装配式钢结构安全精细化管理措施

马骏腾，张学生，潘 霞，李 化，于 巍

（1.北方工业大学 土木工程学院，北京 100144；2.北京城建集团有限责任公司，北京 100160）

0 引言

装配式钢结构建筑是一种通过工厂生产预制钢构件配送至施工现场装配而成的建筑。与传统现浇混凝土建筑相比，装配式钢结构建筑不仅避免了混凝土结构施工后产生的裂缝问题，而且抗压性能强，具有良好的安全性和抗震性，同时采用工厂预制构件，建筑材料可回收，结构自重较混凝土结构轻，因此还具有施工周期短和绿色环保的优点。但是钢结构材料防火性能差，遇高温易变形，在湿度大的环境中易腐蚀［1］，在施工过程中易发生火灾。其次装配式建筑的施工方法不同于传统的施工方法，可参考的工程案例较少，缺乏装配式建筑的施工管理经验，影响施工的安全因素较多，给施工安全管理带来一定的挑战。因此要扬长避短，保证施工进度及质量，避免发生安全事故，做好施工过程中的安全管理工作显得十分重要。

1 工程管理难点分析

本工程为北京冬奥村人才公租房项目，分为地上和地下两个部分，其中地上部分采用装配式钢结构，工程管理难点有以下几点。

1）装配式建筑结构体系是一种比较新的结构形式，可参考的相关施工经验较少。钢结构制作与安装技术、防屈曲钢板剪力墙深化设计与安装技术、室内轻质隔墙与钢结构连接技术等都需要提前研究策划，同时在施工过程中做应好安全管理工作。

2）地上群体建筑密集，施工管理难度大。地下为整体车库，地上 16 栋建筑全部集中在地下车库上，楼间距相对较小，给塔吊平面布置、各栋号施工组织、地下结构裂缝控制、后浇带留置与封闭等都带来了较大的难度。

3）场地狭小，施工组织困难。拟建建筑距离用地红线仅 5 m，且用地红线紧邻现有的道路、高架桥，致使现场临时施设规划困难。

4）安全和绿色施工要求高。施工周期长，深基坑、肥槽有限空间作业、超限模架、钢结构起重吊装等危险源较多，因此为实现安全生产，必须采取有效措施，强化安全管理。

除此之外，工程总承包管理、协调工作量大。工程的专业分包较多、工程量大，作为工程总承包单位，如何做好自行施工范围内的施工项目，并管理和协调配合好众多专业分包，做到管理有序、措施到位、目标落实，需要深入研究。其次，工期紧、任务重。工程合同工期 851日历天，为满足冬奥会整体测试运行的要求，提前3 个月竣工，要在紧张的工期中保证施工进度、施工质量的同时保证施工安全是本工程的难点。

2 主要风险源及管控措施

装配式钢结构建筑在施工过程中存在诸多风险源，极易引发安全事故，且造成的后果难以估计。常见的安全事故包括脚手架和安全网搭拆作业发生倒塌、高处坠落，施工用电发生触电事故，防水作业发生火灾、中毒事故，吊装引起的物体打击和机械伤害等，其中钢结构建筑发生火灾、物体打击和高空坠落事故占主要部分。

为了减少安全事故发生，保障施工过程顺利进行，可以建立风险评估体系和风险源辨识评价工作小组，构建评价方法及评价标准，编制《生产安全事故风险评估报告》，预先辨识风险，通过将风险源进行评级，确定风险指标权重，再针对风险采取相应对策，进而降低安全事故的发生。

2.1 钢结构材料防火

钢结构虽然有强度高、自重轻、抗震性能好和良好的环保性能等优点，但是防火性能差，遇高温易变形。有研究表明当温度在 300～400 ℃ 时，钢材的强度和弹性模量显著下降，当温度到达 600 ℃ 左右时，钢材强度趋于零［2］。出现火灾时，钢结构建筑在 20 min 左右就会出现垮塌现象，危害生命财产安全［3］。

