高处坠落防护系统研究与应用

文/魏东 王子懿

本文在施工现场高处作业坠落防护的管理和实践基础上，结合国家相关规范标准中关于人员坠落防护系统的要求，探讨如何正确运用安全技术手段，在现场设置坠落防护系统，并使其有效发挥作用，从而最大限度避免高处坠落伤亡事故的发生。

高处坠落是建筑施工行业常见的伤害类型，也是导致生产安全事故、事件发生的重要因素，且事故发生后人员死亡率极高。高处防坠落应对措施包括很多，如完善管理上的缺陷，增强人的安全意识和行为培训，强化人员高空作业管理；完善现场作业环境的基本措施，做好临边孔洞防护；从施工工序、设计方面优化，从源头减少高空作业；使用先进工艺设备，提高本质安全等。

本文建立在人员意识、物的因素及管理因素均有效的情况下，主要研究如何完善现场环境因素，建立高处防坠落系统，防止人员发生高处坠落。

一般而言，高处防坠落系统由全身式安全带、生命线、速差防坠器、安全网、防护栏杆等组成。其中全身式安全带、生命线、速差防坠器等是组成高处防坠落系统的重要组成部分，结合现场不同作业环境，有效地将上述安全防护设施合理搭配使用，能全面提升施工现场整体防坠安全系数。

全身式安全带

在我国一些施工工地，工人常使用的是腰带式安全带或半身式安全带，有些安全绳上面只有一个挂钩，甚至没有缓冲器。在国内外的核电建设工程现场和其他大型的建筑施工现场，作业人员已经普遍开始佩戴带有缓冲器的双挂绳(钩)全身式安全带。其原因如下：

一是双挂绳(钩)可以为移动或攀爬中的工人提供不间断的坠落防护；二是全身式安全带具有更强的本质安全性，可将坠落中产生的冲击力分散至人员肩膀、腿部和裆部，减少冲击力对上半身内脏器官、脊柱腰椎等人体脆弱部位的冲击。腰带式安全带在人员发生高坠事故后，对人员产生拦腰悬挂的力，易造成脊柱腰椎巨大损伤。

通过全身式与非全身式安全带的实验对比发现，利用重量为100 kg的人体模型，模拟坠落高度5 m，穿戴腰带式安全带，发生高坠时人员背部和腰部产生的冲击力为4 kN左右，易造成人员脊柱腰椎骨折或者人员死亡。

使用真人代替人体模型开展坠落高度为7 m的坠落受力安全实验，人员穿戴全身式安全带，安全带和具有一定弹性的绳子连接在一起，最终实验结果表明，人员在所产生的4.6 kN左右的冲击力的作用下，未造成伤害。

速差防坠器

在现场实际施工过程中，会存在安全距离不足（一般为5 m左右，包括工人身高、安全带安全绳长、缓冲器伸展长度及安全距离）；安全绳（钩）频繁使用影响工作效率；人员垂直上下过程中因意识不足，安全带未正确使用（双钩同时脱离）等情况。为了防止出现上述情况造成的高处坠落事故，速差式防坠器的搭配使用必不可少。

速差防坠器利用物体下坠速度差进行自控，高挂低用。使用时，只需将吊绳在结构上交叉，使其穿过上方具有较钝的边缘，然后将吊绳上的铁钩挂在N形环上，将钢丝绳上的铁钩挂在安全带的D环上。在使用半径内，不需更换悬挂点。

正常使用时，钢丝绳将随人体移动自由伸缩，并且处于半紧张状态，操作人员无明显牵挂感。坠落时，钢丝绳的牵引速度大大加快，当钢丝绳的坠落速度达到1 m/s或更高时，转轮驱动制动齿，器内锁止系统立即自动锁止。钢丝绳的拉出距离应保持在20 cm或更短。负荷解除即自动恢复工作；工作完毕钢丝绳将自动回收到器内，便于携带和方便现场安装。

防坠器选择与使用时有以下注意事项：一是速差式防坠器在使用过程中应高挂低用，悬挂固定在使用者上方具有较钝边缘的结构上。

二是使用前应对钢丝绳外观做检查，然后尝试将其锁定两次。测试锁定方法：以正常速度拉出钢丝绳应发出“喀哒、喀哒”声；用力拉动钢丝绳，应将钢丝绳锁定；放开时，钢丝绳应能够自动恢复到设备中。如果发现任何异常，应停止使用。

三是在斜坡上使用防坠器时，斜坡一般小于30。。如果超过30。，则需要考虑是否会碰到周围的物体。

四是防坠钩应直接连接到全身式安全带的D形环上（后部位置）；不得将防坠钩连接到安全带挂钩上。

五是防止过载。防坠器可承受的人员工作负荷总数须小于100 kg。

六是防坠器根据现场实际情况选择不同有效长度、不同防坠重量型号的防坠器进行使用，一般情况下可根据现场坠落落差优先选择高一级的防坠器。

水平生命线

针对水平生命线，目前JGJ 80—2016《建筑施工高处作业安全技术规范》中规定，“当采用钢丝绳做安全绳时，绳的自然下垂度不应大于绳长的1/20，并应控制在100 mm以 内”。在Q/SY 1236—2009《高处作业安全管理规范》中提到了可以使用吊绳作为坠落控制措施。但是这两个规范对水平生命线内容的叙述并不全面，如水平生命线的选型、设置长度、端点如何锚固等一系列具体做法并没有明确。

