北京建工：優(yōu)方案 強管理 狠抓落實控安全

發(fā)布日期：2015-12-17來源：本站編輯：劉夢怡

[摘要]奧林匹克公園瞭望塔工程是一個超高層柔性鋼結(jié)構(gòu)，由塔座、塔身和塔冠三部分組成。本文分塔身、塔冠施工兩個階段對施工過程中的主要安全防護風險進行分析。項目部通過對技術方案進行不斷優(yōu)化調(diào)整，將施工安全風險降至最低，同時兼顧節(jié)約成本;通過加強針對火災、高墜、物體打擊等危險源制定了相應的管理措施，從制度上提供安全保障;將各項技術措施、管理措施貫徹到每一個角落、每一個人，狠抓落實，保持現(xiàn)場施工安全始終處于受控狀態(tài)。

　　優(yōu)方案 強管理 狠抓落實控安全

　　——北京建工集團有限責任公司奧林匹克公園瞭望塔工程項目

　　文\焦 勇 徐德林 郭 峰 孫連學 付雅娣 徐 淼 黃榜倫

　　一、成果背景及選題理由

　　1、工程簡介

　　北京奧林匹克公園瞭望塔工程是一個超高層柔性鋼結(jié)構(gòu)，建筑高度248m，由塔座、塔身和塔冠三部分組成，整個平面由5個直徑6.5～14m的塔組成。塔身高度在165～228m不等，每42m設置1道桁架層，將1號塔與其他小塔連接起來，以增強整體抗側(cè)移剛度。塔冠為樹枝狀結(jié)構(gòu)，平面尺寸遠較塔身大，安裝難度大，施工風險高。如圖1所示：

　　本工程結(jié)構(gòu)全部采用焊接節(jié)點，施工難度大。超高層結(jié)構(gòu)施工的一個共同特點就是超高作業(yè)時高處墜落、物體打擊、火災等安全問題極易發(fā)生。尤其是5個塔頂部塔冠結(jié)構(gòu)呈樹枝狀，上部大下部小，大部分處在200m以上的懸空作業(yè)，防護難度大，施工安裝風險高。

　　2、成果背景及選題理由

　　隨著我國城市化進程的步伐不斷加快，資源緊缺的問題日益明顯，為提高資源的利用率，超高層“城市綜合體”項目不斷涌現(xiàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計，至2011年，全球300米以上超高層建筑(包括在建工程)共75棟，其中43棟在中國大陸，港臺地區(qū)9棟。前十名中國大陸占8名，臺灣占1名。

　　超高層建筑的不斷涌現(xiàn)，給施工技術帶來了飛速發(fā)展，也給施工安全防護技術提出了更高的要求。因此，在超高層建筑結(jié)構(gòu)施工中，安全防護的技術措施和管理措施，顯得尤為重要。

　　通過研究超高層施工安全防護技術，總結(jié)過程中的經(jīng)驗教訓，對保證作業(yè)人員的生命財產(chǎn)安全，推動超高層施工技術的發(fā)展，為企業(yè)占領超高層施工這一高端市場，有著極為重要的意義。

　　二、實施時間

　　三、 管理重點和難點

　　作為超高層結(jié)構(gòu)施工，施工安全防護是重中之重。安全防護必須適應施工方法，如果無法保證安全，則施工方法必須調(diào)整。超高層結(jié)構(gòu)施工，外防護通常采用爬架。目前國內(nèi)爬架技術日臻成熟，安全性也在不斷提高，相關規(guī)范也于2010年出臺。爬架使用過程中，與主體結(jié)構(gòu)施工的協(xié)調(diào)，與塔吊、卸料平臺、結(jié)構(gòu)突出部分的關系處理，是本工程要研究的重點。

　　1、 塔身

　　塔身是指結(jié)構(gòu)直線段。5個塔共計48根鋼柱，1號塔直線段最高，達到213m。具體各塔結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示。

