公路橋梁焊接工肌肉骨骼損傷風險因子分析

鄭艷芳，江發(fā)明,2，易燦南，左華麗，唐范，廖粵飛

(1.湖南工學院 安全與環(huán)境工程學院，湖南 衡陽 421002；2.湘潭大學 公共管理學院，湖南 湘潭 411105)

1 引言

近年來，隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的逐步推進，我國公路橋梁建設(shè)事業(yè)在國內(nèi)外迅速發(fā)展并取得巨大成就，但施工安全仍是不容忽視的重要方面。有研究表明長時間高強度操作導致的疲勞是工傷事故和職業(yè)病頻繁發(fā)生的重要原因之一，即在疲勞狀態(tài)下作業(yè)能力下降，事故發(fā)生的危險性增加[1]。而工人因長時間重復操作、保持不良姿勢、靜態(tài)負荷等，引起的下背痛、肩痛、頸痛、前臂痛等癥狀，稱之為工作相關(guān)肌肉骨骼損傷(Work-related Musculoskeletal Disorders，WMSDs)[2]，屬于累積性作業(yè)疲勞。造成肌肉骨骼系統(tǒng)損傷的因素被稱為人因風險因子(Ergonomic Risk Factor)[3]。在許多工業(yè)化國家和地區(qū)，如荷蘭等，WMSDs已經(jīng)成為了僅次于職業(yè)性心理疾病的第二大高發(fā)的職業(yè)性疾病[2,4]。

公路橋梁施工現(xiàn)場環(huán)境復雜，多為高空作業(yè)，勞動強度大且風險高。橋梁施工中的焊接作業(yè)涉及具有危險性的操作步驟和工具，存在觸電，有毒氣體、金屬煙塵，弧光輻射，火災、爆炸、燙傷、灼傷等風險，以往關(guān)于焊接工職業(yè)健康問題的研究多集中于此[5-6]。關(guān)于焊接工肌肉骨骼損傷的研究卻很少，只查閱到王寶河于2008年針對大口徑管道焊接工慢性肌肉骨骼損傷進行的調(diào)查研究[7]。而有研究表明建筑行業(yè)人員WMSDs患病率較高，達53.8%，且集中在頸、肩、下背等部位，其中下背部尤為嚴重[8]。施工現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)焊接工大部分時間為被迫體位進行作業(yè)，存在很多蹲或跪、彎腰、頭頸前傾等不良姿勢，以及長時間手持焊槍、焊接面罩等工具，存在高重復性動作和靜態(tài)負荷，這些均是造成肌肉骨骼損傷的因素。因此，辨認橋梁焊接作業(yè)中的人因風險因子，降低作業(yè)人員肌肉骨骼損傷風險，提高工作安全感和幸福感，是人類工效學一個具有研究意義的課題。

現(xiàn)今已有很多方法用于WMSDs研究，有問卷調(diào)查、現(xiàn)場人因風險因子評估等方法。問卷調(diào)查主要是分析作業(yè)者有肌肉骨骼損傷癥狀的身體部位的比例、嚴重程度等，是調(diào)查對象的主觀反應(yīng)。目前使用較多的調(diào)查問卷有北歐[9]以及荷蘭肌肉骨骼損傷調(diào)查表[10]，國內(nèi)由楊磊等人[11]結(jié)合我國實際情況修訂而成肌肉骨骼損傷調(diào)查表被廣泛引用。問卷調(diào)查范圍已涉及醫(yī)療、教育、制造業(yè)等各領(lǐng)域[12-14]。現(xiàn)場人因風險因子評估工具，是人因?qū)＜椰F(xiàn)場觀察和記錄工人工作，對工作進行評分并評估WMSDs風險等級。李開偉總結(jié)臺灣地區(qū)此類常用工具主要有6個[15]，其中工作姿勢分析法(Ovako Working Posture Analysing System，OWAS )是芬蘭一家鋼鐵公司開發(fā)的分析工具，通過觀察作業(yè)人員特定瞬間時4個身體部位(頭頸部、背部、手臂、腿部)的姿勢以及施力情況，分析并形成工作編碼，進而評估風險等級(AC1-AC4)。四個風險等級中AC2-AC4均需要進行改進，只是迫切程度不同[16]。OWAS已被廣泛應(yīng)用于建筑、食品加工、電商物流、公共交通、汽車維修等各領(lǐng)域[17-21]。總結(jié)目前使用此工具的相關(guān)文獻，OWAS適合于公路橋梁焊接工作業(yè)人因風險因子的分析。因此，本文利用OWAS對某公路橋梁施工現(xiàn)場焊接作業(yè)進行分析，辨認人因風險因子并提出改善意見，降低工人肌肉骨骼損傷風險，對橋梁焊接工的職業(yè)健康的促進有一定指導意義，最終降低因疲勞等引發(fā)的安全事故。

