标准化安全措施在超高层钢结构建筑中的应用

2024-02-04李兴旺

建筑与装饰 2024年3期

关键词：外框防护网钢柱

李兴旺

上海宝冶集团有限公司上海 200941

1 工程概况

本工程由塔楼和裙楼组成。

主楼部分为双塔+连廊平面布局，塔楼位于北侧，分为东西2座，地下5层，地上39层，高度198.5m（局部屋面钢架203.4m），由核心筒钢板墙暗柱、外框钢柱、钢梁、屋面钢桁架组成。

裙楼位于南侧，地下5层，地上3层，高度25.5m（局部屋顶机房28.8m），由钢柱、钢梁和钢桁架组成。

项目总用地面积17372m2，总建筑面积约227500m2，地下77500m2，地上150000m2。

钢结构总安装工程量约为29500t。

2 标准化安全措施在本项目中的应用

2.1 外框钢柱焊接平台及其支撑

本工程塔楼地上39层，建筑高度198.5m，外框钢柱（1.6m×1.6m）尺寸大、重量大、焊接量大，安装作业与焊接作业操作困难，现场施工过程中存在大量的焊接动火作业，操作人员的人身安全和动火作业的看护是一个重难点[1]。

为保证吊装作业及焊接作业操作人员的人身安全，并提高施工效率，本项目采用标准化安全措施高空焊接平台进行辅助施工，动火作业时平台底部用石棉布进行铺设，防止火花飞溅引起火灾。

本操作平台适用于边长为1.2m～1.8m的矩形柱以及外径1.2m～1.8m的圆管柱，本项目钢柱为1.6m×1.6m的矩形柱，适合。本操作平台一般布置在巨型柱或团管柱所带的等高环布的牛腿上，若矩形柱或圆管柱无牛腿，可沿柱体四周设置三角支撑来解决支撑问题。平台由底板、翻板、护栏等组成。操作平台护栏门宽0.6m；平台护栏门处设置门栓或者插销，操作人员就位后将防护门关闭锁定，防止作业过程中防护门打开。

操作平台由施工人员在堆场拼接完成后整体吊装就位，并组织验收合格后方可投入使用。

操作平台在使用过程中严禁屯料堆载，平台上同时作业人数不应超过三人，并定期对操作平台的安全性进行检查。

2.2 外框装配式水平通道

本项目外框钢柱钢梁施工流程为：首先进行本层钢柱安装校正焊接；其次进行本层钢梁安装，钢梁一端用连接板将腹板与钢柱牛腿腹板高强螺丝栓接、上下翼板焊接，钢梁另一端上翼板临时担架在核心筒埋件靠山板上、后腹板焊接；再次焊机房、屯料平台上梁，安全平网挂设，生命线贯通，楼层板铺设；最后焊接平台上翻至上层钢柱柱顶就位固定，上层钢柱安装校正焊接；以此施工流程往上逐层进行钢柱钢梁楼层板施工。以上外框施工过程中，需要人员从核心筒洞口通往焊接房、屯料平台，上下层钢柱节点，钢柱钢梁节点等进行穿螺丝、打螺丝、节点焊接、打磨刷漆、探伤等施工作业。

因此需要在外框施工范围形成环形通以便于层内人员、小型机具的转移，本项目采用标准化安全措施装配式水平通道进行辅助施工。

装配式水平通道由通道底板、防护栏杆两部分组成。装配式水平通道单元长度为3m或6m，宽度为 0.8m。通道底板由方钢管（Φ80×40×2）焊接组成，钢丝网板盖面，钢丝网板网眼直径4cm，与通道底板焊接连接。防护栏杆由横杆、立杆及20cm高的可拆卸踢脚板组成，防护栏杆包括两道横杆，上杆距底高度为 1.2m，下杆设在上杆和踢脚板中间位置。

装配式水平通道之间采用连接板栓接，通道两端伸出20cm，通过连接板与其他通道相连。安全护栏与通道底板采用承插式连接，侧面用螺丝固定。装配式水平通道使用前进行验收，验收合格后方可投入使用。装配式水平通道如图1所示。

2.3 核心筒钢板墙操作平台

本工程塔楼钢板墙为型钢暗柱，尺寸较宽，截面较小，规格不等，四个转角处均为L型钢板墙，钢板墙间距较近。施工过程中与土建机电等各专业交叉作业，需快速完成钢板墙安装焊接工作，以便于移交工作面提供下道工序施工。因为钢板墙不同墙肢尺寸大小各异，用于钢柱安装焊接的操作平台无法满足钢板墙需求，若根据钢板墙尺寸现场定做操作平台，不仅工程量巨大浪费材料，而且占用现场紧张的场地。