　　(1)施工外防護的風險點

　　根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)安裝方案，1，4，5號塔豎向分段單元高度為9m，2，3號塔豎向單元高度為6m，豎向各單元間的連接全部采用高空焊接。因此，施工防護的風險點主要有：①工人高空作業(yè)高處墜落、物體打擊風險;②大量焊接作業(yè)的火災風險;③防護構(gòu)造的高空抵抗風荷載的風險;④突出于結(jié)構(gòu)外立面的構(gòu)件對防護構(gòu)造的影響。

　　(2)室內(nèi)防護風險點

　　室內(nèi)、室外劃分單元相同。在鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，隨著主體結(jié)構(gòu)的升高，室內(nèi)防護的風險點主要有：①施工作業(yè)面上，結(jié)構(gòu)樓板封閉前，工人高空作業(yè)高處墜落、物體打擊風險;②已施工完樓層高處墜落、物體打擊風險;③大量焊接作業(yè)的火災風險。

　　(3)層間施工硬防護風險點

　　與其他超高層結(jié)構(gòu)一樣，本工程在上部結(jié)構(gòu)未完成時，下部外檐裝修就要插入施工。因此，必須解決上下交叉施工給下部幕墻安裝帶來的安全問題。下部幕墻提前插入施工最大的風險就是上部結(jié)構(gòu)施工時的物體打擊。

　　2、塔冠

　　塔冠為樹枝狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)件為扭轉(zhuǎn)箱形截面，塔冠平面投影為環(huán)狀，塔冠的尺寸遠較塔身大，其中1號塔外挑最多，達18.6m。

　　塔冠結(jié)構(gòu)構(gòu)件無法像塔身構(gòu)件那樣整層形成單元，因此，不可避免地存在高空拼裝。從平面上看，結(jié)構(gòu)拼接處均為200m左右的高空懸挑，如何保證高空操作工人的安全，是安全防護的重中之重。塔冠結(jié)構(gòu)安裝的風險點與塔身結(jié)構(gòu)施工內(nèi)容相同，只是風險更高，防護難度更大。

　　四、 管理策劃及創(chuàng)新特點

　　1、塔身安全管理策劃

　　瞭望塔工程鋼結(jié)構(gòu)采用地面散件拼裝、高空單元安裝的方法，拼裝單元高度有6m和9m兩種。塔身直線段鋼結(jié)構(gòu)施工時，單元之間的安裝、焊接、探傷等是防護工作的重點。

　　(1) 施工外防護

　　最早考慮的外防護腳手架為液壓爬架，這種爬架體系是目前國內(nèi)超高層結(jié)構(gòu)施工使用頻率最高的外防護體系，但本工程結(jié)構(gòu)平面尺寸小且為圓形，每兩個外柱間需要設置兩個機位，且由于架體構(gòu)造原因，架體頂端懸挑高度只能做到3m，因此，結(jié)合工程特點，經(jīng)過性能、價格等綜合考慮，最后確定該塔身結(jié)構(gòu)施工外防護采用導軌桁架式電動爬架。這種架體自重輕，安裝、爬升、拆卸等簡單靈活，完全能滿足本工程的要求。此方案經(jīng)北京市模架領域頂級專家論證，一致通過。其主要內(nèi)容如下：

　　1)根據(jù)結(jié)構(gòu)豎向分段高度，爬架的上端懸挑高度確定為6m，固定點間距6m，架體總高度21m，能同時滿足本單元探傷和上一單元的焊接安裝工作。每榀爬架在爬升階段有兩個連墻點，使用階段有3個連墻點。

　　爬架底部設置小翻板。爬架提升前，翻板翻起，不影響爬架提升;爬架爬升就位后，翻板放下，將爬架與結(jié)構(gòu)間的間隙完全封閉，有效地阻止了高處墜落的物體從爬架與結(jié)構(gòu)間的縫隙下落，大大降低了爬架下方人員遭受物體打擊的風險。翻板防護構(gòu)造如圖2所示。

