摘　要：起重机广泛用于建筑工地施工。建筑工程的复杂性、动态性和不断变化的性质，已被公认为是该行业高伤亡率的重要原因。统计显示，在所有的施工和维修事故中，起重机所占的比例达1/3。为保障建筑业的安全和健康发展，专业人员需要高度重视起重机的可用安全装置和程序的培训，以便在施工作业期间有效利用这些技术。根据起重机相关伤害的可用信息、当前可用的安全装置以及常用的起重机安全程序，提出预防起重机损伤和开发更安全起重机的建议。

关键词：安全；起重机；建筑施工；伤亡；措施建议
Abstract: Crane is widely used in construction site. The complexity, dynamic and changing nature of construction engineering has been recognized as an important reason for the high casualty rate in this industry. Crane is the central component of many construction operations, and is related to most construction deaths; in fact, according to statistics, in all construction and Maintenance accidents, the proportion of crane is as high as one third. For the safe and healthy development of the construction industry, professionals need to be fully trained in the available crane safety devices and procedures to ensure that these technologies are effectively used during construction operations. This paper reviews the available information on crane related injuries, the safety devices currently available and the commonly used crane safety procedures. Suggestions for improving crane damage prevention and future crane safety research are put forward.

Keywords: safety; crane; construction; casualties; measures and suggestions
 
建筑业是中国国民经济的重要支柱产业，自2015年以来的增加值持续多年占我国国民经济总量的6%以上^[1]。但是，建筑行业施工过程中的安全性一直是个热点问题^[2]。自1997年以来，从全球在建筑行业中发生意外事故占工业事故的比率来看，建筑业的死亡人数和事故发生率是各行业中最高的^[3]。

起重机作为一种大型器械常用于建筑施工，通过伸缩臂来移动重物。起吊作业中使用塔式起重机是建筑施工中引起人员死亡的主要原因之一。根据美国职业安全与健康管理局的统计数据，1992—2001年，美国记录了137起与起重机相关的死亡事故^[4]。仅在2006年，日本就记录了41起起重机事故。此外，2007年7月一台塔式起重机在香港铜锣湾三越百货大楼的一处建筑工地上倒塌，导致2名建筑工人死亡，5人受伤^[5]。同时，塔式起重机的潜在危险不仅威胁到建筑工地工人的安全，而且还严重威胁到行人的安全。行人的潜在安全隐患主要包含高空人员坠落、被移动物体撞击、被掉落的物体撞击以及被倒塌的物体困住4个方面。有研究指出，坠落物撞击是造成行人伤亡最严重的事故^[6]。

基于起重机的潜在安全威胁，本文全面研究起重机的设计和使用规范，研究与建筑行业中起重机活动有关的事故，着重于确定影响起重机操作安全的因素、降低起重机事故严重性和数量的方法以及展望未来起重机的安全研究，最后就改善起重机活动的安全性能提出相关建议。

1　起重机的设计和使用

自20世纪50年代采用高强度钢以来，市面上出现了各种各样的起重机，其中建筑起重机的增速最快。施工起重机有移动式和塔式两种基本类型，且每一种有数百种不同的配置。例如，移动式起重机有伸缩式或格构式吊杆，并且可以在橡胶轮胎或轨道上行驶。格构式（笼式）移动式起重机吊杆几乎可以向任何方向移动，且可以加长或缩短吊杆。延伸部分称为吊臂，通常添加到格构式臂架上，能使臂架/副臂的总长度超过152.40m。格构式臂架起重机的臂架角度由缠绕在电机驱动卷筒上的电缆控制。伸缩臂由多个嵌套的封闭管段组成，而这些管段由液压缸伸出或缩回。臂架角度由位于臂架底座和起重机转盘之间的一个或多个液压缸控制。移动臂式起重机的尺寸范围从小型且高度可调节的樱桃采摘机（起重能力为15～80t）到起重量1000t且吊臂总长度182.88m的大型型号。

塔式起重机可以安装在建筑物的内部或外部，其支撑结构可以根据需要配置爬升段，以便在增加建筑高度时塔式起重机可以有一个带有小车式提升机的水平“锤头”吊杆。与移动式起重机一样，塔式起重机的起重能力和尺寸范围很大（根据负载重量和起重机离重心的距离），塔架高度可达60.96m，臂架长度在15.24～76.20m，负载能力0.5～22t。

