Transcript 防墜設施性能評估與測試
防墜設施性能評估與測試 陳彥秀 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所 研究助理 1 內容大綱 • 前言 • 歷年職業災害統計 • 防墜設施使用現況 • 防墜設施強度測試與性能評估 • 結語 2 前言 • 高處作業墜落問題嚴重，且多數因缺乏有效防 護所造成，例如： 1.未設置安全母索、護欄等防墜措施 2.設置安全母索，但安全母索強度不足及 固定方式錯誤常為職災發生主因 • 國內對於中間杆柱之架設方法存在著許多盲點 中間杆柱 安全母索 3 前言 • 施工架搭設時大量採用先行扶手框作為人員防 墜設施，然而國內未有相關規範，造成使用安 全上之問題 • 水平踏板施工時常堆置大量物料及機具，人員 行走空間變窄、水平踏板載重增加，造成踏板 變形量增加，人員容易重心不穩而跌倒 • 國內斜籬目前無測試規範與組拆標準作業流程 可依循，作業人員面臨較高墜落風險危害 先行扶手框& 水平踏板 斜籬 4 歷年職業災害統計 5 歷年工作場所重大職災死亡人數統計圖 6 95~99年度重大職業災害類型分析 180 160 140 120 99年 死 亡 人 數 100 ( 人) 80 98年 97年 60 96年 40 95年 20 0 墜落 墜落 倒崩塌 被夾被捲 感電 災害類型 被撞 物體飛落 7 防墜設施使用現況 8 國內一般工地使用現況 設置不安全施工設施 開口過大 9 國內一般工地使用現況 未使用安全帶及防墜器等，並未使用母索 10 安全母索使用現況 繩索 14mm 11 安全母索使用現況 鋼索 12 國內中間杆柱工地使用現況 13 中間杆柱形式 14 無安全設施作業 組搭施工架未有防墜設施 開口處未設置護欄 15 國内先行扶手框工法使用現況 使用先行扶手框作為人員墜落防護設施 16 水平踏板未確實固定 • 施工架及水平踏板堆置重物，為吊掛模 板材料水平踏板被掀起，影響施工架整 體強度，轉角處也未妥實處理 17 未設置下拉桿 • 施工架鋪設不同式樣之水平踏板、施工架本 身未確實固定，且內外側交叉拉桿及下拉桿 未依照規定設置，墜落開口加大 18 水平踏板工地使用現況 設置下拉桿與踢腳板 內外側設置交叉拉桿 19 斜籬與防塵網使用現況 斜籬間有空隙 防塵網破舊未汰換 斜籬缺口未予以更換 20 斜籬與防塵網使用現況 搭設完善之斜籬與維持防塵網之品質 使用垂直防護網 21 防墜設施強度測試 22 安全母索破斷強度測試實驗 • 針對工地現場使用之母索，研究國內常 用之繩索本身強度與打結強度 實驗設備架構 23 安全母索破斷強度測試-繩索種類 尼龍繩索 聚酯繩索 聚乙烯繩索 花棉繩索 白棉繩索 24 安全母索破斷強度測試實驗 • 進行破斷強度測試時，使用繩 索夾具，使繩索斷在取樣處 – 取得繩索破斷時之強度 – 避免其他因素影響數值準確性 25 安全母索破斷強度測試結果 ‧14mm繩索不同材質之破斷強度比較圖 標準強度 2300公斤 26 端點繫固破斷強度－繩結名稱 鋁壓縮頭 鋼索夾 雙套結 (Aluminum Ferrules) (Clip for Wire Rope) (Clove Hitch) 八字結 活結 反穿結 (Figure-Eight Knot) (Mooring Hitch) (Back Splicing) 27 端點繫固破斷強度試驗結果 • 14、16mm尼龍繩索三股編織不同繫固法之拉斷強度 繫固形式 反穿結 雙套結 活結 八字結 14mm尼龍繩 拉斷強度 3585kgf 2551kgf 2476kgf 1514kgf (鬆脫) 16mm尼龍繩 拉斷強度 