　　本工程塔式起重機采用外附著式，兩臺動臂式塔式起重機對稱附著在1號塔上。塔式起重機最大自由高度為54m，相鄰附著點間距36m，爬架的爬升滯后于塔式起重機錨固點安裝。

　　塔1每側(cè)有兩榀爬架與塔式起重機錨固桿干涉。經(jīng)過爬架公司詳細的計算以及與現(xiàn)場各方協(xié)商，采取方案如下：兩榀主框架能通過塔式起重機錨固桿間隙的爬架，爬升通過錨固桿時，連接桿拆除，待連接節(jié)點通過錨固桿標高后重新進行連接，確保了爬架的整體性受影響不大;兩榀主框架無法通過錨固桿間隙的爬架，爬架搭設時該位置采用雙排架進行防護，高9m，使其既滿足防護要求，又保證塔式起重機錨固桿位于其下方，不影響爬架爬升。如圖3所示。

　　2)為了從根本上避免施工面上出現(xiàn)火災，必須將架體設計成不可燃架體。爬架設置了3層腳手板，為了減少火災隱患，處理措施如下：①防護網(wǎng)采用不燃材料鋼絲網(wǎng);②腳手板上滿鋪1層鍍鋅鐵皮，防止高溫電焊渣引燃腳手板。

　　3) 結(jié)構(gòu)外水平防護

　　結(jié)構(gòu)施工期間，從18m標高開始，向上每9m設置1道3m寬水平安全網(wǎng)，塔間用鋼絲拉通，水平網(wǎng)在鋼結(jié)構(gòu)周圍用三角架與結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點連接鎖定，安全網(wǎng)外側(cè)均用直徑12.5mm通長鋼絲繩拉結(jié)。如圖4所示。

　　(2 )室內(nèi)防護

　　室內(nèi)的防護主要為樓梯口、電梯井口的防護。結(jié)合結(jié)構(gòu)為全鋼結(jié)構(gòu)的特點，室內(nèi)樓梯、電梯井口均采用鋼筋作護身欄桿，鋼筋與主體焊接連接。鋼樓梯及其休息平臺周圍用鋼筋制成防護欄桿，橫桿與立桿之間采用點焊，立桿與鋼樓梯踢面面板進行焊接，橫桿(扶手桿)與結(jié)構(gòu)柱進行點焊。所有與鋼結(jié)構(gòu)焊接的部位均刷2道防銹漆。

　　(3 )層間施工硬防護

　　為滿足總工期要求，按照總體進度計劃進行分段施工，鋼結(jié)構(gòu)施工至123m時插入幕墻施工。幕墻施工與鋼結(jié)構(gòu)施工采取交叉作業(yè)。現(xiàn)場需在結(jié)構(gòu)標高102.000m位置設置硬性防護棚。

　　本工程硬防護除了滿足防護功能外，還須滿足防火要求，因此，硬防護面板選用50mm厚腳手板+0.3mm厚鍍鋅鐵皮復合而成。挑梁采用[10號，靠近結(jié)構(gòu)一端焊接兩根鋼筋卡，間距根據(jù)現(xiàn)場實際尺寸確定，卡在梁上防止出現(xiàn)挑梁徑向滑移;另一端焊接短鋼管，便于連接防護欄桿。挑梁間的連接桿件采用直徑48鋼管，間距不超過1200mm，與槽鋼用四號鉛絲綁扎連接。

　　為滿足硬防護平臺安裝過程中及使用過程中的需要，其上部、下部均設鋼絲繩與結(jié)構(gòu)懸掛。如圖5所示。

　　室內(nèi)作業(yè)層下，滿鋪兩層腳手板，腳手板表面也采用與外側(cè)硬防護相同的防火構(gòu)造。

　　2 、塔冠安全管理策劃

　　如表2所示，各塔冠的直徑遠較塔身大，1號塔塔身直徑14m，而塔冠直徑達51.2m，塔冠大部分的施工作業(yè)位于200m高的懸空。安全防護要求極高。塔冠結(jié)構(gòu)安裝是結(jié)構(gòu)工程最難點，最初主流方案是搭設鋼平臺的方法，工人在平臺上操作，每個塔冠搭設兩次鋼平臺。如圖6所示：

