阵风引起高处作业风险增加的分析及应对措施

张志春 镡志伟 王玉珍

阵风简介

阵风是一种特殊的空气流动现象，指短暂时间内出现风速忽大忽小激剧变化的风。根据世界气象组织的定义，阵风是在规定时间内风速对其平均值持续时间不大于2分钟的正或负的偏离，负的阵风又称为息风。但在日常生活中，我们所关注的阵风，通常是指风速突然增强的风，因为强烈的阵风可能引发灾害。

在气象台的风力预报中，工程技术人员根据气象台站所监测预测的数据判断发现可能将有风力较大的现象出现时，常常在预报信息中加上“阵风X级”有关信息，如风力5～6级，阵风7级，或风力7～8级，阵风9级，指一般（或平均）风力5～6级（或7～8级），最大风力可达7级（或9级），其中阵风X级代表短时间或瞬间最大可达的意思。

在航空飞行气象例行天气预报中，阵风指2分钟或10分钟内瞬间风速大于或等于平均风速5米/秒时的最大值。风速分为持续风速和阵风风速。持续风速是指较长一段时间内的平均值，多数国家规定用1小时平均风速作为代表值；阵风风速是指数秒钟内的平均，时间长短不同，所得平均风速也不同。

目前大多数科学研究表明，阵风的产生是空气扰动的结果。也有部分学者认为阵风的产生与其他因素紧密相关。

流体在运动中，流过固体表面时会遇到来自固体表面的阻力，致使流体的流速减慢。空气是流体的一种，当空气流经地面时，由于地面对空气产生了阻力，低层风速减小，而上层不变，这就使空气发生扰动。它不仅前进，且风速会下降。有时在空气流经的方向上，因为有丘陵、建筑物和森林等障碍物阻挡而产生回流，这就会造成许多不规则的涡旋，这种涡旋会使空气流动速度产生变化。当涡旋的流动方向与空气流动总体方向一致时，就会加大风速；相反，则会减小风速，所以风速时大时小。当涡旋与空气流动方向一致而加大风速时，就会产生瞬时极大风速，这就是阵风。

一般6级以下的风不会引起大的危害，6级以上的风多为阵风，会有一定的危害，过强的阵风极易造成灾害。平均风速越大，地表面越粗糙，阵风风速超过平均风速的百分率就越大。一次阵风到达最大风速后，过1～2秒，风速就会小于平均风速的一半，然后再出现另一次最大风速，这样，地面上所吹的风就是一阵阵的。常见的飑就是突然的强阵风，持续时间短，出现时瞬时风速突然增大，风向突变，气象要素随之剧烈变化，往往是气压上升，温度陡降，湿度增大，并伴有雷雨出现。

近年来的研究表明，在雷暴前沿地区，通常有一定强度的气流辐合形成阵风锋。因此，利用阵风锋的雷达回波，进行气象短时临近预报，日益受到重视。

阵风参数主要包括阵风峰值风速、阵风持续时间、阵风值、阵风频率、阵风振幅、阵风息静风速、阵风形成时间和阵风衰减时间等。

阵风对高处作业风险增加的分析

以城市为例，随着各种高耸建（构）筑物数量的不断增加，高层建筑的运维工作量也不断增多，在各种建（构）筑物开展高处作业的数量大幅度增加（图1）。

图1 珠海某高层建筑楼顶施工现场

在国家标准中，高处作业定义为在坠落高度基准面 2 米及以上有可能坠落的高处进行的作业。常见的高处作业有专用工具将人员悬吊在建筑物或构筑物的外立面进行装饰、维修和清洁等作业，有在脚手架上开展的各种施工作业，有使用斗车等专用升降设备将作业人员举高到高处进行作业。

通常情况下，根据高处作业种类、具体作业内容的不同，采取的保护措施也会有所不同。高处作业人员常见防护措施包括设置专用的人体防坠落工具（如作业人员佩戴各种防止高处坠落的临时救护设备，常见的有防坠器等），专用安全作业载具（如专用的作业位置升高机械等），在高处作业区域周围空间设置阻挡防护类措施（包括预防从高处及周边入侵和预防入侵低处及周边的挡板和围栏等），设置终止高处作业区域内其他设备设施等的运转（如停止设置在外墙的各种排风机等运转），设置现场作业专职监护人员，设置高空作业警示标识等。

