裝配式混凝土建筑施工安全風險防范措施研究*

勾海珊 尹 晨 趙志強 閆 磊 蔣國航

(中建七局第四建筑有限公司 西安 710000)

裝配式建筑是由多種建筑預制構件組成的建筑單體,即裝配式建筑將多個預制構件按照規定的要求進行精確的拼接,從而形成一個完整、緊湊、可靠、符合要求的建筑體系,不僅可以縮短施工周期,還能極大地改善房屋的使用體驗,使其更加環保、安全。2015年《建設行業現代化發展綱要》明確指出,為了推動建設行業的現代性進程,我國的裝配式建筑將會大幅度增長,到2025年我國裝配式建筑將比例將會提升至50%。早在2018年之前,因缺乏有效的技術支持,我國的裝配式建筑規模有限,且缺乏完善的技術,大量的資源投入到國外的研究與開發之中。而2018年之后,國家開始大力支持裝配式技術研究,我國各類裝配式建筑的施工技術得以顯著提高,預制件的生產、技術的完善,使得裝配式建筑應用更加廣泛,隨著全國范圍裝配式建筑項目呈現爆發式增長,其施工過程不可避免出現各類安全事故,導致當前裝配式建筑施工周期內安全事故率逐漸增高。為了確保裝配式建筑的安全,施工單位必須及時制定完善的安全管理計劃,仔細檢查和評估可能存在的安全風險,并采取必要的措施來降低或避免安全風險的發生。

1 裝配式混凝土建筑施工的特點

1.1 構件工廠預制

裝配式建筑技術實際上是將各種不同的已預制好結構部分組合成整體,從而達到高品質的目的。為此,需要對所需的預制部分進行精心設計,并經過嚴格的檢驗,確保其符合規范,從而使建筑工程實現規模化、批量化生產。

1.2 裝配式作業

裝配式建筑利用先進專業的機械設備和吊鉤,將各個構件精確地組裝起來,形成一個完整的結構,可以輕松地完成建筑任務。

1.3 現場施工人員少

采用裝配式混凝土建筑施工工藝主要特點為大部分結構單體在工廠里預制,然后通過運輸進入施工項目現場,這樣就可以省去許多水泥結構的拆卸和安裝過程,而且比傳統的現澆法更加節省勞動力,只需要少量的施工人員使用相應的施工機械設備就能完成這些任務。

1.4 現場吊裝作業需求量大

裝配式混凝土建筑預制構件一般是批量生產的,并且數量相對較多,不同構建需要吊裝完成安裝工作,所以施工現場往往進行大量的吊裝作業。另外,大型建筑的預制件體積或質量較大,要保證構件在安裝中不會被損壞,需要通過吊裝進行定位,因此裝配式施工對吊裝作業要求非常高。

2 裝配式混凝土建筑施工各環節存在的安全風險

2.1 構件存放時的安全風險

當預制構件被送到施工現場之前,通常不會立刻將其安置到指定的位置,一般會先將其儲存起來,當施工條件滿足后再進行安裝。而且建筑施工現場往往場地受限,所以絕大部分構件會堆積多層存放,若儲存條件不佳,或管理不到位,極易造成構件損壞,比如堆積倒塌、構件剛度不足被壓壞等。嚴重時還會導致嚴重的人身和財產危險,同時,還由于缺乏有效的管控措施,構件的存儲和運輸過程中紊亂,從而加劇了安全風險。此外,由于臨時支撐結構設計不科學,構件可能出現變形,甚至造成構件破碎,給建筑埋下安全隱患。

2.2 現場施工協調風險

因為裝配式建筑的預制構件是在生產廠內完成,所以建筑施工安全不僅僅限于施工現場,還與預制件制作環節有關。在施工現場還會面臨前期設計與制作所帶來的潛在風險,由于施工單位跟構件制作單位脫節,施工周期內工人無法將工程設計、預制構件生產、現場施工布置和施工管理等緊密結合起來,在內外條件的制約下,很難做到對現場施工的有效協調。比如各部門之間的信息溝通效率較低,往往不能及時傳達工程變更信息,而且在技術交底過程中也存在不到位的現象。另一方面,現場安全部署不到位,臨邊安全防護措施不全面,未根據作業面的推進及時調整現場調整部署,非常容易出現安全問題。

