壹、行業分類
工業繩索高空清洗作業(Industrial Rope Access Work for High-rise Building Cleaning)
貳、災害類型
高處墜落事故(Fall from Height Accident)
叄、媒介物
建築物頂層無框式玻璃女兒牆(Frameless Glass Parapet at Building Rooftop)
肆、人員傷亡情形
作業人員一名墜落致死(Fatality of One Rope Access Technician)
伍、發生經過
一、事故時間:中華民國 114 年 2 月 24 日 13 時 20 分
二、事故地點:台南市某 15 層(含屋突)住宅大樓三、事故概況:
(一)具三級工業繩索技術認證之技術員於屋突設置繩索系統
(二)採用雙繩系統(黑色主工作繩/藍色安全繩)進行外牆清洗作業
(三)繩索經 14 樓玻璃女兒牆時與玻璃面形成約 45° 夾角
(四)單一保護套同時包覆雙繩
(五)人員因施工時,重壓在玻璃上,依序導致:
- 玻璃因應力集中破裂,主工作繩遭玻璃碎片割斷
- 人員墜落動能使安全繩於保護套下方 17cm 處遭玻璃切口截斷
- 防墜器(ASAP)位於人員下方,無法發揮救援功能。最終導致人員墜落死亡。
圖 1: 玻璃破裂前示意圖
圖 2: 玻璃破裂後示意圖
陸、原因分析
一、直接原因(Immediate Cause):繩索保護套與防墜系統未發生作用導致繩索割破玻璃,施工人員墜落(failure of fall arrest system)
二、間接原因(Contributing Factors):
(一)不安全狀況:
- 一般玻璃容易破裂,故實際應用時需要經過強化處理。但依舊有可能發生自爆現象。玻璃生產過程,會產生硫化鎳夾雜物是玻璃應用的問題。回火過後硫化鎳夾雜物處於亞穩定 α 型。這些夾雜物最終轉化為 β 型(在低溫下穩定),體積增加並導致玻璃破裂。在強化玻璃的中間,材料容易受到張力導致裂縫擴展並導致玻璃自發性破裂。
- 玻璃屬於建物附屬易碎物,假設本案不是自爆現象所引起,惟繩索與玻璃延伸的夾角 θ 不宜過大 (本案約 45°)
圖 3: 繩索與玻璃延伸的夾角約 45°
假設人員重量 70kg,夾角 θ ≈ 45 = π / 4
\[
\theta\approx 45^\circ=\frac{\pi}{4}
\]
依力的合成,向量和計算,玻璃靜態承受壓力,如下:
\[
F=70*2*sin(\frac{\theta}{2})=70*2*sin(\frac{\pi}{8})=54.95\ kg\\
\]
由於施工中,技術員來回移動施工
故,實際壓力 = 靜態壓力 + 擾動力,遠大於 54.95Kg
- 繩索路徑規劃不當
圖 4: 應力集中導致玻璃破裂
- 玻璃女兒牆,可分為有邊框與無邊框玻璃,本案屬於無邊框玻璃女兒牆,風險較高。
(二)不安全的動作:
- 未正確辨識作業風險:
未評估繩索與玻璃接觸造成的潛在破壞。對作業場地的結構認知不足,誤認
為玻璃可承載壓力,未正確使用防墜器 (ASAP)。
- 現場缺乏適當監督與施工前風險評估
沒有完整的 JSA (Job Safty Analysis)。缺乏落實事前危害預測。
- 衝擊力分析:
動量 (衝量,momentum) p = mv
安全繩斷裂處為玻璃上沿往下約 0.45m 處
其中,g = 9.8 m/sec2
假設技術員重量為 70kg ,則動量為
\[
p\ =mv=70*2.97=207.9\ kg*m/sec
\]
玻璃破裂後,繩索會以動量207.9 kg*m/sec,迅速下滑至下方破裂的玻璃,如同壓在一把刀子上,導致繩索瞬間斷裂。
-
墜落係數分析
墜落係數:「墜落係數」是表示墜落嚴重性的比例。這是下墜距離和繩索可以
吸收的衝擊力之間的關係。計算方式,如下:
\[
f=\frac{h}{L}
\]
f:墜落係數
h:墜落距離
L:繩索或挽索在系統內的長度
本案中,技術員的 ASAP 防墜器,是位於腰間下方,其墜落係數接近 1.5。
一旦墜落,風險較高。
圖 5: FF 墜落係數 www.ropebook.com
-
繩索保護套未產生保護作用
