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構，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構，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，以增強整體抗側移剛度。塔冠為樹枝狀結構，平面尺寸遠較塔身大，安裝難度大，施工風險高。如圖1所示：

　　本工程結構全部采用焊接節(jié)點，施工難度大。超高層結構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個塔頂部塔冠結構呈樹枝狀，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。據不完全統(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，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，在超高層建筑結構施工中，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，總結過程中的經驗教訓，對保證作業(yè)人員的生命財產安全，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

　　作為超高層結構施工，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，則施工方法必須調整。超高層結構施工，外防護通常采用爬架。目前國內爬架技術日臻成熟，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，與主體結構施工的協調，與塔吊、卸料平臺、結構突出部分的關系處理，是本工程要研究的重點。

　　1、 塔身

　　塔身是指結構直線段。5個塔共計48根鋼柱，1號塔直線段最高，達到213m。具體各塔結構參數如表2所示。

　　(1)施工外防護的風險點

　　根據鋼結構安裝方案，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防護構造的高空抵抗風荷載的風險;④突出于結構外立面的構件對防護構造的影響。

　　(2)室內防護風險點

　　室內、室外劃分單元相同。在鋼結構施工過程中，隨著主體結構的升高，室內防護的風險點主要有：①施工作業(yè)面上，結構樓板封閉前，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

　　與其他超高層結構一樣，本工程在上部結構未完成時，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構施工時的物體打擊。

　　2、塔冠

　　塔冠為樹枝狀結構，構件為扭轉箱形截面，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。

　　塔冠結構構件無法像塔身構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，結構拼接處均為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。塔冠結構安裝的風險點與塔身結構施工內容相同，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

　　瞭望塔工程鋼結構采用地面散件拼裝、高空單元安裝的方法，拼裝單元高度有6m和9m兩種。塔身直線段鋼結構施工時，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超高層結構施工使用頻率最高的外防護體系，但本工程結構平面尺寸小且為圓形，每兩個外柱間需要設置兩個機位，且由于架體構造原因，架體頂端懸挑高度只能做到3m，因此，結合工程特點，經過性能、價格等綜合考慮，最后確定該塔身結構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。此方案經北京市模架領域頂級專家論證，一致通過。其主要內容如下：

　　1)根據結構豎向分段高度，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，將爬架與結構間的間隙完全封閉，有效地阻止了高處墜落的物體從爬架與結構間的縫隙下落，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每側有兩榀爬架與塔式起重機錨固桿干涉。經過爬架公司詳細的計算以及與現場各方協商，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防護網采用不燃材料鋼絲網;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) 結構外水平防護

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

　　(2 )室內防護

　　室內的防護主要為樓梯口、電梯井口的防護。結合結構為全鋼結構的特點，室內樓梯、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)與結構柱進行點焊。所有與鋼結構焊接的部位均刷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，鋼結構施工至123m時插入幕墻施工。幕墻施工與鋼結構施工采取交叉作業(yè)。現場需在結構標高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，靠近結構一端焊接兩根鋼筋卡，間距根據現場實際尺寸確定，卡在梁上防止出現挑梁徑向滑移;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構懸掛。如圖5所示。

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

　　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。塔冠結構安裝是結構工程最難點，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構安裝，但是鋼平臺自身的搭設難度太大，目前國內還未見有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，因斜挑結構無法繼續(xù)使用爬架，故在

　　結構上焊接專用操作平臺。

　　塔冠樹枝狀結構的防護欄、爬梯隨構件吊裝。構件單元在地面組焊時，將防護構造焊接在構件單元上，隨構件吊裝。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。

　　塔冠結構連接處，防護構造焊接在主體結構上，既滿足安全要求，還可以在不同塔間周轉使用。

　　(2)高空水平安全防護

　　塔冠的水平防護網采用雙層大眼網，隨在構件起吊前安裝在結構上，每個吊裝單元的防護網獨立設置，吊裝就位后，與相鄰單元的防護網連成整體，塔冠合攏后，下部的防護網也連成整體。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，采用鋼絲網取代了傳統(tǒng)的密目網，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左右即與結構進行錨固，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，與主體結構分段單元匹配，能同時滿足頂部結構安裝以及下部結構的焊接、探傷、涂裝等工作。

　　(4)鋼筋作為護身欄桿，既方便施工，也充分利用了現場廢鋼筋頭。且鋼筋護身欄的焊接可在地面胎架內即焊接在主體鋼結構上，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、塔身結構施工

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

　　(1)操作工人必須經過嚴格的崗前培訓，優(yōu)先考慮有超高層鋼結構施工經驗的工人，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)現雜物堆積立即清理，發(fā)現破損立即進行修復。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，項目生產負責人、專職安全員必須到崗監(jiān)督。

　　2、塔冠結構施工

　　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，設警戒線，禁止無關人員進出;生產負責人、專職安全員在構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、安全生產月、安全生產大檢查、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。對現場工人加深了安全防范意識，進一步提高了現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。利用農民工夜校，項目部經理、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意識和自我保護意識。

　　(3)生產安全配合，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，各分包單位的現場生產經理為主要責任人。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，網眼尺寸較大，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翻板現象。

　　5、鋼筋作為護身欄桿，既方便施工，也充分利用了現場廢鋼筋頭。且鋼筋護身欄的焊接可在地面胎架內即焊接在主體鋼結構上，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月鋼結構開始安裝，到目前為止，鋼結構已全部完成，未發(fā)生一起著火事件，未出現一次物體打擊事故、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“中國鋼結構金獎”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造措施外，與現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，這才是保持現場施工安全處于受控狀態(tài)的重中之重。

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