钢箱梁施工危险源分析及预防研究

陆恒昌

摘要：钢结构桥梁由于自重较轻、施工迅速、材质均匀、造型多样美观，非常适合大跨距、市区内兴建及灾桥快速复建，故在土木工程领域占有重要地位，但钢箱梁施工中潜藏许多危害因子。文章以贵港—河池高速公路河中主桥施工为例，探讨钢箱梁施工中使用的机具、设备、原物料及操作程序等方面存在的危害源，并提出预防对策，供施工单位参考。

关键词：钢箱梁;危险源;危险预防

0 引言

一座钢结构桥梁制作完成，其工序相当繁杂。从进场预涂、落样切割、冷作加工、组合电焊、预安装、人工喷砂除锈到涂装喷漆等，都需要使用大量机械裁剪、高温气体切割、危险性机械吊运、有机溶剂喷涂等，若在此制造过程中某个环节有所疏忽，将对施工人员造成极大的危害。

由于钢结构的桥梁拥有一般预力混凝土桥梁无法比拟的优点，如钢桥自重较轻、施工迅速、材质均匀、连接容易、造型多样美观等，因此非常适合大跨距、市区及灾桥兴建与复建。虽然近年钢结构桥梁在工地吊装施工已有改进工法，但钢构工厂在钢桥施工安全防护及从业人员危害认知上，却毫无进展。故本研究对箱梁钢桥施工中作业人员可能遭受的危害进行分析，并提出相应的预防建议。1 工程案例

贵港—河池高速公路河中主桥设计为六线车道，总宽为30.2 m。为考虑防汛水流，设计为主跨度90 m，次跨度37.7 m，总长127.7 m两跨连续钢箱梁桥。主要上部结构由7条钢箱梁（GA～GG梁宽均为2.94 m，每条箱梁重约为500 t）与6条桥面板所组成，每条钢箱梁及桥面板又分为12节，共计84节钢箱梁及72片桥面板。箱梁设计深度定为1.6 ～3.6 m，且上下翼板皆为二次抛物线形变深度钢箱梁，采用上翼板焊接、腹板及下翼板螺栓现场拼合方式。

2 危险源分析

本研究利用工作安全分析方法，统计了1950—2018年间，广西地区钢箱梁施工中造成的伤害案例。通过整理，分析出钢箱梁施工危害主要有20种类型，分别为割擦伤、撞伤、物体飞落、灼伤、连电、坠落、肌肉骨骼伤害、跌倒、异物入眼、夹卷伤、火灾、金属熏烟、强光、物体倒塌、热疾病、与有机溶剂的接触、爆炸、下背痛、硅粉尘危害及噪音等，其中割擦伤（17.4%）、撞伤（15.5%）、物体飞落（9.2%）、灼伤（7.5%）、连电（7.3%）、坠落（6.6%）等六类施工危害占比63.5%之多，是箱梁施工发生危险的主要因素，作业人员及施工单位雇主不可不慎。

3 危险源预防方案

目前施工单位对于施工中对作业人员造成的危害，最直接的防护方法，就是向施工人员提供个人防护具，如电焊时使用面罩、皮手套、护围、绝缘鞋等，油漆及喷砂作业时，则提供呼吸防护具等。若作业人员能依规定戴用，在一定程度上也能阻隔危害暴露浓度与强度[1]。但此防护措施只能治标不能治本，根本无法减少危害持续发生。这些防护具一旦失效，将使作业人员直接暴露于危害之中。施工危害风险即由危害事件发生可能性与严重度二项指标组合而成，所以如何消除危害发生的可能性及减轻危害发生的严重度，是本研究的关键。因此本文运用“取代策略”，即以较安全的设计、施工、机具及物质来消除危害发生的可能性或降低严重度。

3.1 设计取代

（1）钢箱梁并非钢构桥梁型式的唯一选项，箱梁基本构件是由上下翼钢板、左右腹钢板及中间隔钢板所组合而成。此型式钢构桥梁将箱梁内部组合成局限空间，对于在箱梁内部电焊作业人员将产生高温环境、高浓度金属熏烟等危害;喷砂作业时产生高浓度硅粉尘危害;喷漆作业时产生高浓度有机溶剂危害。在不影响桥梁结构设计情况下，若钢构桥梁能以不封闭型式进行设计，即于制造时保持自然通风，可减轻上述危害发生的严重度，减少作业人员的危险。本工程考虑到此问题，通过与设计单位对接方案，提出了以工型钢板梁或U 型箱梁等设计取代原封闭箱梁的方案，取得了较好的效果。

（2）油漆涂装亦非钢构桥梁防蚀唯一方法，本工程考虑到施工季节，提出在设计上可以选择热浸镀锌、锌铝熔射覆膜等方法取代油漆涂装，可以免除作业人员与有机溶剂接触的危害，并消除了有机溶剂储存时的火灾风险。采用此方案后，施工中的危害大大减少。