4286kgf 3649kgf 3500kgf 2796kgf 實驗前 (雙套結) 實驗後 (雙套結) 28 端點繫固破斷強度試驗結果 • 不銹鋼之鋼索夾鎖方向之強度試驗 鋼索夾鎖鋼索之長邊示意圖 鋼索夾鞍座 設置於鋼索之長邊 鋼索夾鎖鋼索之短邊示意圖 鋼索夾繫固方向不同之破斷強度 註：(拉斷強度，尾端脫出公分數) 29 安全母索動態實驗測試 • 本所完成開發安全母 索內力動態量測系統 ，對於母索在墜落防 護時，能準確量測其 衝擊力量的大小及變 化，有效掌握母索的 動態特性，以供選用 繩索之參考 量測繩索之內應力與角位移 掌握繩索受力之放大倍數 30 安全母索動態實驗測試結果 • 由實驗結果顯示，當人員發生墜落時，母索 承受載重之力量瞬間放大 • 在選用時須注意母索安全強度之放大係數， 以保障施工人員安全 尼龍繩 3000 1200 2500 1000 2000 800 力量(公斤) 力量(公斤) 鋼索 1500 1000 500 -500 0 400 200 0 0 -1 600 1 2 時間 3 4 5 -200 0 1 2 3 時間 4 5 31 中間杆柱強度測試 【靜態實驗】 反力牆 50噸油壓千斤頂 中間支撐 固定底部微調夾具 固定中間支撐夾具 32 中間杆柱強度測試 中間支撐破壞模式為基座處產生隆起、彎 曲、破裂及滑動等現象，於動態實驗可能 造成飛落危險 鋼索水平方向之受力，最大力量超過500公斤 變位圖 韌性破壞=>O.K. 33 中間杆柱強度測試 【動態實驗】 中間支撐相距3m 87公斤砂袋與1.7m安全繩 墜落距離量測布幔 反力牆 34 中間杆柱強度測試結果 •勞研所研發之中間杆柱 經過測試後，吸收沙包墜 落之位能，中間杆柱呈現 局部凹彎情形 •現地普遍使用中間杆柱 無法承受沙包墜落之能 量，造成嚴重彎折，無 法達到安全防護效果 35 中間杆柱強度測試結果 • 無論使用何種繩索，當支撐間距越大，中間 杆柱之彎曲較為嚴重 • 中間杆柱受力後可能會產生肉眼不易察覺之 損傷，鋼索也因拉扯後變長、變硬且變脆， 導致鋼索捲曲變形 間距10m 間距7m 間距5m 間距3m 36 先行扶手框實驗測試 • 國內尚未對扶手框強度有詳細規範，故參考日本 JIS對於扶手框試驗規定，施以30公斤時，變位 不得超過100公厘，破壞時之施加重量不得低於 100公斤 • 國內規範護欄：於任何方向加以七十五公斤之荷 重，而無顯著之變形 37 先行扶手框實驗測試 • 使用10噸油壓機持續加載測試扶手框之位移量( 使用紅外線測距儀測量)，來測試降伏點 加載實驗示意圖 38 先行扶手框實驗測試結果 C B A 試體 A B C 最大荷重 144 kgf 214 kgf 158 kgf 載重30kgf時變位量 28mm 45mm 26mm 試驗項目 39 先行扶手框實驗測試結果 掛具 開口已變形 底部已產生脫離 40 水平踏板偏心載重測試 • 在水平踏板上，人員快速行走或縱身跳躍 行為，使踏板因動力載重產生較大之變形 • 為掌握墜落開口範圍，本研究針對第一、 二型水平踏板，進行偏心載重測試 第二型：角鐵長條格柵型踏板 第一型：全鍍鋅鋼板壓製而成的踏板 測試架構圖 41 油壓模擬實驗 踏板型式 水平踏板測試結果 受力大小 下陷情形 下陷程度 0.6cm 第一型 踏板尺寸 170x29 (cm) 2.7cm 0.7cm 第二型 踏板尺寸 167x30 (cm) 8.1cm 42 偏心載重測試結果 人員實際測試 • 以角鋼踏板為例，一名70kg人員施力於水平踏板 邊緣，因應力集踏板下陷2.5cm • 若跳躍於單邊踏板上，下陷推估大於8.1cm ，呈現 非線性破壞模式 • 預期在動態荷重300公斤下(60cm之落差動態放大 約4.2倍) ，變形量會>>8.1cm 43 水平踏板與下拉桿對墜落開口之影響 踏板滿舖，且架設下拉桿 34cm a 踏板滿舖，而無架設下拉桿 93cm b 1.a長度33公分，b長度3公分 2.