安全工程专业课程设计.docx
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安全工程专业课程设计
《脚手架施工现场危险源安全评价方法研究》
专业设计报告
专业:
安全工程
班级:
安全06-2班
姓名:
董猛
学号:
20065154
指导教师:
支晓伟
2009年12月22日
1.2中国与发达地区的差距...............................5
2.3安全入场教育形式化,对作业人员的考核形同虚设................6
2.4安全生产管理体系不健,没有形成系统化的管理模式......7
2.5脚手架的搭设和拆除不符合规范要求...................7
2.6脚手架验收流于形式,不能保证作业人员安全使用.......7
2.7安全技术不详细,没有起到规范和指导作用.............8
2.8脚手架日常检查不到位,安全隐患无法消除.............8
2.9施工人员素质低,安全意识薄弱.......................8
3.脚手架危险因素分析.....................................9
4.脚手架安全事故的事故树分析.............................9
4.1因素分析..........................................9
4.2故障树逻辑图......................................11
4.3故障树的定性分析..................................11
5.解决方案..............................................15
5.1设计方案审批及实施过程控制........................16
5.2脚手架的检查及安全管理控制........................17
5.3建立脚手架质量监控机构............................17
5.4尽快统一国内脚手架标准............................18
6.结论..................................................18
1、脚手架的发展现状:
1.1中国脚手架发展历程:
【11】
脚手架是重要的建筑施工工具。
20世纪60年代以来,我国研究和开发了各种形式的脚手架,其中扣件式钢管脚手架具有加工简便,搬运方便,通用性强等优点,已成为当前我国使用量最多、应用最普遍的一种脚手架,占脚手架使用总量的绝大部分,在今后较长时间内,这种脚手架仍将占主导地位。
但这种脚手架的安全保证性较差,施工工效低,最大搭设高度规定为33m,不能满足高层建筑施工需要。
20世纪70年代以来,我国先后从日本、美国、英国等国家引进门式脚手架体系,在一些高层建筑工程施工中应用。
它不但能用作建筑施工的内外脚手架,又能用作楼板、梁模板支架和移动式脚手架等,具有较多的功能,所以又称多功能脚手架。
20世纪80年代初,国内有一些生产厂家开始仿制门式脚手架,到1985年,已有10家企业生产门式脚手架,在部分地区的工程中,开始大量推广应用,并且得到了广大施工单位的欢迎。
但是,由于各厂的产品规格不同,质量标准不一致,给施工单位使用和管理工作带来一定困难。
同时,由于有些厂采用的钢管材质和规格不符合设计要求,门架的刚度小,重量大,运输和使用中易变形,加工精度差,使用寿命短,严重影响了这项新技术的推广。
20世纪90年代,门式脚手架没有得到发展,在施工中应用反而越来越少,不少门式脚手架厂关闭或转产,只有少数加工质量好的单位继续生产。
因此,有必要结合我国建筑特点,研制新型的门式脚手架。
尤其是从1994年“新型模板和脚手架应用技术”项目被建设部选定为建筑业重点推广应用10项新技术之一以来,新型脚手架的研究开发和推广应用工作取得了重大进展。