因此对于装配式钢结构的防火管理，施工企业应制定消防工作的具体制度，建立防火治安领导小组，义务消防队等组织机构，日常应加强巡逻，做好防火检查工作，对存在安全隐患的问题及时发现并整改。施工材料堆放、保管应达到防火要求［4］。做好施工现场用火用电管理，对于电、气焊工必须经过专门培训，掌握焊割消防安全技术，经考试合格后持证上岗，作业时必须派专人进行监视，随身携带灭火用具。在冬季施工前，必须对消防供水系统采取防冻措施，防止因天气过冷使供水设施冻坏，影响消防系统的正常使用。同时也应做好预防措施，消防工具、消防用品应配置齐全，定期进行消防演练，对工作人员做好消防培训，开展消防安全教育，做好应急准备工作，提前制定应急路线等。

装配式钢结构应严格把控防火涂料施工，施工前对钢构件除锈和节点油漆补涂检查，做好防火涂料材料准备工作，保证施工进度，并检查防火涂料是否满足规定要求，涂装时是否符合涂装工艺，保证施工质量。钢结构的防火涂料与防腐涂装应具有相容性，双方性能无影响，从而提高钢构件的耐久性。同时，在雨期大雨来临时应做好覆盖，防止防火涂料被雨淋、冲刷。防火保温材料的安装应严格按设计要求施工，防火保温材料采用整块岩棉，固定防火保温材料的防火衬板应锚固牢靠。防火隔断与主体结构之间的缝隙，均应采用防火保温材料填塞，填装防火保温材料时一定要填实填平，不允许留有空隙。

2.2 吊装风险及管控

装配式建筑与传统现浇建筑相比避免了模板脚手架坍塌风险的发生，但是吊装作业的大幅度增加，使吊装风险成为装配式建筑施工的高频风险。吊装风险因素可以分为塔吊交叉干扰碰撞、吊点设置不合理、超载调运和吊具选用不合理等几个方面。本工程为施工生产需要，现场布置塔吊 10 台，而且西侧还有相邻标段的塔吊处于交叉覆盖状态，如此密集的塔吊，给群塔作业管理、塔吊顶升安排、各栋号施工进度协调管理带来了很大的难度。

因此对于吊装风险管控，在吊装前应根据工程特点及现场情况制定合理的吊装计划，重点做好群塔作业施工管理，制定群塔施工方案及防护措施，保证两塔之间的安全距离，避免相互碰撞造成安全事故。在施工现场应有群塔作业指挥监督员，划分群塔作业安全管理责任区并签订安全协议。对预制构件的吊装，应制定吊装作业安全管理方案，成立吊装作业小组，确保吊装作业有序进行，定期对吊装设备检查维护，严格遵守“十不吊”的吊装原则。做好预制构件的吊装管理、协调工作，从而避免发生吊装风险［5］。

本工程北侧为社会道路，塔吊覆盖了道路部分区域，所以在施工各阶段，需对塔吊司机及信号工进行重点管理。吊物严禁超越围墙。正在施工的建筑物边缘，人或材料可能坠落的地方，都必须进行有效防护。同时本工程塔吊密集，必须根据各栋号分布、施工作业区划分进行施工进度的统筹安排，确定各塔吊的安装高度、锚固位置及顶升方案，编制群塔作业方案、设置塔吊防碰撞系统、吊钩可视化系统，满足安全施工的要求。塔吊平面布置如图 1 所示。

图1 塔吊平面布置

2.3 高空坠落风险及管控

高层钢结构建筑在吊装过程中存在大量高空临边作业，人员上下流动频繁，机械工具种类繁多，高空坠落事故、高空坠物打击事故频发，且具有极大的危险性，因此高空坠落是装配式钢结构建筑施工过程的主要风险源之一［6］。

为了避免此类安全事故的发生，实现安全管理，必须采取有效防范措施。在高处作业前，对施工人员必须进行安全培训交底，提高防护意识。关注施工人员的身体状况，严禁带病疲劳作业。在施工现场应配备防坠落保护设备和工具，定期检查设备是否能有效防护保障工作人员安全，对失效损坏设备及时更换。进入现场的工作人员必须按照规定要求正确佩戴安全防护设备，持证上岗。楼梯间、竖井等各种易发生高坠事故的地点应采取有效防护措施。安保部门应严格把控，尤其是吊装区域应设置警戒线、警告牌，非工作人员应严禁进入施工现场，定期巡逻检查施工现场是否符合安全管理制度，对违规行为及时指出，严重违规人员可根据相关管理制度进行相应处罚。

