鋼箱梁施工危險源分析及預防研究

陸恒昌

摘要：鋼結構橋梁由于自重較輕、施工迅速、材質均勻、造型多樣美觀，非常適合大跨距、市區內興建及災橋快速復建，故在土木工程領域占有重要地位，但鋼箱梁施工中潛藏許多危害因子。文章以貴港—河池高速公路河中主橋施工為例，探討鋼箱梁施工中使用的機具、設備、原物料及操作程序等方面存在的危害源，并提出預防對策，供施工單位參考。

關鍵詞：鋼箱梁;危險源;危險預防

0 引言

一座鋼結構橋梁制作完成，其工序相當繁雜。從進場預涂、落樣切割、冷作加工、組合電焊、預安裝、人工噴砂除銹到涂裝噴漆等，都需要使用大量機械裁剪、高溫氣體切割、危險性機械吊運、有機溶劑噴涂等，若在此制造過程中某個環節有所疏忽，將對施工人員造成極大的危害。

由于鋼結構的橋梁擁有一般預力混凝土橋梁無法比擬的優點，如鋼橋自重較輕、施工迅速、材質均勻、連接容易、造型多樣美觀等，因此非常適合大跨距、市區及災橋興建與復建。雖然近年鋼結構橋梁在工地吊裝施工已有改進工法，但鋼構工廠在鋼橋施工安全防護及從業人員危害認知上，卻毫無進展。故本研究對箱梁鋼橋施工中作業人員可能遭受的危害進行分析，并提出相應的預防建議。1 工程案例

貴港—河池高速公路河中主橋設計為六線車道，總寬為30.2 m。為考慮防汛水流，設計為主跨度90 m，次跨度37.7 m，總長127.7 m兩跨連續鋼箱梁橋。主要上部結構由7條鋼箱梁（GA～GG梁寬均為2.94 m，每條箱梁重約為500 t）與6條橋面板所組成，每條鋼箱梁及橋面板又分為12節，共計84節鋼箱梁及72片橋面板。箱梁設計深度定為1.6 ～3.6 m，且上下翼板皆為二次拋物線形變深度鋼箱梁，采用上翼板焊接、腹板及下翼板螺栓現場拼合方式。

2 危險源分析

本研究利用工作安全分析方法，統計了1950—2018年間，廣西地區鋼箱梁施工中造成的傷害案例。通過整理，分析出鋼箱梁施工危害主要有20種類型，分別為割擦傷、撞傷、物體飛落、灼傷、連電、墜落、肌肉骨骼傷害、跌倒、異物入眼、夾卷傷、火災、金屬熏煙、強光、物體倒塌、熱疾病、與有機溶劑的接觸、爆炸、下背痛、硅粉塵危害及噪音等，其中割擦傷（17.4%）、撞傷（15.5%）、物體飛落（9.2%）、灼傷（7.5%）、連電（7.3%）、墜落（6.6%）等六類施工危害占比63.5%之多，是箱梁施工發生危險的主要因素，作業人員及施工單位雇主不可不慎。

3 危險源預防方案

目前施工單位對于施工中對作業人員造成的危害，最直接的防護方法，就是向施工人員提供個人防護具，如電焊時使用面罩、皮手套、護圍、絕緣鞋等，油漆及噴砂作業時，則提供呼吸防護具等。若作業人員能依規定戴用，在一定程度上也能阻隔危害暴露濃度與強度[1]。但此防護措施只能治標不能治本，根本無法減少危害持續發生。這些防護具一旦失效，將使作業人員直接暴露于危害之中。施工危害風險即由危害事件發生可能性與嚴重度二項指標組合而成，所以如何消除危害發生的可能性及減輕危害發生的嚴重度，是本研究的關鍵。因此本文運用“取代策略”，即以較安全的設計、施工、機具及物質來消除危害發生的可能性或降低嚴重度。

3.1 設計取代

（1）鋼箱梁并非鋼構橋梁型式的唯一選項，箱梁基本構件是由上下翼鋼板、左右腹鋼板及中間隔鋼板所組合而成。此型式鋼構橋梁將箱梁內部組合成局限空間，對于在箱梁內部電焊作業人員將產生高溫環境、高濃度金屬熏煙等危害;噴砂作業時產生高濃度硅粉塵危害;噴漆作業時產生高濃度有機溶劑危害。在不影響橋梁結構設計情況下，若鋼構橋梁能以不封閉型式進行設計，即于制造時保持自然通風，可減輕上述危害發生的嚴重度，減少作業人員的危險。本工程考慮到此問題，通過與設計單位對接方案，提出了以工型鋼板梁或U 型箱梁等設計取代原封閉箱梁的方案，取得了較好的效果。

（2）油漆涂裝亦非鋼構橋梁防蝕唯一方法，本工程考慮到施工季節，提出在設計上可以選擇熱浸鍍鋅、鋅鋁熔射覆膜等方法取代油漆涂裝，可以免除作業人員與有機溶劑接觸的危害，并消除了有機溶劑儲存時的火災風險。采用此方案后，施工中的危害大大減少。

