裝配式鋼結構安全精細化管理措施

馬駿騰，張學生，潘 霞，李 化，于 巍

（1.北方工業大學 土木工程學院，北京 100144；2.北京城建集團有限責任公司，北京 100160）

0 引言

裝配式鋼結構建筑是一種通過工廠生產預制鋼構件配送至施工現場裝配而成的建筑。與傳統現澆混凝土建筑相比，裝配式鋼結構建筑不僅避免了混凝土結構施工后產生的裂縫問題，而且抗壓性能強，具有良好的安全性和抗震性，同時采用工廠預制構件，建筑材料可回收，結構自重較混凝土結構輕，因此還具有施工周期短和綠色環保的優點。但是鋼結構材料防火性能差，遇高溫易變形，在濕度大的環境中易腐蝕［1］，在施工過程中易發生火災。其次裝配式建筑的施工方法不同于傳統的施工方法，可參考的工程案例較少，缺乏裝配式建筑的施工管理經驗，影響施工的安全因素較多，給施工安全管理帶來一定的挑戰。因此要揚長避短，保證施工進度及質量，避免發生安全事故，做好施工過程中的安全管理工作顯得十分重要。

1 工程管理難點分析

本工程為北京冬奧村人才公租房項目，分為地上和地下兩個部分，其中地上部分采用裝配式鋼結構，工程管理難點有以下幾點。

1）裝配式建筑結構體系是一種比較新的結構形式，可參考的相關施工經驗較少。鋼結構制作與安裝技術、防屈曲鋼板剪力墻深化設計與安裝技術、室內輕質隔墻與鋼結構連接技術等都需要提前研究策劃，同時在施工過程中做應好安全管理工作。

2）地上群體建筑密集，施工管理難度大。地下為整體車庫，地上 16 棟建筑全部集中在地下車庫上，樓間距相對較小，給塔吊平面布置、各棟號施工組織、地下結構裂縫控制、后澆帶留置與封閉等都帶來了較大的難度。

3）場地狹小，施工組織困難。擬建建筑距離用地紅線僅 5 m，且用地紅線緊鄰現有的道路、高架橋，致使現場臨時施設規劃困難。

4）安全和綠色施工要求高。施工周期長，深基坑、肥槽有限空間作業、超限模架、鋼結構起重吊裝等危險源較多，因此為實現安全生產，必須采取有效措施，強化安全管理。

除此之外，工程總承包管理、協調工作量大。工程的專業分包較多、工程量大，作為工程總承包單位，如何做好自行施工范圍內的施工項目，并管理和協調配合好眾多專業分包，做到管理有序、措施到位、目標落實，需要深入研究。其次，工期緊、任務重。工程合同工期 851日歷天，為滿足冬奧會整體測試運行的要求，提前3 個月竣工，要在緊張的工期中保證施工進度、施工質量的同時保證施工安全是本工程的難點。

2 主要風險源及管控措施

裝配式鋼結構建筑在施工過程中存在諸多風險源，極易引發安全事故，且造成的后果難以估計。常見的安全事故包括腳手架和安全網搭拆作業發生倒塌、高處墜落，施工用電發生觸電事故，防水作業發生火災、中毒事故，吊裝引起的物體打擊和機械傷害等，其中鋼結構建筑發生火災、物體打擊和高空墜落事故占主要部分。

為了減少安全事故發生，保障施工過程順利進行，可以建立風險評估體系和風險源辨識評價工作小組，構建評價方法及評價標準，編制《生產安全事故風險評估報告》，預先辨識風險，通過將風險源進行評級，確定風險指標權重，再針對風險采取相應對策，進而降低安全事故的發生。

2.1 鋼結構材料防火

鋼結構雖然有強度高、自重輕、抗震性能好和良好的環保性能等優點，但是防火性能差，遇高溫易變形。有研究表明當溫度在 300～400 ℃ 時，鋼材的強度和彈性模量顯著下降，當溫度到達 600 ℃ 左右時，鋼材強度趨于零［2］。出現火災時，鋼結構建筑在 20 min 左右就會出現垮塌現象，危害生命財產安全［3］。

