高處墜落防護系統研究與應用

文/魏東 王子懿

本文在施工現場高處作業墜落防護的管理和實踐基礎上，結合國家相關規范標準中關于人員墜落防護系統的要求，探討如何正確運用安全技術手段，在現場設置墜落防護系統，并使其有效發揮作用，從而最大限度避免高處墜落傷亡事故的發生。

高處墜落是建筑施工行業常見的傷害類型，也是導致生產安全事故、事件發生的重要因素，且事故發生后人員死亡率極高。高處防墜落應對措施包括很多，如完善管理上的缺陷，增強人的安全意識和行為培訓，強化人員高空作業管理；完善現場作業環境的基本措施，做好臨邊孔洞防護；從施工工序、設計方面優化，從源頭減少高空作業；使用先進工藝設備，提高本質安全等。

本文建立在人員意識、物的因素及管理因素均有效的情況下，主要研究如何完善現場環境因素，建立高處防墜落系統，防止人員發生高處墜落。

一般而言，高處防墜落系統由全身式安全帶、生命線、速差防墜器、安全網、防護欄桿等組成。其中全身式安全帶、生命線、速差防墜器等是組成高處防墜落系統的重要組成部分，結合現場不同作業環境，有效地將上述安全防護設施合理搭配使用，能全面提升施工現場整體防墜安全系數。

全身式安全帶

在我國一些施工工地，工人常使用的是腰帶式安全帶或半身式安全帶，有些安全繩上面只有一個掛鉤，甚至沒有緩沖器。在國內外的核電建設工程現場和其他大型的建筑施工現場，作業人員已經普遍開始佩戴帶有緩沖器的雙掛繩(鉤)全身式安全帶。其原因如下：

一是雙掛繩(鉤)可以為移動或攀爬中的工人提供不間斷的墜落防護；二是全身式安全帶具有更強的本質安全性，可將墜落中產生的沖擊力分散至人員肩膀、腿部和襠部，減少沖擊力對上半身內臟器官、脊柱腰椎等人體脆弱部位的沖擊。腰帶式安全帶在人員發生高墜事故后，對人員產生攔腰懸掛的力，易造成脊柱腰椎巨大損傷。

通過全身式與非全身式安全帶的實驗對比發現，利用重量為100 kg的人體模型，模擬墜落高度5 m，穿戴腰帶式安全帶，發生高墜時人員背部和腰部產生的沖擊力為4 kN左右，易造成人員脊柱腰椎骨折或者人員死亡。

使用真人代替人體模型開展墜落高度為7 m的墜落受力安全實驗，人員穿戴全身式安全帶，安全帶和具有一定彈性的繩子連接在一起，最終實驗結果表明，人員在所產生的4.6 kN左右的沖擊力的作用下，未造成傷害。

速差防墜器

在現場實際施工過程中，會存在安全距離不足（一般為5 m左右，包括工人身高、安全帶安全繩長、緩沖器伸展長度及安全距離）；安全繩（鉤）頻繁使用影響工作效率；人員垂直上下過程中因意識不足，安全帶未正確使用（雙鉤同時脫離）等情況。為了防止出現上述情況造成的高處墜落事故，速差式防墜器的搭配使用必不可少。

速差防墜器利用物體下墜速度差進行自控，高掛低用。使用時，只需將吊繩在結構上交叉，使其穿過上方具有較鈍的邊緣，然后將吊繩上的鐵鉤掛在N形環上，將鋼絲繩上的鐵鉤掛在安全帶的D環上。在使用半徑內，不需更換懸掛點。

正常使用時，鋼絲繩將隨人體移動自由伸縮，并且處于半緊張狀態，操作人員無明顯牽掛感。墜落時，鋼絲繩的牽引速度大大加快，當鋼絲繩的墜落速度達到1 m/s或更高時，轉輪驅動制動齒，器內鎖止系統立即自動鎖止。鋼絲繩的拉出距離應保持在20 cm或更短。負荷解除即自動恢復工作；工作完畢鋼絲繩將自動回收到器內，便于攜帶和方便現場安裝。

防墜器選擇與使用時有以下注意事項：一是速差式防墜器在使用過程中應高掛低用，懸掛固定在使用者上方具有較鈍邊緣的結構上。

二是使用前應對鋼絲繩外觀做檢查，然后嘗試將其鎖定兩次。測試鎖定方法：以正常速度拉出鋼絲繩應發出“喀噠、喀噠”聲；用力拉動鋼絲繩，應將鋼絲繩鎖定；放開時，鋼絲繩應能夠自動恢復到設備中。如果發現任何異常，應停止使用。

三是在斜坡上使用防墜器時，斜坡一般小于30。。如果超過30。，則需要考慮是否會碰到周圍的物體。

四是防墜鉤應直接連接到全身式安全帶的D形環上（后部位置）；不得將防墜鉤連接到安全帶掛鉤上。

五是防止過載。防墜器可承受的人員工作負荷總數須小于100 kg。

六是防墜器根據現場實際情況選擇不同有效長度、不同防墜重量型號的防墜器進行使用，一般情況下可根據現場墜落落差優先選擇高一級的防墜器。

水平生命線

針對水平生命線，目前JGJ 80—2016《建筑施工高處作業安全技術規范》中規定，“當采用鋼絲繩做安全繩時，繩的自然下垂度不應大于繩長的1/20，并應控制在100 mm以 內”。在Q/SY 1236—2009《高處作業安全管理規范》中提到了可以使用吊繩作為墜落控制措施。但是這兩個規范對水平生命線內容的敘述并不全面，如水平生命線的選型、設置長度、端點如何錨固等一系列具體做法并沒有明確。