　　鋼平臺主要采用型鋼懸挑、鋼絲繩斜拉的方式，最大外挑尺寸達到了19.5m，預計型鋼、鋼管用量近400噸，安裝、拆除人工費近200萬元。

　　鋼平臺方案雖然比較方便結(jié)構(gòu)安裝，但是鋼平臺自身的搭設難度太大，目前國內(nèi)還未見有200m以上如此大跨度的懸挑架，且搭設周期長，成本高。經(jīng)過多次專家論證，反復討論，綜合了多方意見，放棄了鋼平臺方案，確定了護欄隨吊裝單元同步安裝的方案。具體方案介紹如下：

　　(1)防護欄桿地面安裝

　　塔冠施工時主要采取的大部分技術措施與塔身施工時相同，因斜挑結(jié)構(gòu)無法繼續(xù)使用爬架，故在

　　結(jié)構(gòu)上焊接專用操作平臺。

　　塔冠樹枝狀結(jié)構(gòu)的防護欄、爬梯隨構(gòu)件吊裝。構(gòu)件單元在地面組焊時，將防護構(gòu)造焊接在構(gòu)件單元上，隨構(gòu)件吊裝。本單元的防護欄，用于下一安裝單元的安裝、焊接工作用。待下一單元安裝、焊接、探傷、防腐等工作完成后再進行拆除。如圖7所示。

　　塔冠結(jié)構(gòu)連接處，防護構(gòu)造焊接在主體結(jié)構(gòu)上，既滿足安全要求，還可以在不同塔間周轉(zhuǎn)使用。

　　(2)高空水平安全防護

　　塔冠的水平防護網(wǎng)采用雙層大眼網(wǎng)，隨在構(gòu)件起吊前安裝在結(jié)構(gòu)上，每個吊裝單元的防護網(wǎng)獨立設置，吊裝就位后，與相鄰單元的防護網(wǎng)連成整體，塔冠合攏后，下部的防護網(wǎng)也連成整體。如圖8所示。

　　3、安全管理創(chuàng)新特點

　　(1)施工防護：由于本工程焊接工作量大，因此爬架必須能夠防火。所以，在進行爬架方案編制時，即提出“不燃架體”這一概念，采用鋼絲網(wǎng)取代了傳統(tǒng)的密目網(wǎng)，木腳手板上均包裹了一層鍍鋅鐵皮。

　　(2)由于兩臺施工塔吊采用外附著形式，每42m左右即與結(jié)構(gòu)進行錨固，因此，爬架與塔吊錨固桿間的矛盾也非常突出。在計算爬架的承載能力后，減少了兩榀受塔吊附著桿影響的爬架，進而將其相鄰兩榀爬架上部9m高范圍用腳手架連成一體，每次需要錨固時，調(diào)整后的架體剛好爬過塔吊附著點位置，解決了塔吊附著桿與爬架間的矛盾。

　　(3)外防護架體的懸挑高度達到了國標上限為6m，架體總高度達到了21m，與主體結(jié)構(gòu)分段單元匹配，能同時滿足頂部結(jié)構(gòu)安裝以及下部結(jié)構(gòu)的焊接、探傷、涂裝等工作。

　　(4)鋼筋作為護身欄桿，既方便施工，也充分利用了現(xiàn)場廢鋼筋頭。且鋼筋護身欄的焊接可在地面胎架內(nèi)即焊接在主體鋼結(jié)構(gòu)上，減少了高空作業(yè)工作。