3.2 施工取代

施工取代，即改变制造流程或组合顺序来取代现有施工，从而使危害完全消失或减轻[2]。本项目在施工中，提出了以下几种施工取代方案：

（1）组合电焊时强光、金属熏烟及热疾病危害的防止：在进行上下翼钢板与纵向加劲钢板组合电焊时，在单片小组立时即以潜弧焊接电焊完成，由于潜弧焊接法的焊道被焊药所掩盖，不会产生强光及大量金属熏烟，且潜弧焊接为自动焊接法，作业人员可避免操作半自动焊接法所产生强光、金属熏烟及高温带来的危害。

（2）组合电焊时坠落危害的防止：单个箱梁高度往往超过2 m甚至达到5～6 m，若依组合顺序先隔钢板与下翼钢板，再腹钢板、再上翼钢板，往往使作业人员连续处于高处作业中。若将组合顺序调整为高度最高腹钢板平躺组立架上，再組合上下翼钢板、隔钢板、另一片腹钢板，使高度减为下翼钢板2～3 m高度甚至2 m以下，可避免作业人员位于高处中作业或减少坠落伤害。

（3）预安装时坠落危害的防止：预安装即于厂内模拟工地现场的安装，但要考虑高程差是否过大。进行预安装作业时，以相对高程拼装，并考虑结构物特性而改变拼装方式，采取分段式、横向式或逆向式等预安装方式[3]。

（4）植焊剪力钉时坠落危害的防止：调整植焊剪力钉施工时机，将其变更在预安装箱梁卸装后，进行预安装作业时，人员不因箱梁上植有剪力钉而跌倒，甚至坠落。

3.3 机具取代

（1）使用磁力吸盘取代传统吊具：进行钢板搬运时使用磁力吸盘，完全消除使用传统吊具时人员需至拖板车上钩挂钢板而产生坠落的危害。

（2）使用脱钩器取代人工解钩：进行箱梁、钢架、墩座或其他对象吊挂作业时，使用手控或遥控脱钩器进行脱钩，完全消除使用传统吊具时人员需爬至吊举物上解钩的坠落危害。

（3）使用架空式天车取代门型吊车：门型吊车移动时，若人员站立位置不注意，往往遭门型吊车行走部撞伤，若以架空式天车取代，则完全消除撞伤危害。

（4）以全自动机具取代半自动机具、人工操作机具：以全自动潜弧焊机取代半自动CO2电焊机;以全自动喷砂机取代人工喷砂;以NC钻床取代手钻床。如此可减少作业人员因操作机械而受伤以及直接接触有害物质的机会。

（5）使用气动工具取代人力工具：使用气动凿锤进行焊渣去除，避免长时间使用人力除渣，从而导致肌肉骨骼的伤害。另使用气动工具取代电力工具，消除连电危害。

（6）使用电动工具取代人力工具：使用链条式电动吊车取代手拉吊车，避免长期使用人力操作手拉吊车而导致肌肉骨骼的伤害。

（7）使用动力搬运机具取代人力搬运：使用液压升降台取代人力抬举、提携作业。使用自动进料与输送带取代人力搬运，消除使用人力搬运而导致的肌肉骨骼伤害[4]。

3.4 物质取代

（1）在进行钢材切割作业时，尽可能以爆炸范围小的可燃性气体取代爆炸范围大者，考虑爆炸范围时乙烯可取代乙炔。

（2）以较安全材料取代不安全材料：用耐磨双绝缘电缆取代一般电线当作电源延长线。另使用较安全电线插座取代一般电线插座，消除大部分连电事故。

（3）使用可滚渣包药焊材（德国Drahtzun Stein 无缝包药潜弧焊线-Topcore 735B-1D）進行全渗透焊接，因其渗透能力强且能将熔焊中废渣滚至焊道外，省去开槽及背铲作业，使作业人员免受开槽及背铲作业时，所产生的弧光、高热及噪音的危害。

4 结语

可以预见的是，钢箱梁桥将成为国内设计新建桥梁主流，且为灾桥快速复建的不二选择，因此对于钢箱梁施工危险预防的探讨是极其必要的。本研究运用工作安全分析法，进行危害因子辨识与作业风险评估，提出多项取代与减弱防灾策略，并且得到以下结论：

（1）经工作安全分析方法，辨识出钢箱梁施工危害有20种类型，尤以割擦伤、撞伤、物体飞落、灼伤、连电、坠落等六种类型最为严重。故此六种在钢箱梁施工中，是发生危险的主要因素。

（2）建议从事钢箱梁制造施工单位，可参考本研究取代策略，对于施工人员实施危害告知，对于危害潜在因子应利用取代方法消除灾害发生的可能性及减轻其严重度。

参考文献：

[1]李 力，周克元，吴 冉.基于 AHP 法的高速公路施工项目危险源辨识及评价分析研究[J].湖南交通科技，2015（4）：65-67，142.

[2]晁 宇，洪 伟，王延东，等.舟山连岛工程桥梁钢箱梁防腐蚀施工的质量控制[J].现代涂料与涂装，2010（7）：46-48.

[3]金文生.桥梁施工过程中危险源识别技术及评价研究[D].天津： 河北工业大学，2012.

[4]刘小蕊，李 强，单长海.现场施工重大危险源的辨识与分析研究[J].科技资讯，2011（13）：101-102.