(xiàng)目前期，業(yè)主方提供手續(xù)完整設(shè)計(jì)圖紙，專業(yè)單位根據(jù)藍(lán)圖進(jìn)行“二次設(shè)計(jì)”，將結(jié)構(gòu)拆分成梁、柱、梯等構(gòu)件，并將所有構(gòu)件獨(dú)立編號(hào)制成加工圖，最終形成深化圖，用于指導(dǎo)加工制作。

為有充足的深化時(shí)間，一般選擇提前深化，科力遠(yuǎn)項(xiàng)目的深化設(shè)計(jì)在構(gòu)件加工前2 個(gè)月開始實(shí)施，設(shè)計(jì)中充分考慮現(xiàn)場(chǎng)安全輔助措施與構(gòu)件的融合，如吊裝用的吊耳、設(shè)置在主梁下翼緣的安全平網(wǎng)掛鉤等。深化中考慮鋼結(jié)構(gòu)與其他專業(yè)工程的配合，如與土建的銜接、機(jī)電管線洞口預(yù)留、幕墻埋件設(shè)置等，其設(shè)計(jì)深度決定了后期專業(yè)單位生產(chǎn)安全管控的難易程度，如勁性鋼柱與現(xiàn)澆粱水平鋼筋交接部位設(shè)置套筒可以減少大量的焊接施工，幕墻埋件提前在鋼梁中進(jìn)行預(yù)留可以減少后期高處動(dòng)火作業(yè)產(chǎn)生的消防隱患。

3.2 工廠加工制作

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度關(guān)系到現(xiàn)場(chǎng)安裝效率和安全性。為保證構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，從管理角度，總包有必要提前考察加工單位，涉及生產(chǎn)線情況、產(chǎn)能、工廠構(gòu)件堆場(chǎng)、工廠與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)距等，全面衡量加工廠綜合實(shí)力，既確保加工廠產(chǎn)能能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)供應(yīng)，也能確保加工廠有精確化實(shí)現(xiàn)深化圖紙要求的實(shí)力，對(duì)安全輔助設(shè)施等進(jìn)行提前預(yù)埋，避免疏忽遺漏。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)吊裝作業(yè)

目前結(jié)構(gòu)安裝常用的起重機(jī)械包括履帶式起重機(jī)、汽車式起重機(jī)、塔式起重機(jī)等，比較常見的是塔式起重機(jī)。在項(xiàng)目前期策劃階段，根據(jù)項(xiàng)目單體布置、材料堆場(chǎng)情況以及現(xiàn)場(chǎng)最重鋼構(gòu)件或部件位置等綜合考慮塔吊的位置、最大吊運(yùn)重量和吊運(yùn)半徑等，對(duì)塔吊選型和數(shù)量進(jìn)行確定?？屏h(yuǎn)項(xiàng)目3 棟塔樓配備了3 臺(tái)塔吊，兩臺(tái)為STT373 （最大吊運(yùn)重量18t），一臺(tái)為STT200 （最大吊運(yùn)重量12t），能滿足現(xiàn)場(chǎng)最重的一根構(gòu)件（10.5t） 的吊裝工作。吊裝過程中根據(jù)計(jì)劃吊裝路線進(jìn)行吊裝，從樓梯位置開始吊裝，先柱后梁，嚴(yán)格檢查構(gòu)件或部件的吊點(diǎn)，并對(duì)吊運(yùn)鋼絲繩的直徑、編結(jié)長(zhǎng)度和磨損程度進(jìn)行檢查，吊裝前嚴(yán)格檢查捆綁在柱上的工具爬梯和防墜器，并對(duì)塔吊司機(jī)、司索指揮等特殊工種進(jìn)行教育、交底，嚴(yán)格執(zhí)行“十不吊”。施工人員不得站在起吊構(gòu)件上，也不得站在構(gòu)建運(yùn)動(dòng)方向和垂直下方，禁止無關(guān)人員進(jìn)入吊裝區(qū)域。若施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)夜間施工，需有足夠的照明，確保吊運(yùn)等作業(yè)安全受控。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)安全管控