斜面長度約34公分 踏板無滿舖，而架設下拉桿 a b 1.a長度93，b長度3公分 2.斜面長度約93公分 踏板未滿舖，且無架設下拉桿 94cm 35cm a a b 1.a長度33公分，b長度13公分 2.斜面長度約35公分 b 1.a長度93公分，b長度13公分 2.斜面長度約94公分 44 水平踏板傾覆對墜落開口之影響 (第一型-人員踩踏邊緣處) 踏板滿舖，且架設下拉桿 36cm 踏板滿舖，而無架設下拉桿 95cm a b a b 1.a長度35.5公分，b長度3公分 2.斜面長度約36公分 (34公分 ) 踏板無滿舖，而架設下拉桿 1.a長度95.5，b長度3公分 2.斜面長度約95公分 (93公分 ) 踏板未滿舖，且無架設下拉桿 96cm 37cm a a b 1.a長度35.5公分，b長度13公分 2.斜面長度約37公分 (35公分 ) b 1.a長度95.5公分，b長度13公分 2.斜面長度約96公分 (94公分 ) 45 水平踏板傾覆對墜落開口之影響 (第二型-人員踩踏邊緣處) 踏板滿舖，且架設下拉桿 41cm 踏板滿舖，而無架設下拉桿 101cm a a b b 1.a長度41.1公分，b長度3公分 2.斜面長度約41公分 (34公分 ) 踏板無滿舖，而架設下拉桿 43cm 1.a長度101.1公分，b長度3公分 2.斜面長度約101公分 (93公分 ) 踏板未滿舖，且無架設下拉桿 102cm a a b 1.a長度41.1公分，b長度13公分 2.斜面長度約43公分 (35公分 ) b 1.a長度101.1公分，b長度13公分 2.斜面長度約102公分 (94公分 ) 46 斜籬強度測試 • 參考日本規定，以工地現場常發生掉落 之施工物品作為試驗材料，分析其衝擊 力對斜籬強度的影響 混凝土空心磚 鋼管 試驗用施工架 交叉拉桿 試驗材料 47 斜籬強度測試結果 試驗材料 斜籬型式 鐵管 交叉拉桿 混凝土空心磚 完全穿刺 未完全穿刺 未穿刺，但斜屏彎曲 未穿刺，但浪板下凹 未完全穿刺 未穿刺 ，但浪板彎曲 網狀 浪板 48 垂直防護網測試 • 參考日本JIS A 8952 建築工地用蓆之強度標 準規範 • 針對台灣及日本製造之垂直防護網測試 ， 進行耐貫穿與拉伸試驗 耐貫穿試驗 拉伸試驗 49 垂直防護網測試-耐貫穿試驗 • 日本製：表面強度足夠，蓆面本身並無明顯損壞 • 台灣製：因蓆面強度不足，在掉落體衝擊之下， 瞬間達到極限強度而斷裂 日本製造 台灣製造 50 垂直防護網測試-拉伸試驗 • 台灣製蓆在縱向與橫向之材質分布不均勻，受 力情形非常不穩定且抗拉力太弱 • 日本製蓆較厚且密度高，可防範較高質量之物 品墜落 日本 台灣 51 結語 52 結語 • 在設計選用安全母索時，須考量母索之材質、 編織法與束制方式等因素，並納入檢查重點 • 中間杆柱設計時，必需同時考量中間杆柱材質 及工作場所最大能允許的墜落深度，國內常用 之黃色中間杆柱強度不足，無法符合安全需求 • 先行扶手框兼具安全性與便利性，提高施工人 員接受度，並避免發生人員發生墜落的意外 53 結語 • 為避免施工人員因腳踩偏踏板造成墜落開口範 圍加大，須於交叉拉桿下方架設下拉桿，以減 低墜落風險 • 斜籬組拆人員面臨較高之墜落風險危害，選用 具安全強度之斜籬設施或提供垂直防護網等替 代措施，以保護勞工自身安全 54 報告完畢 請惠予指教 謝謝 55