繩索保護套只有使用一條壓在破璃上,同時保護黑色工作繩與藍色安全繩,
圖 6: 繩索斷裂處位於保護套下方約 17cm 處
當玻璃破裂時。由於繩索往正向下移位約 45 公分,此時繩索會向下位移,
繩索斷裂處位於保護套下方約 17 公分處。導致繩索保護套未發生保護作用。
其中,α, β, γ 為內角,θ ≈ 45◦為外角
A, B, C 為繩索未斷裂前之位置。
A
′
, B
′
, C
′
, D
′
為繩索斷裂時之位置
試算方式,如下:
已知,BD
′
= 玻璃破裂處往下約 45cm 處
OB ≈ 9.899m
BC = B
′
C
′ ≈ 15cm = 0.15m
依正弦定理
\[
\frac{OB}{\sin\gamma}=\frac{BD^{\prime}}{\sin\alpha}=\frac{OD^{\prime}}{\sin\beta}
\]
可求得,OD
′ ≈ 10.223m
C′D′= OD
′ − OB
′ − B
′
C
′
= 10.223 − 9.899 − 0.15 = 0.174m
三、基本原因(Basic reasons):
技術員雖然取得高級技術員資格,工業繩索操作能力佳,惟風險評估不足(Inade-
quate Risk Assessment),未依勞動部繩索作業安全指引 、勞動部風險評估技術指
引 、ISO 22846 標準,執行完整作業前危害辨識,特別是:建築附屬物結構特性評
估、繩索-接觸面力學分析、防墜系統失效模式分析。茲分述如下:
(一)繩索作業安全指引規定,繩索作業安全指引「使用繩索技術作業前,應至少評
估下列事項」,共有八項,如下:
- 工作者懸吊半空中從事繩索作業時,是否能使用手工具或設備,其重量是否
合適重覆性使用。
- 使用之工具、設備或材料是否有鬆脫飛落致砸傷下方人員之情形。
- 是否能快速救援繩索技術員。
- 耳片之尺寸、形狀、載重是否妥適,其邊角或形狀是否易造成切割危害。
- 工作現場是否具熱表面或高熱工作,可能造成繩索受損或繩索技術員受傷。
- 工作現場之其他工作者作業型態、位置分佈等資訊。
- 工作現場周遭是否具電纜線、無線電波、石棉、鳥類盤旋等。
- 工作現場潛在危害,如毒氣、瓦斯、熱或冷、腐蝕、酸雨等。
(二)風險評估技術指引規定,風險評估之作業流程及基本考量:
- 辨識出所有的作業或工程
- 辨識危害及後果
- 確認現有防護設施
- 評估危害的風險
- 決定降低風險的控制措施
- 確認採取控制措施後的殘餘風險
(三)ISO22846 part1(2003-11-15) 規定:
3.1 繩索操作的主要目標是確保始終保持安全的工作系統。本節中描述的原則是
這種安全工作系統的一些關鍵要素。根據工作情況和正在執行的工作任務,可
能還有其他要求。安全工作系統的關鍵要素包括但不限於以下內容:
- 妥善管理和規劃;
- 使用經過適當監督的訓練有素的人員;
- 選擇、維護和保養適當的設備;
- 適當控制工作方法,包括以下內容:
- 安排使用工作設備,
- 提供緊急程序,
- 保護第三方。
3.2 所有繩索作業工作應由負責維護安全工作系統的指定人員規劃。
3.3 在開始進行繩索作業工作之前,應進行危險識別和風險評估,以確定使用繩
索作業技術的適當性並解決任何危險問題。
(四)ISO22846 part2(2012-03-01) 規定:
4.4.4 應執行以下步驟:
a)識別一般危害;
b)識別特定的危害;
c)評估發生危害的可能性和後果;
d)尋求消除危害;
e)減輕無法消除的危害;
f)確定所需人員的經驗;
g)描述確保安全工作系統所必需的其他要素。
柒、災害防止或改善對策
一、工程控制(Engineering Controls)
(一)繩索與玻璃延伸的夾角過大,導致應力集中破璃破裂,應改由屋頂樑柱下來,
減小繩索與玻璃延伸的夾角。(如圖7 )
圖 7: 正確架繩方式
二、管理控制(Administrative Controls)
(一)強化教育訓練:
- 納入材料力學基礎知識
- 增加案例研討時數(含 Near-miss 事件分析)
(二)修訂作業標準:
- 強制執行風險評估流程
- 繩索作業安全指引,附件 2 設備檢點表範例
