一起塔吊事故原因分析與思考

王廷鋒

（平涼市特種設備檢驗所 平涼 744000 ）

一起塔吊事故原因分析與思考

王廷鋒

（平涼市特種設備檢驗所 平涼 744000 ）

通過對該事故現場的勘查分析，合理推斷了事故發生的過程，分析了事故發生的直接原因和間接原因，對事故直接和間接原因的產生進行了深入思考，總結了事故的經驗和教訓。通過對避免事故發生可能性的分析，得到了杜絕重特大事故，防止一般事故的啟示，探討了建立建設工程工地特種設備安全管理模式和途徑。

塔機 事故 原因 分析 思考

1 事故經過

2008年8月21日下午3點鐘左右，甘肅省平涼市境內，在平定高速公路平涼某工地，在用塔機起吊現場施工人員的過程中，鋼絲繩斷裂，4名被吊人員當場墜落身亡。

2 事故勘察

該塔機型號QTZ5013，最大起重力矩630kN?m，起升高度40m，最大幅度45m，起升鋼絲繩采用4倍率穿繞方式，設計直徑為12.5mm，最大牽引力為15000N，起升系統采用三速電機變極調速控制，配用電機功率24kW，最大起升速度為40m/min，最小穩速起升速度為5m/min，采用小車變幅方式，幅度在16m以內起重量為6t。正在施工的橋墩高32m，處于塔機的西北側，距離塔身中心11.2m。橋墩周圍并沒有用于施工人員上下橋墩的爬梯等設施。人員墜落地點在塔身的西南側，距離塔身中心9m，斷裂后的鋼絲繩繩頭和吊鉤從小車剛好墜落到地面，另一部分斷裂鋼絲繩懸掛于前臂端，事故現場分布情況見圖1。鋼絲繩鋼絲斷口呈伸長縮頸倦曲狀態（見圖2），繩頭附近有三處擠扁變形，第一處距離繩頭約2m，第二處距離繩頭約0.5m，第三處處于斷口處，第二處擠扁和第三處擠扁之間有多處出現斷絲，其余鋼絲繩無明顯磨損、變形、斷絲等缺陷，經測量未損傷，鋼絲繩直徑12.6mm。斷裂鋼絲繩從吊鉤下方2倍率的兩個動滑輪外圓繩槽穿過，從一側輪槽脫出。4倍率滑輪側板下沿變形翹起，吊鉤及滑輪組無明顯損傷，吊鉤另一側擋繩裝置采用直徑為6mm的普通建筑用圓鋼自制而成，相對與滑輪邊沿有明顯的外凸變形（見圖3）。用于吊人的吊籠采用螺紋鋼自制而成，高0.7m，長0.7m，寬0.5m，吊籠一側嚴重變形損壞，橫拉筋已脫落，多處焊點開裂（見圖4）。變幅小車轉向定滑輪防跳繩裝置損壞，斷裂鋼絲繩跳到小車最后一次轉向定滑輪繩槽內墜落到地面（見圖5）。事故發生時，現場有4名被吊人員，塔吊司機1人，料場看護員1人，共計6人，并無其它人員。料場看護員聽到異常響聲后，跑到現場看到吊籠經已經掉在地上。

圖1 事故現場示意圖

圖2 鋼絲繩鋼絲斷口圖

圖3 自制吊鉤圖

圖4 吊籠損壞變形圖

圖5 現場事故圖

據司機講，當吊籠上升到約30m的高空時，鋼絲繩斷裂。設備的維修保養平時都是由他自己進行。塔吊所用鋼絲繩是一個月前自己購買更換的，出具了一張合格證復印件及購買收據，再無其他來源的證據。維修保養記錄只記載了各處進行潤滑處理的內容。更換零部件記錄只記載了更換鋼絲繩的時間，并無具體內容及更換其它零部件的內容。設備的安全管理部門沒有專門安全檢查記錄，只是在施工日志中記載了更換鋼絲繩作業，出具了一張以前發現其它工地使用塔機吊人的現象后進行制止的通知。

3 事故原因分析

根據調查情況分析，塔機提升高度40m，也就是垂落到地面的鋼絲繩的長度，最大幅度45m，現場測量墜落地點距離塔身中心9m，即當時變幅小車的工作幅度。當提升高度到達約30m處時吊鉤距離起重臂約為10m。鋼絲繩只有在小車最后一次轉向定滑輪處斷裂，下落鋼絲繩長度約：

式中：a——牽引鋼絲繩的倍率

斷裂后的前臂端剩余鋼絲繩長約為：45m-9m=36m，這樣斷裂鋼絲繩剛好墜落到地面，結果與現場勘察情況相符。故判定當吊籠上升到30m高空時，鋼絲繩可能在小車最后一次轉向定滑輪處斷裂。

