高空作业安全防护设计
刘代兴
摘要：近年来，随着桥梁建设的进一步发展，桥梁施工安全越来越显得重要。对从事桥梁建设的广大员工来说，做好桥梁施工安全防护工作是重中之重。本文通过对天兴洲大桥主塔施工及钢梁架设等一系列安全防护进行了描述和分析，望能对今后类似工程的施工提供借鉴作用。
关键词：安全防护；钢梁架设；防护设计；安全理念
1 天兴洲大桥施工特点及天兴洲大桥施工难点
天兴洲大桥是一座公铁两用双塔三索面斜拉桥，斜拉桥主梁为板桁结合钢桁梁，N形桁架，三片主桁，桁宽2×15m，桁高15.2m，节间长度14m。主塔采用钢筋混凝土结构，钻石型，承台以上高度195米。主塔施工全部属于高空作业，施工难度大，安全风险因素多，加上比邻武汉市，社会影响大。大桥主梁施工的同时，主塔还在同步施工，多层交叉作业，相互影响比较大，工期紧张，各类安全防护设计就显得更为突出。
2 当前安全生产的要求及安全理念。
最近以来，各类安全事故频发，国家对安全事故加大了安全管理力度，特别是针对特重大安全事故的发生，要求各生产企业在施工的同时，必须认真抓好安全生产，真正将各项安全制度及安全方案落实到实处。因此，在建设和谐社会、和谐企业的今天，加强各项安全防护设计在促进安全生产中起到了举足轻重的作用。
3 天兴洲大桥安全防护设计
天兴洲大桥主塔上部结构分下塔柱、横梁、中塔柱、上塔柱四部分。主塔横梁在承台面以上高度为33.288米，下塔柱采用的劲性骨架加翻模法施工。横梁采用支架法施工,分2次浇注混凝土，浇注高度分别为4m+4m。中塔柱及上塔柱采用液压式爬模进行施工。为了平衡中塔柱施工塔柱自重对柱底产生的附加弯矩，在中塔柱上下游之间设置了四道钢管支撑，同时依靠四道钢管支撑，在原有一台电梯可以满足施工人员上下的前提下，又布置了一座人员上下安全楼梯，以满足建筑施工安全通道的要求。
3．1 爬架多层作业之间与塔柱之间的缝隙较大，爬架必须做到全封闭状态。
主塔施工期间，钢梁正在紧张的架设之中，多层交叉作业危险因素多，因此，主塔施工必须采取有效的措施确保主塔施工人员和下方施工人员的安全。主塔中、上塔柱采用采用液压式爬模法施工。每施工完一节塔柱后，进行模板爬升。所以，模板爬升导致工序更换，主塔施工的安全防护措施均有所破坏，需要重复完善和修复。因此，对爬架与主塔之间的缝隙可以设计一种翻板式的方法加以封闭，爬升前，将翻板翻开，爬升后将翻板盖上，既简单又实效。
3．2 安全防护平台的设计。
安全防护平台是在主塔全封闭的情况下，同时设计的另一种防护方法。安全防护平台需要抵抗上部施工掉落的各种坠落物的冲击力，包括：混凝土块，小型钢结构，以及最不利设想整根钢筋掉落。同时安全防护平台又需要足够的设计面积才能有效起到防护作用。因此，安全防护平台设计需要有抗冲击、抗燃烧、抗风、抗雪压以及需要有足够的防护面积。
天兴洲大桥安全防护平台设置在中塔柱之间，既不能太低也不能太高，因此，安全防护平台设计采用了一种既实效又简便的方法。安全防护平台沿着塔柱顺桥向伸出6米，横桥向延伸30米，形成封闭结构。安全防护平台共设计4层防护。第一层，在安装完牛腿及分配梁后，在上面覆盖一层1cm厚的钢板。第二层，在木板上覆盖一排10cm厚的方木。第三层，在方木上覆盖一层5cm厚的木板。第四层，在方木上盖一层薄铁皮，以防止上部施工掉落的火星引燃木板，同时，直接抵抗上部掉落的各类坠落物的冲击。
3．3 钢梁架设安全防护设计。