国家安全生产有关的法律、法规、规章及强制性标准等中对阵风及高处作业已经有具体条文要求。例如《安全生产法》第二十条、第三十条、第九十三条、第九十五条、第九十六条、第九十七条等已对具备作业条件、特种作业人员管理及有关法律责任明确提出要求，《劳动法》第二十条、第三十条、第九十三条等对违章强令冒险作业等提出明确要求，《突发事件应对法》第六十三条、第六十七条等也提出具体管理要求。

高处作业最明显的特点是作业位置高，容易发生高空坠落，同时还附带有大量其他类型的风险，如触电、物体打击、坍塌等，而且作业过程中导致其风险增加的突发因素也非常多，如阵风、雷雨、大雪、冰雹等异常突变天气，其中阵风比较常见，造成的伤亡也相对较多。因此，下面重点分析阵风引发高处作业的风险。

1.目前无法精准监测预报的阵风

阵风发生时，气象部门通常会提前预报，但是目前的监测技术手段仍然无法提前给出阵风发生的精准路径、覆盖范围、时间、风力大小等，不能给出具体地点或者较小的地理区域内非常准确的阵风动态演变全过程信息，给出的预判信息只适合在较大尺度范围内使用。

实际上，阵风所经过的地面和空间区域，由于存在建筑物及其布局、地形等差异，包括细微的局部建筑，如密集建筑群、高处空旷地带、低洼地带等，其各项参数根本无法完整有效准确地开展预测。风险分析研判人员若据此提出风险预防措施必然会存在遗漏，因此会带来对高处作业分析及研判整体风险结果的增加。

2.阵风导致高处作业空间发生剧变

阵风期间，作业人员连同其载具、作业工具、物料等都可能会随着阵风的到来而发生超出正常工作空间的异常运动，其运动的方向、速度、持续时间等关键要素无法提前预判，其空间运动轨迹也极其不确定，运动范围变化无常且大多数情况下作业人员和其他管理人员无法自主控制，异常运动物体的动能无法通过正常途径转变释放，最终以撞击等方式转化为其他能量形式，造成对人或物体的破坏，由此带来高处作业风险的急剧增加。

不同类型的高处作业中，如果人员和工器具的不同固定方式未考虑阵风的影响，就可能会出现越出安全范围情况。如在高压输电线上的巡线、检修等高处作业，如果作业人员不采取可靠的固定措施，人员和工器具因阵风导致的风险将会大大增加。

3.作业工器具因阵风出现功能和性能异常

吊运承重绳索等因阵风可能引发局部受力变化，比如最明显的就是悬空的绳索随着载具出现大幅度并带有一定弧度的来回摆动，或者载具被带动撞击临近的周边建筑物等表面。如果吊载工具整体抗风的能力、部件抗风能力无法适应短时间内出现的风载荷的急剧突变，载具围护、承重等功能可能会被破坏，短时间内连带出现载具承重性能降低或者完全缺失。正常情况下可以使用的缓降工具，在阵风期间，也会随着绳索及缓降工具的位置等发生变化而出现卡死、无法正常使用等现象。提升装置也会随着关键受力点受力部件的异常受力，而出现无法正常提升等，整体防护系统可能出现局部或者全面失效，甚至部分工器具可能成为致命的器物。这些工器具功能改变及失效、性能降低等，均会导致高处作业风险的增加。

4.阵风导致危险物品、电源和带电运行的工器具发生意外情况

易燃易爆有毒危险物品的容器，在阵风中可能出现倾倒、跌落等情况，严重的可能引起火灾、爆炸等事故。在阵风期间，带电的工具可能会发生电源线连接脱落，引发电气火花或周边人员意外触电等，尤其是未完善防护措施的高处作业，出现此类事件在所难免，也增加了高处作业的风险。

5.作业区域周边存在危险源

在带电运行的高压输电线附近的高处作业，如砍树、架设线路杆塔、高处吊运物品等（图2），如果遇阵风袭来，原本的安全区域可能成为危险区域，引发人员伤亡，增加了作业风险。其他的区域，如有毒性腐蚀性物质的储存容器的高处临近区域、交通车辆的运行区域、大型运动机器（如户外长输皮带机、室外段的轨道交通车辆、酸碱液储存等）的临近区域 ，阵风必然导致原先的高处作业条件改变，进入危险区域，这明显增加高处作业的风险。

