建设工程脚手架施工与安全管理分析

摘要

脚手架在建筑行业中占有十分重要的地位。我们国家也对针对脚手架的施工、管理等各方面给出了详细的要求。要知道在每年的建筑工程事故中,有一大部分事故就是脚手架的搭拆不规范,管理人员安全知识匮乏引起的,所以对建筑工程中脚手架的施工、安全管理的研究与优化是十分重要的。

本文通过研究了解国内外建筑工程脚手架的发展与形成,了解脚手架的重要组成构件,了解其组成构件在质量、力学上的要求。研究脚手架的种类,脚手架的施工过程中、管理过程中存在的危险因素,针对这些危险因素进行详细的分析,最终找到一个减少脚手架的安全事故的管理方法。

 关键词:脚手架工程;安全管理;施工过程

第1章绪论

  1.1研究背景

在建筑修建过程中脚手架是必不可少的建筑工具。当在高空施工作业时,施工人员就可以踩在脚手架上,为施工人员提供落脚点与安全防护。当施工人员在危险的高度作业时,脚手架防护网能提供一定的保护作用,也可以防止物体从高处坠落。另外脚手架还可以实现一些短距离的运输工作,提高作业人员的施工的效率。为此脚手架在建筑过程中占有十分重要的地位。

建筑行业安全事故发生次数以及死亡人数在国内各个行业里居前三的地位[1]。为此我国不断更新有关脚手架的使用规范,并要求相关的施工单位、制造单位都要按其规范进行合法的施工作业、生产经营。规范要求从脚手架的质量上保证脚手架的安全,严格执行脚手架搭设与拆卸流程,以保证施工人员的安全。但是在每年还是会有脚手架的脚手架安全事故发生,其中占主要部分的就是脚手架错误施工与管理不善造成的事故。那么我们要如何减少脚手架事故的发生,减少脚手架施工与管理过程中存在的安全隐患。这是一个值得我们探究的问题。

从系统工程学的角度出发,当人子系统、机器子系统、环境子系统三个系统所处的状态不安全、不稳定时,就会有发生事故的可能。要知道组成系统的内部部分之间的关系是相互影响、相互制衡、相互作用的只要其中一个组成部分出现问题,那么对整个系统都会有一定的影响。所以针对脚手架的安全事故我们需要将其看成为一个系统,从施工人员、脚手架构件、施工环境和安全管理方式上做一个全方位的分析。最终通过分析的结果给出合理且可行的意见和建议。

 1.2国内外脚手架的发展现状

脚手架的出现和成型是一个缓慢的过程,几乎每一个新型脚手架的出现都体现了发明创作人对提高建筑物修建的高度与速度,提高施工人员的工作效率的观点。通过对建筑工程脚手架发展过程的研究,能更好的让我们看到脚手架构件的发展与国内外脚手架的发展差距。

 1.2.1国外脚手架研究现状

在早期的脚手架国外采用的是竹子与木头为原材料制作,但是由于木头与竹子的材质强度低,耐用性差,且着火的几率大,所以慢慢的这类脚手架就被淘汰了。

在20世纪初期,由连接件、钢管等组合的钢管支架被英国人首先发现,通过英国人后期的发展与完善,最终出现了第一批扣件式钢管支架。

在20世纪30年代,一种新型的单管钢支柱在国外出现,特点是可人为调节其高度。该类钢支柱的优点是更加的精确,其可靠性也十分好。

在20世纪50年代,X研究并发明出了门式支架,就是我们如今的门式脚手架,门式脚手架拆装简单,由很好的承载能力。在50年代时扣件式钢管脚手架在日本被广泛应用。

在20世纪80年代,房屋的高度越来越高,高楼的修建成为了一种流行,一般的脚手架已经不能在高楼中使用了。悬挑脚手架频繁搭拆对施工安全不利,而且增加人工成本,进入新世纪后,出现了爬升脚手架,利用机械动力,将悬挑脚手架分段或整体向上提升[2]。

 1.2.2国内脚手架研究现状

在早期,我们国家在建筑工程中使用的是竹木脚手架,但是在时代的不断发展与更新中,新型的脚手架逐渐取代了竹木脚手架的位置,新型的脚手架相对于竹木脚手架而言更加的便捷,并且新型脚手架的材质更加的便捷、轻巧、强度大,使用周期也更长,大大的促进了我们国家建筑行业的发展。