　　(5)耳板、焊絲盤等的回收獎勵制度，提高了工人的參與積極性，作業(yè)面基本能做到活完、料盡、腳下清，大大減少了高空墜物的風險。

　　(6)塔冠吊裝單元防護構(gòu)造同步吊裝，大量的安裝工作在地面進行，工人安全有保障。而且防護欄可在各塔冠間周轉(zhuǎn)使用，提高了材料的利用效率。相對于鋼平臺方案，成本降低至少100萬元。

　　五、 管理措施實施及風險控制

　　1、塔身結(jié)構(gòu)施工

　　塔身結(jié)構(gòu)施工期間，除嚴格執(zhí)行既定的施工方案外，還有以下管理措施：

　　(1)操作工人必須經(jīng)過嚴格的崗前培訓，優(yōu)先考慮有超高層鋼結(jié)構(gòu)施工經(jīng)驗的工人，恐高或有心理、生理疾病的工人，不得安排登塔作業(yè)。

　　(2)高空焊接時，作業(yè)面下必須設置接火盆，且必須保證接火盆能正常使用，否則不得進行焊接作業(yè)。

　　(3)施工期間，硬防護上由專職安全員進行定期、不定期巡查，發(fā)現(xiàn)雜物堆積立即清理，發(fā)現(xiàn)破損立即進行修復。除維護人員外，硬防護平臺嚴禁堆料，也不得用作其他工種施工平臺。

　　(4)進塔設崗，不帶安全帶者禁止登塔。

　　(5)未開動火證，不得進行焊接、氣割等作業(yè)。

　　(6)切割安裝耳板切割前鐵絲栓住，一人切割，一人拴住，每切一塊，馬上放入專用鐵籠。

　　(7)焊絲盤采用回收獎勵制度，提高了工人清理工作面上可燃廢棄物的積極性。

　　(8)爬架的每次爬升，都必須有爬架公司技術人員，操作班組長，總包專職安全員在場。爬升前，塔根部總控電閘箱合閘通電;爬升完成后，爬架總閘斷電，避免閑雜人員誤操作隨爬架電箱，造成爬架在使用狀態(tài)下的爬升或下降，造成重大危險。

　　(9)每次吊裝作業(yè)時，項目生產(chǎn)負責人、專職安全員必須到崗監(jiān)督。

　　2、塔冠結(jié)構(gòu)施工

　　塔冠施工時，除了采取與塔身施工相同的管理措施，要求也更為嚴格。

　　塔冠施工期間，使用防墜器作為安全帶，既保證了工人操作的安全，也方便工人操作。管理措施：塔冠安裝過程中，投影面半徑50m范圍內(nèi)，設警戒線，禁止無關人員進出;生產(chǎn)負責人、專職安全員在構(gòu)件吊裝過程中必須旁站監(jiān)督管理。

　　3、其他管理措施

　　(1)積極開展落實各項活動組織工作。

　　瞭望塔工程作為北京市和集團公司的重點工程。從現(xiàn)場的集團VI宣傳到每一名工人的教育試卷，全部從嚴從優(yōu)的要求落實。工程積極開展安全教育月、安全生產(chǎn)月、安全生產(chǎn)大檢查、消防安全“鐵拳”行動、“119”消防日等活動，嚴格貫徹落實第三次文明城區(qū)創(chuàng)建工作。組織現(xiàn)場施工人員進行了防汛應急演練、滅火應急演練、疏散演練等演練活動。通過以上活動的開展，參加人次達到1200人次，發(fā)放獎品和書籍價值約為5000元。對現(xiàn)場工人加深了安全防范意識，進一步提高了現(xiàn)場工人應急自救能力。