最近,建设部对建筑业10项新技术的内容作了局部调整,其中新型模板和脚手架的技术内容也稍有变动。
新型脚手架是指碗扣式脚手架、门式脚手架;在桥梁施工中推广应用方塔式脚手架;在高层建筑施工中推广整体爬架和悬挑式脚手架。
随着中国建筑市场的日益成熟和完善,竹木式脚手架已逐步淘汰出建筑市场,只在一些偏远落后的地区仍在使用;而门式脚手架、碗扣式脚手架等只在市政、桥梁等少量工程中使用,初步估计,普通扣件式钢管脚手架因其维修简单和使用寿命长以及投入成本低等多种优点,目前仍据中国国内70%以上的市场,并有较大的发展空间。
1.2中国与发达国家的差距:
我国脚手架的技术水平与国外发达国家的差距很大。
以日本为例,日本在20世纪50年代以单管扣件脚手架为主,由于不断发生施工伤亡事故,到20世纪60年代大量推广应用门式脚手架。
由于门式脚手架装拆方便,承载性能好,安全可靠,尤其是劳动省对脚手架的安全使用作出了规定,使门式脚手架成为施工企业的主导脚手架,在各类脚手架中,其使用量占50%左右。
日本对脚手架的安全性非常重视,根据不同工程要求采用不同用途脚手架和支撑,能为施工工人提供良好的工作环境和保证施工安全,要求脚手架周围有严密的栏杆和网栏,脚手板接头之间不能有缝隙,防止杂物掉下伤人。
目前,日本已开发和研究了多种规格的脚手架及附件,脚手架和附件生产厂家也有460多家。
如框式脚手架中有门式脚手架,H型脚手架、折叠式脚手架;承插式脚手架中有碗扣式脚手架、圆盘式脚手架、插孔式脚手架、插槽式脚手架等,以及扣件式脚手架。
脚手架扣件大部分采用钢板扣件,并且种类很多,应用范围较广。
以上各类脚手架中,仍以门式脚手架为主,使用量约占50%左右。
据日本建设工业会介绍,在近10年内,日本没有因脚手架质量安全问题产生伤亡事故,这确实很不容易。
我国脚手架以扣件式钢管脚手架为主,专业脚手架厂很少,技术水平低,生产工艺落后,尤其在偏远落后地区大量竹脚手架还在使用,安全性得不到保证。
门式脚手架在国内许多工程中也曾大量应用过,取得较好效果,但是后来使用越来越少,原因是多方面的,其中最主要的原因是产品质量问题,如采用的钢管规格不符合设计要求,门架刚度小,运输和使用中易变形,加工精度差,使用寿命短等。
另外,最近国内爬架施工方法也大量应用,但安全管理措施没有跟上,安全事故不断发生。
碗扣式脚手架是当前重点推广应用的脚手架之一,全国已建立生产厂40多个,这些厂大部分设备简陋,生产工艺落后,产品质量很难保证。
另外还建立生产上下碗扣插头部件的厂家几十家,其中不少厂家为了降低成本,任意改变碗扣插头的设计,使部件受力性能达不到设计要求,导致施工中产生安全事
2、目前存在的问题:
2.1生产质量:
近几年来,国内的民营脚手架租赁公司如雨后春笋般的成立起来,在搞活租赁市场的同时,因政府主管部门在某些方面的管理措施不到位,造成了脚手架市场的无序竞争,因片面追求利润致使一些材质差、壁薄的扣件钢管投放市场,如某些厂生产的扣件价格仅2.5~3.0元/只,脚手架钢管壁厚只有2.5~3.0mm,严重扰乱了建筑脚手架市场的正常发展,存在着严重的质量安全隐患并在近年发生了多起重大安全事故。
如浙江省质量技术监督部门最近抽检了用于搭建建筑工地脚手架的45批次钢管和39批次扣件,结果是扣件合格率为零,钢管合格率也仅为14%。
据质监部门介绍,目前浙江共有2万余个工地在施工,数以百万计建筑工人的生命安全时刻受到威胁。
2.2生产标准:
门式脚手架在我国生产和使用的时间不长,各研究单位研制的脚手架自成体系,互不通用,品种规格多样。
有些生产厂照搬国外的产品,采用英制尺寸。
门式脚手架至今尚无统一的设计和产品标准,各厂的产品规格不同,质量不一致,不仅给施工单位使用和管理带来很大困难,不利于推广应用,同时也给建筑施工安全带来隐患。
所以,应尽快地组织编制和颁发门式脚手架的统一标准。
目前,在门式脚手架标准化中,存在的主要问题,一是各厂脚手架部件名称不一致,给脚手架的推广应用带来很大不便;二是主要部件的规格尺寸繁多。