在20世纪60年代,中国的建筑行业就已经开始使用扣件式钢管脚手架,因为我们发现和竹木相比较,扣件式钢管脚手架搬运会更加的便捷、加工也更加容易,所以在当时在建筑行业中取代了竹木。直到在70年代的后期,扣件式钢管脚手架才在中国被普遍应用。

在20世纪80年代初期,中国引入了国外的门式脚手架、碗扣式脚手架,并且在我们国家的建筑行业中占有很大的使用价值。其中碗扣式脚手架被大量使用。

在20世纪90年代初期,我国引进国外先进的脚手架技术,并且通过对其技术的研究,研制并开发出多种新型脚手架,如塔式脚手架或各种,类型的爬架。

目前,我们国家在脚手架研制与创新上已有一定的成就,但是与国外相比,在制作技术和质量上仍然存在一些不足,需要有人不断的创新与发展,最终实现减少脚手架的安全隐患,提高脚手架的质量的目的。

国家现行规范,2011年在我国又新发行了扣件式脚手架的相关规范,扣件样式的脚手架搭设要求与计算办法在规范中得到了更加详细与全面的描述,脚手架材料的要求,荷载标准等也更加完善。同时建筑行业其他规范也正式施行。

 1.3建筑工程脚手架研究目的

安全不是绝对的,危险隐藏在安全之中,在施工过程中一个心理,一个微小的动作往往就是引起灾难的危险源头,所以我们需要通过分析,增强对建筑工程脚手架的施工安全管理,减少脚手架事故的发生,通过各种理论分析安全事故成因,给出符合实际的可行性建议,能进一步规范脚手架操作人员的行为,提高操作人员的安全意识,保障作业人员的安全。其最终目的就是减少建筑工程脚手架施工过程中的伤亡事故,为今后建筑工程脚手架的研究与发展提供资料和依据。

 1.4建筑工程脚手架研究意义

脚手架的安全事故几乎每年都会发生,事故的人员伤亡与财产损失对企业和国家来说都是沉重的伤害。建筑施工脚手架作为施工场所的重大危险源[3],对建筑工程脚手架进行研究是十分必要的,通过对脚手架的研究可以有利于国家和XX对施工企业实行宏观的控制与监督,降低施工企业危险事故的发生概率与经济损失。通过对脚手架的研究可以提高施工企业对脚手架的安全管理水平,保障施工人员的作业安全。通过对脚手架的研究可以对脚手架事故的发生做出预防与预测。所以不管从施工人员安全保障和降低经济损失的角度来看,对建筑工程脚手架的研究很有意义。

 第2章脚手架的组成及使用范围

脚手架常用于房屋建筑工程、市政工程等施工领域[5]。搭设出一个完整美观的脚手架,需要施工人员有丰富的搭设经验。脚手架我们要详细的了解脚手架的组成与使用范围才能更好对脚手架的安全隐患进行全面的分析。

 2.1脚手架的构配件

  2.1.1脚手架的构配件与规范

现在很多施工现场常用的脚手架为扣件式,扣件式脚手架的构件种类繁多,不同构件在材料、性质、受力等各方面有不同的要求。

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脚手板分为不同种类,不同的脚手板在搭设时有不同的自重标准值要求。如下表2.3。当脚手板自身的重量超出规范的标准值时,就会造成脚手架所受的荷载增加,较为严重的情况下会导致脚手架倒塌。

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 2.1.2脚手架常用术语

在脚手架的使用过程中常常会用到很多术语,各术语都有其自身的含义。如表2.4脚手架常用术语,对专业的名词做出了详细的解释。

 2.1.2立杆、横杆、纵杆的搭设规范

立杆与纵向水平杆搭接位置是立杆在外,纵向水平杆在内。同时在搭设过程中要求,每根纵向水平杆的长度不能小于3个立杆之间的距离。两根相平的行纵向水平杆连接头不能出现在同跨、同步里面;两根平行的纵向水平杆的连接头位于同一横向水平杆两侧时,要求两个连接头之间的距离应大于500mm。如图2.1。图2.2。

