装配式混凝土建筑施工安全风险防范措施研究*

勾海珊 尹 晨 赵志强 闫 磊 蒋国航

(中建七局第四建筑有限公司 西安 710000)

装配式建筑是由多种建筑预制构件组成的建筑单体,即装配式建筑将多个预制构件按照规定的要求进行精确的拼接,从而形成一个完整、紧凑、可靠、符合要求的建筑体系,不仅可以缩短施工周期,还能极大地改善房屋的使用体验,使其更加环保、安全。2015年《建设行业现代化发展纲要》明确指出,为了推动建设行业的现代性进程,我国的装配式建筑将会大幅度增长,到2025年我国装配式建筑将比例将会提升至50%。早在2018年之前,因缺乏有效的技术支持,我国的装配式建筑规模有限,且缺乏完善的技术,大量的资源投入到国外的研究与开发之中。而2018年之后,国家开始大力支持装配式技术研究,我国各类装配式建筑的施工技术得以显著提高,预制件的生产、技术的完善,使得装配式建筑应用更加广泛,随着全国范围装配式建筑项目呈现爆发式增长,其施工过程不可避免出现各类安全事故,导致当前装配式建筑施工周期内安全事故率逐渐增高。为了确保装配式建筑的安全,施工单位必须及时制定完善的安全管理计划,仔细检查和评估可能存在的安全风险,并采取必要的措施来降低或避免安全风险的发生。

1 装配式混凝土建筑施工的特点

1.1 构件工厂预制

装配式建筑技术实际上是将各种不同的已预制好结构部分组合成整体,从而达到高品质的目的。为此,需要对所需的预制部分进行精心设计,并经过严格的检验,确保其符合规范,从而使建筑工程实现规模化、批量化生产。

1.2 装配式作业

装配式建筑利用先进专业的机械设备和吊钩,将各个构件精确地组装起来,形成一个完整的结构,可以轻松地完成建筑任务。

1.3 现场施工人员少

采用装配式混凝土建筑施工工艺主要特点为大部分结构单体在工厂里预制,然后通过运输进入施工项目现场,这样就可以省去许多水泥结构的拆卸和安装过程,而且比传统的现浇法更加节省劳动力,只需要少量的施工人员使用相应的施工机械设备就能完成这些任务。

1.4 现场吊装作业需求量大

装配式混凝土建筑预制构件一般是批量生产的,并且数量相对较多,不同构建需要吊装完成安装工作,所以施工现场往往进行大量的吊装作业。另外,大型建筑的预制件体积或质量较大,要保证构件在安装中不会被损坏,需要通过吊装进行定位,因此装配式施工对吊装作业要求非常高。

2 装配式混凝土建筑施工各环节存在的安全风险

2.1 构件存放时的安全风险

当预制构件被送到施工现场之前,通常不会立刻将其安置到指定的位置,一般会先将其储存起来,当施工条件满足后再进行安装。而且建筑施工现场往往场地受限,所以绝大部分构件会堆积多层存放,若储存条件不佳,或管理不到位,极易造成构件损坏,比如堆积倒塌、构件刚度不足被压坏等。严重时还会导致严重的人身和财产危险,同时,还由于缺乏有效的管控措施,构件的存储和运输过程中紊乱,从而加剧了安全风险。此外,由于临时支撑结构设计不科学,构件可能出现变形,甚至造成构件破碎,给建筑埋下安全隐患。

2.2 现场施工协调风险

因为装配式建筑的预制构件是在生产厂内完成,所以建筑施工安全不仅仅限于施工现场,还与预制件制作环节有关。在施工现场还会面临前期设计与制作所带来的潜在风险,由于施工单位跟构件制作单位脱节,施工周期内工人无法将工程设计、预制构件生产、现场施工布置和施工管理等紧密结合起来,在内外条件的制约下,很难做到对现场施工的有效协调。比如各部门之间的信息沟通效率较低,往往不能及时传达工程变更信息,而且在技术交底过程中也存在不到位的现象。另一方面,现场安全部署不到位,临边安全防护措施不全面,未根据作业面的推进及时调整现场调整部署,非常容易出现安全问题。