天兴洲大桥钢梁架设施工难度大，安全风险因素多，均是大型机械、高空、水上作业，在施工中各类安全防护设计就显得相当重要。天兴洲大桥钢梁架设分墩顶散拼和整节段吊装两种办法，每一种钢梁架设方法都有其独特的安全防护要求，因此特别制定了一系列的安全防护设计。
3．3．1 各类安全脚手平台设计
安全脚手平台能够很好地起到高空作业的防护作用，脚手平台严格按照设计标准要求设计，经过设计计算，简单易拆卸，易安装，经济实效。
按照安全防护要求，人员上下通道必须稳固且具有可靠的防护能力。所以，仅仅简单的搭设一些脚手架是不能满足现场安全防护要求，加上现场作业人员多，施工机具、设备多、荷载重，很多时候需要设计具有一定承载力的脚手平台。天兴洲大桥采用附墙式牛腿加预埋螺栓孔的方法，设计简单有效的平台。牛腿采用型钢焊接而成，结构主要受力由预埋在塔柱上的螺栓孔上的锥形螺母承担。在牛腿上布置分配梁和脚手板，然后牛腿上搭设脚手架，顶部设置脚手板及薄铁板，抵抗上部坠落物的冲击。
钢梁拼装及各类焊接、高强螺栓施拧、涂装均在高处和临水、临边情况下进行，因此，按照防护要求，必须设计各类安全防护作业平台。
a.整节段钢梁高处作业拼装人员操作平台设计：利用钢梁上、下弦节点螺栓孔专门设计一简便的平台，通过与螺栓孔连接形成稳固的作业平台；同时可以设计“马鞍”式挂架，采用型钢将钢梁上下弦或其它杆件卡住，形成稳定结构，然后在挂架上搭设脚手板和防护网，形成安全作业平台。
b.墩顶散拼高处作业拼装人员操作平台设计：设计一种带有护圈的爬梯，待钢梁竖杆及斜杆拼装完毕后，人员可以通过爬梯直接到达吊具位置卸扣，也可以通过护圈直接到达上弦杆件节点处；上弦节点可以依照整节段钢梁架设的设计方法进行。
c.下弦下面设计一滑动式的检查车，用来进行下弦杆件对接、螺栓施工以及油漆涂装等工作。
3．3．2 大型机械、设备防护设计
大型工程建设中使用到了很多大型机械、设备。大型塔吊附墙的通道设计，大型吊机的检修、拼装安全防护设计在施工中都需要考虑。
天兴洲大桥建设在各项大型机械、设备的安全防护设计上有其独特的一面。
塔吊。天兴洲大桥施工用的塔吊起重能力强，高度达到了200多米，附墙比较多，长期在长江之中，加上天气影响的原因，受力比较复杂，因此，大桥从建设开始，就在努力做好大型塔吊后续的安全设计，包括：临时拼装平台、附墙检查通道、司机上下通道等等。搭设脚手平台，作为塔吊拼装平台；拼装附墙前，在附墙上设计好带有栏杆的通道，以便后续施工中经常检查附墙附着情况；在施工的塔柱上设计一简易的钢结构通道，连接塔吊及塔柱，方便司机上下塔吊。
700t吊机。天兴洲大桥700t吊机可一次性起吊一整节段钢梁，起重量达到700t。采用菱形结构设计。拼装和使用过程中都需要进行安全防护设计。拼装过程中前部三角部分要处在悬臂阶段，所以拼装时须做好各项安全防护。在拼装前，在各主桁杆件上焊接好各类脚手平台，布设好人员上下通道，同时将联结系杆件整体起吊，减少高空作业的安全风险。利用联结系挂设安全兜网，确保施工人员悬臂施工安全。同时依靠吊机主要杆件，设计一简易的人员上下通道，确保上方吊机起吊和检修人员上下安全。
4 建筑施工中安全防护设计所具有的重要意义。
当前，国家进一步加大了对安全生产管理的要求，本着“以人为本”的综合原则，建筑施工中就需要进一步加强安全管理和设计。安全防护设计在安全生产中起到了重要的作用，有效地改善了现场不安全状态的现状，有效地为施工人员保驾护航。今后建筑施工，越来越能感觉到安全防护设计的重要。