如果地面存在陡坡,上下地面存在的高度差为1m,我们搭设的立杆一根位于坡顶面,一根位于坡底面,就要在有高度的位置重复设置两根平行的纵向水平杆。两根纵向水平杆的距离必须跨越3根立杆并固定。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm[6]。如图2.3。

91dc72b1027b5b19b89b627f67100dcd  图2.1接头不在同步内(立面)

1-立杆;2-纵向水平杆;3-横向水平杆

f8fdcd5056d362d246cdcb2e9a62b250  图2.2接头不在同跨内(平面)

1-立杆;2-纵向水平杆;3-横向水平杆

fb4bfee67528bb937042a2c670d50ded  图2.3纵、横向扫地杆构造

1-横向扫地杆;2-纵向扫地杆

 2.2脚手架的使用范围

落地式脚手架:该脚手架可以从地面开始搭设,根据搭设的方式可以分为单排落地脚手架与双排落地脚手架。可以用于民用建筑、工业建筑、其他临时建筑的骨架等,落地式脚手架如图2.4所示。

图2.4落地式脚手架

7d15a76e9d63b88217f95bc70c81aa84  整体爬升式脚手架:该脚手架可以用于40层以上的建筑施工上,也可以用于当楼层高于16层楼以上的一些结构,如框架、筒式等结构。超高层的建筑,在施工过程中升爬式脚手架的所用量应该在30%~50%之间。整体爬升式脚手架如

图2.5

15b70df92e6de94c8b623730e878fee4  图2.5整体式爬升脚手架

悬挑脚手架:用于每一层悬挑,也可用于多层悬挑,高层可以分为很多个阶段,各个阶段的搭设高度要控制在25cm,如果悬挑架成为了脚手架的一部分,那么悬挑脚手架的搭设可以超过50cm。悬挑脚手架可用于超高层楼房、也可以在建筑的四周都是裙房的情况下使用。分阶段对悬挑脚手架进行搭接的情况是在建筑实际高度大于设计的高度上实现的。悬挑式如图2.6所示。

图2.6悬挑式脚手架

2c2924719ac70b96d4f1d22d02b4581d  碗扣式脚手架:立杆、顶杆、横杆、斜杆、支座、碗扣节点等组成的构件[7]。如图2.7。碗扣式脚手架有两种类型。

单排碗扣式脚手架又分为3种形式,第1种形式是当框宽*框高为1.8*1.8时,其适用于一般外装修和维护。第2种形式是当框宽*框高为1.2*1.2时,其只适用于一般外装修。第3种形式是当框宽*框高为0.9*1.2时,其只适用于载重施工。

双管碗扣式脚手架分为:轻质双管碗扣式脚手当廊道宽*框宽*框高为1.2*2.4*2.4时,其适用范围为一般外装修和维护等。普通双管碗扣式脚手当廊道宽*框宽*框高为1.2*1.8*1.时,这种脚手架是结构施工常用的。重型双管碗扣式脚手当廊道宽*框宽*框高为1.2*1.2*1.8/1.2*0.9*1.8时其适用于载重和高脚脚手架的底部。

图2.7碗扣式脚手架

6a35f152eca8503051b1f65b76a83541  扣件式脚手架:为工程施工而搭设的、承受荷载的由扣件和钢管等构成的脚手架与支撑架[8]。扣件式可用于当墙体的厚度等于1800mm或小于1800mm时,也可以用于质量比较轻的墙,可用于砖头砌成的墙体,要求砂浆的配合比小于或等于1:5.27:1.16。用于当建筑的高度大于24m的时候。可以用于组装井字架。扣件式脚手架如图2.8。

图2.8扣件式脚手架

5400a51859e0e94fc0cf6426c72c2b91  第3章脚手架常见事故类型及原因分析

  3.1脚手架事故

脚手架工程是建筑工程中重要的一项内容,其搭设的合理性会对工人的人身安全带来一定影响[9]。搭设时,要了解构件的材料、强度上是否存在问题。劣质、不符合要求的材料会降低构件的自身强度,也会增加脚手架发生事故的机率。最终照成严重的人员伤亡、大量的财产损失,对社会造成严重的影响。

