李科明

（中鐵二局集團裝飾裝修工程有限公司，四川 成都 610031）

隨著中國基礎建設的蓬勃發(fā)展，多地城市軌道交通也在高質量、突飛猛進地發(fā)展。深圳作為中國大陸地區(qū)第5 個擁有地鐵系統(tǒng)的城市，目前已開通運營線路12 條，其軌道交通發(fā)展迅速，走在眾多城市前列。深圳市崗廈北綜合交通樞紐工程地下二層地鐵11、14號線站臺層軌行區(qū)玻璃罩主要采用C 類1.5 h 防火玻璃弧形罩棚和A 類3 h 防火玻璃豎向隔斷，為國內首例此類工程。玻璃罩棚鋼結構安裝無法采用常規(guī)起重吊裝方式安裝，是本工程安全管理的重難點。

本文重點研究了地下空間非常規(guī)起重吊運、安裝鋼結構的安全風險防控，并在工程中取得了良好效果。

1 工程概況

1.1 工程簡介

深圳市崗廈北綜合交通樞紐工程城軌區(qū)核心換乘付費區(qū)域設計中庭共享空間，中庭空間部分從11、14號線站臺層至結構頂板底整體鏤空設計（南北向長度為70.30 m，東西向長度為36.8 m，高度為16.303 m），正上方為城軌區(qū)核心換乘區(qū)采光天窗。軌行區(qū)鏤空部分設計玻璃罩棚同屏蔽門一并將軌行區(qū)圍合。軌行區(qū)玻璃罩棚基礎結構，由混凝土梁柱框架和鋼結構組成，其中混凝土梁柱框架為軌行區(qū)玻璃罩棚的鋼結構支撐基礎，玻璃罩棚下方為屏蔽門。軌行區(qū)玻璃罩棚橫剖面示意圖如圖1 所示。

圖1 軌行區(qū)玻璃罩棚橫剖面示意圖

1.2 設計簡介

軌行區(qū)玻璃罩棚鋼結構位于地下二層的11、14 號線站臺的正中央部分。中央玻璃罩棚鋼結構位于14 號線左右線正上方（東西向長36.58 m，南北向投影長9.7 m），南端玻璃罩棚鋼結構位于11 號線右線（東西向長36.58 m，南北向投影長4.5 m），北端玻璃罩棚鋼結構位于11 號線左線（東西向長36.58 m，南北向投影長3.75 m）。

鋼結構采用框架結構形式，鋼梁為H 形式，構件之間為栓焊連接（高強螺栓+角縫焊接）。主梁采用變截面圓弧H 型鋼梁，次梁采用H 型鋼梁。鋼結構底端與屏蔽門接觸位置，為33 根縱向梁（鋼方通），屏蔽門通過縱向梁預留的屏蔽門安裝孔與鋼結構連接成整體，如圖2 所示。

圖2 軌行區(qū)鋼結構三維軸測示意圖

2 主要安全風險分析

軌行區(qū)玻璃罩棚鋼結構位于地下二層，現(xiàn)場安裝區(qū)域空間條件無法滿足鋼結構正常吊運、安裝作業(yè)需求。無法將汽車起重機從吊裝口吊裝至安裝區(qū)域進行鋼結構安裝，另因場地受限及多專業(yè)同時穿插施工等因素影響，無法采用鋼結構整體安裝，導致鋼結構材料吊運、安裝困難，吊運、安裝安全風險增大。另外，鋼結構位于11、14 號線軌行區(qū)上方，工程線施工安全風險也是施工安全管理的重點。

3 工法選擇

經綜合分析研究，鋼結構節(jié)段在加工廠里按型加工完成，現(xiàn)場采用散裝法施工。利用卷揚機吊裝就位后，結合掛籃、高空作業(yè)車等操作平臺進行組拼、焊接。鋼構件精確定位后完成現(xiàn)場焊接、高強度螺栓施擰、涂料涂裝等工作[1]。