根據小車防跳繩裝置損壞和鋼絲繩從第一次轉向定滑輪內跳到最后一次轉向定滑輪輪槽內，說明在提升過程中出現過劇烈的跳繩。鋼絲繩斷口鋼絲呈明顯的拉伸縮頸特點，說明鋼絲繩是在巨大的拉伸作用下發生塑性變形，超過了強度極限而斷裂的。4名人員加吊籠、吊鉤滑輪組總計約600kg，而塔吊可以在幅度16m以內吊起6t重量，起吊重量很輕，不存在超載的問題。那么只能是鋼絲繩在卷筒的牽引力作用下發生斷裂。塔機最大起重力矩（M）為630kN?m，那么此時在前臂9m處設計確定的最大提升力（F）：

F=M÷L=630kN?m÷9m=70kN，

式中：L ——力臂長度。

則單根鋼絲繩承受的牽引力（T）：

T=F÷a=70kN÷4=17.5kN

鋼絲繩的抗拉強度為σb=1770N/mm2，直徑為D=12.5mm，則破斷拉力為（F1）：

F1=σbπD2/4=1770×3.14×12.52/4=217.10（kN）

而在最大起重量6t時，鋼絲繩承受的拉力為（F2）：

F2=mg/a=15（kN）

而起重量限制器的在110%額定起重量時動作，鋼絲繩所受的拉力為（F3）：

F3=G÷4=mg÷4=6.6t×10m/s2÷4=16.5kN

式中：G ——重力；

m ——質量；

g ——重力加速度。

鋼絲繩斷裂時，起重量限制器未動作，所以繩承受的破斷力小于此時的牽引力。塔機起升電機實際能提供的最大牽引力為（F4）：

F4=Pη/v=24×0.9/0.67=32.4（kN）

式中：P ——電機功率（已知24kW）；

η——機構總效率（設定為0.9）；

V ——起升速度（40m/min=0.67m/s）。

由此可以看出在鋼絲繩完好的情況下，即使電機提供的牽引力也不能將其拉斷，因此鋼絲繩在斷裂之前必然受到了損傷，強度急劇下降，在起重量限制器動作之前被卷筒牽引而斷裂。很有可能在提升過程中，鋼絲繩發生了纏繞，出現跳繩，然后在小車最后一道定滑輪處卡阻，鋼絲繩擠扁損傷，強度下降，在卷筒作用下鋼絲繩被拉斷。

4 事故過程推斷

我們可以這樣合理推斷，當時4名施工人員習以為常地走進了自制的狹小吊籠，司機在無專業指揮的情況下，心存僥幸地將吊籠吊起，所吊重量不大，自認為很安全。在起吊時可能直接從一檔換到了三檔，所以吊籠不到1min就上升到30多米的高空，鋼絲繩首先在吊鉤2倍率滑輪組防脫槽裝置變形處發生脫槽，在4倍率滑輪側板下沿處受到卡阻，使側板下沿變形翹起，其被擠扁變形和斷絲，抗拉強度急劇下降，此時司機同時進行變幅和回轉操作準備把吊籠送往施工的橋墩頂部，快速多維操作造成吊籠在高空晃動，引起吊籠內人員的驚慌擁擠，導致吊籠的晃動旋轉，司機見狀，可能緊急直接從三檔換到了一檔，驟然減速操作引起了劇烈跳繩，使起升鋼絲繩從小車第一次轉向定滑輪跳到了最后一次轉向定滑輪內交繞而擰結，或者在新鋼絲繩自身的纏繞力的作用下，鋼絲繩發生纏繞，鋼絲繩跳槽造成小車轉向定滑輪組擋繩裝置損壞，擰結鋼絲繩在小車最后一次轉向定滑輪附近卡死，在卷筒牽引力的作用下第一次轉向鋼絲繩受向上牽引力，而最后一次轉向鋼絲繩受向下的牽引力（見圖6），這樣擰結鋼絲繩在兩個反方向作用力的作用下，使已經損傷的鋼絲繩由于扭轉擠扁變形抗拉強度進一步下降，最后卷筒牽引力超過了鋼絲繩的抗拉強度而產生拉伸塑性變形，形成塑性破斷斷口，斷裂后從最后一次轉向定滑輪中垂下。吊鉤和吊籠隨即滑落下墜，在斷裂鋼絲繩的拖曳下，吊籠落地的同時吊鉤砸向吊籠的一側，造成吊籠一側嚴重變形，多處焊點開裂。4名被吊人員在吊籠蹲地時的反向力和吊鉤的砸壓下當場斃命。