世界各国门式脚手架的规格尺寸繁多,有采用国际单位和英制两种计量单位。
如门架的宽度英制尺寸为1219mm,国际单位制为1200mm,架距分别为1829mm和1830mm,由于这些尺寸不同,使门架之间无法互相通用。
又如门架的高度规格尺寸有八种以上,连接销之间的间距尺寸也有多种,致使交叉斜撑的规格品种很多。
2.3安全入场教育形式化,对作业人员的考核形同虚设:
目前大部分施工企业对于新进场的职工只进行项目级安全教育,缺少公司级以及班组级安全教育的环节,而且教育内容笼统,缺乏针对性。
因此施工企业要把安全入场教育这项工作重视起来,狠抓落实,必须履行三级安全入场教育,结合施工特点和作业环境向新工人分析讲解生产安全事故案例,切实提高作业人员的自我保护意识和安全操作技能;保证教育率100%;安全教育备案要及时有效,特别是架子工的备案,必须严格审核特种作业操作证是否有效,定时抽查现场施工人员,做到现场与备案相符:
严把入场人员素质关,55岁以上人员(架子工50岁以上)及病、弱、残疾人员不得安排入场。
2.4安全生产管理体系不健全,没有形成系统化的管理模式:
作为施工总承包方应严格要求外施队安全管理人员的配备数量,可以在与外施队签署安全管理协议时在补充条款中添加对外施队安全管理人员配备数量的要求,并对配备的外施队安全管理人员进行登记备案。
在日常管理中,抽查外施队安全管理人员的出勤、管理情况,严格监督其外施队安全管理人员岗位责任制的落实情况。
始终坚持安全员合署办公制度,做到现场安全管理项目、外施队安全管理人员齐抓共管,安全生产信息及时交流沟通,促进安全管理体系良好运行。
2.5脚手架的搭设和拆除不符合规范要求:
出现这一问题有两方面原因:
其一是脚手架安全技术方案不符合相关标准要求;其二是脚手架施工人员没有按照方案进行架子搭拆。
这就需要施工企业脚手架编制人员既要有设计、计算的能力,又要掌握安全专项技术,确保方案的针对性和指导性,从方案编制的层面上保证脚手架搭拆的安全:
同时要加强脚手架搭拆作业人员的管理,及时纠正作业人员在脚手架搭拆过程中的不安全行为和不规范搭拆,做到旁站监督到位,保证脚手架搭拆的质量和作业人员的安全,从总体上确保技术方案先行,措施落实到位。
2.6脚手架验收流于形式,不能保证作业人员安全使用:
施工企业要把脚手架验收工作高度重视起来,施工单位、监理单位、脚手架搭设方、使用方必须共同进行检查验收工作,根据脚手架检查验收表对脚手架材质、基础、各类杆件设置及间距、作业面防护等重点环节进行严格的验收工作,对查出的问题及隐患进行跟踪监督整改,并履行复查程序,验收合格后方可投入使用,坚决杜绝没有进行脚手架验收就投入使用的情况发生。
2.7安全技术不详细、缺乏针对性,不能起到规范和指导施工作业的效果:
现在很多项目部是由安全员进行安全技术交底,并且交底内容不符合要求,缺乏针对性,或交底口头化,没有文字记录和签字。
上述问题易导致施工人员凭借个人经验进行操作,违章操作、冒险蛮干等情况频繁出现,生产安全事故也就在所难免了。
这就要求施工单位要认真履行交底程序,安全技术交底必须由工长对作业班组进行口头及书面的交底,并且要留有文字记录和接受交底人签字;同时要规范交底内容,要结合本工程生产特点,重点针对安全特殊部位、关键施工问题、当天作业环境、安全防护措施等进行详细的有针对性的交底工作,使交底切实起到指导施工人员作业的效果。
2.8脚手架日常安全检查不到位,安全隐患无法消除:
脚手架搭拆和使用过程中,由于施工部位改变,作业面的安全防护不可避免被拆除,但施工现场施工负责人和专职安全员只是走马观花地进行安全检查,不能有效消除脚手架安全隐患。
脚手架的搭拆和使用中的安全检查,项目经理部要加强领导,切实落实各级各岗位安全生产责任制,做到职责分工明确,项目领导要经常监督相关人员履职情况,发现隐患严格按照定人、定时间、定措施的原则进行整改工作,并履行复查程序,尤其安全重点部位和安全死角要作为重点的检查环节,日常对该部位的巡视也要到位,公司安全职能部门要定期对项目脚手架的监督检查情况进行抽查,以督促促进项目的管理工作,防止生产安全事故发生。
