臨時水平生命線搭建可行性研究

青島四方龐巴迪鐵路運輸設備有限公司 李之臻

■臨時水平生命線[1]

施工過程中，人員在高處作業時，平面內移動需要安全帶保護，以防止發生墜落。然而在結構尚未完善，構造物不具備扣掛安全帶條件時，一般采用鋼絲繩作為軟梁，固定兩端，中間部分扣掛工作人員的安全帶，這種臨時用于扣掛工作人員安全帶的鋼絲繩就叫做臨時水平生命線。

1布置及安全技術要求

臨時水平生命線的布置和安全技術要求一般要符合以下幾點：

(1)安全可靠，必須保證有足夠的強度和穩定性，這樣才能承受人體墜落時對“生命線”產生的沖力。

(2)方便可行，布置完成必須不影響工程的每道作業工序，作業人員在操作過程中使用方便。

(3)易于安裝和拆除，安裝和拆除都不宜花費太多的人力和物力，以免影響工程的工期進度和成本。其支架布置在與軸線交點不遠的位置，采用螺栓并與廠房立柱相連。鋼絲繩應選用16mm（19*6+1）規格，應當無破損、斷絲，無嚴重變形，并且與支架的環扣良好。

2使用和維護

(1)作業人員登上高出開始高空作業時必須將安全帶扣在“生命線”上，在作業和行走時，安全帶要和人員一起移動。在安裝空調、受電弓以及高壓設備等時，任何工作人員必須使用此設備，不得借故暫緩使用或者不用。

(2)每天派專人檢查使用情況，如發現有磨損或其他不安全隱患，應立即采取措施糾正，并做好記錄；同時也要檢查“生命線”與支架、卡具與廠房立柱的連接，如發現有松動或其他安全隱患，應立即采取措施糾正，并做好記錄。

3風險評估

(1)材料運輸

危險性：材料墜落損害地面作業人員。

預防措施：1.檢查運輸繩索的強度，確認無嚴重磨損；2.檢查綁扎處，確認綁扎牢固可靠。

事故處理措施：1.現場包扎處理；2.情況嚴重送醫院治療。

(2)連接件的固定

危險性：材料失穩墜落傷害地面人員。

預防措施：1.認真學習并嚴格遵守《墜落制動器及安全帶安全作業程序》；2.車頂作業時注意周邊車下環境，及時提醒撤離；3.必要時進行車下作業區域防護提醒；4.車頂作業的物品放置牢固且盡量少放；5.臨時固定好支架；6.檢查連接件的固定處是否牢固可靠，檢查螺栓是否齊全。

事故處理措施：1.現場包扎處理；2.情況嚴重送醫院治療。

(3)鋼絲繩固定在支架端部

危險性：人員在作業時失足墜落。

預防措施：在車頂上拉鋼絲繩時，由于此時高空無依靠物件，操作人員須壓低中心謹慎爬行作業。

事故處理措施：發生事故立即送醫院治療。

(4)車頂弧度大，操作人員易墜落

危險性：人員在作業時失足墜落。

預防措施：1.檢查安全帶是否可靠扣在生命線上；2.檢查鋼絲繩是否有磨損；3.正確系好安全帶。

事故處理措施：發生事故立即送醫院治療。

4鋼絲繩的選取

(1)拿到鋼絲繩后，要檢查鋼絲繩是否有損壞。若鋼絲繩存放期超過三個月，在使用前要全面檢查鋼絲繩是否有破損或腐蝕跡象。

(2)每次使用鋼絲繩前都要進行檢查，根據鋼絲繩的不同規格進行定期檢查，檢查的頻率由鋼絲繩的使用次數決定，檢查結果應記錄存檔。檢查中發現的任何磨損、折彎、損壞或被腐蝕的鋼絲繩都要及時更換。

(3)要重點檢查鋼絲繩上不結實的或受力最大之處，重點檢查鋼絲繩是否有磨損點及斷絲現象。鋼絲上的磨損點表現為發亮扁平，測量部分發亮點，如果外層的鋼絲直徑已經減少了原來的1/4，則該處的鋼絲繩就已經不能安全使用了。

(4)鋼絲繩上可能有多處斷絲現象。每一處都要檢查，確認斷絲現象是單根還是多根。若是多根斷絲現象，使用時該鋼絲繩會因受力不均而產生不安全狀況。6×7的鋼絲繩的一股上有3根斷絲，或6×19的鋼絲繩的一股有6根斷絲現象，都視為不可用。