現場風險評估主題,原訂項目如下:
高處墜落 Falls from heights、鋒利邊緣 Sharp Edges、切割 Cutting、有害物
質 Hazardous Substances、高熱症 Hyperthermia、電風暴 Electrical storm、
物體飛落 Falling Objects、蛇咬 Snake Bite
建議新增一項:易碎接觸物 Fragile contacts
捌、建議修法事項
雖然,目前繩索作業安全指引、風險評估技術指引、ISO22846,對於風險評估事宜,已
有諸多規定,惟技術員多半僅熟悉繩索作業安全指引。建議針對「使用繩索技術作業前,應
至少評估下列事項」的規定,進行修訂。
繩索作業安全指引「使用繩索技術作業前,應至少評估下列事項」,原本規定八項,如
下:
(1) 工作者懸吊半空中從事繩索作業時,是否能使用手工具或設
備,其重量是否合適重覆性使用。
(2) 使用之工具、設備或材料是否有鬆脫飛落致砸傷下方人員之情形。
(3) 是否能快速救援繩索技術員。
(4) 耳片之尺寸、形狀、載重是否妥適,其邊角或形狀是否易造成切割危害。
(5) 工作現場是否具熱表面或高熱工作,可能造成繩索受損或繩索技術員受傷。
(6) 工作現場之其他工作者作業型態、位置分佈等資訊。
(7) 工作現場周遭是否具電纜線、無線電波、石棉、鳥類盤旋等。
(8) 工作現場潛在危害,如毒氣、瓦斯、熱或冷、腐蝕、酸雨等。
建議修改第五項 (5)
(5) 工作現場是否具熱表面、高熱工作建築附掛物結構強度不足等狀況,可能造成繩索受損
或繩索技術員受傷。
玖、附現況照片
高處墜落事故(Fall from Height Accident)
圖 8: 技術員清洗玻璃現況圖
圖 9: 屋突固定點現況圖 1
圖 10: 屋突固定點現況圖 2
圖 11: 繩索壓破玻璃處
圖 12: 黑色工作繩斷裂
圖 13: 藍色安全繩斷裂
圖 14: 繩索壓在玻璃破裂處
圖 15: 藍色繩索被玻璃割斷處
相關連結:
防水抓漏冏教學
youtube防水抓漏冏教學
二、間接原因(Contributing Factors):
(一)不安全狀況:
- 一般玻璃容易破裂,故實際應用時需要經過強化處理。但依舊有可能發生自爆現象。玻璃生產過程,會產生硫化鎳夾雜物是玻璃應用的問題。回火過後硫化鎳夾雜物處於亞穩定 α 型。這些夾雜物最終轉化為 β 型(在低溫下穩定),體積增加並導致玻璃破裂。在強化玻璃的中間,材料容易受到張力導致裂縫擴展並導致玻璃自發性破裂。
- 玻璃屬於建物附屬易碎物,假設本案不是自爆現象所引起,惟繩索與玻璃延伸的夾角 θ 不宜過大 (本案約 45°)
- 繩索路徑規劃不當
- 玻璃女兒牆,可分為有邊框與無邊框玻璃,本案屬於無邊框玻璃女兒牆,風險較高。
假設人員重量 70kg,夾角 θ ≈ 45 = π / 4 \[ \theta\approx 45^\circ=\frac{\pi}{4} \] 依力的合成,向量和計算,玻璃靜態承受壓力,如下:
\[ F=70*2*sin(\frac{\theta}{2})=70*2*sin(\frac{\pi}{8})=54.95\ kg\\ \] 由於施工中,技術員來回移動施工 故,實際壓力 = 靜態壓力 + 擾動力,遠大於 54.95Kg
圖 4: 應力集中導致玻璃破裂
(二)不安全的動作:
- 未正確辨識作業風險:
未評估繩索與玻璃接觸造成的潛在破壞。對作業場地的結構認知不足,誤認
為玻璃可承載壓力,未正確使用防墜器 (ASAP)。 - 現場缺乏適當監督與施工前風險評估
沒有完整的 JSA (Job Safty Analysis)。缺乏落實事前危害預測。 - 衝擊力分析:
動量 (衝量,momentum) p = mv
安全繩斷裂處為玻璃上沿往下約 0.45m 處
其中,g = 9.8 m/sec2
假設技術員重量為 70kg ,則動量為
\[ p\ =mv=70*2.97=207.9\ kg*m/sec \] 玻璃破裂後,繩索會以動量207.9 kg*m/sec,迅速下滑至下方破裂的玻璃,如同壓在一把刀子上,導致繩索瞬間斷裂。 -