考虑到起重机的尺寸和功率，在没有适当规划和安全程序的情况下使用起重机可能会造成安全事故。通常大型商业建筑工地一般配有2台塔式起重机和1台移动式起重机。它们同时工作，在一个高度拥挤且垂直定向的场地移动建材。这些起重机通常由1名操作工程师、1名起重工（负责起重）和1名信号员（负责引导荷载）一起工作。车载起重机经常出入现场运送材料，由卡车司机操作。然而，部分操作人员没有受过严格的培训，在不熟悉起重机的情况下搬运重物存在安全隐患。起重机作业时，倾覆、掉落或处理不当的荷载会对工人造成伤害，甚至可能破坏施工项目的关键部件导致结构倒塌。建筑起重机与工业起重机的不同之处在于，每一次提升的荷载通常具有独特性，都有可能改变起重机的机动性、稳定性和负载能力。这些性能的变化要求操作人员具有敏锐的洞察力，能意识到起重机的操作特性和局限性。

2　起重机的伤害事故统计

雇佣重型设备和起重机方面的临时工是造成建筑工地大量安全事故的原因之一。尽管伤亡率很高，但是有关建筑行业安全事故的研究却较少。在建筑行业发生安全事故的所有原因中，起重机相关事故的死亡人数最多。由于资料匮乏，尽管起重机和起重设备是很多建筑工人受伤的原因，但没有关于导致这些伤害的活动或行为的具体信息。英国的一项研究发现，在该国17%的建筑死亡事故中，起重机是其中之一，但同样没有确定导致事故的具体原因或具体环境^[7]。

虽然大多数与起重机相关的伤亡发生在除起重机操作员以外的工人中，但考虑到起重机操作员人员较少，操作员死亡人数虽然很低但占比很大。调查显示，在操作人员45年的工作生涯中，每1000名操作人员会有1.4人伤亡，因此起重机安全研究必须关注起重机操作员和在起重机附近工作人员的风险因素。世卫组织指出，多达33%的建筑伤亡（死亡和永久性残疾）与起重机有关^[8]，但是缺乏可用的具体数据来估计有风险的工人人数（很难精确地确定工人接触起重机所需的因素），所以无法计算非操作人员的比率。这反映出在统计评估起重机所造成危害的真实程度以及与起重机附近作业相关的风险时，缺乏具体数据是一个持续存在的问题。

1996年美国职业安全与卫生管理局（National Institute of Occupational Safety and Health，OSHA）对502例与起重机有关的死亡事故进行研究，确定了主要的死亡原因包括触电（39%）、起重机组装/拆卸（12%）、吊杆屈曲/倒塌（8%）、起重机翻转/倾覆（7%）、索具故障（7%）、超载（4%）和移动荷载（4%），其他死亡原因包括堵塞、吊钩和提升机限制。这些结果与其他相关研究结果一致，均揭示出触电事故为死亡的最主要原因。

与起重机相关的死亡事故发生在施工过程中，其中大多涉及起重机的某个部位进行了电流传输。显然，在带电电线附近操作起重机是一种危险作业，应避免这种潜在危险。

不同类型的起重机会造成不同的事故，而且严重程度不同。与起重机组装或拆卸相关的所有事故中，93%涉及格构式臂架起重机（死亡通常发生在仅由提升绳支撑的吊杆坠落时），而7%的组装/拆卸事故与塔式起重机有关。在组装/拆卸起重机时，其他常见的事故原因包括工作设施不足、绳索和锚具不安全以及天气条件。尽管有超过90%的移动式起重机事故归因于操作员失误，但目前缺乏对操作员失误的定义。此外，与移动式起重机事故相关的其他因素包括支架故障（30%）、未使用支腿（20%）、起重机故障（10%～20%）和索具故障（4%～15%）。

3　影响起重机操作安全性的因素

起重机可能会以多种不同的方式发生故障，有时甚至是灾难性的。总体而言，起重机存在公认的13种故障方式，包括过载、侧拉、支腿故障、提升限制、两个阻塞、杀手钩、吊杆屈曲、翻转/倾覆、转台意外转动、转向过度/卡滞、控制混乱、进出和意外电源线接触。其他已识别的方式包括装配/拆卸不当、索具故障/负载或起重滑车坠落、移动负载撞击和起重机自身撞击。