3.1 工藝流程

工藝流程為：施工準備→預埋件、后置埋板安裝→吊裝設備安裝→鋼結構安裝→防腐涂料涂裝→防火涂料涂裝。

3.2 吊裝設備選型

材料到場后，利用地下一層南區(qū)結構頂板的采光天窗，采用55 t 汽車吊將鋼結構材料吊運至地下一層，再通過叉車進行同層轉運至施工區(qū)域附近。最大鋼梁構件最大延長米長度為13.27 m，投影最大長度為9.7 m，單根最大質量2.34 t，因現(xiàn)場結構空間受限，采用2.5 t 卷揚機將材料再次轉運至地下二層，再進行吊裝安裝。地面吊裝示意圖如圖3 所示，地下二層材料轉運吊裝示意圖如圖4 所示。

圖3 地面吊裝示意圖

圖4 地下二層材料轉運吊裝示意圖（單位：m）

3.3 卷揚機安裝

將卷揚機固定在地下一層結構板上，底座用鋼絲繩貫穿，固定在現(xiàn)場結構柱或鋼柱上。使用導向支座或鋼絲繩扣在適當位置安裝導向滑輪，鋼絲繩和既有鋼柱連接固定，首先用膠皮在鋼柱表面包裹，在其表面采用木方進行覆蓋。根據(jù)頂板結構分析，將定位滑輪通過鋼絲繩扣連接至頂板結構已經預埋扶梯吊鉤或者鋼結構底板下方孔洞，安裝過程利用曲臂車配合完成。卷揚機錨固及卷揚機使用的鋼絲繩直徑為17.5 mm。卷揚機安裝示意圖如圖5 所示。

圖5 卷揚機安裝示意圖（單位：m）

3.4 吊點設置及吊索具選擇

3.4.1 吊點設置

根據(jù)鋼梁的形狀劃分，主要有2 種類型：變截面圓弧型鋼梁、一字型鋼梁。根據(jù)吊點設置原則，每節(jié)段梁橫向、縱向設置吊點位置應保持前后平衡，一字型鋼梁吊點位置與兩端0.25 L 位置處。變截面圓弧型鋼梁則應根據(jù)梁段具體重心位置進行計算確定，具體吊點設置如圖6 所示。

圖6 變截面圓弧型鋼梁吊點設置（單位：mm）

3.4.2 吊索具選擇

根據(jù)鋼結構最大質量2.34 t，采用直徑15 mm 鋼絲繩，對鋼絲繩受力情況進行驗算，如圖7 所示。卸扣受力同鋼絲繩，最大受力為2.34 t，選用3 t 以上卸扣。

圖7 鋼絲繩受力驗算圖（單位：mm）

本工程鋼結構最大質量節(jié)段2.34 t，鋼絲繩強度計算如下。

根據(jù)鋼絲繩允許拉力計算公式S=P/K，鋼絲繩作吊索使用取安全系數(shù)K=7（規(guī)范要求安全系數(shù)為6），鋼絲繩允許拉力S=2.34/2/cos（67°）=2.994t=29.94 kN。計算鋼絲繩破斷拉力P＝S×K=29.94×7=209.58 kN。查鋼絲繩技術表選用以下標準的鋼絲繩：6×37（股1+6+12+18），抗拉強度為1 550 MPa，直徑15 mm 的鋼絲繩換算系數(shù)為（6×37）=0.82，鋼絲總斷面積為176.625 mm2。

查表得鋼絲繩破斷拉力P=ΣN×a=1 550×176.625×0.82=224.49 kN＞209.58 kN。

結論：安全。

3.4.3 吊耳設計

鋼結構梁的吊耳采用Q235B 鋼板制作，吊耳底面（100 mm 焊接面）焊接于鋼梁上翼緣，焊接時不開坡口。具體吊耳大樣如圖8 所示。

圖8 吊耳大樣圖（單位：mm）

3.4.4 鋼絲繩錨固方式

根據(jù)現(xiàn)場使用的鋼絲繩及吊裝方式，現(xiàn)場鋼絲繩的錨固方法采取編結固定和繩卡固定2 種形式。

3.5 鋼結構安裝

分為3 個階段：安裝11 號線軌行區(qū)右線玻璃罩鋼結構、安裝11 號線軌行區(qū)左線玻璃罩鋼結構、安裝14號線軌行區(qū)玻璃罩鋼結構。

先安裝主梁，再安裝次梁及縱向梁。安裝時采用電動葫蘆和卷揚機吊裝設備進行吊裝，采用剪叉式高空作業(yè)車、曲臂車、掛籃作為操作平臺。安裝過程中，預防起重傷害和人員高墜是安全管控重點。下面以14號線軌行區(qū)玻璃罩鋼結構安裝為例進行研究。

