临时水平生命线搭建可行性研究

青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司 李之臻

■临时水平生命线[1]

施工过程中，人员在高处作业时，平面内移动需要安全带保护，以防止发生坠落。然而在结构尚未完善，构造物不具备扣挂安全带条件时，一般采用钢丝绳作为软梁，固定两端，中间部分扣挂工作人员的安全带，这种临时用于扣挂工作人员安全带的钢丝绳就叫做临时水平生命线。

1布置及安全技术要求

临时水平生命线的布置和安全技术要求一般要符合以下几点：

(1)安全可靠，必须保证有足够的强度和稳定性，这样才能承受人体坠落时对“生命线”产生的冲力。

(2)方便可行，布置完成必须不影响工程的每道作业工序，作业人员在操作过程中使用方便。

(3)易于安装和拆除，安装和拆除都不宜花费太多的人力和物力，以免影响工程的工期进度和成本。其支架布置在与轴线交点不远的位置，采用螺栓并与厂房立柱相连。钢丝绳应选用16mm（19*6+1）规格，应当无破损、断丝，无严重变形，并且与支架的环扣良好。

2使用和维护

(1)作业人员登上高出开始高空作业时必须将安全带扣在“生命线”上，在作业和行走时，安全带要和人员一起移动。在安装空调、受电弓以及高压设备等时，任何工作人员必须使用此设备，不得借故暂缓使用或者不用。

(2)每天派专人检查使用情况，如发现有磨损或其他不安全隐患，应立即采取措施纠正，并做好记录；同时也要检查“生命线”与支架、卡具与厂房立柱的连接，如发现有松动或其他安全隐患，应立即采取措施纠正，并做好记录。

3风险评估

(1)材料运输

危险性：材料坠落损害地面作业人员。

预防措施：1.检查运输绳索的强度，确认无严重磨损；2.检查绑扎处，确认绑扎牢固可靠。

事故处理措施：1.现场包扎处理；2.情况严重送医院治疗。

(2)连接件的固定

危险性：材料失稳坠落伤害地面人员。

预防措施：1.认真学习并严格遵守《坠落制动器及安全带安全作业程序》；2.车顶作业时注意周边车下环境，及时提醒撤离；3.必要时进行车下作业区域防护提醒；4.车顶作业的物品放置牢固且尽量少放；5.临时固定好支架；6.检查连接件的固定处是否牢固可靠，检查螺栓是否齐全。

事故处理措施：1.现场包扎处理；2.情况严重送医院治疗。

(3)钢丝绳固定在支架端部

危险性：人员在作业时失足坠落。

预防措施：在车顶上拉钢丝绳时，由于此时高空无依靠物件，操作人员须压低中心谨慎爬行作业。

事故处理措施：发生事故立即送医院治疗。

(4)车顶弧度大，操作人员易坠落

危险性：人员在作业时失足坠落。

预防措施：1.检查安全带是否可靠扣在生命线上；2.检查钢丝绳是否有磨损；3.正确系好安全带。

事故处理措施：发生事故立即送医院治疗。

4钢丝绳的选取

(1)拿到钢丝绳后，要检查钢丝绳是否有损坏。若钢丝绳存放期超过三个月，在使用前要全面检查钢丝绳是否有破损或腐蚀迹象。

(2)每次使用钢丝绳前都要进行检查，根据钢丝绳的不同规格进行定期检查，检查的频率由钢丝绳的使用次数决定，检查结果应记录存档。检查中发现的任何磨损、折弯、损坏或被腐蚀的钢丝绳都要及时更换。

(3)要重点检查钢丝绳上不结实的或受力最大之处，重点检查钢丝绳是否有磨损点及断丝现象。钢丝上的磨损点表现为发亮扁平，测量部分发亮点，如果外层的钢丝直径已经减少了原来的1/4，则该处的钢丝绳就已经不能安全使用了。

(4)钢丝绳上可能有多处断丝现象。每一处都要检查，确认断丝现象是单根还是多根。若是多根断丝现象，使用时该钢丝绳会因受力不均而产生不安全状况。6×7的钢丝绳的一股上有3根断丝，或6×19的钢丝绳的一股有6根断丝现象，都视为不可用。