2.3 制构件吊装阶段存在的风险

为了完成装配式混凝土结构施工,必须遵守吊装的规定。因此,必须采取一系列的技术手段,包括先进的起重机械以及精准的吊具,保证吊具能够与预制件结构相匹配,以便将预制构件顺利定位,从而达到最佳的安装效果。一般吊装作业中存在以下几种风险。

2.3.1 起吊位置不合理

在预制构件的制作过程中,必须明确标记起吊点,而非仅仅凭借施工人员的经验现场标记起吊点,如果起吊点的强度低于规定的要求,构件的中心没有与起重机的吊钩保持一致,就会导致构件的破坏、倾斜,甚至可能引发严重的安全隐患。

2.3.2 施工机械选择不合理

由于预制构件的尺寸庞大,其承载的负荷也相对更加沉重,因此,在使用这种类型的起重机时,应该注意其承载的负荷,以免出现滑动的情况,否则将会引起安全风险。

2.3.3 吊索、吊具、夹具的风险

由于长期不正确的操作,吊索、吊具、夹具等可能会受到严重的损坏,如断丝、断股、压扁、扭结、绳芯凸出,而且由于吊具的变形,以及由于衬垫的磨损而导致的夹紧力减弱,这些问题均可能导致预制构件的坠落和倾斜。

2.3.4 高空作业风险

由于缺乏有效的高空作业防护措施,使得内外脚手架的建立困难,加上安全带的悬挂位置缺乏稳定性,从而导致预制构件的安装精度受到严重影响,从而增加了可能出现的高空坠物的风险。当使用预制构件进行施工时,常常有很小的偏移,导致它们无法被正确地安置,也无法和周围的构件进行有效的衔接,导致整个建筑物的结构失去平衡,甚至可能导致坍塌。

2.3.5 自然条件影响(施工自然条件恶劣)

由于极端的强烈的天气,例如六级及更高的狂风、浓烟、暴雨,使得正处于吊装过程的预制结构不停晃动、失去稳定,甚至可能会导致相互之间的冲击,脱离控制发生碰撞。

2.4 脚手架施工风险

装配式建筑项目的重心是安装脚手架,它们既可以支撑施工人员的行走,也可以存储各种建筑材料。而脚手架的安装需注意,因为它们扣件的节点抗滑力差、受人为影响显著,很可能会因为意外情况造成损坏。脚手架安全风险有以下几种:

(1)脚手架搭设过程中,往往由施工人员根据经验搭设,难免会出现搭设不合理地方,比如搭设过程未按照施工方案进行,搭设的立杆或者横杆间距不符合规定要求,紧扣件的力矩超过材质强度等,上述会导致脚手架的安装出现问题,甚至会发展成为一场严重的安全事故。

(2)如果施工者未能正确控制和管理,就会增加脚手架垮台的危险性。如果未经过严格的地基处理,如平坦度、稳定度等,而是仅仅依靠表面的粗糙处理,就会存在可能引发脚手架垮台的危险。

3 装配式混凝土建筑施工安全的防范措施

3.1 对预制构件的运输和存放进行科学管理

(1)为了保障建筑物的安全,必须严格控制预制材料的运送及现场储存,保障它们的质量合格,否则将会受到严厉的处罚。因此,必须加强监督,严格遵守相关的技术规范,保障所有的预制材料都符合规定,否则将会受到严厉的处罚。

(2)为了保障交通的顺利完成,施工单位必须要安排一名经验丰富的现场指挥人员来监督和管理所有的交通工具。严格监督交通工具的使用,保障它们能够按照规定的路线达到目的地。

(3)在预制构件安装之前,要先完成构件卸载,在卸载过程中,所有的吊装作业都必须遵守严格的安全措施,包括设立警戒线,严格限制非相关人员的通行。同时,为了确保安全,必须对所有的吊装作业的支撑结构进行严格的检查和检测,以便满足规范的安全标准。