2.3 制構件吊裝階段存在的風險

為了完成裝配式混凝土結構施工,必須遵守吊裝的規定。因此,必須采取一系列的技術手段,包括先進的起重機械以及精準的吊具,保證吊具能夠與預制件結構相匹配,以便將預制構件順利定位,從而達到最佳的安裝效果。一般吊裝作業中存在以下幾種風險。

2.3.1 起吊位置不合理

在預制構件的制作過程中,必須明確標記起吊點,而非僅僅憑借施工人員的經驗現場標記起吊點,如果起吊點的強度低于規定的要求,構件的中心沒有與起重機的吊鉤保持一致,就會導致構件的破壞、傾斜,甚至可能引發嚴重的安全隱患。

2.3.2 施工機械選擇不合理

由于預制構件的尺寸龐大,其承載的負荷也相對更加沉重,因此,在使用這種類型的起重機時,應該注意其承載的負荷,以免出現滑動的情況,否則將會引起安全風險。

2.3.3 吊索、吊具、夾具的風險

由于長期不正確的操作,吊索、吊具、夾具等可能會受到嚴重的損壞,如斷絲、斷股、壓扁、扭結、繩芯凸出,而且由于吊具的變形,以及由于襯墊的磨損而導致的夾緊力減弱,這些問題均可能導致預制構件的墜落和傾斜。

2.3.4 高空作業風險

由于缺乏有效的高空作業防護措施,使得內外腳手架的建立困難,加上安全帶的懸掛位置缺乏穩定性,從而導致預制構件的安裝精度受到嚴重影響,從而增加了可能出現的高空墜物的風險。當使用預制構件進行施工時,常常有很小的偏移,導致它們無法被正確地安置,也無法和周圍的構件進行有效的銜接,導致整個建筑物的結構失去平衡,甚至可能導致坍塌。

2.3.5 自然條件影響(施工自然條件惡劣)

由于極端的強烈的天氣,例如六級及更高的狂風、濃煙、暴雨,使得正處于吊裝過程的預制結構不停晃動、失去穩定,甚至可能會導致相互之間的沖擊,脫離控制發生碰撞。

2.4 腳手架施工風險

裝配式建筑項目的重心是安裝腳手架,它們既可以支撐施工人員的行走,也可以存儲各種建筑材料。而腳手架的安裝需注意,因為它們扣件的節點抗滑力差、受人為影響顯著,很可能會因為意外情況造成損壞。腳手架安全風險有以下幾種:

(1)腳手架搭設過程中,往往由施工人員根據經驗搭設,難免會出現搭設不合理地方,比如搭設過程未按照施工方案進行,搭設的立桿或者橫桿間距不符合規定要求,緊扣件的力矩超過材質強度等,上述會導致腳手架的安裝出現問題,甚至會發展成為一場嚴重的安全事故。

(2)如果施工者未能正確控制和管理,就會增加腳手架垮臺的危險性。如果未經過嚴格的地基處理,如平坦度、穩定度等,而是僅僅依靠表面的粗糙處理,就會存在可能引發腳手架垮臺的危險。

3 裝配式混凝土建筑施工安全的防范措施

3.1 對預制構件的運輸和存放進行科學管理

(1)為了保障建筑物的安全,必須嚴格控制預制材料的運送及現場儲存,保障它們的質量合格,否則將會受到嚴厲的處罰。因此,必須加強監督,嚴格遵守相關的技術規范,保障所有的預制材料都符合規定,否則將會受到嚴厲的處罰。

(2)為了保障交通的順利完成,施工單位必須要安排一名經驗豐富的現場指揮人員來監督和管理所有的交通工具。嚴格監督交通工具的使用,保障它們能夠按照規定的路線達到目的地。

(3)在預制構件安裝之前,要先完成構件卸載,在卸載過程中,所有的吊裝作業都必須遵守嚴格的安全措施,包括設立警戒線,嚴格限制非相關人員的通行。同時,為了確保安全,必須對所有的吊裝作業的支撐結構進行嚴格的檢查和檢測,以便滿足規范的安全標準。