(5)禁止使用未经润滑的钢丝绳。

(6)搬运钢丝绳时必须戴皮手套。

(7)尽量避免钢丝绳接触脏污、沙石、水或腐蚀性的材料。

(8)特别要避免钢丝绳折弯。若钢丝绳已经出现折弯现象，折弯部分或带有折弯的整根钢丝绳不能再使用。

5钢丝绳夹的连接

(1)使用“U”形绳夹连接钢丝绳，“U”形螺栓需固定在较短的或不使用的那一段绳子上。

(2)均匀分布两绳夹之间所需的钢丝绳夹，轻轻固定。将绳子拉紧，然后均匀拧紧所有的钢丝绳夹。

(3)钢丝绳使用一段时间以后，要把绳夹松开并重新固紧一次。

(4)特别检查钢丝绳上用绳夹夹过的地方，看是否有损坏的迹象。

(5)所有绳夹的“U”形螺栓必须夹在绳子的不使用端。

(6)禁止将“U”形螺栓夹在绳子的使用端。

理论计算

目前国内尚未制定出明确的高处作业临时水平生命线的设计、使用标注，大多施工单位根据经验简单的拉一根钢丝绳作为高处作业临时水平生命线，未经任何设计，也没有有效的保证措施。因此，有必要从高处作业临时水平生命线的设计、使用标准的角度来说明其合理性。

下表为一组水平生命线搭建部件：

表2-1 厂房水平生命线搭建相关部件

齿轮手把螺栓垫圈钢丝绳钢丝绳防锈底漆中黄面漆Ф200 M16*60 4*Ф50 Ф14 Ф16

1方案草图分析

(1)方案草图如下：

图2.1-1

图2.1-2

(2)如图2.1-1-1和2.1-2所示，共4套按照跨度为37.5m计算的方案，两个臂之间安全绳采用公称直径为16的钢丝绳，斜拉及引下部分钢丝绳采用公称直径为14的钢丝绳，支撑臂采用180*90的工字钢，斜拉采用80*80*5的方管，支撑臂长度（从厂房立柱至钢丝绳位置）定为4米。

(3)与厂方立柱安装方式，能采用夹板夹在立柱工字钢的要采用此种方式。

(4)斜拉导向轮要保证固定牢靠，坠落时拉力会都集中在此位置。

(5)导向轮及支撑臂关节转动处，要采用轴承，避免转不动。

2临时水平生命线的力学计算模型

临时水平生命线的张力与载荷的大小、跨距、截面大小、垂度都有密切关系，只有计算出临时水平生命线的张力，才能正确选择安全、合适的钢丝绳。

常见的计算理论模型有：

(1)悬链线理论[2]：假定悬索单位长度质量是沿曲线均匀分布的，其计算结果精确，但由于计算公式都是双曲函数表达，计算过程复杂，尤其是计算集中载荷作用下绳张力更为复杂。

(2)抛物线理论[3]：论假定悬索单位长度质量沿曲线弦长均匀分布，在中央挠度小于0.08L时，抛物线理论的计算结果与悬链线理论结果十分接近，可忽略气计算误差。

2.1 安全系数法：

图2.1-1

保证钢丝绳的安全系数

钢丝绳受力：F=2000/sin3=38214N

所选择的钢丝绳破断拉力为：150000N

安全系数N=150000/38214=3.9

2.2 生命线支架受力分析

2.2-1跌落示意图

2.2-2受力分析图

分析过程：

(1)人体跌落时纲丝绳所受的冲击力

车顶距钢丝绳高度1m，安全带的长度1.8m，即人体自由下落高度H=0.8m。

人体下落时的冲击力为：（假定人体重量70kg）

(2)支架所受钢丝绳的拉力

(3)支架所受的扭矩

(4)支架所受的扭曲强度

(5)根据材料的机械性能 50×4的角钢屈服强度为275Mpa

(6)丝杆所受的拉力

(7)根据产品介绍和应用，M16*40,性能级别5.8的螺栓许可荷载81.6kN

通过安全系数计算，判断是否符合要求；根据受力分析，确定固定支架的屈服强度是否在参数之内；确定螺栓安全载荷与许可载荷之间的大小关系。

现场测试

根据《坠落防护-挂点装置》国标送审稿所列测试标准，并根据现场实际情况，决定测试方法：

1静态测试：

(1)找1.2吨重物，用吊带与钢丝绳连接（重物挂在安全绳中间位置）；

(2)用天车吊着重物，慢慢下方；

(3)钢丝绳完全受力后保持3分钟；

(4)检查安全绳装置是否有异常；

2动态测试：

(1)找100kg橡胶管作为测试重物，将沙袋用帆布兜住，并用安全带包裹着与安全绳绑在一起；

(2)将测试重物吊起至自由下落距离为1500mm,将滑轮吊在天车钩上，用绳子将重物拉起；

(3)释放重物；

(4)检查安全绳装置是否有异常；

(5)将重物增加至100kg、200kg再按上述步骤进行测试。

■结论

临时水平生命线的搭建，除理论计算和实际测试之外，还需要做很多内容，如《坠落防护—挂点装置》的相关要求等。本文为临时水平生命线搭建提供了一定的思路和较为合理的计算方式。同样，高处作业危害较大的其他领域同样适用本方法进行评估计算。除以上几点外，应用单位还应选择有资质的企业单位进行建设、定期维护、维修等。使用者的技术培训和正确操作才是临时水平生命线系统维持可靠运行的最佳保障。