在高处临边作业施工中，人员水平移动过程可能没有安全带的可靠挂设点，无法满足施工过程中人员的安全快捷移动，此时生命线的有效拉设尤其重要。布置完成的水平生命线在确保稳定且有足够的强度下，可承受人体坠落时对生命线的冲力，能做到既不影响施工的作业工序，又能使作业人员在操作过程中安全施工和快速移动，整个系统达到安全可靠、简单易行的效果。

生命线的使用位置

作业人员在坠落高度基准面2 m以上（含2 m）的高处临边区域作业，无符合安全带悬挂位置的施工作业点，尤其在核电安装施工中的高处作业均可优先考虑设置水平生命线。

生命线的锚固点

锚固点用来对生命线系统进行可靠固定，要求在此位置的受力应能够满足22.2 kN受力，或是不小于钢丝绳水平方向受力的2倍。若锚固点的受力不能达到要求，整个系统将会失效，导致高处坠落事故。因此当生命线设置较长时，应分段设置锚固点，以确保其可靠性。设置点不能影响施工作业。便于安装和拆除，避免安装、拆除时增加新的安全隐患。

生命线的选用

生命线宜选用注塑后的φ13纤维芯6×37钢丝绳，或钢丝绳内芯直径为9.3 mm，注塑后外径为11 mm。钢丝绳应无断丝、断股、灼伤、受腐蚀、变形等缺陷。端部固定必须使用无损的绳卡连接，绳卡设置数量应参照表1，同时要保证连接部位的受力强度，一般来说受力强度≥钢丝绳破断拉力85%。禁止用打结的方式来固定，开口方向主要受力的钢丝绳，绳卡间距为6 d（钢丝绳直径），绳头漏出长度为钢丝绳3 d。

表1 绳卡设置数量

生命线架设

生命线的设置高度一般在作业点上方1～1.2 m处，满足人员安全带的高挂低用。中间每隔7.5 m需要增加支撑来满足受力及稳定性。在设置生命线前应规划好搭设路线及生命线长度，防止连接好的生命线对施工产生影响。

生命线的管理

一是负责搭设生命线的人员须有特种作业人员证书（架子工证），且证件在有效期内，作业前应按要求参加技术安全交底。

二是生命线在搭设/拆除过程中应悬挂“红牌”，禁止其他作业人员使用，搭设完成并验收合格后挂设“绿牌”，人员方可使用。验收牌上需注明验收人、载荷量和定期检查记录，严禁超载使用。

三是搭设期间施工作业人员无可靠系挂点的情况下必须配合速差防坠器、吊带、安全带等安全防护装置，保证搭设人员的作业安全。

四是每一条水平生命线应独立设置，不得随意进行搭接使用。采用的钢丝绳的自然下垂度应符合规定要求，不应大于绳长的1/20，并应控制在10 mm以内。

五是有专人对生命线日常检查和管理，重点检查固定点及中间支撑是否牢固，钢丝绳是否破损，下垂度是否满足要求等，并做好日常记录。

高处防坠落系统的应用实践

以海外“华龙一号”K2/K3项目部核岛安装工程项目中，燃料厂房16.5 m大厅人桥吊安装施工作业高处防坠落系统设置情况为例，通过对燃料厂房16.5 m大厅人桥吊安装施工作业环境及特点进行分析，采取针对性的安全防坠落措施，确保施工过程中的整体安全性。

燃料厂房16.5 m大厅人桥吊高处施工作业活动主要包括：人桥吊车/辅助吊车轨道安装、吊车吊装和安装、吊车载荷试验、人桥吊车电气安装调试、人桥吊悬挂走台安装、乏燃料水池水闸门结构安装等，存在物体打击、人员高处坠落等风险。

人桥吊轨道长度为34.75 m，轨道距离房间地面距离为8.8 m，人员在轨道上方施工及行走存在高处坠落的风险；人桥吊上下爬梯通道高约8.5 m，作业人员在上下攀爬过程中，可能存在高处坠落风险；同时因人桥吊轨道下方为乏燃料水池，水池深度约为7.9 m，人员在水池边行走时可能导致临边坠落，人员到水池下方作业可能导致坠落风险（详见表2）。

表2 人桥吊施工作业主要风险点

针对以上安全风险点，结合现场实际应用高处防坠落系统（详见表3），并制定相应的高处防坠落安全技术防范措施，包括：

表3 人桥吊施工作业主要风险点防坠措施

作业人员在作业时需正确选择使用全身式安全带，防止发生人员高处坠落。

人桥吊轨道平台长约34.75 m，人桥吊安装施工作业前在房间两侧梁的两端轨道上方设置水平生命线，采用钢丝绳直径为11 mm或13 mm，两端各固定3个卡扣，中间分段设置5个中间卡扣固定点（34.75÷7.5=4.633，取整为5），确保作业人员在房间上方作业有可靠的安全带挂点，且人员作业时移动方便。

人桥吊上下爬梯通道高约8.5 m，应设置速差式防坠器进行二次防护，方便人员上下人桥吊的爬梯，同时避免人员存在侥幸心理，图方便不按规定正确使用安全带而造成安全风险。

为了防止坠落伤害事故可以设置辅助安全防护围栏、安全平网及密目网双重防护等施工安全措施。同时，日常加强作业员工高处作业安全知识培训，加强高处作业安全管理，如作业时拆除安全防护设施需开具作业票和采取安全防护措施，保证作业过程安全。