3.1　起重机操作参与者的过失或误判

杨辉等人的研究表明，多数塔式起重机造成伤亡是由于操作员的粗心大意^[8]。例如，在距离电线上过近、采用不适当的索具或超过起重机的负载等。这些事故的根本问题在于起重机操作员缺乏安全培训和正规教育。施工单位的安全培训直接影响建筑工地的安全。良好的培训计划可以大大减少事故的发生。

3.2　起重机运营中的分包实践

很少有建筑承包商拥有或运营一组塔吊，多是由内部人员或合同工租用和经营的。多层塔式分包系统在国内塔式起重机业务中非常普遍。塔式起重机操作中的多层分包合同降低了起重机操作员的工资，导致起重机操作员的工时长和流动性高，直接影响施工安全。因此，这种多级分包系统会造成许多潜在问题，包含在协调、计划、安全责任和沟通的分配以及分包商执行的安全措施等方面。分包劳工的高流动性使起重机操作员对现场和工作环境不熟悉，对现场缺乏控制，常导致工人工作效率低和事故率高。

其他的因素诸如紧张的施工进度，也是导致起重机在建筑施工现场发生施工事故的一个因素。进度落后的工作会营造紧张气氛，迫使工人高强度工作，更容易发生安全事故。

3.3　起重机安全责任

施工对应的各个环节都应对起重机的安全作业负责，包括起重机制造商、起重机租赁公司、承包商和分包商、起重机操作员、起重工、信号工及起重机协会和标准制定组织。

起重机制造商必须设计符合安全规范和操作原则的起重机，应满足所有适用的安全和设计标准，以易于维护。确保起重机控制装置在外观和操作上相对统一，可以显著减少操作员的失误。此外，制造商应积极监控其起重机的现场性能，评估是否有设计缺陷可能会导致产品故障。

起重机租赁公司需要提供符合标准且工况良好的设备。每台起重机相关的记录（序列号、零件手册、维护计划以及修改等）必须在起重机的使用寿命内予以保存。

虽然起重机设备通常是从第三方租赁的，但租用设备的雇主有责任确保起重机的工况良好。因此，施工承包商和分包商需要制定有效的起重机安全检查程序，并在发现问题时及时通知起重机租赁公司和制造商。此外，使用起重机的各级承包商必须致力于起重机的规范操作，始终遵守安全起重指南。

起重机操作员的操作水平直接影响起重机的安全操作。起重机操作员需将其操作限制在已达到技术和性能要求的起重机上，不得在可能影响起重机正常操作或机械完整性的条件下操作起重机。

与起重机操作密切相关的公司、劳工、供应商和相关协会，为信息交流、培训和解决问题提供了一个良好的论坛。

标准制定组织可以是监管性的，也可以是自愿的，两者具有不同的作用。监管机构负责颁布和执行安全标准，通常涉及起重机安全操作的最低要求。自愿制定标准的组织则往往设计和推广远超出最低要求的标准。

4　提升起重机操作安全性的解决方案与建议

4.1　建立健全起重机安全规程

目前已经制订了可进一步提高起重机操作安全性的程序，分为培训、认证、维护/检查、通信和电气程序5类。最重要和最明显的起重机安全规程之一是应确保在发生设备故障时不会有人员因掉落的负载而受伤。因此，所有工人必须远离即将被提升的负载或悬挂的负载。

4.2　完善操作员和起重工保护机制

操作员和起重工保护机制可降低因起重机底盘、索具或电气故障导致操作员或附近人员受伤的可能性。加固驾驶室是一种降低操作员伤亡的方法。但是，对于塔式起重机来说，这不一定是一个合适的方案，因为操作人员离地面很远。但是，对于移动式起重机来说，这是一种重要的方法。加强移动式起重机的控制室（相对于重型设备所需的翻车保护系统）可以防止驾驶室被掉落的负载压碎或变形。所有起重机驾驶室应配置抗冲击玻璃，还应配备挡风玻璃雨刮器，以提高恶劣天气下的能见度。