鉴于以上施工特点本项目采用标准化安全措施钢板墙操作平台进行辅助施工。

施工流程：用10号槽钢制作定型化的三角支撑，长1.1m，上下端头设置12mm厚的端头挡板，在距钢板墙现场对接焊缝1.1m处位置，焊接U型卡码。钢板墙安装过程中，先将三角支撑安装于U型卡码内，然后将钢板墙操作平台安装在三角支撑上并固定牢固，各段操作平台之间用连接板螺丝固定，操作平台端头用双道生命线或双道钢管封堵。钢板墙操作平台配合三角支撑固定在钢板墙上的U型卡码上，为操作人员提供工作面，以满足现场安全及进度要求。

该操作平台体系安拆便捷，平台拆除后，仍可正常用于外框钢梁水平通道，彼此可以循环周转使用，不需额外增加材料及平台制作等成本，降低了措施材料投入。人员操作更为安全可靠，钢板墙校正、焊接更加方便高效，过程中能减少跳板缺少、绑扎不牢，人员安全带挂设、焊接接火防护等多种违章，且能有效避免交叉作业过程中的高空坠落、物体打击等伤害发生[2]。

此种做法很好地弥补了常规操作平台无法满足使用需求的场景，大大提高了现场安装、焊接的效率，降低了施工过程中的安全风险，给现场安全管理提供了更好的支撑，同时也提高了现场的安全文明施工标准。钢板墙操作平台使用前进行验收，验收合格后方可投入使用。钢板墙操作平台如图2所示。

图2 钢板墙操作平台

2.4 外挑式安全防护网

鉴于本工程总高度较高，且工期要求紧促，为了完成进度节点目标，必须要进行交叉作业。上部在进行钢板墙、钢柱、钢梁、楼层板施工同时，下部楼层水电安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑、防火涂料、外挂幕墙、二次结构砌体、外粉刷等作业也要同时进行。因此容易产生高空坠落、物体打击、焊渣火星掉落等安全隐患，为了消除安全事故隐患，本项目采用标准化安全措施外挑式安全防护网进行辅助施工。

塔楼外框外挑部位随楼层设置2道外挑式安全防护网。当外框钢梁施工至F3层时，在F1层顶设置一道外挑式安全防护网，外挑式安全防护网随楼层升高进行上下替换。

外挑式安全防护网设置上下两道，外挑尺寸为4m，两道外挑网间距不超过两层，垂直高度不超过10m，作业面最高点与最上面一层外挑式安全防护网垂直高度不应超过10m。最下层外挑式安全防护网按施工进度上移。外挑式安全防护网主杆件使用Q235B材质Φ48×3.5钢管制作。

外挑式安全防护网在梁翼缘顶焊接40cm的钢管，用脚手架扣件将其连接。通过钢丝绳斜拉至上层的钢管。外挑式安全防护网搭设时应外高内低，水平夹角应控制在10°到15°。

外挑式安全防护网设置三层防护网，上下两层为网眼不大于5cm的阻燃水平安全网，中层为网眼不大于3cm的钢丝网。该构造一方面可以最大程度的降低高空坠落物的伤害，另一方面可以将上方遗落的焊渣火星接住，防止火灾。

外挑式安全防护网如图3所示。

图3 外挑式安全防护网

2.5 易燃易爆气体危险品库房

钢结构在下料制作、安装、校正、焊接等过程中都需要用到二氧化碳、氧气、丙烷、乙炔等气体进行施工，换句话说：“气体就是钢结构的血液”。工厂将气体压缩灌装在气瓶内，防爆车定点将气瓶运输到工地，运达工地后需要存放在遮阳、挡雨、通风、稳固的场所内。为了满足这些需求本项目采用标准化安全措施易燃易爆气体危险品库房进行辅助施工。

本项目危险品库房尺寸为1.5m宽×1.5m长×2.5m高，设置通风百叶窗、虹吸风帽、开关门，存放在远离建筑物和人群的安全位置。为了满足遮阳挡雨要求：危险品库房采用相对封闭的箱体方式，阴角阳角全焊接并刷两遍防锈防腐油漆。为了满足稳固要求：危险品库房骨架采用L75角钢焊接，箱体为4mm厚花纹钢板焊接，上部设置吊耳以便于周转吊运。为了满足通风要求：危险品库房左下部设置百叶窗，顶部设置虹吸自动风帽，可以保证易燃易爆气体危险品库房内空气对流，降低气体浓度。为了满足消防要求：箱体外侧设置灭火器托架，以便于装配灭火器，每个库房设置两个灭火器。为了满足警示要求：箱体外侧醒目位置设置危险品库房标识牌、危险品库房安全管理制度、满瓶空瓶提示标识牌、危险警示标识牌、箱体内侧设置月检查标识标签。