在高處臨邊作業施工中，人員水平移動過程可能沒有安全帶的可靠掛設點，無法滿足施工過程中人員的安全快捷移動，此時生命線的有效拉設尤其重要。布置完成的水平生命線在確保穩定且有足夠的強度下，可承受人體墜落時對生命線的沖力，能做到既不影響施工的作業工序，又能使作業人員在操作過程中安全施工和快速移動，整個系統達到安全可靠、簡單易行的效果。

生命線的使用位置

作業人員在墜落高度基準面2 m以上（含2 m）的高處臨邊區域作業，無符合安全帶懸掛位置的施工作業點，尤其在核電安裝施工中的高處作業均可優先考慮設置水平生命線。

生命線的錨固點

錨固點用來對生命線系統進行可靠固定，要求在此位置的受力應能夠滿足22.2 kN受力，或是不小于鋼絲繩水平方向受力的2倍。若錨固點的受力不能達到要求，整個系統將會失效，導致高處墜落事故。因此當生命線設置較長時，應分段設置錨固點，以確保其可靠性。設置點不能影響施工作業。便于安裝和拆除，避免安裝、拆除時增加新的安全隱患。

生命線的選用

生命線宜選用注塑后的φ13纖維芯6×37鋼絲繩，或鋼絲繩內芯直徑為9.3 mm，注塑后外徑為11 mm。鋼絲繩應無斷絲、斷股、灼傷、受腐蝕、變形等缺陷。端部固定必須使用無損的繩卡連接，繩卡設置數量應參照表1，同時要保證連接部位的受力強度，一般來說受力強度≥鋼絲繩破斷拉力85%。禁止用打結的方式來固定，開口方向主要受力的鋼絲繩，繩卡間距為6 d（鋼絲繩直徑），繩頭漏出長度為鋼絲繩3 d。

表1 繩卡設置數量

生命線架設

生命線的設置高度一般在作業點上方1～1.2 m處，滿足人員安全帶的高掛低用。中間每隔7.5 m需要增加支撐來滿足受力及穩定性。在設置生命線前應規劃好搭設路線及生命線長度，防止連接好的生命線對施工產生影響。

生命線的管理

一是負責搭設生命線的人員須有特種作業人員證書（架子工證），且證件在有效期內，作業前應按要求參加技術安全交底。

二是生命線在搭設/拆除過程中應懸掛“紅牌”，禁止其他作業人員使用，搭設完成并驗收合格后掛設“綠牌”，人員方可使用。驗收牌上需注明驗收人、載荷量和定期檢查記錄，嚴禁超載使用。

三是搭設期間施工作業人員無可靠系掛點的情況下必須配合速差防墜器、吊帶、安全帶等安全防護裝置，保證搭設人員的作業安全。

四是每一條水平生命線應獨立設置，不得隨意進行搭接使用。采用的鋼絲繩的自然下垂度應符合規定要求，不應大于繩長的1/20，并應控制在10 mm以內。

五是有專人對生命線日常檢查和管理，重點檢查固定點及中間支撐是否牢固，鋼絲繩是否破損，下垂度是否滿足要求等，并做好日常記錄。

高處防墜落系統的應用實踐

以海外“華龍一號”K2/K3項目部核島安裝工程項目中，燃料廠房16.5 m大廳人橋吊安裝施工作業高處防墜落系統設置情況為例，通過對燃料廠房16.5 m大廳人橋吊安裝施工作業環境及特點進行分析，采取針對性的安全防墜落措施，確保施工過程中的整體安全性。

燃料廠房16.5 m大廳人橋吊高處施工作業活動主要包括：人橋吊車/輔助吊車軌道安裝、吊車吊裝和安裝、吊車載荷試驗、人橋吊車電氣安裝調試、人橋吊懸掛走臺安裝、乏燃料水池水閘門結構安裝等，存在物體打擊、人員高處墜落等風險。

人橋吊軌道長度為34.75 m，軌道距離房間地面距離為8.8 m，人員在軌道上方施工及行走存在高處墜落的風險；人橋吊上下爬梯通道高約8.5 m，作業人員在上下攀爬過程中，可能存在高處墜落風險；同時因人橋吊軌道下方為乏燃料水池，水池深度約為7.9 m，人員在水池邊行走時可能導致臨邊墜落，人員到水池下方作業可能導致墜落風險（詳見表2）。

表2 人橋吊施工作業主要風險點

針對以上安全風險點，結合現場實際應用高處防墜落系統（詳見表3），并制定相應的高處防墜落安全技術防范措施，包括：

表3 人橋吊施工作業主要風險點防墜措施

作業人員在作業時需正確選擇使用全身式安全帶，防止發生人員高處墜落。

人橋吊軌道平臺長約34.75 m，人橋吊安裝施工作業前在房間兩側梁的兩端軌道上方設置水平生命線，采用鋼絲繩直徑為11 mm或13 mm，兩端各固定3個卡扣，中間分段設置5個中間卡扣固定點（34.75÷7.5=4.633，取整為5），確保作業人員在房間上方作業有可靠的安全帶掛點，且人員作業時移動方便。

人橋吊上下爬梯通道高約8.5 m，應設置速差式防墜器進行二次防護，方便人員上下人橋吊的爬梯，同時避免人員存在僥幸心理，圖方便不按規定正確使用安全帶而造成安全風險。

為了防止墜落傷害事故可以設置輔助安全防護圍欄、安全平網及密目網雙重防護等施工安全措施。同時，日常加強作業員工高處作業安全知識培訓，加強高處作業安全管理，如作業時拆除安全防護設施需開具作業票和采取安全防護措施，保證作業過程安全。