  3.1.1事故理论

脚手架事故的发生是由于在脚手架的施工过程中有人的行为与思想错误、物的状态不稳定。是怎样导致事故发生,人与物它们之间又有何联系,其中对它们关系描述最受世人认可的就是因果联锁理论、轨迹交叉理论。

海因里希认为事故发生是按照一定的次序发生的,且其中存在因和果。该事故认为事件链中原因大部是人的错误,而且联锁反应中前排到后排必到的规律太绝对。

轨迹交叉理论认为人与物处于相同重要的地位。人存在的不安全行为、物自身的不安全状态、管理因素的缺失,如果这3个要素在时空上发生交叉就会导致事故的发生。

事故致因理论可以得出,脚手架事故的发生有偶然性、随机性,但是事故存在有是必然性也有规律性可言的。如在安全事故中经常涉及到的事故法则1:29:300,该法则是一个评价事件严重程度的标准。事故的发生可以认为是多层次的,事故致因的多种因素都可以归纳为“人”“物”两大类,同时还需要考虑环境和管理的因素。

 3.1.2事故类型

经过对文献进行研究,对事故进行调查与分析,脚手架出现了不同的事故类型。如表3.1所示。

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总结以上的脚手架事故可知,事故的主要原因都是人存在不安全的行为,物存在不安全的状态和管理疏忽引起的,所以脚手架施工过程中要着重关注人、物和管理上的问题才能从根本上减少脚手架事故的发生。

 3.2脚手架安全问题与解决方案分析

  3.2.1脚手架存在的安全问题

脚手架会存在以下安全隐患:脚手架自身出厂质量,没有达到国家现行规范要求;未设置剪刀撑或剪刀撑在进行搭设时出现错误,导致钢管所受荷载发生变动。架子工未按规定或专项施工方案搭设,未能及时发现脚手架安全事故隐患[10]。脚手架的构架没有进行定期的维护保养,造成脚手架损坏严重,加大了经济损失。

 3.2.2脚手架问题的解决方案

首先统一脚手架的材料等。建设各方及XX监管部门应加强脚手架产品的进场复验管理[11]。若施工单位的负责人认为脚手架的构件存在问题,可以与检查脚手架材质标准的公司验证。同时提高脚手架的制作工艺。对脚手架的搭设与拆卸严格按照规定进行,一定要做好防护措。其次定期对脚手架的构件进行保养、维护,提高脚手架的使用寿命,减小经济损失。施工单位领导和管理人员要多外出与其他公司一起交流项目,要善于发现其他施工单位的管理优点并学习。提高自身的技术水平,从根本上解决外脚手架存在的安全问题[12]。

  3.3施工作业人员的管理

  3.3.1作业人员危险隐患不安全行为

由于施工企业项目部多,地点分散,各种检查很难全面铺开[13]。许多施工单位的人员安全管理有纰漏、疏忽,文化水平低下的工人更容易造成事故发生,在它们的认知中,长久以来生活经验占他们作业的主导地位。在脚手架搭设、拆除过程中没有佩戴好劳动防护用具,操作人员安全意识较低,没有接受过专业的技能培训。在脚手架上进行作业时,作业人员将所用的材料、构件乱堆、乱放,使物品集中在同一受力点,导致出现脚手架的连接钢管出现弯曲变形,最后导致整个脚手架坍塌。以上都是脚手架施工人员在施工过程中可能存在的隐患。在脚手架施工的整个过程中都需要排查隐患。

 3.3.2对作业人员的管理措施

为了保障施工人员的安全,施工企业必须在脚手架搭设、拆除前,对作业施工人进行安全培训。安全员必须每时每刻对现场施工作业人员进行监督和检查。在开始施工时,现场的安全管理人员应严格检查现场施工人员的作业证书,如果出现无证作业,因及时制止,待作业人员取的相应的作业证书,才可进行作业。要求相关技术操作人

员、管理人员、设计人员以及维护人员必须持证上岗,每一个施工人员必须要有相应的从业资质[14]。在进行脚手架上进行作业时,禁止作业人员将所用的材料、构件乱堆、乱放,避免使物品集中在同一受力点,导致出现脚手架的连接钢管出现弯曲变形。