2.9施工人员素质低,安全意识淡薄:
由于目前现场施工人员大都是农民工,文化低,安全生产和自我防护意识淡薄,三违行为频繁出现,再加上大多数专职安全生产管理人员学历低,现场实际经验少,业务水平参差不齐,安全管理制度和安全操作规程落实不到位,从而易导致生产安全事故的发生。
针对此现状,项目部要加强对农民工的定期安全教育培训,尤其要充分发挥农民工夜校的作用,以各种喜闻乐见的形式传播安全生产知识,剖析事故案例,传达安全生产指示精神。
施工单位对特殊工种要定期进行安全培训,以丰富其基本安全知识,强化其安全操作技能;项目和外施队专职安全管理人员要不断提高自我的安全管理和应急处理能力,加强业务素质建设,定期对项目和外施队专职安全管理人员进行业务能力考核,全力创造一支高效精干的安全管理队伍。
3、脚手架危险因素分析:
发生脚手架坍塌的影响因素,主要是自然因素和人为因素两种。
自然因素主要有地质变化、台风、地震等,本文在此不做探讨。
而人为因素对脚手架的影响比较大,因为从脚手架的生产、搭建使用到拆除都有人的行为在起作用,而多数情况下在进行这些工作时往往会忽视安全管理的作用,致使操作在一种无序的情况下进行。
这些影响因素都是造成事故发生的主要原因。
图1【11】
4、脚手架安全事故的故障树分析【1】-【9】
4.1因素分析
4.1.1选定“脚手架安全事故”为顶事件来分析脚手架的可靠性.以“脚手架安全事故”为顶事件(TOP),引发脚手架安全事故的情况有“人从脚手架上坠落(G1)”和“脚手架倒塌(G2)”两种情况,两者发生其一就会引发脚手架安全事故,故为“或”关系
4.1.2“人从脚手架上坠落(G1)”其原因有“安全带不合格(G3)”、“脚手架安装不合格(G4)”和由于自身(如晕厥)或外界干扰(如大风)“人失去平衡(X1)”这三个方面且同时发生时,人才会从脚手架上坠落,故为“与”关系.“人失去平衡(X1)”不再探究其原因,可认为是未探明事件。
4.1.3“安全带不合格(G3)”被认为有“机械性破损(G7)”或“安全带使用不当(G8)”两个方面,为“或”关系.“机械性破损(G7)”是指在系安全带的脚手架部位“管材破损(X4)”或“安全带本身破损(X8)”时发生事故.“安全带使用不当(G8)”是在“嫌麻烦没使用(X9)”或“忘记穿戴(X10)”时发生事故。
4.1.4“脚手架安装不合格(G4)”包括“脚手杆安装不合格(G9)”或“脚手架板安装不合格(G10)”两方面因素.“脚手杆安装不合格(G9)”包括“防护栏杆不合格(X11)”或“踢脚板立网防护不合格(X12)”两种情况.“脚手架板安装不合格(G10)”包括“脚手架板不满铺而踩空(X13)”或“脚手架板固定不稳而失去平衡(X14)”两种情况.
4.1.5“脚手架倒塌(G2)”其原因有“设计不合理(X2)”、“材料质量不合格(G5)”和“脚手架安装不合格(G6)”三种情况,三者发生其一就会引发脚手架倒塌事故,故为“或”关系.需注意的是“设计不合理(X2)”因素原则上应进一步探明其原因,但由于其原因复杂,故属于为未探明事件的底事件.还有此处“脚手架安装不合格(G6)”和“脚手架安装不合格(G4)”虽然名称相同,但其针对的安装不合格评判目标不同,G4针对由于脚手架安装不合格导致“人从脚手架上坠落(G1)”,而G6针对由于脚手架安装不合格导致“脚手架倒塌(G2)”,所以二者不能混为一谈.
4.1.6“材料质量不合格(G5)”有“管材质量不合格(G11)”或“扣件质量不合格(X5)”两种情况,其中“管材质量不合格(G11)”又有“管材过度变形(X3)”或“管材破损(X4)”两种情况
4.1.7“脚手架安装不合格(G6)”分为“立杆安装不合格(G12)”或“架体与建筑物拉结不合格(X6)”或“剪力撑设置不合格(X7)”三种情况.其中“立杆安装不合格(G12)”还可分为“立杆基础不合格(X15)”或“立杆间距设置不合格(X16)”两种情况..