鋼結(jié)構(gòu)工程的安全事故多以結(jié)構(gòu)失穩(wěn)坍塌、高處墜物、火災(zāi)等形式發(fā)生，近年來也發(fā)生堆場(chǎng)構(gòu)件傾倒以及違規(guī)起吊造成物體打擊的事件。鋼結(jié)構(gòu)施工存在大量的攀爬作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)涉及眾多登高及輔助裝置，如鋼柱上的工具爬梯和防墜器。到工作面時(shí)，人員一直處于高處作業(yè)的狀態(tài)，出于安全考慮，現(xiàn)場(chǎng)需大量設(shè)置水平和豎向的安全防護(hù)，從人員安全帶的佩戴、鋼梁側(cè)/結(jié)構(gòu)邊臨時(shí)鋼絲生命繩的張拉、電梯井和管弄井區(qū)域的垂直防護(hù)、防墜安全平網(wǎng)和建筑物外側(cè)挑網(wǎng)的布置等，均從設(shè)施上完善應(yīng)急管控措施。隨著新標(biāo)《墜落防護(hù)安全帶》 （GB6095—2021） 的實(shí)施，規(guī)定了墜落懸掛用帶的要求。高處作業(yè)人員隨身物品也需加強(qiáng)管理，以防掉落造成物體打擊。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)工程大量的焊接工作，現(xiàn)場(chǎng)除做好設(shè)備的臨時(shí)用電管理外，一般會(huì)定制鋼柱焊接操作平臺(tái)、定型化的粱邊焊接吊籠、工具式接火斗等。除此以外，氧氣、乙炔、二氧化碳危險(xiǎn)品的存放和消防管控、氣瓶的吊運(yùn)以及高處突發(fā)事件應(yīng)急處置等，均為鋼結(jié)構(gòu)安全管控的重點(diǎn)。

3.5 危大工程管理

鋼結(jié)構(gòu)施工中常常涉及超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的工程，比如： 1） 跨度大于36m以上鋼結(jié)構(gòu)安裝工程； 2） 跨度大于60m以上的網(wǎng)架和索膜結(jié)構(gòu)安裝工程； 3） 用于鋼結(jié)構(gòu)安裝等滿堂承重支撐體系，且單點(diǎn)集中荷載不小于700kg； 4） 采用非常規(guī)起重設(shè)備、方法、且單體起吊重量在100KN以上的起重吊裝工程； 5） 起重量300KN以上的起重設(shè)備安裝工程需要編制安全專項(xiàng)施工方案并經(jīng)專家組論證通過。

4 發(fā)展方向和安全管理思考

4.1 增強(qiáng)管理深度

如前所述，鋼結(jié)構(gòu)工程的深化設(shè)計(jì)、加工制作、現(xiàn)場(chǎng)安裝統(tǒng)一發(fā)包給一家鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)分包單位，對(duì)專業(yè)單位的自我管控和合同履約能力要求高，長(zhǎng)此以往造成總包對(duì)分包的依賴。由于總包的抗風(fēng)險(xiǎn)能力高，能充分發(fā)揮總集成的作用，從精細(xì)化管理角度，可以探索將深化工作與鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)單位剝離，探索自行優(yōu)化和深化，統(tǒng)籌進(jìn)行專業(yè)間的協(xié)調(diào)和節(jié)點(diǎn)優(yōu)化工作。

同時(shí)，在當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)管理過程中，存在大量工作面移交，即安全責(zé)任移交工作。一是鋼結(jié)構(gòu)桁架（壓型鋼） 板鋪設(shè)完畢后移交給土建單位，移交時(shí)現(xiàn)場(chǎng)管弄井洞口、電梯井口區(qū)域往往處于臨邊、洞口防護(hù)缺失的狀態(tài)。二是土建結(jié)構(gòu)驗(yàn)收后，幕墻單位進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行龍骨和玻璃安裝前，土建單位將樓層臨邊防護(hù)移交給幕墻單位。為解決移交后的安全風(fēng)險(xiǎn)，主要從水平和豎向防護(hù)著手，水平向防護(hù)可以采取兩道安全平網(wǎng)設(shè)置，一道位于桁架板下側(cè)，另一道位于鋼梁下側(cè)，兩層隔離避免了兩個(gè)操作面的高墜風(fēng)險(xiǎn)，豎向防護(hù)可以采取結(jié)構(gòu)外圍防塵安全網(wǎng)封閉體系，既解決樓層臨邊護(hù)欄轉(zhuǎn)換、移交的風(fēng)險(xiǎn)，也避免后期噴涂防火涂料對(duì)幕墻和環(huán)境的污染。

另外，加工后的鋼構(gòu)件一般處于廠區(qū)存放、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)堆放、構(gòu)件安裝等階段，總包可以聯(lián)合加工單位采用信息化手段（一般是建立數(shù)據(jù)庫，并于構(gòu)件上張貼二維碼，二維碼中有構(gòu)件的編號(hào)、規(guī)格、平面位置、生產(chǎn)日期等信息），進(jìn)行數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新，加強(qiáng)對(duì)每個(gè)構(gòu)件的狀態(tài)追蹤，避免出現(xiàn)鋼柱、鋼粱已經(jīng)安裝到一定高度，但鋼樓梯遲遲未到現(xiàn)場(chǎng)，導(dǎo)致攀登作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)頻繁發(fā)生，也避免發(fā)生鋼柱吊裝完畢后，鋼梁未及時(shí)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝，導(dǎo)致未形成完整的框架體系，造成安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 進(jìn)行體系融合

