噪声对建筑施工人员作业疲劳影响实验研究*

王春雪，吕淑然

（首都经济贸易大学安全与环境工程学院，北京100070）

摘要：为了研究噪声对建筑施工人员作业疲劳的影响，设计噪声作业生理实验。先通过建筑施工作业疲劳分析确定疲劳测量生理指标，再通过施工作业现场噪声测量确定实验中作业环境噪声等级分类。根据实验中被试者心率指标变化率及作业疲劳自我评价量表对噪声作业疲劳程度影响进行分析，结果表明，施工人员作业疲劳受噪声影响；持续作业15min后噪声对施工人员作业疲劳程度影响显著；作业疲劳程度与作业环境中噪声值成正相关关系；施工人员作业后疲劳恢复程度不受作业环境噪声值大小影响。

关键词：建筑施工；作业疲劳；噪声；生理实验

0  引言

 随着我国城市现代化建设的飞速发展，建筑业逐渐成为我国国民经济的支柱型产业。目前我国建筑业从业人员达3500万，约为全国工业企业总从业人员的三分之一。但由于建筑业具有建设周期长、体力劳动强度大、作业人员文化水平低且流动性大等特点，造成建筑施工安全事故频发，建筑业成为安全事故发生率最高的行业之一。这不仅造成人员伤亡和巨大的财产损失，更将对我国现代化建设速度及社会和谐程度造成一定不利的影响。建筑施工安全事故中，80%以上是由人的不安全行为所造成的，而人的生理、心理疲劳是造成不安全行为的主要内因。国内外已有多位学者对作业疲劳进行研究，迟焕众等利用传感器对精密机械加工中人体的生理变化进行检测，证明了作业疲劳与人体生理存在密切的联系，并将作业疲劳分为精神疲劳、生物周期疲劳及肌肉疲劳3类；党晶对制造业中疲劳因素进行分析，并提出劳动者产生作业疲劳的主要原因有作业环境及设备因素、组织制度因素、劳动者自身素质因素等；Uetake等对VDT操作的作业疲劳进行研究，并提出一种作业疲劳肌电流图测量方法；张怀祖通过实验对驾驶员心率等生理指标进行测量，分析人体生理指标与作业疲劳间的关系，提出了驾驶疲劳的生理指标测量法；朱慧等通过测量心率变化的心血管负荷指数，对高温作业环境下不同劳动强度人体的作业疲劳程度进行分析。以往研究中主要研究内容为作业疲劳分类、作业疲劳影响因素分类、作业疲劳测量方法等。通过生理实验测量建筑施工人员在不同作业环境下的疲劳程度，对作业环境中噪声因素对施工人员作业疲劳程度的影响进行分析，可以为控制和预防建筑施工人员因疲劳而产生的不安全行为提供新的方法。

1  建筑结构主体施工阶段作业环境噪声测量

  建筑施工作业主要分为地基开挖、基础施工、建筑结构主体施工、装饰装修等阶段，其中，建筑结构主体施工阶段工期最长。这一阶段主要作业内容包括钢筋加工绑扎、支模、混凝土浇注、墙体砌筑等，具有施工作业人员较多、使用大量施工机械设备等特点，因此在作业环境中不仅存在各种施工机械产生的噪声，还存在施工人员的呼喊声、电锯与钢筋材料的摩擦声及各种施工材料的碰撞声等，噪声级较高且来源较多。建筑结构主体施工阶段主要作业及噪声源如表1所示。

使用AWA6228型多功能声级计对北京市密云县某建筑施工现场进行作业环境噪声测量，将等效连续A声级( equivalent continuous A- weightedsound pressure level，L。。)作为衡量作业环境噪声等级的指标。该指标反应测量时间内噪声A声级的能量平均值，能合理的反映人耳对噪声的反应，且测量方式较为简单。等效连续A声级计算公式为：

