施工外脚手架智能检测分析

[摘要]建筑施工现场的安全管理是建筑业安全管理的重中之重，而外脚手架作为施工现场众多危险点、危害点、事故多发点的重点监控检测项目之一，是施工现场安全管理的重要组成部分。其智能化、自动化安全检测能力，是“智慧安全”发展水平的重要考核指标，文章以施工外脚手架的智能检测为主线，探讨安全管理的智能化发展趋势和操作实务。

[关键词]安全管理；智能化；外脚手架

施工外脚手架是建筑施工现场安全管理的重点之一。在建筑行业的安全生事故中，约有1/3的伤亡事故直接或间接地与架设工具及其使用的问题有关。以碗扣式脚手架为例，因其锁牢横杆与竖杆的接头是由上下2个合扣的“碗”完成，如果碗扣不扣死，接头松动后易出现侧倾或坍塌，在国内支撑模板坍塌的诸多事故中，恰恰因为一些支撑钢管的上碗扣没有扣死，最终酿成伤亡惨重的安全事故。

1外脚手架安全事故原因分析

1.1脚手架搭设采用的材料质量问题主要是使用了内壁不符合标准的钢管，安全技术人员只按钢管外壁直径计算承载力，埋下事故隐患。1.2脚手架搭设工程施工质量问题主要是在施工过程中，不能按照经批准的方案要求施工，违反脚手架工程的国家或行业标准，违反操作规程，造成脚手架工程质量降低，埋下事故根源。1.3脚手架使用过程违规违章问题主要是作业人员安全意识淡薄，违反操作规程，造成超负荷坍塌、高空坠落、高空坠物等安全事故。1.4脚手架拆除工程中的野蛮施工问题主要是作业人员违反拆除方案要求，图方便、图省力，野蛮施工，造成安全事故。1.5安全检查手段单一问题主要是安全监测自动化、智能化程度不高，主要依赖人工检查手段，物的不安全状态、人的不安全行为不能及时、全面的予以掌控，造成安全检测的盲点和死角，造成事故隐患。

2外脚手架安全事故的影响

（1）造成人身伤亡，甚至是群死群伤的重大及特别重大事故，无法保障从业者的人身安全。（2）造成财产损失。外脚手架坍塌除了造成巨大的直接经济损失外，还会造成停产、停工等间接损失。（3）增加企业运营风险。一旦发生安全事故，尤其是伤亡事故，往往和违法违规有关，除了承担民事责任外，还要承担刑事责任，停产整改甚至企业关停。