2 對象與方法

通過和施工方主管以及焊接工人溝通后，確定4個作業(yè)工位，分別是鋼筋網(wǎng)焊接、預埋件焊接、預留洞口焊接、鋼模板焊接。每個工位觀察一名焊接工，均為男性，年齡在40-60歲之間。

根據(jù)施工進展，于上午8:30-12:00期間進行資料的收集。采用手機錄制視頻方式記錄各工位作業(yè)內(nèi)容，如在錄制視頻期間由于意外事件使焊接工人的工作處于閑置狀態(tài)，則閑置視頻段將會被丟棄。焊接工人在工作中使用的工具和材料，如表1所示。需在錄像結(jié)束后對其進行稱重處理，禁止在工人工作時詢問以及進行稱重，以免干擾工人的正常工作。各工位錄像平均時間30-40 min。

表1 各工位材料、工具詳情

后期實驗室，利用Potplayer網(wǎng)絡(luò)播放器，每隔10 s自動截取一次定格畫面，以便對工作姿勢(頭，背，手臂，腿，重量)進行編碼，如圖1所示[15]。本研究定格畫面總數(shù)為800個(4×200)，借助Excel軟件進行工作姿勢編碼，如圖2所示，并結(jié)合等級評估圖進行風險評估，如圖3。

圖1 OWAS編碼[15]

圖2 Excel編碼統(tǒng)計 圖3 風險等級評估

3 結(jié)果

利用OWAS分析4個工位共800個工作姿勢，將需要采取補救措施的不良姿勢歸為一組，結(jié)果顯示高達79.5%的姿勢被劃分為需近期處理AC2、盡快處理AC3、立即處理AC4，如表2所示。每個工位不良姿勢(AC2-AC4)占比均超45%，鋼筋網(wǎng)焊接、預埋件焊接、預留洞口焊接三工位不良工作姿勢尤為嚴重，分別占全部工作姿勢的93.5%、85.5%、93.5%。需近期處理姿勢(AC2)，數(shù)量最多的工作姿勢編碼是2161(260個，占AC2的58.1%)，其次是2121(99個，占AC2的22.1%)，如表3所示。主要是背部前傾，腿部蹲或跪?qū)е碌娘L險。對需盡快AC3和立即處理的姿勢AC4進行姿勢、編碼數(shù)量統(tǒng)計，如圖4所示。由圖可知，AC3中頻率最高的編碼2141(91個，占AC3的66.5%)，AC4中頻率最高的編碼4161(16個，占AC4的31.4%)以及4141(15個，占AC4的29.5%)。