鋼結(jié)構(gòu)既可以與混凝土結(jié)構(gòu)，也可以與預(yù)制混凝土（PC） 結(jié)構(gòu)相結(jié)合，充分利用各自材料性能的優(yōu)勢(shì)，個(gè)別商辦項(xiàng)目（如在建的上海安踏總部項(xiàng)目） 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)澆柱、預(yù)制PC梁和桁架板的結(jié)合。鋼筋桁架板優(yōu)勢(shì)在于能夠承受混凝土自重和施工荷載，無需搭設(shè)和拆卸任何臨時(shí)腳手支撐，科力遠(yuǎn)項(xiàng)目現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板采用鋼筋桁架板，現(xiàn)場(chǎng)未加設(shè)支撐?？稍趯?shí)際施工過程中，由于混凝土澆筑集中導(dǎo)致局部沖壓力過大，荷載較大，從而出現(xiàn)局部桁架板下陷的現(xiàn)象，甚至在類似項(xiàng)目出現(xiàn)混凝土澆筑過程中，桁架板破損，人員從澆筑層墜落的安全事故。出于安全考慮，個(gè)別項(xiàng)目在設(shè)計(jì)說明中明確了鋼筋桁架樓承板最大無支撐跨度（表1），超過跨度下方需設(shè)置臨時(shí)排架支撐。另外，當(dāng)鋼筋桁架板與預(yù)制PC梁結(jié)合時(shí)，由于桁架板無法擱置在PC梁上，且兩者也無法通過栓釘作為固定件，使得鋼筋桁架板下仍需要搭設(shè)排架體系，以滿足擱置和施工荷載要求。

表1 鋼筋桁架樓承板型號(hào)

與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用于承重荷載大的結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)或高層建筑不同，住宅建設(shè)理念也開始朝著新型工業(yè)化的建造方式轉(zhuǎn)變，2022 年年初，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《 “十四五” 建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，其中明確大力發(fā)展裝配式建筑，積極推進(jìn)高品質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)。部分業(yè)主方也已在住宅工程中運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)（如在建的上海市北高新22 -01 地塊租賃住宅項(xiàng)目）。值得重視的是，由于住宅工程內(nèi)部劃分細(xì)，構(gòu)件量多，吊裝、螺栓安裝和焊接工作量大且散，對(duì)生產(chǎn)、安全管控帶來一定壓力。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)住宅外墻構(gòu)造和施工相對(duì)傳統(tǒng)鋼筋混凝土住宅外墻更為復(fù)雜，個(gè)別鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目上部圍護(hù)體系為預(yù)制混凝土保溫夾芯外掛墻板，即PC幕墻，需提前深化連接形式，并將PC幕墻的吊裝至外圍進(jìn)行固定，對(duì)項(xiàng)目安全管控帶來新挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 關(guān)注產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

與傳統(tǒng)工地現(xiàn)場(chǎng)露天作業(yè)不同，裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程工業(yè)化生產(chǎn)程度高，涉及兩個(gè)方面，一是工廠加工制作，二是現(xiàn)場(chǎng)吊裝、安裝，對(duì)作業(yè)工人專業(yè)性和危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)能力是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。在城市化進(jìn)程中，為滿足建筑業(yè)作業(yè)人員的大量需求，并培育高素質(zhì)作業(yè)人員，減少施工過程中“人的不安全行為”，作為鋼結(jié)構(gòu)加工單位、現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)施工單位可以對(duì)住建部“十四五” 中關(guān)于改革建筑勞務(wù)用工制度的要求進(jìn)行思考，響應(yīng)培育自有建筑工人，加強(qiáng)技能培訓(xùn)，并完善建筑工人社會(huì)保險(xiǎn)繳費(fèi)機(jī)制，從而減少人員流動(dòng)，有條件的按照國家規(guī)定進(jìn)行上崗前、在崗期間和離崗時(shí)的職業(yè)健康檢查，為工人產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造條件，滿足新一代建筑工人對(duì)歸屬感、地位和尊嚴(yán)的需求，從而促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康高速發(fā)展。

5 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)工程具有特有的自身優(yōu)勢(shì)，容易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)配件生產(chǎn)工業(yè)化、施工機(jī)械化和裝配化，且其深化設(shè)計(jì)、加工制作不受現(xiàn)場(chǎng)條件影響。本文以科力遠(yuǎn)項(xiàng)目為引子，結(jié)合其他鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，從設(shè)計(jì)和施工的角度，分析現(xiàn)場(chǎng)安全管控，提醒總包鋼結(jié)構(gòu)安全管理不應(yīng)只是現(xiàn)場(chǎng)的事中、事后管理，也應(yīng)重視事前策劃工作，即前期的深化設(shè)計(jì)及加工制作。合理的深化和精確地加工工作是前提，在現(xiàn)場(chǎng)有序的堆放、吊運(yùn)、安裝、焊接等基礎(chǔ)上，才能保障鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)周期的安全生產(chǎn)。同時(shí)我們也應(yīng)認(rèn)識(shí)到鋼結(jié)構(gòu)工程在施工安全管理上仍有很多不確定因素待完善、解決，以后的工作中，也需思考鋼結(jié)構(gòu)與其它體系的融合以及工人產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)工作，從而更好的推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)工程又好又快發(fā)展。