3应对之策

为了避免外脚手架安全事故的发生，利用互联网、物联网、监控技术、传感器技术搭建安全管理智能平台，对外脚手架搭设、使用、拆除过程实施智能化、自动化监测和检测，是最有效的手段之一。3.1跳出现场看现场。施工现场安全是安全管理的重要组成部分。一个建筑施工企业，尤其是大型企业、大型项目，不止一个施工现场，更不止一个作业现场。故，在安全管理中，要有跳出单一现场看全现场的思维，解决的思路就是建立场内循环与场外循环的双层平台，建立智能监控大数据平台，全面提升智能化管理能力和水平。如图1智能化安全管理双循环系统搭建示意图，通过场内和场外界面分割，实现两级安全管理数据双循环，实现安全数据的采集、传输、存储、分析、追踪、报表、预警等功能。3.1.1场外循环场外循环，是基于互联网技术、大数据技术、计算机技术、云技术、安防技术搭建的施工现场外的安全管理系统。组网硬件设备主要包括云端服务器、企业级（公司级）本地服务器、传输链路（包括有线传输链路或无线传输链路）、安全防火墙（包括硬件防火墙或软件防火墙）、各种终端设备（包括计算机、手机等）。但无论采用何种软硬件组建平台，都应包含以下功能。如图2场外循环功能框图所示。（1）权限管理：是指针对各类人员使用平台系统的权限分级管理功能。包括管理人员权限分级管理、专家级人员权限分级管理、工程技术人员权限分级管理、安全巡检人员权限分级管理等，人员别类可以自由设定，权限可以按需要授予。权限包括可查询、可浏览、可修改等框定。（2）项目管理：是指针对不同企业、不同现场、不同工程的项目管理流程和管理要求，实现安全管理的项目管理要求，实现项目控制，如进度控制、安全指标控制、安全风险控制、安全质量控制等的智能化管理。（3）数据管理：是指针对系统内的各类数据存储和备份基本功能上的收集、分类、整理、分析、应用能力。按照管理标准和要求，自动形成报告、报表。可以是综合性的，也可以是针对性的，可以是阶段性的，也可以是实时性的。如年报、季度报、月报、日报；如外脚手架专项报告等等。（4）现场管理：是指针对建筑工程施工现场的智能化管理、标准化管理。施工现场管理是工程管理的重要组成部分，通过对施工现场的安全控制，实现各项安全管理内容的有效监控、安全监控、质量监控。（5）历史追踪：是指针对平台系统的各类活动、系统监控的各类工程、各个施工现场、各类安全设备，直至每一个人、每一个设备、每一个项目组的活动，都具有可回溯的追踪功能。3.1.2场内循环场内循环是指基于物联网技术、传感器技术、有线或无线传输技术、计算机技术、终端安巡检设备等搭建的施工现场内的现场安全管理系统。组网设备包括各类传感器（倾角计、压力计、温度计、风力计等）、现场数据采集设备（以无线传输为主）、上联至企业级服务器和云端服务器的现场级服务器（包括操作终端）等。同样，无论采用何种软硬件组网，都应具备以下主要功能。如图3场内循环功能框图所示。（1）自动检测：自动检测功能是针对各类传感器、检测设备功能而言的，要对应不同的安全技术规程、安全技术标准以及安全管理要求，根据施工现场的实际情况，选择适宜的传感器或巡检设备。（2）数据采集：数据采集功能是要求在施工现场内要根据各类设备的传输能力，主要是传输距离（采用无线传输技术时），在施工现场内合理设置数据采集站，保证各数据监测点数据的无漏点准确收集。（3）数据传输：数据传输能力主要是指两个方面，一是场内数据的传输，二是对上级服务器和云端服务器的传输。采用物联网技术、互联技术，有线传输和无线传输通道，实现数据的上下行双向传递，重点工程还应考虑传输双路有备份，确保安全。（4）设备管理：设备管理功能主要是要对现场的各类监控、监测设备进行管理。包括工作状态、危险预警、故障管理、维修保养管理等内容。（5）历史追踪：是指针对平台系统监控的场内各类活动、各类设备的状态及质量，都具有可回溯的追踪功能、预警功能、报表功能等。3.2基于施工现场外脚手架自动监测。对于施工现场外脚手架的安全检测，按照过程需要检测搭设过程、使用过程、拆除过程。在搭设过程中重点检测物料质量、搭设工程质量、人员安全操作行为；在使用过程中，检测脚手架安全状态、人员安全操作行为；在拆除过程中主要检测人员安全操作行为。这里主要探讨脚手架安全状态和人员安全操作行为的自动化检测。3.2.1外脚手架安全状态的检测。检测内容：对外脚手架的监测项目包括但不限于支架/模板沉降、立杆轴力、杆件倾斜等主要内容。监测点的位置选择和数量配置，应根据施工现场的具体实勘情况，合理选择。（1）自动监测支架/模板沉降外脚手架在使用过程中，因施工负荷及雨季雨水冲涮等原因，很容易造成杆底悬空、大横杆变形、脚手架移位等安全隐患，所以，自动监测支架/脚手架沉降是自动检测的必选项。应使用无线传输的“位移计”对其进行自动监测。（2）立杆轴力自动监测高支模的支架大多采用钢管构成。长细结构的钢管，其轴力是影响脚手架结构失稳的重要因素。所以自动检测立杆轴力也是自动检测的必选项，应采用高精度的“轴力计”对其进行自动监测。（3）杆件倾斜监测在脚手架使用过程中，支架倾斜是造成脚手架坍塌的主要原因，也是安全自动监测的必选项。应采用高精度的“倾角计”对x轴和y轴两个方向的倾斜，进行实时监测。当然，根据现场实际情况，还应考虑雨量监测、土压力监测、锚索拉力监测、风力监测等测量量的自动检测，全方位覆盖施工现场。3.2.2主要检测传感器的选择。（1）倾角自动检测设备主要参数值*测量范围：±15°*测量轴：X轴和Y轴*分辨率：≤0.01°*响应时间：≤0.005s*平均无故障工作时间≥60000h/次*绝缘电阻：≥100兆欧*防水等级：≥IP65*电池寿命：≥3年，无外部充电时可连续供电1个月以上*供电电压：9V~36V以内的安全电压（2）轴压力检测设备的主要参数值*额定荷载：70kN以内*工作温度：-20℃至+65℃*输入/输出阻抗：380Ω/350Ω*平均无故障工作时间≥60000h/次*防水等级:≥IP67*供电电压:6V~24V安全电压（3）位移自动检测设备的主要参数值*测量范围：0~50mm*测量轴：X轴和Y轴*分辨率：0.002mm*绝对精度：0.01mm*响应时间：0.005s*平均无故障工作时间：≥50000h/次*防水等级：≥IP65*电池寿命：≥3年，无外部充电时可连续供电1个月以上4基于施工现场人员操作安全行为的智能巡检建筑施工现场危险点、危险源多而杂，尤其是施工现场作业人员安全行为的监控，因其动态的变化特征，除现场安全管理人员的检查外，可以尝试无人机智能巡检方式，以便及时监控人的不安全行为，物的不安全状态。与常规的安全员抽查安全隐患相比，无人机具有飞行速度快，不受地形限制等多种优势，机上配置的高清摄像头还可以放大观察，尤其对于高空作业可进行全程监督，更快发现安全隐患，为安全生产加了一道保险绳。如图4无人机场外巡检。

“安全第一，预防为主，综合治理”，是安全生产的方针，关注安全，关爱生命是必须担当的责任，不忘使命，牢记初心，安全管理的法制化、标准化、智能化发展，是安全管理永远不过时的主题。

参考文献

[1]建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范：JGJ130—2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]建筑施工脚手架安全技术统一标准：GB51210—2016[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.

作者:黄林宁 陈胜 单位:1.淮安市房屋交易中心 2.淮安市博彦土木工程科学研究院有限公司