4.2作出故障树逻辑图:
根据以上因素分析,完成有一个顶事件“脚手架安全事故(TOP)”,12个中间事件,14个基本事件,两个未探明事件组成的故障树逻辑图,见图2
4.3故障树的定性分析:
4.3.1确定最小割集
本文采用下行法计算最小割集,这种算法是沿故障树自上而下进行.即从顶事件开始,顺次将上排事件置换为下排事件.遇到与门时将门的输入写成一行;遇到或门时将门的输入写成多行,直到全部的门都置换为底事件为止.但这样得到的底事件集合只是割集,还必须用集合运算规则加以简化、吸收,方能得到全部最小割集.“脚手架安全事故”最小割集计算见下表3.即得到20组最小割集,分别是:
{X1X8X11}、{X1X8X12}、{X1X8X13}、{X1X8X14}、{X1X9X11}、{X1X9X12}、{X1X10X11}、{X1X10X12}、{X1X9X13}、{X1X9X14}、{X1X10X13}、{X1X10X14}、{X2}、{X3}、{X4}、{X5}、{X6}、{X7}、{X15}、{X16}.这些割集表示,只要割集中组合事件发生,不管其他事件发生与否,顶事件“脚手架安全事故”必然发生。
4.3.2对故障谱的定性分析
由于各底事件发生的概率还没有可以参考的统计资料,故采用定性分析方法进行结构重要度计算.求出全部最小割集后,可按以下原则进行定性比较,以便将定性比较结果用于指导故障诊断,确定次序,提示改进系统的方向.分析原则如下:
阶数越小的最小割集越重要;在低阶最小割集中出现的底事件比高阶最小割集中的底事件重要;在不同最小割集中重复出现的次数越多的底事件越重要。
对本例的定性分析可知,各底事件重要度结果如下:
(1)故障谱中X2、X3、X4、X5、X6、X7、X15、X16,8个是一阶割集,是最重要的事件.因此,要提高系统的安全性,首先要解决系统的“设计不合理(X2)”、“管材过度变形(X3)”、“管材破损(X4)”、“扣件质量不合格(X5)”、“架体与建筑物拉结不合格(X6)”、“剪力撑设置不合格(X7)”、“立杆基础不合格(X15)”、“立杆间距设置不合格(X16)”等8个问题。
(2)在剩下的12个三阶最小割集中,事件1每次都出现,因此“人失去平衡(X1)”与前8个一阶割集包含的事件具有同等的重要性。
(3)“安全带本身破损(X8)”、“嫌麻烦没使用(X9)”、“忘记穿戴(X10)”等三个事件重复出现在4组割集中,是重要性仅次于前9个事件的事件;而“防护栏杆不合格(X11)”、“踢脚板立网防护不合格(X12)”、“脚手架板不满铺而踩空(X13)”、“脚手架板固定不稳而失去平衡(X14)”等四个事件重复出现在3组割集中,重要性次于X8、X9、X10.
因此,各低事件对脚手架安全事故重要度排序为:
X1=X2=X3=X4=X5=X6=X7=X15=X16>X8=X9=X10>X11=X12=X13=X14
4.3.3确定最小路集:
将图2中的与门变为或门、或门变为与门后,就可采用相同的下行法分析最小路集,具体步骤见表4.经过重复处理{X2X3X4X5X6X7X8X9X10X15X16}{X2X3X4X5X6X7X11X12X13X14X15X16}、{X1X2X6X7X15X16},只要这3个路集有一个存在,则顶事件“脚手架安全事故”就不会发生.通过对以上三个路集组成的成功谱进行分析,可以得出成功谱结构重要度顺序.分析原则如下:
阶数越小的最小路集越重要;在低阶最小路集中出现的底事件比高阶最小路集中的底事件重要;在不同最小路集中重复出现的次数越多的底事件越重要。
图1脚手架安全事故故障树分析图
表1下行法计算最小割集置换表
对本例路集的定性分析,各底事件重要度结果如下:
(1)底事件X2、X6、X7、X15、X16在三个路集中都有出现,因此最为重要.