(4)構件儲存必須嚴格控制預制構件的存放地點,避免它們和其他物品混合在一起。此外,嚴格限制任何非必要的人員進出儲存地點。

3.2 建立風險預測模型防范風險

裝配式建筑施工面臨著愈來愈多的挑戰,這些挑戰包括外界的環境變化、技術、監管等多種多樣的因素,這些都會給工程的安全性帶來潛在的威脅,從而嚴重降低工程的總體質量,并且使得工程的安全狀況變得更為復雜。為了高效地防范這些潛在風險,施工單位必須采取有效的措施,如構建高效的風險模型,設立嚴格安全預警體系,并且要求工作人員嚴格遵守相關的技術標準,從而保證工程的順利完成。不僅如此,還要強化安全風險預警模型應用,基于模型分析和評估,采取適當的風險應對措施,制定完備的應急計劃,以確保裝配式建設項目的順利進行,并且最大限度地降低可能出現的安全風險。

為了有效地構建一個完善的裝配式建筑施工風險分析模型,必須清楚地認識到風險預警體系的復雜性,對單體工程施工安全風險因素,項目特點以及風險未知程度,借助灰色模糊理論對模型進行優化,并利用模糊數學來構建有效的指導性模型。

3.3 構件吊裝時的安全防范措施

針對裝配式建筑預制構件的吊裝工作,由于其承受的負荷極高,因此具有極高的安全風險。為此,必須要求吊裝作業單位提出詳細的方案實施,并且要求其根據實際情況,結合相關的安全技術要求,完成相應的安全措施。在安全操作前,必須嚴格按照相關的技術規范及設計規范,仔細審核吊裝機械、吊具、鎖具,特別是那些采用焊接的,必須通過嚴格的強度測試,確保其質量符合規范,才能安全操作。

為了保證工程質量,在首次進行吊裝操作,先完成試吊工作,試吊時將所需吊裝的構件吊起離地面10 cm,并維持不動,詳細檢查和分析吊裝機械與構件的穩定性,確認無誤后,再進行下次操作。后續繼續吊裝時,每次起吊時均應在構件剛脫離堆放點時適當停頓一段時間,保證無安全風險后,繼續完成安裝。為了確保預制構件的安全吊裝,必須對其進行有效的管理,包括在其兩端安放牢固的牽引繩,以防止其出現偏斜、晃動或者扭曲的情況;同時,要確保其處于垂直狀態,避免出現斜拉或者斜吊的情況。為了確保施工的順利進行,必須盡快將構件安置到指定的地點,不得在高空停留時間過長,而且要盡量減少它們的浮動。當施工環境惡劣時,如出現大風、冰雹、暴雨、濃霧等天氣,必須要停止施工,以防止安全事故。

3.4 腳手架施工風險防控措施

為了確保安全,在腳手架搭設期間要對所有安裝工人進行專業的培訓,并保證他們能夠熟練掌握并遵守相關的規范。同時,施工單位還要建立一套完善的檢驗制度,嚴格控制所有腳手架材料質量達標,特別是重復使用多次的腳手架,要在搭設之前對工程材料進行檢測,挑出不合格的腳手架構件。另外,在施工中還要強化管理,對腳手架關鍵部位都要有嚴格的監督,以保障其順利運行。如果出現建筑模板的搭建、拆卸、更換、維修或其他任何可能影響安全的行為,必須要采取必要的措施,以防止出現安全風險。

4 結語

由于建筑行業蓬勃發展,裝配式混凝土建筑已經代替了傳統單一的現澆混凝土建筑,并且在許多方面展現出巨大的優勢。尤其是近些年,裝配式施工技術發展成熟,極大減少了施工難度,縮短了施工周期。裝配式混凝土建筑可以在短的時間內完成復雜的預制構件的生產和運送,并且可以在現場進行吊裝和固定,同時還可以進行套筒灌漿。

盡管這種方法可以省去很多的勞動,但它同樣會帶來一些潛在的安全風險。因此,施工單位必須謹慎應對安全風險。筆者通過對裝配式混凝土建筑施工環節所面臨的安全風險問題進行研究,提出從預制件的運輸和儲存管理、建立風險預測模型防范風險、吊裝管理、腳手架施工管理等多方面來降低施工安全風險,提高建筑施工的質量。