 第4章脚手架工程安全管理措施

  4.1脚手架的材料

  4.1.1脚手架所用材料

对于脚手架的材料国家是有一定要求的。如表4.1所示。如果在对建筑进行修建的过程中,脚手架构件的材质没有达到国家的要求,在一定程度上会存在很大的危险隐患。

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但是在日常生活中,由于企业钢管制作技术上的不成熟、各脚手架的标准还不统一,会造成生产出的钢管所承受的荷载分布不均,从而埋下脚手架的事故隐患。同时在制作脚手架时,某些厂家为了提升盈利,会选择不符合规定的原料,或者添加一些其他材料来代替,从而降低了钢管的强度。因此国家要加强对脚手架所用材料的监督管理,企业要提高生产工艺,从源头上保证脚手架施工过程的安全。

4.2脚手架的搭设

  4.2.1脚手架搭设前的准备

施工单位的相关技术人员以及施工领导需要明确施工场地的施工条件[15],要及时的相负者人汇报现场的进程或存在的问题。若脚手架的扣件、连接构件出现有损伤或者变形的情况,则需要及时对该损坏的脚手架进行记录、更换,禁止将出现变形或损伤的脚手架连接构件、扣件进行再次使用。脚手架搭设之前,要将搭设场地内的垃圾与杂物清除,如果搭设场地凹凸不平,需要将场地内的施工地面铺平夯实好,脚手架的搭设工作才能正式开工。进行脚手架搭设之前,脚手架的杆件和用于连接的构件需要经验丰富的专业搭设人员检测,因为杆件、连接件不允许存在有裂痕以及凹陷的情况。要求脚手架的扣件和连接件能够灵活转动[16]。

 4.2.2脚手架搭设时的注意事项

脚手架的搭设场地地面不能有水,为了保障脚手架的搭设平稳还需要将场地的水排出,保证有坚实的基础。保障脚手架的安全和现场作业人员的安全。回填土的处理十分重要,因为脚手架的里排柱支撑在回填土上,如果回填土处理不当,对后期脚手架的搭设工作会有一定的影响。

在进行脚手架搭设过程中应注意,现场脚手架搭设的作业人员是否按照施工单位的操作规程进行搭设。作业现场的安全管理人员或施工人员是否按照规定在脚手架搭设的附近设置安全警戒区域,是否设置安全防线,张贴禁止进入的安全警示标识牌。现场的安全管理人员在巡查过程中,现场脚手架的连接构件、扣件是否符合严格的装配规程,搭设时是否出现松动,或构件组合不稳定的情况。在进行脚手架的搭设时,搭设的某处构件连接杆承载是否超出负荷重量,是否出现连接构件杆出现弯曲破损的情况。另外脚手架搭设完成时,现场施工人员是否按照规定的要求设置剪刀支撑。现场施工人员在脚手架搭设时,检查立杆与地面是否垂直度,水平度是否达到规定的要求。

最后在具体的施工现场,施工单位要认真落实对污染物进行有效的遮挡的相关规定,减少对大气的直接污染[17]。

 4.3脚手架的构造要求

  4.3.1连墙件

连墙件的杆件要打入钢精混凝土里面,位于钢筋混凝土里面的杆件长度要大于300mm,在混凝土外面的杆件长度要小于200mm。连墙的杆件之间要用扣件进行连接。在打连墙件的时候要先确定,打入的位置,并且要求连墙件之间是水平的。

连墙件有二步三跨、三步三跨两种搭接方式。其中二步是指三个水平杆垂直高度相加,同理三步是四个水平杆的高,三跨是指四个立杆之间的距离。在现实生活中建筑工地上常用的就是双排脚手架,双排脚手架设置连墙杆件就需要考虑荷载对立杆的影响、脚手架需要搭设的高度、横距与步距之间的联系。如下表4.2所示。

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连墙件所处的位置、要求的件数要符合专项施工方案。搭设的方法分为双排落地、双排悬挑、单揸。如表4.3所示。