本工程楼层钢结构安装高度 57.55 m，钢框架结构的安装需制定专项的高空作业安全防护方案，确保安全施工。具体采取以下几点措施。

1）钢柱上布置钢爬梯方便操作人员上下，在柱顶设置可装配式安全操作平台。

2）钢梁上设置安全绳，保证施工人员在主钢梁上行走时的安全。

3）制定严格的安全检查制度，高空职工人员个人戴好安全帽、系好安全带。

4）每隔一层在周边布设挑网，在周边钢梁上焊接耳板，挑网架与耳板铰接。外面上一层与下一层用钢丝绳拉结。

可装配式操作平台及钢梁上安全绳设置分别如图 2、图 3 所示。

图2 可装配式操作平台

3 其他安全管理措施

3.1 BIM 技术的应用

BIM 即建筑信息模型，可以通过用数字信息模拟真实建筑信息。BIM 技术不仅可以应用在施工进度管理和施工质量管理方面，也可以对施工安全管理方面进行分析。装配式钢结构建筑施工过程存在众多安全风险因素，施工风险控制是一个复杂且长期的过程，通过 BIM 技术，可以建立安全管理体系，通过收集各项安全管理数据，建立项目综合信息库，深入分析安全隐患，制定安全管理计划。其次通过 BIM 建立危险源库及施工现场安全管理模型，将模型与施工现场采集的数据进行比对发现安全风险项，进而采取相应措施控制风险。还可以利用 BIM 技术对施工场地布置进行模拟，快速高效地评估临时设施的安全性，直观地展现施工现场布置情况，便于分析施工现场安全风险，使施工场地更加高效合理地利用。吊装作业工序是一个动态管理过程，在吊装作业中，运用 BIM 技术模拟群塔吊装施工，可以有效降低群塔作业安全风险，直观地看到构件吊装路径，发现吊装危险区域，确保群塔之间的高差值，避免塔吊升顶加节、回转碰撞、群塔拆装等过程发生安全事故［7］。

本工程建立业主、设计、监理、总包和分包方共同参与的 BIM 系统运行保障体系，各参与方设专人负责 BI M 工作；为协同项目参与各方采用专业软件搭建项目协作平台，确保项目信息无损流转。利用 BIM 技术可视化的特点，可以直观地发现施工中有可能发生的安全隐患，对潜在风险可以采取相应措施及时有效地预防，同时还可以用 BI M 技术综合考虑不同因素的影响分析塔式起重机的占位，辅助编制多塔作业防碰撞方案［8，9］，从而得到安全精细化管理。

3.2 安全教育培训

只有提高参建人员的安全意识，才能真正降低预防事故发生，这就要施工企业重视并落实安全教育培训。安全教育和培训包括对新进场的工人实行上岗前的三级安全教育、变换工种时进行的安全教育、特种作业人员上岗培训、继续教育等。可以采用开展安全知识竞赛等多种形式，调动人员积极性，并对过往发生的安全事故案例分析，通过竞赛或培训使参建人员真正地了解安全事故是如何发生的，如何减少或避免类似事故发生，在危险发生时如何处理，掌握一定的安全防范能力和自救能力［10］。

4 结语

装配式钢结构建筑施工过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确保施工进度如期进行，使项目整体达到预期目标。通过建立风险评价小组预先对施工中可能出现的如钢结构防火、吊装、高空坠落等风险源进行识别，并提前制定针对不同风险源相应的管控措施，做到提前预防。通过开展安全教育培训提高施工人员的安全防护意识。采用与BIM技术结合等现代化技术手段建立安全管理体系，对施工现场布置模拟和群塔作业模拟及时发现安全风险，防止安全事故从而实现安全精细化管理，使装配式钢结构发挥最大价值。Q