 式中：LAB为等效连续A声级，dB;T为测量持续时间段，s；L为t时刻的瞬时A声级，dB。

选择5个连续工作日的作业时间( 8:00 - 11:00、13：00 -18：00)对墙体砖石砌筑作业环境噪声值进行测量，将噪声采样测量点设置在砌筑作业点附近，测量频率为每小时随机测量1次，每次测量持续时间为20min，每工作日测量8次。测量结果表明，建筑主体结构施工阶段墙体砌筑作业环境噪声Leq平均值为87. 7dB，各作业时段砌筑作业环境噪声L。。平均值如表2所示。

2  噪声对施工人员作业疲劳影响实验

 设计噪声作业生理实验，利用心率指标变化率分析及作业疲劳自我评价量表对实验中被试的作业疲劳程度进行测量，分析不同噪声作业环境对施工人员作业疲劳的影响。以日本产业卫生学会提出的《疲劳自觉症状调查表》为基础，结合建筑施工作业特点，编制作业疲劳自我评价量表。该量表中共包含乏力感、困倦感、不适感及认知模糊感4个维度，每个维度中包含5个问题，共20个。被试者需对各问题中作业疲劳描述符合程度进行评价，评价分值为0~5分，分别表示与该问题描述完全不符合、基本不符合、有些不符合、有些符合、基本符合及完全符合。量表总分值取值范围为(0~ 100)，分值越大，则被试的作业疲劳程度越高，反之则越低。为避免形成定向思维，将量表中的部分问题设置为反向问题。

 选取光照充足、温度适宜且隔音效果较好、无其他不良噪声干扰的地下实验室作为实验地点，实验前3个工作日分别对预定实验时段中该实验室的背景噪声值进行测量，结果显示该实验地点背景噪声值约为19dB。

2.1  实验被试

 由于作业疲劳程度受作业人员性别、年龄、身体健康状态、工作熟练程度等个体因素的影响，为避免上述因素对实验结果造成干扰，选取20名身体健康状况良好、无不良生活习惯的男性砌筑施工人员作为实验被试。且实验被试年龄分布为30~35岁，砌筑作业工作经历为1 1年左右，具有较高的作业熟练程度。为避免其他因素对被试心率等生理指标的干扰，实验进行前一天内，被试不得进行剧烈体力负荷活动、不得服用可能导致心血管功能异常的药物、食品等。将20名实验被试随机分为实验对象组A、B、C、D，每组5人。

2.2实验过程

 实验包含空白对照、噪声环境作业及作业恢复3个阶段，分别对应建筑施工作业前、作业中、作业后3阶段。实验前预留15min时间供被试熟悉实验环境。为避免实验被试间的相互影响作用，每组实验仅对1名实验被试进行测试，实验共20组。

 空白对照实验阶段中，测量3次被试的心率指标值，并对被试进行作业疲劳自我评价量表调查，将被试心率指标值及量表分值作为实验空白参考值。空白实验结束后，被试有150s的休息时间。

 休息后进入噪声环境作业实验阶段，此阶段中被试将在不同噪声作业环境下进行砌筑作业。砌筑作业工作量及工作时间相同，被试需在35 min内砌筑面积为1m2的单墙（墙体厚度为115 mm），且作业中被试使用的烧结多孑L砖、水泥砂浆等建筑材料及工具均相同。根据《工作场所职业病危害作业分级第4部分：噪声》( GBZ/T 229.4- 2012)及上述建筑主体结构施工阶段噪声测量值，对各实验对象组作业环境噪声值进行设置。设置实验对象组A作业环境噪声值约为0dB，即被试需佩戴用于屏蔽背景噪声的防噪耳机；设置实验对象组B、C、D作业环境噪声值分别为40dB、70dB、90dB，实验中被试需佩戴模拟建筑施工作业环境噪声的耳机，耳机连接录有建筑结构主体施工阶段作业环境噪声的播放器，通过音量调节确保该实验阶段中被试的作业环境噪声约为上述设置值。利用感应式心率测试仪对该实验阶段中被试的心率指标进行测量，测量频率为每Smin -次，共测量7次。

 噪声环境作业实验阶段后立即进入作业恢复阶段，此阶段中被试停止砌筑作业活动，对被试进行作业疲劳自我评价量表调查，并在作业活动结束后的5 min、10min、15 min、20min时对被试的心率指标值进行测量。