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 4.3.2剪刀撑

单、双排脚手架用剪刀撑进行加固。在加固时,要考虑跨越多少根立杆和与立杆之间的倾斜角度有多大。当倾斜的角度ɑ为45°时。跨越的立杆根数为7根;当角度ɑ为50°时。跨越立杆根数为6根;当倾斜的角度ɑ为60°时。跨越的立杆根数为5根。由此可以发现倾斜的角度越大需要跨过的立杆数量就越少。

剪刀撑的布置:剪刀撑在脚手架上以菱形图案向上连续搭接,脚手架的高度小于24m,应在外侧立面的两头,在转角处相离15m左右,从底部到顶部连续设置。如图4.1。

图4.1剪刀撑的布置

d6a7b86cac5831e8078d1817056c2748  4.4型钢悬挑脚手架

型钢悬挑脚手架要用到工字钢,在搭设时要用钢丝绳与工字钢的末端相固定,钢丝绳的另一头要固定在上一层楼的吊环上。为保护施工人员的安全,需要在脚手架的最外侧设置安全保护网和拦腰杆件。U型环和对拉螺栓将工字钢固定在的楼层混凝土中,木方的作用就是将产生的缝隙填充,使其更加牢固。如图4.2、图4.3所示。

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1-木楔侧向楔紧;2-两根1.5m长直径18mm的HRB235钢筋

4.5脚手架的拆除

  4.5.1拆除时的注意事项

一定要做好拆除的安全管理,避免出现坠落或坍塌的事故[18]。拆除之前,脚手架上的构件等要及时的清理,脚手架需拆除的范围,用安全警戒线隔离开来,在地上放置禁止入内、有高空坠物的警示标识牌,禁止非作业人员进入的标识牌。

拆除脚手架,作业人员要按照由上至下,从外到里的顺序进行拆除。对脚手架重要部件进行拆除时,现场的人更要加强对拆除过程中危险隐患的检查,也要用表格进行记录。在进行脚手架的拆除作业过程中,如果有需要加固的连接处,操作人员需要先加固再进行拆除,这样能避免脚手架的整体出现倒塌。

脚手架的拆除工作,操作人员需要按规定戴好安全帽、系好安全绳、穿上软底鞋,保护好自身安全。同时进行脚手架拆除作业时不能将连接构件等材料从高处扔下,防止高空坠物砸伤人,也避免脚手架构件的损坏。4.5.2拆除后构件的处理

脚手架拆除完成后,将脚手架的部件按不同的类型分类放置整齐,选择的堆放位置也必须要平整,钢管之类的构件放置在规定的房间里,如果没有房间进行放置,放置在室外时也要用遮盖物进行遮盖,防止钢管出现锈蚀损坏。最后对脚手架的连接构架、扣件、螺栓等用柴油进行清洗,最后放置在规定的地方。如果发现存在有损坏的构件,能修复应及时修理,对于报废不能再次使用的脚手架构件,应堆放在指定位置,等待统一回收处理。

 结论

建筑工程脚手架安全管理的分析对建设工程很重要,脚手架的广泛应用,为人们的施工作业提供了便利,但是危险也伴随其中。本文通过研究学习脚手架现行规范,了解到脚手架立杆、纵向水平杆、横向水平杆的搭接流程,也掌握到脚手架剪刀撑、斜道的设置要求。根据所掌握脚手架的施工规范和要求,应用所学的事故致因理论分析在脚手架施工过程中人的不安全行为、物的不安全状态、管理上的缺失和其他影响脚手架事故的因素,最后得出以下结论:

(1)脚手架的种类繁多,有扣件式、碗扣式、悬挑式等。不同类型的脚手架其使用范围不同,所以脚手架要根据具体施工条件进行合理的选用。

(2)在施工过程中发生了脚手架事故,其中的原因是人的心理和行为上出现差错导致事故发生、是物的质量与性能出错处于危险的状态,因此从源头上减少脚手架事故发生,就要加强现场施工人员管理、加强作业人员培训、加强脚手架构件的质量监管,使脚手架的立杆、纵向水平杆、横向水平杆等构件的搭接更加规范化。

(3)根据事故案例得出,现实生活中施工企业存在脚手架施工方案不审核,项目管理混乱、违章指挥,工程项目存在挂靠、违法分包和架子工持假证的情况,因此还需要国家加强安全督查,企业提高施工管理能力。

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建设工程脚手架施工与安全管理分析

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