高层建筑施工中脚手架安全风险防控与监测技术研究

引言

高层建筑施工中，脚手架是关键作业平台，其安全性关乎整个工程进度与人员生命。受多种因素影响，脚手架存在诸多安全风险。研究其安全风险防控与监测技术，对保障施工安全、推动建筑行业健康发展意义重大。

1 高层建筑施工中脚手架安全风险防控与监测技术研究意义

高层建筑施工环境复杂、作业难度大，脚手架作为施工过程中的关键设施，承担着人员操作、材料堆放与转运等重要功能，其安全风险防控与监测技术研究具有深远意义。从保障人员生命安全层面看，脚手架一旦出现坍塌、失稳等事故，将直接威胁到现场施工人员的生命，造成不可挽回的损失。开展相关研究，能提前识别潜在风险，通过科学防控措施与实时监测手段，将事故隐患扼杀在萌芽状态，为施工人员构筑坚实的安全防线。在保障工程质量与进度方面，稳定的脚手架是施工顺利进行的基础。有效防控风险、精准监测状态，可避免因脚手架问题导致的施工中断、返工等情况，确保工程按计划推进，保障建筑质量。

2 高层建筑施工中脚手架安全风险防控方法

2.1 结构稳定性强化与动态监测

高层建筑施工中，脚手架结构稳定性是安全防控的核心。需从基础设计、材料选用到搭设工艺进行全流程优化。基础施工阶段，应确保地基承载力满足设计要求，对松软或回填土区域采取夯实、硬化或增设垫板等加固措施，防止因地基沉降引发架体倾斜。材料选用环节，需严格把控钢管壁厚、扣件抗滑移系数等关键指标，杜绝使用存在裂纹、锈蚀或变形缺陷的构件。搭设过程中，应遵循“纵距合理、横杆加密、连墙件可靠”原则，通过增加横向斜撑、设置剪刀撑形成空间受力体系，增强整体抗侧刚度。引入智能监测技术，在立杆、连墙件等关键部位安装应力传感器和位移监测装置，实时采集架体变形数据，通过物联网平台实现动态预警。

2.2 人员行为规范与防护体系升级

人员操作不规范是引发脚手架事故的重要诱因。需从资质审核、安全教育到防护装备配置构建闭环管理体系。搭设与拆除作业人员必须持有住建部门颁发的特种作业操作证，并定期参加复训考核，确保掌握最新规范要求。施工前，应组织全体作业人员开展安全技术交底，重点讲解高空坠落、物体打击等事故案例，强化风险意识。作业过程中，强制要求佩戴全身式安全带，并通过独立防坠落系统实现“双保险”——在脚手架外侧设置水平安全绳，作业人员将安全带挂钩固定于绳上，确保任何时刻均处于受保护状态。

2.3 荷载管理与应急响应机制优化

超载使用是导致脚手架局部坍塌的常见原因。需通过荷载标识、限载装置和巡查制度实现精准管控。在脚手架立杆、横杆等显眼位置张贴荷载限值标识牌，明确单跨最大承载重量，并禁止在架体上堆放混凝土块、钢筋等重型材料。引入智能限载系统，在脚手架入口处设置称重传感器，当荷载超过设定值时，自动触发声光报警并关闭通道闸门，阻止超载行为。建立“三级巡查”机制——班组长每班检查连接件紧固情况，安全员每日抽查架体变形，项目经理每周组织联合验收，确保隐患及时发现。在应急响应方面，需制定专项预案，明确坍塌、坠落等事故的处置流程，配备高空救援缓降器、担架等设备，并定期组织演练。

3 高层建筑施工中脚手架安全风险监测技术实施策略

3.1 多维度传感器网络构建与实时数据融合

高层建筑施工中，脚手架安全风险监测需依托多维度传感器网络实现全面覆盖。在立杆、横杆、斜撑等关键受力部位部署应变传感器，可实时捕捉杆件应力变化，识别因超载或局部受力集中引发的结构异常。位移传感器与倾斜仪组合应用，可同步监测架体水平位移与垂直度偏差，尤其针对悬挑脚手架、附着式升降脚手架等特殊结构，通过三维空间坐标定位技术，精准判断架体整体稳定性。此外，环境传感器集成风速、温度、湿度监测模块，可量化分析自然因素对架体动态响应的影响。例如，强风天气下，风速传感器数据与架体位移数据的关联分析，可提前预警风振效应导致的结构失稳风险。数据融合层面，采用边缘计算技术对原始数据进行预处理，剔除噪声干扰后，通过无线传输模块将有效数据上传至云端平台，实现多源异构数据的时空对齐与协同分析，为风险评估提供立体化数据支撑。

3.2 智能预警模型开发与动态阈值调整

基于机器学习算法构建智能预警模型，是提升监测技术主动防御能力的核心。通过历史事故数据与正常工况数据的对比分析，训练模型识别应力突变、位移加速、倾斜角超限等典型风险特征，形成“数据-特征-风险”的映射关系。例如，针对扣件式脚手架，模型可学习不同荷载工况下扣件扭矩与架体稳定性的关联规律，当实时监测数据偏离安全基线时，自动触发预警信号。动态阈值调整机制则结合施工阶段特性与环境变化，实现预警灵敏度的自适应优化。在混凝土浇筑阶段，模型根据泵送冲击力对架体产生的动态荷载，临时上调位移预警阈值；在雨季施工时，针对地基软化导致的沉降风险，降低倾斜角预警阈值。此外，引入专家系统对模型输出进行二次校验，通过规则引擎匹配类似工况下的处理方案，避免误报漏报，确保预警决策的科学性与可操作性。

3.3 全生命周期数字孪生与可视化管控

数字孪生技术为脚手架安全监测提供了全生命周期管控的新范式。通过 BIM 模型与物联网数据的深度融合，构建涵盖设计、搭设、使用、拆除各阶段的虚拟脚手架，实现物理实体与数字模型的实时映射。在搭设阶段，利用 AR 技术将 BIM 模型叠加至施工现场，辅助施工人员核对杆件规格、连接方式与空间布局，减少人为误差；在使用阶段，数字孪生平台动态更新架体应力、位移、环境参数等实时数据，通过热力图、趋势曲线等形式直观展示风险分布，例如用红色区域标识应力集中部位，黄色曲线预警位移加速趋势。拆除阶段则通过逆向仿真模拟，评估架体解体过程中的结构稳定性，制定安全拆除序列。此外，数字孪生平台集成应急预案库，当监测数据触发预警时，系统自动推送处置流程、救援资源分布与逃生路径规划，指导现场人员快速响应。通过全生命周期数据沉淀，数字孪生模型可持续优化，为后续项目提供风险预控经验库，推动安全管理从被动应对向主动预防转变。

结束语

高层建筑施工脚手架安全风险防控与监测技术研究至关重要。通过完善防控体系、创新监测技术，能有效降低风险。未来，还需持续探索，为脚手架安全提供更坚实保障，助力高层建筑施工安全水平提升。

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