2.3实验分析

2.3.1作业疲劳自我评价量表分析

利用数理统计分析软件SPSS18.0对空白对照实验阶段、作业恢复实验阶段中被试的作业疲劳自我评价量表结果进行信度检验，内部一致性Cron-bacha系数为0.81，作业疲劳自我评价量表具有较高的信度。对两实验阶段被试量表分值进行分析可知，被试在噪声环境作业后疲劳程度均有所增长，实验对象组A、B、C、D被试量表变化平均值分别为18.4、19.7、39.8及49.5。对被试疲劳程度增长值与作业环境噪声值进行相关性分析，相关性Pearson系数为0. 820，显著性sig值为0.044，二者间存在较为显著的正相关关系，即随着作业环境噪声值的增大，被试作业疲劳程度增长值不断增大。被试作业疲劳自我评价量表中乏力感、困倦感、不适感、认知模糊感维度的分值变化如图1所示。

 不同作业环境下被试的乏力感、困倦感、不适感及认知模糊感均有所增强。作业环境噪声值为90dB时被试上述感觉增强最为强烈，作业环境噪声值低于40dB时被试的上述感觉增强程度不显著。4个维度中困倦感增强最为明显，随着作业环境噪声值的增大，困倦感维度的分值呈现显著性变化，作业环境噪声值为70dB及以上时被试的困倦感增强程度远远高于作业环境噪声值为40dB及以下时。但认知模糊感增强程度较低，不同作业环境噪声值下实验组A、B、C、D的认知模糊感分值变化分别为3.8、4.3、8.6及9.1。

2.3.2心率指标变化分析

将空白对照实验阶段被试的心率指标平均值作为参考值，分析噪声环境作业实验阶段、作业恢复实验阶段被试的心率指标变化，被试心率指标变化率计算公式为：

  式中：r为心率指标变化率，反应各实验阶段被试的心率指标变化程度；S。为各实验阶段中第i次测量被试的心率值；So为空白对照试验阶段被试心率指标参考值。

  对噪声环境作业实验阶段中7次心率测量值进行分析可知，随着被试在噪声作业环境中暴露时间的延长，被试的心率指标增长率不断增大，疲劳程度迅速增强。不同作业环境下被试的心率指标增长率均呈上升状态，作业环境噪声值为90dB时，被试的心率指标增长最为显著。持续作业15min内被试间的心率指标增长率无显著差异，而持续作业15min后，作业环境噪声值为70~90dB的被试心率指标增长率高于作业环境噪声值为0~ 40dB的被试心率指标增长率。噪声环境作业实验阶段中实验组B、C、D被试的心率指标增长率均高于作业环境噪声值为0dB的实验对象组A，且被试的心率指标增长率与作业环境中噪声值大小成显著正相关关系，相关性Pearson系数为0.903，显著系系数为0.017。即在建筑施工作业中，施工人员的疲劳程度与作业环境中噪声值成正相关关系。噪声环境作业实验阶段中被试的心率指标增长率如图2所示。

作业恢复实验阶段中，被试的心率指标值逐渐恢复到空白对照实验阶段的心率指标值水平。利用SPSS18.0对各实验组作业环境噪声值与心率指标值变化进行相关性分析，二者间相关性Pearson系数为0. 572，显著性sig值为0.082，被试的心率指标值变化与作业环境噪声值之间不存在显著的相关关系。这表明，建筑施工作业后施工人员疲劳恢复程度不受作业环境噪声值影响。作业恢复实验阶段被试心率指标值如图3所示。

3  结论

 通过建筑施工作业疲劳分析，设计噪声对施工人员作业疲劳影响实验，得到以下结论：

 1)施工人员作业疲劳受作业环境噪声影响，作业环境中存在噪声时，施工人员更易产生作业疲劳。

  2)持续作业15 min内，噪声对施工人员作业疲劳程度影响较弱，持续作业15 min后，噪声对施工人员作业疲劳程度影响显著。

  3)施工人员作业疲劳程度与作业环境中噪声值大小成正相关关系，噪声值越大，作业疲劳程度越高。

  4)作业活动结束后，施工人员疲劳恢复程度不受作业环境噪声值大小影响。