大风环境下主塔安全防范措施

李 凯，谈秉峰

(中交隧道局第二工程有限公司，陕西 西安 710100)

0 引 言

随着现代化建设和经济的不断发展，中国道路桥梁的建设正以前所未有的发展速度在各地进行着，伴随着高速发展而来的还有一系列施工安全问题。因此，施工安全就成为了人们关注的焦点。

国内外相关人员对桥梁主塔的安全施工也做了一系列的探讨，如张耀宏就架设桥梁主塔时由风向引起的震动问题做了解说[1]；川崎重工业公司以实际桥梁的应用为例，就开发的主动减震装置做了介绍；尚伟等通过对钢梁强度和稳定性进行分析，提出钢管桩支架结构的优化方案[2]。本文介绍了大风环境下禹门口黄河大桥主塔施工安全防范措施。在施工现场合理的位置和塔吊工作室安装风速仪通过自动夹轨器和缆风绳，当风速仪测定风速超过规定的安全值时，停止主塔施工，并使用夹轨器将龙门吊固定在轨道上[3-5]。近一年的投入使用发现，该方法简单可行，能有效地指导施工，能很大程度上保证主塔施工的安全。

1 工程概况

国道108线禹门口黄河公路大桥长1 660.4 m，主桥长1 055 m,为(245+565+245)m三跨钢-混叠合梁双塔双索面斜拉桥，索塔为“H”型，塔高171.3 m。塔柱施工为高空作业，在大风环境下，大跨度桥梁混凝土索塔施工存在着很大的安全隐患。因此，有必要对大风环境下主塔的安全施工问题做进一步的研究。

2 工程地理位置、气象情况

2.1 地形、地貌

项目区所处地理位置在晋陕峡谷出口，为韩城与河津的分界处，跨越山西省运城市和陕西省黄河湿地省级自然保护区；地貌为峡谷与黄河冲积平原的接合部，地形起伏较大[6]。桥位处是典型的河流堆积地貌，河槽骤然展开，河谷急剧变宽，平面呈现“喇叭”状。项目地理位置如图1所示。

图1 项目地理位置

2.2 气象

据气象资料数据统计显示，工程场地位于暖温带半干旱气候区，冬季寒冷、夏季炎热，降雨量偏少且年内分配不均匀，昼夜温差较大，四季气候基本特征明显[7]。年平均温度14.2 ℃，极端最高气温40.9 ℃，极端最低温度-15 ℃。年平均降雨量为558.4 mm，年平均蒸发量为1 680.9 mm；年平均风速为1.9 m·s-1，主导风向为东北风，最大风速为16.0 m·s-1；最大积雪厚度18 cm，最大季节冻土深度37 cm[8]。

3 大风天气作业的相关规定

(1)国家标准《高处作业分级》(GB/T 3608—2008)规定：阵风5级以上(风速8.0 m·s-1)，不能进行高空作业。

(2)《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ 33—2001)规定：在露天有六级及以上大风或大雨、大雪、大雾等恶劣天气时，应停止起重吊装作业。雨雪过后作业前，应先试吊，确认制动器灵敏可靠后方可进行作业[9-11]。

(3)《液压爬升模板工程技术规程》(JGJ 159—2010)规定：遇有六级以上强风、浓雾、雷电等恶劣天气时，应停止爬模施工作业，并采取可靠的加固措施。

(4)《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》(JGJ 196—2010)规定：雨雪、浓雾天气应严禁进行安装作业；安装塔式起重机时最大高度处的风速不得超过12 m·s-1；遇有风速在12 m·s-1及以上的大风或大雨、大雪、大雾等恶劣天气时，应停止作业。雨雪过后，应先进行试吊，确认制动器灵敏可靠后方可进行作业。

(5)《建筑施工升降机机安装、使用、拆卸安全技术规程》(JGJ 215—2010)规定：当遇大雨、大雪、大雾或者风速大于13 m·s-1等恶劣天气时，应停止安装作业；当遇大雨、大雪、大雾且施工升降机顶部风速大于20 m·s-1或者导轨架、电缆表面结有冰层时，不得使用施工升降机[12]。

(6)《龙门架及井架物料提升机安全技术规程》(JGJ 88—2010)规定，物料提升机在大风、大雾等恶劣天气时，必须停止作业。

4 风对本项目的影响

4.1 风级描述

《风力等级》中规定，强风为6级风，风速为10.8～13.8 m·s-1时的自然现象为大树枝摆动，电线呼呼有声，举伞困难，海面出现大浪；疾风为7级风，风速为13.9～17.1 m·s-1时的自然现象为全树摇动，迎风步行感觉不便，海面出现巨浪；大风为8级风，风速为17.2～20.7 m·s-1, 自然现象为微枝折毁，人向前行感觉阻力甚大，海面出现猛浪；烈风为9级风，风速为20.8～24.4 m·s-1时的自然现象为建筑物有损坏(烟囱顶部及屋顶瓦片移动),海面出现狂涛[13]。

4.2 风在本项目的影响时间范围

项目开工后在施工现场及办公区安装风速仪，观察现场实际风速，同时在施工现场安装风塔对实际风速情况进行测定。测风位置距离大桥主塔约100 m，测定高度为30 m。风速测定频次为每隔10 min采集1次，统计时间为2017年11月中下旬到2018年2月中下旬。2017年12月1日的风速情况见表1和图2。