墜落係數分析
墜落係數:「墜落係數」是表示墜落嚴重性的比例。這是下墜距離和繩索可以
吸收的衝擊力之間的關係。計算方式,如下:
\[ f=\frac{h}{L} \]
f:墜落係數
h:墜落距離
L:繩索或挽索在系統內的長度
本案中,技術員的 ASAP 防墜器,是位於腰間下方,其墜落係數接近 1.5。 一旦墜落,風險較高。圖 5: FF 墜落係數 www.ropebook.com
-
繩索保護套未產生保護作用
繩索保護套只有使用一條壓在破璃上,同時保護黑色工作繩與藍色安全繩,
圖 6: 繩索斷裂處位於保護套下方約 17cm 處
當玻璃破裂時。由於繩索往正向下移位約 45 公分,此時繩索會向下位移,
繩索斷裂處位於保護套下方約 17 公分處。導致繩索保護套未發生保護作用。
其中,α, β, γ 為內角,θ ≈ 45◦為外角
A, B, C 為繩索未斷裂前之位置。
A ′ , B ′ , C ′ , D ′ 為繩索斷裂時之位置
試算方式,如下:
已知,BD ′ = 玻璃破裂處往下約 45cm 處
OB ≈ 9.899m
BC = B ′ C ′ ≈ 15cm = 0.15m
依正弦定理
\[ \frac{OB}{\sin\gamma}=\frac{BD^{\prime}}{\sin\alpha}=\frac{OD^{\prime}}{\sin\beta} \] 可求得,OD ′ ≈ 10.223m
C′D′= OD ′ − OB ′ − B ′ C ′ = 10.223 − 9.899 − 0.15 = 0.174m
技術員雖然取得高級技術員資格,工業繩索操作能力佳,惟風險評估不足(Inade-
quate Risk Assessment),未依勞動部繩索作業安全指引 、勞動部風險評估技術指
引 、ISO 22846 標準,執行完整作業前危害辨識,特別是:建築附屬物結構特性評
估、繩索-接觸面力學分析、防墜系統失效模式分析。茲分述如下:
(一)繩索作業安全指引規定,繩索作業安全指引「使用繩索技術作業前,應至少評
估下列事項」,共有八項,如下:
- 工作者懸吊半空中從事繩索作業時,是否能使用手工具或設備,其重量是否 合適重覆性使用。
- 使用之工具、設備或材料是否有鬆脫飛落致砸傷下方人員之情形。
- 是否能快速救援繩索技術員。
- 耳片之尺寸、形狀、載重是否妥適,其邊角或形狀是否易造成切割危害。
- 工作現場是否具熱表面或高熱工作,可能造成繩索受損或繩索技術員受傷。
- 工作現場之其他工作者作業型態、位置分佈等資訊。
- 工作現場周遭是否具電纜線、無線電波、石棉、鳥類盤旋等。
- 工作現場潛在危害,如毒氣、瓦斯、熱或冷、腐蝕、酸雨等。
(二)風險評估技術指引規定,風險評估之作業流程及基本考量:
- 辨識出所有的作業或工程
- 辨識危害及後果
- 確認現有防護設施
- 評估危害的風險
- 決定降低風險的控制措施
- 確認採取控制措施後的殘餘風險
(三)ISO22846 part1(2003-11-15) 規定:
3.1 繩索操作的主要目標是確保始終保持安全的工作系統。本節中描述的原則是 這種安全工作系統的一些關鍵要素。根據工作情況和正在執行的工作任務,可 能還有其他要求。安全工作系統的關鍵要素包括但不限於以下內容:
- 妥善管理和規劃;
- 使用經過適當監督的訓練有素的人員;
- 選擇、維護和保養適當的設備;
- 適當控制工作方法,包括以下內容:
- 安排使用工作設備,
- 提供緊急程序,
- 保護第三方。
3.2 所有繩索作業工作應由負責維護安全工作系統的指定人員規劃。
3.3 在開始進行繩索作業工作之前,應進行危險識別和風險評估,以確定使用繩 索作業技術的適當性並解決任何危險問題。
(四)ISO22846 part2(2012-03-01) 規定:
4.4.4 應執行以下步驟:
a)識別一般危害;
b)識別特定的危害;
c)評估發生危害的可能性和後果;
d)尋求消除危害;
e)減輕無法消除的危害;
f)確定所需人員的經驗;
g)描述確保安全工作系統所必需的其他要素。
柒、災害防止或改善對策
一、工程控制(Engineering Controls)