图2 高压输电线作业现场

6.现场作业管理

大量的事故分析表明，高处作业风险主要是由于现场管理不到位、作业操作不规范引发的，现场作业管理要求包括对现场作业人员的安全措施及其落实监督情况。对于阵风的有关管理要求，在国家强制性标准条文中，明确要求6级及以上阵风，全面停止作业。

但在大多数的现场高处作业中，对如何准确获取预报信息，包括具体作业区域（如行政区域和划分更详细的地理区域等）的阵风预报信息，作业风险分析中如何开展阵风危险识别、风险确认、设置防范措施等，在实际操作中却存在一定的差异。

阵风事件统计与分析

1.危险事件

2021年5月11日， “武汉大风中吊篮撞楼”的视频引发全网关注。5月10日，武汉局部遭遇10级雷暴大风，下午1时30分，天朗气清，两名工人开始了高楼幕墙的保洁作业，1个小时之后，大风骤起，工人所在的吊篮连续撞击大楼幕墙，导致两名工人遇难（图3）。

图3 武汉大风中吊篮撞楼

2019年12月14日，某工地3号楼9号塔吊在吊运PV管和模板夹具时，由于突然跳闸致使吊物悬在半空，当时正刮4级东北风，吊物在空中出现左右飘摆，撞击到1名在3号楼6层板面绑扎钢筋的工人，致使该工人从6层板面坠地，当场死亡。

2015年7月24日，事发西安高新区某工地，两位“蜘蛛人”在某超高层楼房外立面作业时，被风吹飞撞击大楼外墙，送医后不治死亡。

2019年1月10日，周师傅及其同事在武汉某小区进行小区亮化工程施工及外墙维护作业，安全绳被小区业主割断，幸好及时发现，该作业人员快速自行降落。

2019年4月14日，深圳一男子清理高层建筑空调室外机，由于楼顶的同事体力不够，无法拉回完成作业的工友，被悬挂在大厦楼顶边缘，摇摇欲坠，后被消防人员救助。

2016年4月13日，位于东莞市麻涌镇大盛村的中交第四航务工程局有限公司第一工程有限公司东莞东江口预制构件厂一台通用门式起重机在大风天气下发生倾覆。

2015年6月1日21—22时，“东方之星”号客轮在长江航道湖北监利段遇到下击暴流产生的地面直线型大风导致失控，进水后发生倾覆事故（图4）。

图4 “东方之星”号客轮打捞现场

2.事故统计分析

前三个事件都是由于突发大风，导致高空作业人员直接伤亡和间接被物体打击伤亡；第四例事件是由于对外部人员的监管不到位，第五例事件是由于作业安排不合理导致，后两个事件是大风导致设备损坏。

危险事件的原因分析

（1）作业人员未能及时准确掌握阵风的预报信息，或者对信息理解不准确，没有采取措施降低作业风险。

（2）从业人员对阵风潜在的风险认识不足，存在麻痹思想。

（3）安全操作规程存在缺陷和不足，缺乏阵风风险分析和具体防范措施。

（4）阵风监测预报有关标准规范方面存在空白。

（5）气象管理部门的阵风信息发布和监管措施有待进一步完善。

（6）高处作业使用的工器具功能受限。

（7）现有救援设备无法满足被困人员的救援需求。

高处作业中的预防措施

（1）进一步完善建筑物设计规范，增设专用防范措施。针对阵风引起的危害，建议在建筑设计规范中规定，在其外墙表面增设必要的高处作业用附着构件或者预留避险和救援专用洞口等；每间隔一定的距离，设置不同种类的隐藏式附着件，用以限制作业人员的活动范围，防止作业人员的活动空间出现较大幅度的移动；在建筑物外墙直接设置专用逃生口，作业人员遇到阵风等危险时，可快速进入逃生口，外立面逃生口内部也可设置固定构件，以限定作业活动空间区域。