表1 风速统计 m·s-1

图2 风速统计曲线

根据《风力等级》国家标准及统计数据可知风速超过6级段一般在当日凌晨到次日上午。

4.3 大风天气带来的隐患

4.3.1 对主体工程造成的隐患

本项目主要的施工内容有桩基施工、大桥主塔(塔高171.3 m)钢筋混凝土施工、斜拉索挂设、钢箱梁拼装、桥面预制板预制及架设等[14]。配套施工的机械设备有施工电梯、塔式起重机、龙门吊、全回转吊机、提升机、整体大型模板(爬模)等。大风恶劣天气易给高处作业人员造成不安全隐患，机械设备及模板的坍塌会造成人员伤亡及设备损坏。在建筑生产活动当中塔式起重机、门式起重机被大风刮倒的事故时有发生，如2016年广东省东莞市麻涌镇东江口预制场发生龙门吊被大风吹倒，造成18人死亡、33人受伤的重大事故[15]。

4.3.2 对临时工程造成的隐患

临时工程主要注意施工作业人员生活区临时搭建板房，钢筋加工棚以及砂、石存放搭建的存料棚等临时建筑。大风灾害天气易造成临时建筑及构造物被大风刮到或损坏，造成人员伤亡事故及财产的损失。

5 防风安全保障措施

5.1 安全教育培训是基础

通过安全教育培训宣传来提升施工管理人员及作业人员安全意识、安全知识、安全技能，形成人人管安全、安全人人管、上下努力、齐抓共管，从而避免和减少各种安全事故的发生，实现安全生产[16]。

5.2 信息畅通是前提

时刻关注天气预报并与当地交通部门建立有效联系机制，及时获取天气预报信息和政府部门发布的关于大风恶劣灾害性天气预警信息，并传达给施工现场管理者，以便有效地采取正确的防范措施开展施工生产。

5.3 措施到位是保障

(1)在施工现场合理的位置以及塔吊操作室内安装风速仪，便于现场管理人员及机械设备操作人员观测风速，以及时正确的作出判断，采取有效措施应对大风恶劣天气。

(2)龙门吊的防风措施主要有安装自动夹轨器和缆风绳。缆风绳采用钢丝绳，钢丝绳的大小通过计算来确定[17]。定期与不定期地对龙门吊进行专项安全检查，并检验夹轨器是否灵敏可靠。当大风来临时应停止作业，使用夹轨器将龙门吊固定在轨道上，并将龙门吊上设置的4根缆风绳固定在地锚上。缆风绳与地锚系接时，其与地面之间的夹角按照不超过60° 控制。缆风绳每端安装卡扣数量不少于3个，并按照统一方向布置。

(3)塔式起重机的防风防范措施。一是顶升作业时，禁止在4级风及以上进行顶升作业，顶升作业前必须了解当天的天气情况是否满足作业要求，并告知现场管理人员、设备管理人员及安全管理人员，同意后方可进行顶升作业[18]；二是当遇6级及以上大风恶劣天气时，必须停止作业，解除塔式起重机的回转限位，使塔式起重机大臂处于自由旋转状态，消除在大风恶劣天气下塔吊大臂不能自由旋转导致塔身扭曲变形或倒塌事故的发生；三是安排专人负责定期或不定期对塔式起重机的塔身连接及附墙连接部位进行专项检查，发现问题及时处理。

(4)液压爬升模板的防风措施。为了确保液压爬模的安全，首先保证液压爬升模板的爬锥安装条件必须满足模板设计和使用要求；其次，液压爬模的临边防护应采取透风材料，透风材料可减小风阻，减少对整体液压爬升模板的危害，既实现了安全有效的防护又实现了模板的整体安全性；最后，液压爬模每爬升1次，应对模板的连接部位及转交位置进行锁定，确保模板连接牢固可靠，使得各面的模板形成整体性，具有更强的抗风性能。

6 制度执行保安全

(1)落实企业领导带班制，每当大风天气过后，由项目领导班子成员按照各自分工，对项目各施工区域范围的临时结构物、高处材料、脚手架、标示牌、机械设备连接及固定装置等情况进行全面排查。发现被风损坏或存在隐患应及时安排专人负责维修消除隐患，确保在大风恶劣天气下的安全状态。

(2)严格执行行业规范及要求，阵风5级以上天气禁止一切高空作业，并对桥面、脚手架等高空处的材料及构件进行固定或撤除。

(3)通过开展机械设备专项检查确保机械设备安全可靠运转。项目设备管理部门每周对机械设备进行1次全面检查并检查日常维修保养工作情况。项目安全生产监督部及物资设备部每10 d开展1次特种设备专项检查，主要检查设备是安全装置是否灵敏可靠、附墙连接是否牢固及设备自身连接部位是否可靠有效。液压爬升模板每次在爬升前、爬升中、爬升后由现场操作业人员、技术管理人员、安全员及监理共同进行检查，并填写检查记录表。

7 结 语

本项目自开工建设初期，就在施工现场合理的位置和塔吊工作室安装了风速仪，严格监控施工环境的风速状况，每天24 h检测风速大小，当施工现场风速超过6级时停止主塔危险性作业，并利用夹轨器对龙门吊进行防护；在临时性结构工程、机械设备安全性能的选择上充分考虑大风恶劣天气的影响，在工程实施过程中强化落实各项安全管理措施，责任落实到人，制度执行到位，截止目前为止大风恶劣天气在项目实施过程中未造成人员伤害事故的发生和财产的损失。

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