　　(2)狠抓專業(yè)分包單位的安全管理工作，提升現(xiàn)場整體安全管理水平。

　　針對進場的分包單位安全管理力量的參差不齊的現(xiàn)狀，總包項目部從自身做起，嚴格各分包單位安全管理工作，通過抓現(xiàn)場分包單位專職安全管理人員到崗到位，業(yè)務水平和安全內(nèi)業(yè)資料等方面工作，切實履行總包安全管理責任，提升分包單位安全管理水平。通過每周安全例會形式，既是檢查督導的平臺，也是學習交流的平臺。針對重點工序，總包實行安全旁站制度，即總包分包專職安全管理人員全程旁站施工過程。并且強化班前講話制度，項目部會參加重點班組的班前講話，并且提出針對當天作業(yè)內(nèi)容的安全管理要求。狠抓班組長一級的安全管理工作，通過提高班組長安全意識來帶動其所屬班組整體的安全意識的提高。利用農(nóng)民工夜校，項目部經(jīng)理、書記和總工會輪流進行授課，通過講解具體案例形式傳播安全生產(chǎn)知識。積極開展“安康杯”活動，進一步提高施工作人員的安全生產(chǎn)意識和自我保護意識。

　　(3)生產(chǎn)安全配合，最大限度保證工程安全。

　　瞭望塔工程難度眾所周知，交叉作業(yè)、高處作業(yè)不可避免。項目部工程部門合理安排施工工序，采取分區(qū)域、分時段施工等措施，最大限度避免交叉作業(yè)的發(fā)生。同時，總包分包單位的安全管理人員旁站監(jiān)督。高處作業(yè)時，項目部工程和安全部門共同對作業(yè)單位的區(qū)域及防護設施進行驗收，并且移交給作業(yè)單位。明火作業(yè)時在設置接火措施的同時，區(qū)域內(nèi)和塔下同時設置看火人員。為保證安全隱患及時整改到位，各分包單位的現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)理為主要責任人。針對整改不及時的單位，在扣除安全保證金的同時，對于工程款將暫緩撥付。

　　六、過程檢查和監(jiān)督

　　1、爬架使用情況良好。爬升速度在80mm/每分鐘，每次爬升6m，一般不到2小時就能完成一次爬升。完全滿足施工進度要求。

　　2、從地面監(jiān)測的情況看，爬架在大風作用下非常穩(wěn)定，采用鋼絲網(wǎng)，網(wǎng)眼尺寸較大，兜風作用減弱很多。

　　3、爬架在爬升通過塔式起重機附著桿的過程中，由于管理得當，共計通過5次塔式起重機附著桿，每次均順利通過。

　　4、爬架腳手板在大風作用下也未出現(xiàn)翻板現(xiàn)象。

　　5、鋼筋作為護身欄桿，既方便施工，也充分利用了現(xiàn)場廢鋼筋頭。且鋼筋護身欄的焊接可在地面胎架內(nèi)即焊接在主體鋼結(jié)構(gòu)上，減少了高空作業(yè)工作。

　　6、耳板、焊絲盤等的回收獎勵制度，提高了工人的參與積極性，作業(yè)面基本能做到活完、料盡、腳下清，大大減少了高空墜物的風險。

　　七、管理效果及評價

　　通過施工過程中采取各項安全技術措施及管理措施，有效地降低了施工中安全防護的風險，保證了工程施工的順利進行。自2011年6月鋼結(jié)構(gòu)開始安裝，到目前為止，鋼結(jié)構(gòu)已全部完成，未發(fā)生一起著火事件，未出現(xiàn)一次物體打擊事故、高處墜落事故。

　　工程在整個施工過程中嚴把安全關，先后榮獲中國建筑業(yè)協(xié)會頒發(fā)的“AAA級安全文明標準化工地”的稱號、“北京市文明安全樣板工地”的稱號和“中國鋼結(jié)構(gòu)金獎”的稱號。

　　這些成績的取得，除了因為采取了一系列的安全防護構(gòu)造措施外，與現(xiàn)場一系列的管理措施是密不可分的，更為重要的是，如何將各項技術措施、管理措施貫徹到每一個角落、每一個人，狠抓落實，這才是保持現(xiàn)場施工安全處于受控狀態(tài)的重中之重。

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