3.2 施工取代

施工取代，即改變制造流程或組合順序來取代現有施工，從而使危害完全消失或減輕[2]。本項目在施工中，提出了以下幾種施工取代方案：

（1）組合電焊時強光、金屬熏煙及熱疾病危害的防止：在進行上下翼鋼板與縱向加勁鋼板組合電焊時，在單片小組立時即以潛弧焊接電焊完成，由于潛弧焊接法的焊道被焊藥所掩蓋，不會產生強光及大量金屬熏煙，且潛弧焊接為自動焊接法，作業人員可避免操作半自動焊接法所產生強光、金屬熏煙及高溫帶來的危害。

（2）組合電焊時墜落危害的防止：單個箱梁高度往往超過2 m甚至達到5～6 m，若依組合順序先隔鋼板與下翼鋼板，再腹鋼板、再上翼鋼板，往往使作業人員連續處于高處作業中。若將組合順序調整為高度最高腹鋼板平躺組立架上，再組合上下翼鋼板、隔鋼板、另一片腹鋼板，使高度減為下翼鋼板2～3 m高度甚至2 m以下，可避免作業人員位于高處中作業或減少墜落傷害。

（3）預安裝時墜落危害的防止：預安裝即于廠內模擬工地現場的安裝，但要考慮高程差是否過大。進行預安裝作業時，以相對高程拼裝，并考慮結構物特性而改變拼裝方式，采取分段式、橫向式或逆向式等預安裝方式[3]。

（4）植焊剪力釘時墜落危害的防止：調整植焊剪力釘施工時機，將其變更在預安裝箱梁卸裝后，進行預安裝作業時，人員不因箱梁上植有剪力釘而跌倒，甚至墜落。

3.3 機具取代

（1）使用磁力吸盤取代傳統吊具：進行鋼板搬運時使用磁力吸盤，完全消除使用傳統吊具時人員需至拖板車上鉤掛鋼板而產生墜落的危害。

（2）使用脫鉤器取代人工解鉤：進行箱梁、鋼架、墩座或其他對象吊掛作業時，使用手控或遙控脫鉤器進行脫鉤，完全消除使用傳統吊具時人員需爬至吊舉物上解鉤的墜落危害。

（3）使用架空式天車取代門型吊車：門型吊車移動時，若人員站立位置不注意，往往遭門型吊車行走部撞傷，若以架空式天車取代，則完全消除撞傷危害。

（4）以全自動機具取代半自動機具、人工操作機具：以全自動潛弧焊機取代半自動CO2電焊機;以全自動噴砂機取代人工噴砂;以NC鉆床取代手鉆床。如此可減少作業人員因操作機械而受傷以及直接接觸有害物質的機會。

（5）使用氣動工具取代人力工具：使用氣動鑿錘進行焊渣去除，避免長時間使用人力除渣，從而導致肌肉骨骼的傷害。另使用氣動工具取代電力工具，消除連電危害。

（6）使用電動工具取代人力工具：使用鏈條式電動吊車取代手拉吊車，避免長期使用人力操作手拉吊車而導致肌肉骨骼的傷害。

（7）使用動力搬運機具取代人力搬運：使用液壓升降臺取代人力抬舉、提攜作業。使用自動進料與輸送帶取代人力搬運，消除使用人力搬運而導致的肌肉骨骼傷害[4]。

3.4 物質取代

（1）在進行鋼材切割作業時，盡可能以爆炸范圍小的可燃性氣體取代爆炸范圍大者，考慮爆炸范圍時乙烯可取代乙炔。

（2）以較安全材料取代不安全材料：用耐磨雙絕緣電纜取代一般電線當作電源延長線。另使用較安全電線插座取代一般電線插座，消除大部分連電事故。

（3）使用可滾渣包藥焊材（德國Drahtzun Stein 無縫包藥潛弧焊線-Topcore 735B-1D）進行全滲透焊接，因其滲透能力強且能將熔焊中廢渣滾至焊道外，省去開槽及背鏟作業，使作業人員免受開槽及背鏟作業時，所產生的弧光、高熱及噪音的危害。

4 結語

可以預見的是，鋼箱梁橋將成為國內設計新建橋梁主流，且為災橋快速復建的不二選擇，因此對于鋼箱梁施工危險預防的探討是極其必要的。本研究運用工作安全分析法，進行危害因子辨識與作業風險評估，提出多項取代與減弱防災策略，并且得到以下結論：

（1）經工作安全分析方法，辨識出鋼箱梁施工危害有20種類型，尤以割擦傷、撞傷、物體飛落、灼傷、連電、墜落等六種類型最為嚴重。故此六種在鋼箱梁施工中，是發生危險的主要因素。

（2）建議從事鋼箱梁制造施工單位，可參考本研究取代策略，對于施工人員實施危害告知，對于危害潛在因子應利用取代方法消除災害發生的可能性及減輕其嚴重度。

參考文獻：

[1]李 力，周克元，吳 冉.基于 AHP 法的高速公路施工項目危險源辨識及評價分析研究[J].湖南交通科技，2015（4）：65-67，142.

[2]晁 宇，洪 偉，王延東，等.舟山連島工程橋梁鋼箱梁防腐蝕施工的質量控制[J].現代涂料與涂裝，2010（7）：46-48.

[3]金文生.橋梁施工過程中危險源識別技術及評價研究[D].天津： 河北工業大學，2012.

[4]劉小蕊，李 強，單長海.現場施工重大危險源的辨識與分析研究[J].科技資訊，2011（13）：101-102.