表2 各工位AC1-AC4統(tǒng)計

表3 各工位AC2編碼及數(shù)量

圖4 各工位AC3-AC4姿勢、編碼及數(shù)量

4 討論

(1)鋼筋網(wǎng)焊接

鋼筋網(wǎng)焊接工位的作業(yè)內(nèi)容主要是使用焊槍對鋼筋進行焊接，同時焊接工使用鋼筋彎曲機(GW50)對鋼筋進行彎曲，以滿足焊接要求。在焊接中，工人右手持0.9 kg焊槍，左手持焊接面罩。工人在工作時危害等級AC2-AC4占比為93.5%，表明該工位不良姿勢比例很高。頻率較高的工作姿勢編碼為2161、2141、4161，典型姿勢如圖5所示。觀察發(fā)現(xiàn)，該名工人頭頸部長時間處于前傾的狀態(tài)，背部彎曲嚴重，雙腿在蹲姿和雙腿彎曲兩種姿勢間轉(zhuǎn)換。結(jié)合鋼筋網(wǎng)焊接工人工作姿勢總體分布圖6可知，頭頸部前傾(比例91%，AC3)、背部彎曲(比例87.5%，AC3)、腿部跪姿(比例74.5%，AC3)，表明這三種工作姿勢重復比例很高，對相應(yīng)身體有顯著危害，需盡快采取相應(yīng)的改善措施。研究發(fā)現(xiàn)主要是兩個方面導致，一是焊接工作業(yè)時無可坐設(shè)備，其大部分時間保持蹲姿或跪姿，二是焊接目標置于地面，導致頭頸部長時間前傾，工作姿勢重復性高。長期處于這種工作方式下，易引起肌肉骨骼的損傷，危害到焊接工的身體健康。

圖5 工作典型姿勢

圖6 鋼筋網(wǎng)焊接工作姿勢總體分布

通過以上分析， 建議一是給焊接工人配置工地泡沫腰凳，可采用坐立交替的作業(yè)方式，避免工人長時間處于同一個姿勢造成的傷害，如圖7所示；二是鋼筋網(wǎng)放置高度要適宜，可將其倚靠或放置在某支撐物上，使焊接目標位于焊接工人頭部正前方或使焊接目標點置于工人的視角范圍內(nèi)，從而減少頭部前傾以及背部前彎姿勢的重復，如圖8所示；三是將手持焊接面罩更換為頭戴式面罩(約25元)，可以減少手腕處的肌肉壓迫感。通過對此工位焊接工人工作姿勢進行改善，可將姿勢編碼由2161、2141和4161調(diào)整為1111，等級為不需處理的AC1級。

圖7 腰凳 圖8 抬升裝置

(2)預埋件焊接

預埋件，是指橋梁建造過程中用混凝土澆筑后部分鋼筋留在外部，需對其進行角度調(diào)整和焊接。預埋件焊接工在工作時，危害等級AC2-AC4占比為85.5%。其中需盡快處理的AC3占比高達40%，出現(xiàn)頻率最高的工作姿勢編碼為2141，需要盡快地采取措施進行改善。觀察發(fā)現(xiàn)該名工人工作時頭部前傾、背部前彎以及雙腿彎曲的幅度很大。結(jié)合預埋件焊接工人工作姿勢總體分布(圖略)，可知頭頸部前傾(94% ，AC3)，背部彎曲(68%，AC2)、背部彎曲且扭轉(zhuǎn)(14%，AC2)和腿部的雙腿站立腿彎曲(45.5%，AC3)。研究發(fā)現(xiàn)主要是兩個方面導致，一是由于作業(yè)的目標固定在地面上，二是工人需要手持重達3.6 kg鋼管對作業(yè)目標施力，而且需不斷變換體位達到作業(yè)操作需求。通過以上分析， 一是通過輪崗工作方式來平衡作業(yè)的勞動強度，降低肌肉骨骼的損傷；二是對地面目標進行焊接時可攜帶腰凳便于以坐姿的方式進行作業(yè)，減少雙腳站立且彎曲姿勢出現(xiàn)頻率，可將工人的工作姿勢由2141調(diào)整為2111，風險等級由AC3降為AC2，減輕肌肉骨骼損傷。

