塔式起重機事故原因及預防

文/袁乃營

本文通過對塔式起重機事故原因的分析與總結，找出目前國內塔式起重機在拆裝、使用和維護保養等方面存在的不足，提出預防事故發生的措施以及塔式起重機未來的發展方向。

自塔式起重機問世以來，憑借著起升高度高、工作空間大、作業效率高、操作方便、反應靈活和便于維修等特點，在各種建筑施工中得到了廣泛的應用。但伴隨而來的是各類安全事故不斷發生，塔式起重機事故大體可分為傾翻，斷(折)臂，脫、斷鉤，斷繩4 種類型。

塔式起重機事故的主要原因

造成塔式起重機（以下簡稱“塔機”）事故的原因較為復雜，往往是由于違章操作、維護保養不到位、制造質量控制不嚴、研發設計缺陷等多個原因引發。

違章操作

1.塔機基礎不符合要求

塔機基礎不符合要求容易導致事故發生，常見塔機基礎不符合要求包括以下3 種：一是由于塔機地基靠近邊坡，在澆灌地基前未打樁或加固，因壓力或風雨沖刷邊坡而導致基礎滑坡、塔機傾翻。二是由于有的塔機基礎未嚴格按使用說明書要求施工，塔機地基太小不能滿足塔式起重機的穩定性要求而導致傾翻。三是由于打塔機基礎時混凝土配比不對，基礎澆灌后不注意對混凝土的養護以及澆灌時間太短，基礎未達到規定強度，導致地腳螺栓在塔式起重機吊載時松脫而導致塔機傾翻。

2.安拆作業不符合要求

塔機安拆作業不符合要求，主要包括以下4 類。

一是由于塔機安裝單位前期組織不力，容易導致事故發生，常見以下幾種情況：

（1）塔機安裝作業人員未經過相關專業培訓、未取得操作證無證上崗；應嚴格按照規定配置足夠的人員。

（2）施工作業前，塔機安裝單位未按照要求制訂施工方案和安全技術交底。

（3）施工作業過程中，塔機安裝單位未安排專人負責檢查，防止工作疏忽和操作不當造成事故。

二是由于塔機安裝單位施工過程中未嚴格執行規范，容易導致事故發生，常見以下幾種情況：

（1）塔機安裝前未對整機進行全面檢查，未對焊縫、結構外形等進行重點排查。因焊縫裂紋、結構變形未發現而導致在安裝、拆卸或使用過程中發生事故。

（2）塔機安裝時標準節、大臂等主要受力部位的銷軸未安裝或用鐵絲代替開口銷。如下圖所示，標準節銷軸未安裝開口銷，若其他銷軸竄動，塔機容易倒塌。

三是由于塔機附著安裝不符合要求，容易導致事故發生，常見以下幾種情況：

（1）超過獨立高度沒有安裝附著，或是最高一道附著點以上塔式起重機的獨立高度超出使用說明書要求。

（2）未經計算，隨意加大附著桿、附著間距。

標準節銷軸未安裝開口銷，若其他銷軸竄動，塔吊容易倒塌

（3）附著支點強度未達到設計要求或使用自制的附著桿、附著架，在受力的情況下由于強度不足而發生變形、斷裂，從而造成事故。

四是由于塔機安裝單位（或產權單位）對塔機的安全保護裝置未按要求調試或私自拆除，容易導致事故發生，常見以下幾種情況：

（1）塔機安裝完成后，起重力矩限制器、起重量限制器未按要求調試或使用過程中私自拆除，塔機吊載作業時超載不能報警，導致塔機傾翻或者大臂折斷事故。

（2）塔機安裝完成后，起升高度限位器、小車變幅限位器和回轉限位器未按要求調整到位，導致吊鉤撞擊小車，小車撞擊起重臂兩端止擋，拗斷電纜等事故的發生。

3.塔機位置布置不當、施工組織不合理

塔機位置布置不當、施工組織不合理，容易引發事故發生，常見以下4 種情況：一是在實際施工過程中，經常因為前期考慮不周，致使塔機位置布置不合理，多臺塔機之間相互干涉，因而造成鋼結構相互碰撞變形引發事故。二是很多塔機投入使用后，相鄰建筑物由于施工進度較快，超過塔機的工作高度，或者塔機未及時附著頂升，外墻防護腳手架高度超過塔機有效起升高度，因而吊重物與腳手架碰撞造成高空墜物傷人。三是指揮人員未經過正式培訓或是疏忽大意，指揮塔機歪拉斜吊重物，使吊臂產生橫向彎矩，吊臂下弦桿局部屈服，從而導致折臂事故。四是工地組織指揮失誤，使工程機械車輛如混凝土泵車與塔機發生刮蹭、碰撞。

4.塔機吊物未正確捆扎

塔機吊物未嚴格按照吊索具安全規程要求進行捆扎，導致吊物在吊運過程中滑落，對在塔機作業半徑內施工的人員造成傷害。

使用管理不當

1.銷軸脫落引發事故

銷軸脫落引發事故常見以下兩種情況，一是銷軸竄動剪斷開口銷引發銷軸脫落。二是臂架接頭處三角擋板變形或開焊，臂架銷軸脫落導致折臂事故。

2.鋼絲繩斷裂引發事故

鋼絲繩斷裂引發事故常見以下4 種情況，一是鋼絲繩未定期檢查，出現磨損、斷絲超標或斷股而未及時更換。二是吊鉤、小車等滑輪處的鋼絲繩防脫保護裝置缺失或損壞，導致鋼絲繩脫槽，從而擠斷鋼絲繩。三是小車變幅限位器失效，小車起重臂兩端止擋，拉斷變幅鋼絲繩。四是起升高度限位器失效或距離調整不合理，吊鉤沖撞小車橫梁，拉斷鋼絲繩。