3.5.1 主梁安裝

吊裝設備及操作平臺就位后，從西側往東側依次安裝。利用卷場機將地下一層鋼梁吊裝至安裝位置。操作人員利用掛籃進行作業(yè)，如圖9 所示。

圖9 現(xiàn)場安裝示意圖（單位：m）

3.5.2 次梁安裝

主梁安裝完成后，進行次梁安裝，次梁吊裝方式同主梁。對于水平段次梁，操作人員利用已安裝主梁進行安裝。操作人員在主梁上作業(yè)時，必須將安全帶固定至已安裝完成的生命繩上。圓弧段次梁在地下二層利用高空作業(yè)車或移動腳手架進行安裝。

3.5.3 縱向梁（方通）安裝

主、次梁安裝完成后，最后進行縱向梁安裝，吊裝方式同主梁，操作人員在地下二層利用高空作業(yè)車或移動腳手架進行安裝。

3.6 其他工序

在完成主梁、次梁及縱向梁安裝過程中，需對鋼結構的標高、縱橫軸線和垂直度進行精密校正。同時，鋼結構焊接質量、栓接質量也是確保工程安全的重要因素。在以上工序完成后，采用掛籃、曲臂車進行防腐、防火涂料的施做。

4 施工過程具體防控措施

崗廈北軌行區(qū)玻璃罩棚鋼結構安裝涉及工序較多，主要的安全風險控制點為非常規(guī)起重吊裝安裝，軌行區(qū)作業(yè)安全管理，曲臂車、剪叉式高空作業(yè)車、掛籃、焊接等施工安全管理。通過理論的計算保證非常規(guī)起重吊裝的本質安全[2]，現(xiàn)場安全措施的落實進一步完善整個鋼結構施工安全風險防控體系。

4.1 卷揚機吊裝安全防控措施

4.1.1 卷揚機鋼絲繩拉力等計算

卷揚機技術參數(shù)：電動機功率1.5 kW，鋼絲繩直徑17.5 mm，卷筒直徑180 mm，卷筒容繩量60 m，額定速度1 380 r/min，整機質量150 kg。動力采用ZD 型電動機。

4.1.1.1 鋼絲繩拉力驗算

卷揚機工作級別取M3，安全系數(shù)Kn取3.55。鋼絲繩直徑應滿足如下公式：

式（1）中：d為鋼筋直徑；Kn為鋼絲繩安全系數(shù)，取3.55；K′為鋼絲繩最小破斷拉力系數(shù)，取0.332；Ro為鋼絲繩公稱抗拉強度，取1 400 N/mm2；Fo為卷揚機額定拉力，取25 000 N。

將數(shù)據(jù)代入式（1），得出d應大于等于13.8 mm，卷揚機適配鋼絲繩直徑為17.5 mm，大于13.8 mm，滿足要求。

4.1.1.2 卷揚機錨固計算

錨栓材料為碳鋼及合金鋼，錨栓的性能級別為5.8，錨栓直徑d=16 mm，6 度區(qū)及以下。M=30 kN·m，N=60 kN，V=60 kN。

螺栓布置方式（如圖10 所示）：規(guī)格化布置，2行，行間距800 mm；2 列，列間距800 mm。

圖10 螺栓布置示意圖

錨栓承載力計算如下：fud，t=310 MPa，fud，v=180 MPa。Nat=π×de2/4×fud，t=3.14×162/4×310/1 000=62.30 kN。錨栓鋼材受拉承載力設計Nat=62.30 kN。Va=ψE，v×π×de2/4×fud，v=1×3.14×162/4×180/1 000=36.17 kN。錨栓鋼材受剪承載力設計值Va=36.17 kN。