（2）完善现有高处作业管理规范，明确阵风时应该采取的防护措施。行业主管部门加强专项管理，要求开展高处作业之前，必须获取阵风预报信息和开展动态监测，并制订应急预案；完善现有高处作业有关技术标准，增加可以降低阵风风险的措施，明确高处作业单位在作业全程必须收集天气预报信息，尤其是阵风信息，并开展动态风险管理，其中多人参与的大型重要场所等的高处作业，可委托气象部门开展现场实时监测，制订现场处置方案，并对所有作业有关人员（监护人、管理人员、操作作业人员、周边临近区域作业人员等）开展现场培训；对作业区域周边采取防护措施，划定周边可能涉险的区域，在此基础上对作业区域周边采取安全防护措施，如设置警戒线和警示标语；对建筑物表面作业可能涉险区域划分后，应提前告知作业人员和有关人员，采取必要的防范措施，禁止无关人员进入周边区域，对可能涉险区域进行安全警示，派专人看守涉险区域及其周边等；对可能受损的物品采取保护措施，需要制定详细的防护措施，因为高处作业中可能会损毁建筑物及其表面和邻近的物品等；完善对作业工器具的管理，制定工器具使用功能完好性的判定标准，对所有工器具进行登记，确保其性能正常、有效和可靠，实行唯一编号和专人“双检查”签名发，严格执行检查。

（3）完善作业人员因阵风引发的意外伤害防护措施。主要对作业空间区域进行划分，并根据不同风险采取相应的措施，如规定作业时限、限制作业的空间范围，包括竖向限制措施（设置下落速度限制等）和横向限制措施（设置限制摆动用的横向拉绳等）及面向建筑物表面空间限制措施（设置撞击回弹、固定距离锁定装置等）；给作业人员配备人身防护装置，如头盔、防护服和防护垫等；设置作业人员快速升降装置或可快速进入建筑物的装置。可以预见的先进做法是采用机器人替代人进行类似作业。

（4）逐步完善对阵风预报技术、管理等有关标准。在现行的气象预报法律法规中，进一步明确对阵风预报有关的技术标准、管理规范等内容，完善和加强对阵风监测、预报、发布和预防等相关要求。

（5）持续开展对建筑施工高处作业的管理，目前国家已经颁布《建筑施工高处作业安全技术规范（JGJ80-2016）》，自2016年12月1日起实施，其中第4.1.1、4.2.1、5.2.3、6.4.1、8.1.2条为强制性条文，必须在各种工地中严格落实到位。

（6）完善高处作业规范。现有的《高处作业》（全国特种作业人员安全技术培训考核统编教材编委会，2011）中，仅“第七章第三节”中明确提及恶劣天气防护，而且内容相对宽泛，缺乏具有针对性的措施，无法给实际操作带来具体的规范性指导，应用于实际作业中仍有争议，因此编制并完善针对性强、适用面广、容易操作的作业规范，是非常有必要的。

（7）引进和研发新的高处作业专用工器具。目前使用的高处作业工器具在阵风防御方面仍然存在不足，阵风天气的精确预报尚需时日，加上作业人员的安全意识尚需提高，因此急需引进和研发具有更强防御能力的专用工器具（图5）。

图5 高处作业者使用的吊板

（8）改进救援用设备。阵风情况下救援工作，需要救援装备具有短时间内快速减缓和停止作业人员无固定方向的飘浮的功能，在常用工器具严重损坏、对建筑物表面的撞击后不致出现作业人员的伤亡，在无人机等无法投入使用的情况下，能够采取快速固定、脱离飘浮等措施。

结论

突发的阵风会侵扰人们的正常生产生活，并引发意想不到的突发事件，但目前对其开展精确预报尚不成熟，理论和技术层面都尚未形成系统化且精准度高的方案，尤其是局部地区阵风预报仍处起步阶段。

目前，阵风预报虽能避免一部分突发事件，但对降低某些典型作业风险还是显得非常无力，因此在全面准确掌握局部阵风发展演变规律的基础上，采取有针对性的防范措施，才能将其带来的风险增加降低到可控范围。

未来研究重点之一是开展具有针对性措施的研究，如开发研制高处作业专用工器具，改进和完善现有工器具功能，制定作业现场管理规范及作业人员防护措施技术标准等有关的强制性标准。