因此對于裝配式鋼結構的防火管理，施工企業應制定消防工作的具體制度，建立防火治安領導小組，義務消防隊等組織機構，日常應加強巡邏，做好防火檢查工作，對存在安全隱患的問題及時發現并整改。施工材料堆放、保管應達到防火要求［4］。做好施工現場用火用電管理，對于電、氣焊工必須經過專門培訓，掌握焊割消防安全技術，經考試合格后持證上崗，作業時必須派專人進行監視，隨身攜帶滅火用具。在冬季施工前，必須對消防供水系統采取防凍措施，防止因天氣過冷使供水設施凍壞，影響消防系統的正常使用。同時也應做好預防措施，消防工具、消防用品應配置齊全，定期進行消防演練，對工作人員做好消防培訓，開展消防安全教育，做好應急準備工作，提前制定應急路線等。

裝配式鋼結構應嚴格把控防火涂料施工，施工前對鋼構件除銹和節點油漆補涂檢查，做好防火涂料材料準備工作，保證施工進度，并檢查防火涂料是否滿足規定要求，涂裝時是否符合涂裝工藝，保證施工質量。鋼結構的防火涂料與防腐涂裝應具有相容性，雙方性能無影響，從而提高鋼構件的耐久性。同時，在雨期大雨來臨時應做好覆蓋，防止防火涂料被雨淋、沖刷。防火保溫材料的安裝應嚴格按設計要求施工，防火保溫材料采用整塊巖棉，固定防火保溫材料的防火襯板應錨固牢靠。防火隔斷與主體結構之間的縫隙，均應采用防火保溫材料填塞，填裝防火保溫材料時一定要填實填平，不允許留有空隙。

2.2 吊裝風險及管控

裝配式建筑與傳統現澆建筑相比避免了模板腳手架坍塌風險的發生，但是吊裝作業的大幅度增加，使吊裝風險成為裝配式建筑施工的高頻風險。吊裝風險因素可以分為塔吊交叉干擾碰撞、吊點設置不合理、超載調運和吊具選用不合理等幾個方面。本工程為施工生產需要，現場布置塔吊 10 臺，而且西側還有相鄰標段的塔吊處于交叉覆蓋狀態，如此密集的塔吊，給群塔作業管理、塔吊頂升安排、各棟號施工進度協調管理帶來了很大的難度。

因此對于吊裝風險管控，在吊裝前應根據工程特點及現場情況制定合理的吊裝計劃，重點做好群塔作業施工管理，制定群塔施工方案及防護措施，保證兩塔之間的安全距離，避免相互碰撞造成安全事故。在施工現場應有群塔作業指揮監督員，劃分群塔作業安全管理責任區并簽訂安全協議。對預制構件的吊裝，應制定吊裝作業安全管理方案，成立吊裝作業小組，確保吊裝作業有序進行，定期對吊裝設備檢查維護，嚴格遵守“十不吊”的吊裝原則。做好預制構件的吊裝管理、協調工作，從而避免發生吊裝風險［5］。

本工程北側為社會道路，塔吊覆蓋了道路部分區域，所以在施工各階段，需對塔吊司機及信號工進行重點管理。吊物嚴禁超越圍墻。正在施工的建筑物邊緣，人或材料可能墜落的地方，都必須進行有效防護。同時本工程塔吊密集，必須根據各棟號分布、施工作業區劃分進行施工進度的統籌安排，確定各塔吊的安裝高度、錨固位置及頂升方案，編制群塔作業方案、設置塔吊防碰撞系統、吊鉤可視化系統，滿足安全施工的要求。塔吊平面布置如圖 1 所示。

圖1 塔吊平面布置

2.3 高空墜落風險及管控

高層鋼結構建筑在吊裝過程中存在大量高空臨邊作業，人員上下流動頻繁，機械工具種類繁多，高空墜落事故、高空墜物打擊事故頻發，且具有極大的危險性，因此高空墜落是裝配式鋼結構建筑施工過程的主要風險源之一［6］。

為了避免此類安全事故的發生，實現安全管理，必須采取有效防范措施。在高處作業前，對施工人員必須進行安全培訓交底，提高防護意識。關注施工人員的身體狀況，嚴禁帶病疲勞作業。在施工現場應配備防墜落保護設備和工具，定期檢查設備是否能有效防護保障工作人員安全，對失效損壞設備及時更換。進入現場的工作人員必須按照規定要求正確佩戴安全防護設備，持證上崗。樓梯間、豎井等各種易發生高墜事故的地點應采取有效防護措施。安保部門應嚴格把控，尤其是吊裝區域應設置警戒線、警告牌，非工作人員應嚴禁進入施工現場，定期巡邏檢查施工現場是否符合安全管理制度，對違規行為及時指出，嚴重違規人員可根據相關管理制度進行相應處罰。