錨栓數(shù)量驗算如下。

規(guī)格化計算錨栓數(shù)：NV1y=V/n=60/4=15.0 kN。NN1x=N/n=60/4=15.0 kN?！苮i2+∑yi2=（400）2+（400）2+（400）2+（400）2+（400）2+（400）2+（400）2+（400）2=1 280 000 mm2。NM1x=M×y1/（∑xi2+∑yi2）=30×1 000×400/1 280 000=9.4 kN。NM1y=M×x1/（∑xi2+∑yi2）=30×1 000×400/1 280 000=9.4 kN。V1=[（NM1x+NN1x）2+（NM1y+NV1y）2]0.5=[（9.4+15.0）2+（9.4+15.0）2]0.5=35 kN。V1≤Nbv，抗剪滿足要求（0.97）。

4.1.2 卷揚機設備安全控制

提升系統(tǒng)安裝完成后，進行空車試轉，運轉中主要檢驗電氣系統(tǒng)是否靈敏可靠，制動系統(tǒng)是否靈活，運轉正常后進行載荷運轉，載荷運轉以最大量構件作為試驗，上下運轉急停，主要檢測制動是否靈敏可靠，卷揚機是否固定牢固。整體試驗合格后，經驗收投入使用。

4.1.3 卷場機吊點無法滿足吊裝時的特殊處理

在進行第三階段14號線軌行區(qū)玻璃罩鋼結構安裝時，根據(jù)結構空間特點，正上方為直徑12 m 的采光天窗，卷場機吊點無法滿足鋼結構節(jié)段依次安裝。經研究，將卷揚機固定于地下一層結構板上，在頂板既有鋼結構底板洞口通過連接件或已預埋扶梯吊鉤安裝固定滑輪（東西兩端），鋼絲主纜繩貫通固定滑輪，兩端固定于東西兩側結構鋼柱。因跨度較大，利用中間頂板采光天窗四周預埋的扶梯吊鉤，增加一處吊葫蘆輔助鋼絲繩提升，防止鋼絲繩下?lián)稀?/p>

通過安裝完成的主纜繩，在其上方安裝移動葫蘆，通過卷揚機進行牽引吊裝至指定位置。主纜鋼絲繩吊裝時，先把吊裝構件慢慢起鉤，同時采用安全可靠的工具輔助牽引。卷揚機拉動滑輪，慢慢移動，在移動的過程中，主纜鋼絲繩在構件重力作用下，出現(xiàn)鋼絲繩下?lián)?，這時就停止卷揚機拉滑輪，把左側與鋼絲繩鏈接的手拉葫蘆收緊，保證鋼絲繩在構件重力作用下基本保持水平，鋼絲繩向下?lián)隙瓤刂圃?0 cm 左右。這樣重復地操作，保證吊裝的安全。

4.1.4 使用過程安全管理措施

鋼絲繩不允許完全放出，最少應保留3 圈。鋼絲繩不許打結、扭繞，在一個節(jié)距內斷絲超過10%時，必須更換。吊裝作業(yè)中，任何人不得跨越鋼絲繩，操作人員不得離開卷揚機。吊裝區(qū)域下方嚴禁站人，在吊裝區(qū)域外設立警戒區(qū)（水馬等圍擋）與警戒人員看護，嚴禁無關人員進入。操作人員、指揮人員必須持證上崗，吊裝時要同起吊物保持良好的可見度，且配備對講機，密切配合，做到統(tǒng)一指揮。

4.2 軌行區(qū)作業(yè)安全防控措施

嚴格執(zhí)行請銷點制度，并在規(guī)定區(qū)域、規(guī)定時間內作業(yè)，嚴禁超時、越區(qū)域施工。作業(yè)人員應佩戴具有夜光效果的防護服、安全帽等安全防護用品。作業(yè)區(qū)域兩端各100 m 處設置防護點，防護點設1 名防護員，配置紅閃燈、對講機、口笛、信號旗等工具。