(5)禁止使用未經潤滑的鋼絲繩。

(6)搬運鋼絲繩時必須戴皮手套。

(7)盡量避免鋼絲繩接觸臟污、沙石、水或腐蝕性的材料。

(8)特別要避免鋼絲繩折彎。若鋼絲繩已經出現折彎現象，折彎部分或帶有折彎的整根鋼絲繩不能再使用。

5鋼絲繩夾的連接

(1)使用“U”形繩夾連接鋼絲繩，“U”形螺栓需固定在較短的或不使用的那一段繩子上。

(2)均勻分布兩繩夾之間所需的鋼絲繩夾，輕輕固定。將繩子拉緊，然后均勻擰緊所有的鋼絲繩夾。

(3)鋼絲繩使用一段時間以后，要把繩夾松開并重新固緊一次。

(4)特別檢查鋼絲繩上用繩夾夾過的地方，看是否有損壞的跡象。

(5)所有繩夾的“U”形螺栓必須夾在繩子的不使用端。

(6)禁止將“U”形螺栓夾在繩子的使用端。

理論計算

目前國內尚未制定出明確的高處作業臨時水平生命線的設計、使用標注，大多施工單位根據經驗簡單的拉一根鋼絲繩作為高處作業臨時水平生命線，未經任何設計，也沒有有效的保證措施。因此，有必要從高處作業臨時水平生命線的設計、使用標準的角度來說明其合理性。

下表為一組水平生命線搭建部件：

表2-1 廠房水平生命線搭建相關部件

齒輪手把螺栓墊圈鋼絲繩鋼絲繩防銹底漆中黃面漆Ф200 M16*60 4*Ф50 Ф14 Ф16

1方案草圖分析

(1)方案草圖如下：

圖2.1-1

圖2.1-2

(2)如圖2.1-1-1和2.1-2所示，共4套按照跨度為37.5m計算的方案，兩個臂之間安全繩采用公稱直徑為16的鋼絲繩，斜拉及引下部分鋼絲繩采用公稱直徑為14的鋼絲繩，支撐臂采用180*90的工字鋼，斜拉采用80*80*5的方管，支撐臂長度（從廠房立柱至鋼絲繩位置）定為4米。

(3)與廠方立柱安裝方式，能采用夾板夾在立柱工字鋼的要采用此種方式。

(4)斜拉導向輪要保證固定牢靠，墜落時拉力會都集中在此位置。

(5)導向輪及支撐臂關節轉動處，要采用軸承，避免轉不動。

2臨時水平生命線的力學計算模型

臨時水平生命線的張力與載荷的大小、跨距、截面大小、垂度都有密切關系，只有計算出臨時水平生命線的張力，才能正確選擇安全、合適的鋼絲繩。

常見的計算理論模型有：

(1)懸鏈線理論[2]：假定懸索單位長度質量是沿曲線均勻分布的，其計算結果精確，但由于計算公式都是雙曲函數表達，計算過程復雜，尤其是計算集中載荷作用下繩張力更為復雜。

(2)拋物線理論[3]：論假定懸索單位長度質量沿曲線弦長均勻分布，在中央撓度小于0.08L時，拋物線理論的計算結果與懸鏈線理論結果十分接近，可忽略氣計算誤差。

2.1 安全系數法：

圖2.1-1

保證鋼絲繩的安全系數

鋼絲繩受力：F=2000/sin3=38214N

所選擇的鋼絲繩破斷拉力為：150000N

安全系數N=150000/38214=3.9

2.2 生命線支架受力分析

2.2-1跌落示意圖

2.2-2受力分析圖

分析過程：

(1)人體跌落時綱絲繩所受的沖擊力

車頂距鋼絲繩高度1m，安全帶的長度1.8m，即人體自由下落高度H=0.8m。

人體下落時的沖擊力為：（假定人體重量70kg）

(2)支架所受鋼絲繩的拉力

(3)支架所受的扭矩

(4)支架所受的扭曲強度

(5)根據材料的機械性能 50×4的角鋼屈服強度為275Mpa

(6)絲桿所受的拉力

(7)根據產品介紹和應用，M16*40,性能級別5.8的螺栓許可荷載81.6kN

通過安全系數計算，判斷是否符合要求；根據受力分析，確定固定支架的屈服強度是否在參數之內；確定螺栓安全載荷與許可載荷之間的大小關系。

現場測試

根據《墜落防護-掛點裝置》國標送審稿所列測試標準，并根據現場實際情況，決定測試方法：

1靜態測試：

(1)找1.2噸重物，用吊帶與鋼絲繩連接（重物掛在安全繩中間位置）；

(2)用天車吊著重物，慢慢下方；

(3)鋼絲繩完全受力后保持3分鐘；

(4)檢查安全繩裝置是否有異常；

2動態測試：

(1)找100kg橡膠管作為測試重物，將沙袋用帆布兜住，并用安全帶包裹著與安全繩綁在一起；

(2)將測試重物吊起至自由下落距離為1500mm,將滑輪吊在天車鉤上，用繩子將重物拉起；

(3)釋放重物；

(4)檢查安全繩裝置是否有異常；

(5)將重物增加至100kg、200kg再按上述步驟進行測試。

■結論

臨時水平生命線的搭建，除理論計算和實際測試之外，還需要做很多內容，如《墜落防護—掛點裝置》的相關要求等。本文為臨時水平生命線搭建提供了一定的思路和較為合理的計算方式。同樣，高處作業危害較大的其他領域同樣適用本方法進行評估計算。除以上幾點外，應用單位還應選擇有資質的企業單位進行建設、定期維護、維修等。使用者的技術培訓和正確操作才是臨時水平生命線系統維持可靠運行的最佳保障。