本工程樓層鋼結構安裝高度 57.55 m，鋼框架結構的安裝需制定專項的高空作業安全防護方案，確保安全施工。具體采取以下幾點措施。

1）鋼柱上布置鋼爬梯方便操作人員上下，在柱頂設置可裝配式安全操作平臺。

2）鋼梁上設置安全繩，保證施工人員在主鋼梁上行走時的安全。

3）制定嚴格的安全檢查制度，高空職工人員個人戴好安全帽、系好安全帶。

4）每隔一層在周邊布設挑網，在周邊鋼梁上焊接耳板，挑網架與耳板鉸接。外面上一層與下一層用鋼絲繩拉結。

可裝配式操作平臺及鋼梁上安全繩設置分別如圖 2、圖 3 所示。

圖2 可裝配式操作平臺

3 其他安全管理措施

3.1 BIM 技術的應用

BIM 即建筑信息模型，可以通過用數字信息模擬真實建筑信息。BIM 技術不僅可以應用在施工進度管理和施工質量管理方面，也可以對施工安全管理方面進行分析。裝配式鋼結構建筑施工過程存在眾多安全風險因素，施工風險控制是一個復雜且長期的過程，通過 BIM 技術，可以建立安全管理體系，通過收集各項安全管理數據，建立項目綜合信息庫，深入分析安全隱患，制定安全管理計劃。其次通過 BIM 建立危險源庫及施工現場安全管理模型，將模型與施工現場采集的數據進行比對發現安全風險項，進而采取相應措施控制風險。還可以利用 BIM 技術對施工場地布置進行模擬，快速高效地評估臨時設施的安全性，直觀地展現施工現場布置情況，便于分析施工現場安全風險，使施工場地更加高效合理地利用。吊裝作業工序是一個動態管理過程，在吊裝作業中，運用 BIM 技術模擬群塔吊裝施工，可以有效降低群塔作業安全風險，直觀地看到構件吊裝路徑，發現吊裝危險區域，確保群塔之間的高差值，避免塔吊升頂加節、回轉碰撞、群塔拆裝等過程發生安全事故［7］。

本工程建立業主、設計、監理、總包和分包方共同參與的 BIM 系統運行保障體系，各參與方設專人負責 BI M 工作；為協同項目參與各方采用專業軟件搭建項目協作平臺，確保項目信息無損流轉。利用 BIM 技術可視化的特點，可以直觀地發現施工中有可能發生的安全隱患，對潛在風險可以采取相應措施及時有效地預防，同時還可以用 BI M 技術綜合考慮不同因素的影響分析塔式起重機的占位，輔助編制多塔作業防碰撞方案［8，9］，從而得到安全精細化管理。

3.2 安全教育培訓

只有提高參建人員的安全意識，才能真正降低預防事故發生，這就要施工企業重視并落實安全教育培訓。安全教育和培訓包括對新進場的工人實行上崗前的三級安全教育、變換工種時進行的安全教育、特種作業人員上崗培訓、繼續教育等。可以采用開展安全知識競賽等多種形式，調動人員積極性，并對過往發生的安全事故案例分析，通過競賽或培訓使參建人員真正地了解安全事故是如何發生的，如何減少或避免類似事故發生，在危險發生時如何處理，掌握一定的安全防范能力和自救能力［10］。

4 結語

裝配式鋼結構建筑施工過程中的安全管理工作十分重要，只有在做好安全管理的前提下才能確保施工進度如期進行，使項目整體達到預期目標。通過建立風險評價小組預先對施工中可能出現的如鋼結構防火、吊裝、高空墜落等風險源進行識別，并提前制定針對不同風險源相應的管控措施，做到提前預防。通過開展安全教育培訓提高施工人員的安全防護意識。采用與BIM技術結合等現代化技術手段建立安全管理體系，對施工現場布置模擬和群塔作業模擬及時發現安全風險，防止安全事故從而實現安全精細化管理，使裝配式鋼結構發揮最大價值。Q