(3)預留洞口焊接

預留洞口分為兩類，一類是方便施工人員、材料的通行和運輸，另一類是為安裝管道設(shè)備而留的洞口。對預留洞口焊接工人的姿勢進行分析，有害姿勢百分比高達93.5%，其中工作姿勢危害等級AC2高達79%，AC3和AC4相對占比較低，但同樣需引起重視。AC2中出現(xiàn)頻率前三的工作姿勢編碼為2161、2111、2121。結(jié)合預留洞口焊接工人工作姿勢總體分布(圖略)，可知背部彎曲(87%，AC3)，如果長期處于這種工作姿勢下，腰部可能會產(chǎn)生酸痛，更為嚴重的脊柱變形彎曲，頭頸部前傾(98%，AC3)，均需盡快采取改善措施。研究發(fā)現(xiàn)，此工位工人工作時基本保持坐或站立的狀態(tài)，焊接作業(yè)是對地面洞口，焊接工人的頭部需要前傾、腰部向前彎曲，才能準確判斷焊條是否達到目標焊接位置。由于洞口焊接作業(yè)需要在固定的位置進行操作，不能借助抬升機械來進行輔助工作，但是長時間前傾彎腰容易造成頸椎及腰椎疾病，因此通過宣教的方式讓工人意識到不良姿勢對身體造成的損害，建議工人在中途休息時可通過幾分鐘簡單的放松操活動身體，同時提升工作效率。

(4)鋼模板焊接

鋼模板焊接工的主要作業(yè)是在鋼模板拼接起來后，通過焊接使之更加緊固。該名焊接工人的工作姿勢AC2占比37%，出現(xiàn)頻率最高的姿勢編碼為2121和2161。其主要危害在于該工人長時間處于蹲姿，伴隨著大量頭頸部前傾的工作姿勢。結(jié)合鋼模板焊接工人工作姿勢總體分布(圖略)，可知焊接工人頭頸部前傾(89%，AC3)，該姿勢容易導致脊椎病，有著明顯的危害性，必須盡快的采取改善措施。研究發(fā)現(xiàn)，導致焊接工人頭頸部前傾的原因，一是對置于地面的鋼模板進行焊接，二是焊接工人站在鋼模板上對拼接好的鋼模板上進行焊接，因另一側(cè)懸空，受作業(yè)空間的限制，頭部前傾才能找到焊接點，此姿勢是難以避免的。但是，該作業(yè)吊車從下往上運輸鋼模板，卸載后勿置于地面，可以斜靠在已經(jīng)安好的鋼模板位置處，并坐于腰凳上，則出現(xiàn)頻率最高的不良姿勢2161可調(diào)整為1111，在一定程度上避免了造成肌肉骨骼損傷的風險。

5 結(jié)論

本文以公路橋梁為背景，對焊接工肌肉骨骼損傷情況進行研究，總結(jié)研究過程，主要得到以下幾個結(jié)論：

(1)公路橋梁焊接工WMSDs的主要部位是頭頸部、背部及腿部，這與許多研究基本一致[7-8]。

(2)公路橋梁焊接作業(yè)中的人因風險因子主要是工作高度不當、作業(yè)空間限制等造成以俯、蹲位為主的強迫體位，出現(xiàn)頭頸部長時間彎曲，腿部姿勢跪或蹲、長時間屈膝的不良姿勢。有研究表明此種姿勢是建筑行業(yè)人員WMSDs的危險因素[8]，影響血液循環(huán)，易造成肌肉骨骼損傷。

(3)工人沒有避免不良姿勢的意識，要加強宣教，培養(yǎng)主動避免不良姿勢的意識；焊接作業(yè)時，可通過改變物料擺放位置、增加座椅方式，改變焊接姿勢；有研究表明與同事輪流完成任務(wù)是建筑行業(yè)人員WMSDs的保護因素，因此可采用恰當?shù)妮啀彿绞秸{(diào)整作業(yè)工時[8]以及勞保用品的正確佩戴等，均能在一定程度上降低肌肉骨骼損傷發(fā)生風險。