4.3 曲臂車、剪叉式高空作業(yè)車安全防控措施

操作前必須對作業(yè)環(huán)境進行排查，確認安全后先進行試走，并檢查設備是否異常。操作平臺內正確存放工具、材料，防止物件掉落傷人。設置安全警戒區(qū)域，并配備現(xiàn)場專職安全員進行盯控，防止無關人員進入警戒區(qū)域。不得超載作業(yè)，平臺內不得超2 人作業(yè)。如遇設備故障，應立即停止工作，由專業(yè)人員進行維修。

4.4 焊接作業(yè)安全防控措施

焊工必須持特種作業(yè)人員證件。對作業(yè)人員進行崗前交底培訓，確保人員掌握工藝要求和安全防控措施。嚴格執(zhí)行“1211”原則，即1 把焊槍、2 名施工人員（施焊人員和監(jiān)火人員）、1 具滅火器、1 個接渣桶（接焊渣用）。施焊人員完工后，應徹底清理現(xiàn)場，消除火災隱患，并經現(xiàn)場監(jiān)火人員檢查確認無火災隱患后，方能離開現(xiàn)場。

4.5 臨時用電安全防控措施

施工現(xiàn)場臨時用電采用TN-S 接零保護系統(tǒng)，嚴格執(zhí)行“一機一閘一漏一箱”規(guī)定。項目部配備專業(yè)持證電工6 名，每日對施工現(xiàn)場臨時用電情況進行巡檢，包括用電安裝、維修、拆除等。開關箱在設備停用0.5 h 以上時，進行斷電上鎖。

4.6 高空作業(yè)安全防控措施

防止高空墜落[3]是本工程的安全管理重點，項目部根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在11、14 號線軌行區(qū)鋼筋砼梁上每5 m 安裝1 根鋼管立柱，鋼管頂部開孔穿生命繩，如圖11 所示。鋼結構安裝過程中作業(yè)人員必須將安全帶栓掛在生命繩上。在鋼結構安裝完成后進行玻璃安裝時，加設水平安全網。項目部采用剪叉式高空作業(yè)車、曲臂車平臺內作業(yè)，嚴禁作業(yè)人員無安全防護進行高空作業(yè)，有效防止了人員高墜。

圖11 現(xiàn)場生命繩安裝

5 應急管理

為保護員工生命安全，減少財產損失，確保事故發(fā)生時快速反應、妥善處置，項目部進行了安全風險辨識、評價、應急資源調查[4-5]，編制了《崗廈北項目裝飾裝修工程安全質量、生態(tài)環(huán)境及災害事故現(xiàn)場處置方案》和《現(xiàn)場應急處置卡》[6]，明確了裝修工程出現(xiàn)不可接受風險事件時，項目應急組織機構與職責、應急響應、應急處置原則、應急保障等，適用于裝飾裝修工程起重傷害、高處墜落及突發(fā)環(huán)境事件等處置工作。高處墜落事故應急處置措施表、應急小組組長應急處置卡分別如表1 和表2 所示。

表1 高處墜落事故應急處置措施表

表1（續(xù)）

表2 應急小組組長應急處置卡

6 施工效果

崗廈北綜合交通樞紐11、14 號線軌行區(qū)玻璃罩棚鋼結構施工過程中未發(fā)生各類安全事故、事件，實現(xiàn)了無人員傷亡、無工程線行車安全事故的目標。玻璃罩棚鋼結構成品圖如圖12 所示。項目部的安全管理成果、裝修效果也得到了建設單位和地方政府的高度認可，其安全風險管控經驗被其他施工單位借鑒。《事故現(xiàn)場處置方案》和《現(xiàn)場應急處置卡》已被企業(yè)作為內部規(guī)范性文件執(zhí)行。

圖12 玻璃罩棚鋼結構成品圖

7 結語

本文從深圳市崗廈北綜合交通樞紐工程11、14 號線軌行區(qū)玻璃罩棚鋼結構施工各工序、工種的安全管控要點著手，從物的不安全狀態(tài)、人的不安全行為、管理的缺陷等事故因素分析，以科學的安全風險防控手段，保障了整個鋼結構施工過程的安全，驗證了受場地限制的地下空間進行非常規(guī)起重吊運、安裝鋼結構的可行性。此安全風險管控研究成果具有很強的創(chuàng)新性和實用性，引導了裝飾裝修工程安全風險管控前沿。