易燃易爆气体危险品库房使用前进行验收，验收合格后方可投入使用[3]。

易燃易爆气体危险品库房如图4所示。

图4 易燃易爆气体危险品库房

2.6 焊机房

本项目为超高层建筑，施工过程中电焊机需要跟随结构施工逐层向上，以满足外框钢柱钢梁焊接，为了便于向上周转，本项目采用标准化安全措施焊机房进行辅助施工。

焊机房尺寸为6m长×2.3m宽×2.3m高，箱体主骨架为10号槽钢，次骨架为L75角钢，箱体围护为4mm花纹钢板，开窗，开门，开排气扇，通风百叶窗。

焊机房内部三级配电箱的安装高度为1.4m，所有电线穿PVC 管做绝缘保护。电焊机之间及电箱之间20cm间距，以便于散热。电缆线需通过电缆进线口对外连接，进线口四周衬垫橡胶皮以防割伤电缆。焊机房内简易桌高度设置为 1.1m并设立杆支撑，保证固定牢固。焊工工具、焊材等临时放置在简易桌或储物柜中。

焊机房外部设置重复接地措施、通风措施、配置二氧化碳干粉灭火器及标识牌。在焊机房背面底部开设焊把线进出孔，用于焊把线走线。焊机房上部设置简易电缆支架，焊接固定，以便于向四周引线。焊机房转运时，需将电缆收集放置并固定在载物栏内，对焊机房开关窗、开关门进行封闭，并对房内部分物品进行收集、固定处理。焊机房使用前应进行验收，验收合格后方可投入使用。

2.7 屯料平台

本项目为超高层建筑，施工过程中气瓶、气瓶吊笼、料斗、零星材料、小型机具等需要临时存放，以便于外框施工，因此本项目采用标准化安全措施屯料平台进行辅助施工。

屯料平台主要采用工字钢、钢板、角钢、钢网片等材料组成。屯料平台主要分为基座、围护栏杆、遮阳盖、钢网片、吊耳等部位。基座采用16号工字钢焊接而成，表面铺设5mm厚花纹钢板。围护栏杆采用L75角钢进行组装焊接，焊接固定在基座上。遮阳盖采用2mm厚钢板制成，两段遮阳盖间距为3.2m。屯料平台制作完成后，进行两遍防腐处理。屯料平台使用前进行验收，验收合格后方可投入使用。

屯料平台如图5所示。

图5 屯料平台

2.8 外框钢梁焊接挂笼

本工程塔楼外框钢梁截面较大，特别是首层至四层。主要截面类型为H型，截面尺寸有：H2500×600×50×50、H1650×400×35×35、BH1150×500×25×35、H1300×450×26×30。钢梁与钢柱牛腿的翼缘、腹板均焊接连接。因此本项目采用标准化安全措施钢梁焊接挂笼进行辅助施工。

钢梁焊接挂笼制作主材料使用Φ48×3.5mm钢管，材质Q235B，节点扣件使用标准扣件。

钢梁焊接挂笼的设计类似“扁担”原理，中间“扁担”搭在钢梁翼缘板上，通过卡具与钢梁上翼缘板连接。操作箱分立于钢梁两侧，操作箱上下两层，底板用钢托板铺满，四周维护用定尺钢网片维护，并用铁丝与挂笼骨架绑扎牢固。

钢梁焊接挂笼内操作人员有相对独立通风的操作空间，增加了人员心理和生理上的安全感，可以有效地保证施工人员安全。焊接吊笼使用前进行验收，验收合格后方可投入使用。

2.9 五点式双大钩安全带、安全立桩、爬梯、接火斗、焊机移动架、电缆支架等

本工程在施工过程中，为一线操作工人配备五点式双大钩安全带、为管理人员配备腰带式单钩安全带。为满足操作人员垂直上下采用了标准化安全爬梯配合防坠器。为满足操作人员水平行走采用了标准化安全立桩配合双道生命线。为满足零星位置焊接采用了标准化焊机移动架。为减少电焊时火花外溅采用了标准化接火斗。为防止触电事故采用了标准化电缆支架将气管、电线、焊把线架空[4]。