(2)底事件X3、X4、X5在二个路集中出现,因此次为重要.
(3)底事件X1、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14都只在一个路集中出现,但X1所在的路集包含的底事件数量少,因此形成通路造成事故的概率较其他底事件高,所以重要度高于其他底事件;同理,底事件X8、X9、X10重要度高于X11、X12、X13、X14.
本文成功谱结构重要度排序为:
X2=X6=X7=X15=X16>X3=X4=X5>X1>=X8=X9=X10>X11=X12=X13=X14
结构重要度排在前面的事件是最有效预防该事故发生的措施,它是系统安全的关键所在,也就是安全技术措施和安全管理的重点内容,应优先采用,即可起到预防事故发生的目的。
4.3.4对成功谱的定性分析:
根据成功谱结构重要度排序,如果对“设计不合理(X2)”、“架体与建筑物拉结不合格(X6)”、“剪力撑设置不合格(X7)”、“立杆基础不合格(X15)”、“立杆间距设置不合格(X16)”等因素加强预防,是防止脚手架安全事故发生最有效的措施.
表2下行法计算最小路集置换表
5、解决方案:
【10】
5.1设计方案审批及施工过程的控制
5.1.1严格落实方案编制与审批施工企业必须根据工程结构形式、荷载大小、基础情况(含地基土)、施工设备、施工方式和材料供应等条件编制承重支撑架施工技术专项方案,确保承重支撑架具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能可靠地承受结构重量、侧压力以及施工荷载。
承重支撑架施工技术专项方案必须按规定程序编制、审定、审批,并逐一签字负责。
必要时,可聘请有关技术专家对承重支撑架方案进行论证,以确保方案的科学性、可行性和安全性。
企业技术负责人必须对专项技术方案进行审批,并最终承担技术责任。
监理单位必须按照有关规范标准对承重支撑架施工技术专项方案进行严格审查,并由项目总监理工程师签字负责。
在选择设置方案时,要针对工程平面布置、立面造型的特点,确定脚手架的类别,架体的型式和尺寸,基础支承的方案,拉结和附墙的措施;在承载力验算时,应根据施工工艺要求及特点、不利荷载的组合,综合进行构架的整体稳定性计算,单肢立杆的稳定性计算,平杆的抗弯强度和挠度计算附墙杆的强度和稳定性验算,抗倾覆验算,对悬挂件、悬挑支撑、受拉杆件等受力构件的强度、刚度验算,而且要按租用脚手架的实际壁厚进行验算。
在升降脚手架施工方面的设计,要严格按照有关标准进行,因其多为高层或超高层作业,其危险系数远大于普通多层楼脚手架,所以对其搭设程尤为严格,应该委托有相关资质的单位进行施工。
按照《建筑结构荷载规范》GB19、《钢结构设计规范》GBJ17、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB18、《混凝土结构设计规范》GB10、《编制建筑施工脚手架安全技术标准的统一规定》(修订稿),以及其他有关标准,确保高空脚手架的安全。
附着升降脚手架应具有足够强度和适当刚度的架体机构,应具有安全可靠的能够适应工程结构特点的附着支撑机构及防倾覆装置、防坠落装置,应具有保证架体同步升降和监控升降荷载的标准系统,应具有可靠的升降动力设备,应设置有效的安全防范措施,以确保架体上操作人员的安全,并防止架体上材料坠落伤人。
5.1.2严格控制脚手架的施工过程
脚手架的搭设施工必须由专业施工队伍承担,施工人员必须持有建登高架设特种作业上岗证。
必须坚持先教育、后培训、再上岗的原则,严禁无证人员上岗操作。
作业前,施工企业和项目部必须对操作班组及人员就施工技术专项方案、搭设要求、构造要求和安全质量注意事项等进行书面技术交底,交底双方必须履行签字手续。
承重支撑架的搭设、验收和拆除必须严格按照有关规范、标准和施工技术专项方案进行。
在搭设过程中应随时检查搭设情况,施工现场必须配备力矩扳手等
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