4.3　加强从业人员培训

培训旨在减少或消除与起重机故障相关的人为因素的可能性，并使人员参与安全装置的选择和使用。起重机操作员的最低要求是操作员需要符合起重机操作领域内的法定年龄，通过了包括视觉深度感知在内的身体检查，具备健康的身体素质包括情绪稳定、不习惯性用药等。应聘者应提供一份先前由自身操作设备造成的伤害或财产损失清单。另外，操作人员应接受合格教员的正式课堂培训，以确保具备足够的起重机知识，并应通过认证。

触电不仅对起重机操作员是危险的，而且对与起重机或负载接触的个人也是危险的。调查显示，10起触电事件中有8起与在供电线路旁引导负载的人有关。同时，信号员在操作起重机负载时也存在风险。起重工应始终使用标语，用于引导提升荷载就位的线。除了提供荷载放置控制外，标记线能确保提升的荷载不会摆动到吊杆中而避免吊杆故障。另外，应对起重工进行培训，以识别起重机索具中的危险情况，如钢丝绳变形、应变、捆绑或扭结。每次使用前，工作人员需检查机械设备（包括钢丝绳）。索具设备应在每次轮班使用前进行检查，必要时在使用期间进行检查，以确保安全。有缺陷的索具设备，必须立即停止使用。起重工和信号员是起重机操作的关键人员，因此公司必须为其提供相关的培训。此外，需对起重机维护人员进行适当培训，使其能够在负责维护的特定设备上工作。除了确保设备的正常功能和结构完整性外，维护人员还必须了解单个部件在整个起重机中的功能。除了起重机结构和具有高机械应力的区域外，还应该定期性、预防性维护和维修例行程序，包括所有机械、电气和液压系统。

4.4　严格执行审查认定

对于任何操作员来说，几乎不可能注意到起重机起重所涉及的所有潜在危险。由起重机专家对施工起重机操作的各个方面进行深入审查，可提供详细的信息，并提供可靠的解决方案，以避免起重机对人员造成伤害。可以采取加强安全程序的形式，也可采取重新设计的防止起重机事故的安全系统。考虑到许多可能导致起重机故障的设计和操作因素，除了原始设备性能外，任何工程工作都必须考虑人为因素的作用。然而，为防止起重机超过其安全性能范围而开发的主动系统，可最大限度地减少人为因素的失误，从而减少起重机事故或者降低其严重程度。

起重机安全的另一个重要因素（与设备和程序问题无关）是起重机操作员和相关人员（如起重工和信号员）的能力和技能。培训和评估对建筑起重机操作员保持高水平的技能至关重要，因此操作人员和相关人员需要对其可能操作的起重机类型进行培训，以不断提升自身的操作水平。

虽然起重机目前可使用一系列安全装置和程序，但这些装置的普及程度尚不清楚，需要进行额外的研究来评估这些安全方案的应用和有效性，以识别和纠正缺陷，并减少因在起重机周围工作而导致的施工事故。未来的研究要考虑到与起重机安全相关的多因素相互作用，包括设计和工程、操作员培训、安全设备和程序以及法规。与起重机相关的高建筑伤亡率显示，当前的安全程序和装置在预防事故方面并非完全有效，且缺少数据来评估设备故障导致事故的严重程度。

除了进一步审查起重机安全系统设计、增加培训和加大检查力度外，未来的研究还需要清楚起重机伤害问题的严重性。通过案例对照或交叉设计的研究，为起重机相关伤亡的重要风险因素以及其他建筑行业问题提供新的见解。此外，需要构建有效的监测系统，以确定起重机和其他移动设备与建筑业伤亡人数的相关频率，从而了解并掌握之间的关系，更好地避免事故的发生。

5　结语

通过对起重机在建筑行业中产生的安全危害进行综述，全面回顾了起重机的设计和使用的历史进程与发展，统计了起重机引起的伤亡数据，结果指出33%的建筑伤亡（死亡和永久性残疾）与起重机有关。但是，受限于缺乏可用的暴露数据来估计有风险的工人人数（很难精确地确定工人接触起重机所需的因素），所以无法计算非操作人员的比率。影响起重机操作安全的3个主要因素包括起重机操作参与者的过失或错误判断、起重机运营中的分包方式和起重机自身的设计问题，因此从建立健全起重机安全规程、完善操作员和起重工保护机制、加强从业人员培训和严格执行审查规定等角度，提出了相应的起重机安全解决方案和建议，以期为起重机行业和从业人员的未来发展提供参考。

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