(4)构件储存必须严格控制预制构件的存放地点,避免它们和其他物品混合在一起。此外,严格限制任何非必要的人员进出储存地点。

3.2 建立风险预测模型防范风险

装配式建筑施工面临着愈来愈多的挑战,这些挑战包括外界的环境变化、技术、监管等多种多样的因素,这些都会给工程的安全性带来潜在的威胁,从而严重降低工程的总体质量,并且使得工程的安全状况变得更为复杂。为了高效地防范这些潜在风险,施工单位必须采取有效的措施,如构建高效的风险模型,设立严格安全预警体系,并且要求工作人员严格遵守相关的技术标准,从而保证工程的顺利完成。不仅如此,还要强化安全风险预警模型应用,基于模型分析和评估,采取适当的风险应对措施,制定完备的应急计划,以确保装配式建设项目的顺利进行,并且最大限度地降低可能出现的安全风险。

为了有效地构建一个完善的装配式建筑施工风险分析模型,必须清楚地认识到风险预警体系的复杂性,对单体工程施工安全风险因素,项目特点以及风险未知程度,借助灰色模糊理论对模型进行优化,并利用模糊数学来构建有效的指导性模型。

3.3 构件吊装时的安全防范措施

针对装配式建筑预制构件的吊装工作,由于其承受的负荷极高,因此具有极高的安全风险。为此,必须要求吊装作业单位提出详细的方案实施,并且要求其根据实际情况,结合相关的安全技术要求,完成相应的安全措施。在安全操作前,必须严格按照相关的技术规范及设计规范,仔细审核吊装机械、吊具、锁具,特别是那些采用焊接的,必须通过严格的强度测试,确保其质量符合规范,才能安全操作。

为了保证工程质量,在首次进行吊装操作,先完成试吊工作,试吊时将所需吊装的构件吊起离地面10 cm,并维持不动,详细检查和分析吊装机械与构件的稳定性,确认无误后,再进行下次操作。后续继续吊装时,每次起吊时均应在构件刚脱离堆放点时适当停顿一段时间,保证无安全风险后,继续完成安装。为了确保预制构件的安全吊装,必须对其进行有效的管理,包括在其两端安放牢固的牵引绳,以防止其出现偏斜、晃动或者扭曲的情况;同时,要确保其处于垂直状态,避免出现斜拉或者斜吊的情况。为了确保施工的顺利进行,必须尽快将构件安置到指定的地点,不得在高空停留时间过长,而且要尽量减少它们的浮动。当施工环境恶劣时,如出现大风、冰雹、暴雨、浓雾等天气,必须要停止施工,以防止安全事故。

3.4 脚手架施工风险防控措施

为了确保安全,在脚手架搭设期间要对所有安装工人进行专业的培训,并保证他们能够熟练掌握并遵守相关的规范。同时,施工单位还要建立一套完善的检验制度,严格控制所有脚手架材料质量达标,特别是重复使用多次的脚手架,要在搭设之前对工程材料进行检测,挑出不合格的脚手架构件。另外,在施工中还要强化管理,对脚手架关键部位都要有严格的监督,以保障其顺利运行。如果出现建筑模板的搭建、拆卸、更换、维修或其他任何可能影响安全的行为,必须要采取必要的措施,以防止出现安全风险。

4 结语

由于建筑行业蓬勃发展,装配式混凝土建筑已经代替了传统单一的现浇混凝土建筑,并且在许多方面展现出巨大的优势。尤其是近些年,装配式施工技术发展成熟,极大减少了施工难度,缩短了施工周期。装配式混凝土建筑可以在短的时间内完成复杂的预制构件的生产和运送,并且可以在现场进行吊装和固定,同时还可以进行套筒灌浆。

尽管这种方法可以省去很多的劳动,但它同样会带来一些潜在的安全风险。因此,施工单位必须谨慎应对安全风险。笔者通过对装配式混凝土建筑施工环节所面临的安全风险问题进行研究,提出从预制件的运输和储存管理、建立风险预测模型防范风险、吊装管理、脚手架施工管理等多方面来降低施工安全风险,提高建筑施工的质量。