圖6 塔吊起升系統鋼絲繩斷裂分析示意圖

5 事故原因

鋼絲繩擰結是鋼絲繩斷裂的直接原因。無論是司機違章操作，還是司機換繩作業失誤都與鋼絲繩擰結直接相關。因為根據鋼絲繩購買發票可看出，鋼絲繩購買更換時間不到1個月，很有可能更換時未能使新鋼絲繩充分舒展。然而，無論是塔機還是其它起重機都采用無軌運行的單根鋼絲繩起升機構，無法防止斷繩和擰結情況的發生，從設計上不適用于載人。因此起重機械安全操作規程規定嚴禁載人。另外鋼絲繩本身就存在斷裂危險，無論新繩或舊繩，并不是吊人才會斷裂，無論吊什么，吊輕或吊重，都有斷裂的可能。如果所吊是重物而不是人，那么即使鋼絲繩斷裂也不一定會造成如此結果。因此鋼絲繩繩斷裂只是發生事故的表面直接原因，而不能作為事故的主要原因。鋼絲繩斷裂原因十分復雜，一旦斷裂，過程無法復原，況且現場沒有目擊證人，因此只能就現狀從純技術角度做最合理的推斷，以警后人，而不能確定其真正原因。

根據過程分析，塔吊司機本身安全意識淡漠，作為持證上崗人員連起碼的操作規程都不能遵守。乘坐者沒有基本安全常識，去乘座吊籠，說明安全教育培訓流于形式。作為施工安全管理部門，現場未設專業的起重作業指揮人員，沒有起重設備安全管理記錄，對設備的維護保養及運行安全管理重視不夠，本應由專業維修單位對設備進行維修保養，而是讓司機私自進行維修，從司機提供的維修保養記錄和零部件更換記錄，到用建筑圓鋼做吊鉤防跳繩裝置，都說明了設備維修保養的不專業和安全管理的不到位。現場沒有設置便于施工的腳手架或爬梯，說明現場用塔機吊人已屬常態，實質上施工單位對違章作業采取了默許的態度，而施工安全管理部門為了推脫責任，只是下發通知制止，并沒有引起足夠重視。正是這些安全管理措施的缺失，給現場施工違章操作提供了必要條件，因此事故的發生具有必然性，是一起典型的人為責任事故。司機的違章操作是次此事故的主要責任原因，安全管理的缺失是事故發生的次要責任原因。

6 事故思考

從整個事故看，作為持證專業操作人員，不可能不知道起碼的安全操作規程，這樣的作業人員是怎樣產生的？作為施工單位，為了盲目追求經濟利益，降低生產成本，雖然制定了完善的安全管理制度，實際不過是裝飾門面，實際落實的又有幾何，為了降低成本，不設專業維修人員，作業現場不設專業起重作業指揮人員，不設便于施工人員安全上下施工地點的基本設施，實質對違章作業采取了放任自流或默許的態度。只追求施工進度，在目前招工比較困難的情況下，所用施工人人員多為農民工，缺少專業施工技能，不懂基本安全生產的常識，事故的發生說明了開工前對施工人員安全教育培訓流于形式。正是這些安全管理措施的缺失，給現場施工違章操作提供了必要條件，因此此次事故的發生是必然的結果，而不是偶然現象。就是要通過對整個事故的分析研究，探尋發生事故的深層次原因，從中吸取教訓總結經驗，杜絕此類事故的發生。

7 事故啟示

因此“安全第一，預防為主”的方針，是要落實在實際行動上，作足預防的文章。安全管理制度應重在落實。如果各有關職能部門能事前多檢查，多督促，促使施工單位不得不高度重視安全生產，使安全生產管理制度落到實處，加強對施工人員的安全教育和管理，嚴格特種設備作業人員的上崗培訓，提高培訓質量，從嚴要求，嚴禁無證上崗。加強施工單位安全生產各環節的監督管理，尤其用工安全管理的檢查，嚴禁違章操作。各安全監督管理部門應積極行動起來，對安全生產的各個領域進行高密度的安全檢查督促，力爭不留死角。使各生產單位不敢心存僥幸和麻痹思想，建立健全各項安全生產管理制度，加強生產人員安全教育培訓，使人人懂安全，樹立安全意識，自覺遵守安全生產管理制度，不違章作業，使各項安全生產管理制度真正落到實處。

8 結束

在目前市場經濟條件下，多數特種設備的使用單位片面追求經濟效益，對安全生產管理流于形式，作業人員素質良莠不齊，導致特種設備安全事故頻發。質量技術監督部門作為特種設備安全監督管理部門，面臨新的挑戰，必須盡快建立新的安全管理模式。希望通過此次事故原因的分析與思考，給今后同類事故的分析提供一點參考，對杜絕此類重大事故，搞好安全生產提供一定的幫助。

An Tower Crane Accident Cause Analysis and Thinking

Wang Tingfeng
（Pingliang city special equipment inspection Pingliang 744000）

Through the analysis of the exploration on the scene of the accident， this paper inferences the process of accident， analyzes the direct and indirect reasons of the accident， summarizes the experiences and lessons. Based on the analysis of the possibility to avoid accident， this article gets the general revelation to stop major workplace accidents and prevent ordinary accidents， discusses the building construction engineering construction site of special equipment safety management mode and means.

Tower crane Accident Cause Analysis Thinking

X941

B

1673-257X（2015）03-61-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.03.016

王廷鋒（1972～），男，本科，平涼市特種設備檢驗所監檢室主任，工程師，主要從事各類特種設備的安全檢驗技術研究。

2014-09-09）