(一)繩索與玻璃延伸的夾角過大,導致應力集中破璃破裂,應改由屋頂樑柱下來,
減小繩索與玻璃延伸的夾角。(如圖7 )
圖 7: 正確架繩方式
二、管理控制(Administrative Controls)
(一)強化教育訓練:
- 納入材料力學基礎知識
- 增加案例研討時數(含 Near-miss 事件分析)
(二)修訂作業標準:
- 強制執行風險評估流程
- 繩索作業安全指引,附件 2 設備檢點表範例
現場風險評估主題,原訂項目如下:
高處墜落 Falls from heights、鋒利邊緣 Sharp Edges、切割 Cutting、有害物
質 Hazardous Substances、高熱症 Hyperthermia、電風暴 Electrical storm、
物體飛落 Falling Objects、蛇咬 Snake Bite
建議新增一項:易碎接觸物 Fragile contacts
捌、建議修法事項
雖然,目前繩索作業安全指引、風險評估技術指引、ISO22846,對於風險評估事宜,已
有諸多規定,惟技術員多半僅熟悉繩索作業安全指引。建議針對「使用繩索技術作業前,應
至少評估下列事項」的規定,進行修訂。
繩索作業安全指引「使用繩索技術作業前,應至少評估下列事項」,原本規定八項,如
下:
(1) 工作者懸吊半空中從事繩索作業時,是否能使用手工具或設
備,其重量是否合適重覆性使用。
(2) 使用之工具、設備或材料是否有鬆脫飛落致砸傷下方人員之情形。
(3) 是否能快速救援繩索技術員。
(4) 耳片之尺寸、形狀、載重是否妥適,其邊角或形狀是否易造成切割危害。
(5) 工作現場是否具熱表面或高熱工作,可能造成繩索受損或繩索技術員受傷。
(6) 工作現場之其他工作者作業型態、位置分佈等資訊。
(7) 工作現場周遭是否具電纜線、無線電波、石棉、鳥類盤旋等。
(8) 工作現場潛在危害,如毒氣、瓦斯、熱或冷、腐蝕、酸雨等。
建議修改第五項 (5)
(5) 工作現場是否具熱表面、高熱工作建築附掛物結構強度不足等狀況,可能造成繩索受損
或繩索技術員受傷。
玖、附現況照片
高處墜落事故(Fall from Height Accident)
圖 8: 技術員清洗玻璃現況圖
圖 9: 屋突固定點現況圖 1
圖 10: 屋突固定點現況圖 2
圖 11: 繩索壓破玻璃處
圖 12: 黑色工作繩斷裂
圖 13: 藍色安全繩斷裂
圖 14: 繩索壓在玻璃破裂處
圖 15: 藍色繩索被玻璃割斷處
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現場風險評估主題,原訂項目如下:
高處墜落 Falls from heights、鋒利邊緣 Sharp Edges、切割 Cutting、有害物
質 Hazardous Substances、高熱症 Hyperthermia、電風暴 Electrical storm、
物體飛落 Falling Objects、蛇咬 Snake Bite
建議新增一項:易碎接觸物 Fragile contacts
有諸多規定,惟技術員多半僅熟悉繩索作業安全指引。建議針對「使用繩索技術作業前,應
至少評估下列事項」的規定,進行修訂。
繩索作業安全指引「使用繩索技術作業前,應至少評估下列事項」,原本規定八項,如 下:
(1) 工作者懸吊半空中從事繩索作業時,是否能使用手工具或設
備,其重量是否合適重覆性使用。
(2) 使用之工具、設備或材料是否有鬆脫飛落致砸傷下方人員之情形。
(3) 是否能快速救援繩索技術員。
(4) 耳片之尺寸、形狀、載重是否妥適,其邊角或形狀是否易造成切割危害。
(5) 工作現場是否具熱表面或高熱工作,可能造成繩索受損或繩索技術員受傷。
(6) 工作現場之其他工作者作業型態、位置分佈等資訊。
(7) 工作現場周遭是否具電纜線、無線電波、石棉、鳥類盤旋等。
(8) 工作現場潛在危害,如毒氣、瓦斯、熱或冷、腐蝕、酸雨等。
建議修改第五項 (5)
(5) 工作現場是否具熱表面、高熱工作建築附掛物結構強度不足等狀況,可能造成繩索受損
或繩索技術員受傷。
玖、附現況照片
高處墜落事故(Fall from Height Accident)