3.標準節螺栓松動引發事故

標準節采用螺栓套管連接形式的塔機，未定期緊固連接螺栓。螺栓松動后，在塔機上部荷載的作用下，本應固接在一起的兩個標準節的接觸面必將產生徑向往復移動，標準節連接螺栓為抗拉高強螺栓，受剪切力極易導致螺栓及連接結構的破損，甚至塔身折斷。

塔式起重機事故預防

預防塔機安全生產事故，筆者一方面建議提高設計水平和制造質量，二是建議加強對拆裝、調試、使用工作的管理，三是建議加強對塔機的安全監管。

提高設計水平、制造質量

1.在研發中添加人性化設計

筆者建議在塔機研發設計中，在達到制造規范要求的同時，添加一些人性化的設計。

（1）建議塔機制造廠家、設計單位的技術人員、使用單位以及操作人員建立一個交流和反饋意見的平臺。針對塔機使用過程中發現的問題和存在的不足，能及時從設計方面采取措施，增強塔機的安全性能。

（2）風速儀、力矩限制器等安全保護裝置的調試、防雷接地裝置、基礎及附著裝置固定部位、鋼筋混凝土的要求等應在使用說明書中予以標注。

（3）改善駕駛室工作環境。駕駛室的設計應保證視線良好，便于塔內司機觀察外部情況；外殼設計應考慮保溫隔熱措施，駕駛室內安裝空調裝置；在駕駛室側壁不影響視線處安裝塔式起重機安全操作規程、起重特性曲線、吊裝作業“十不準”等標識牌。

2.努力提高產品制造標準化

塔機制造廠家應嚴格按照設計圖紙生產，努力提高產品制造標準化，慎重選擇鋼材和外協件，提高焊接、車削、噴丸、噴漆、裝配等工藝水平，嚴格出廠驗收，杜絕不合格產品出廠。塔機的整機和部件均應設置不容易損壞的銘牌(銘牌內容包括：生產廠家，型號，生產日期等信息)，使塔機具有可溯源性，以防止混用、超期使用的現象發生。

加強對拆裝、調試、使用工作的管理

預防塔機事故，要加強對拆裝、調試、使用的管理。一是要求塔機的安裝選址應充分考慮周邊障礙物對起重機操作和運行的影響。二是要求塔機的基礎施工要保證質量。塔機基礎處在軟弱下臥層的要采取打樁或加固措施，混凝土強度應達到使用說明書要求，地腳螺栓或預埋腿應使用有制造資質的廠家生產的產品，且安裝時要保證位置、標高準確，基礎附近不能有積水等。三是要求拆裝要由專業隊伍進行，拆裝方案要符合工程實際情況并嚴格按照操作規程施工。四是要求塔機安裝前應對整機進行全面檢查，對焊縫、結構、外形進行重點排查。對焊縫出現裂紋、結構因碰撞變形的，應進行修復；情況嚴重無法修復的應堅決廢棄。五是要求塔機安裝后應對安全保護裝置進行調試，使其達到說明書要求。六是要求塔機建立定期檢查、維護的相關記錄，對塔機的基礎、垂直度、各項安全保護裝置以及接地電阻、絕緣電阻等進行定期檢查，及時發現并解決問題。

加強對塔式起重機的安全監管

要預防塔機不安全事故，一個重要途徑是加強對塔機的安全監管。一是建議加強對塔機的檔案管理。防止超過使用年限的塔機使用假資料重新備案登記；新購塔機要經過審查備案后方可安裝；塔機產權轉移要有相應的登記手續；對塔機的原始資料，產權單位(個人)，使用單位，檢測、維修及事故記錄要建檔保存。二是建議加強對拆裝隊伍的監督管理，無拆裝資質的企業和無拆裝證的工人不得從事拆裝作業。三是建議加強操作人員管理，塔機司機、司索和信號工必須經過培訓持證上崗。四是建議塔機安裝調試后，應及時向當地檢測機構申請檢測，未經檢測或檢測不合格的塔機不得投入使用。

塔式起重機的未來發展方向

中型塔式起重機的發展方向

中型塔機（起重量為630 ～3 150 kN.m）向著平頭化、模塊化的趨勢發展。

中型塔機的優勢主要體現在3個方面：在生產制造過程中，平頭式塔機的制造能夠更大程度實現模塊化生產，促進制造企業提高工藝水平和改變生產模式，提高生產質量和效率，提高制造精度，降低生產成本。

在使用過程中，一是平頭式塔機的模塊化結構形式，在拆裝過程中可最大程度地減小輔助拆裝的起重設備的噸位。與尖頭式塔機相比，拆裝和頂升作業的安全性更高。二是對于密度大的群塔作業，平頭式塔機作業的抗干涉能力要優于尖頭式塔機。

在結構形式上，平頭式塔機在不同的作業半徑時，起重臂上下弦桿的受力方向是一致的。而超靜定結構的尖頭式塔機在不同的作業半徑時，由于拉桿的作用起重臂上下弦桿的受力是改變的。

小噸位塔式起重機的發展方向

小噸位塔機（起重量小于630 kN.m）向快裝式方向發展。其優勢主要體現在：不需要混凝土基礎，節能環保；直接用車搬運，減少運輸成本；機械化自動安裝，安裝過程安全性大幅度提高，安裝拆卸方便；機型設計安全，駕駛員地面操作，降低了高空作業風險等。

大噸位塔式起重機的發展方向

大噸位塔機（起重量大于3 150 kN.m）向動臂式方向發展。

其優勢主要體現在以下兩個方面：在生產制造方面，同噸位的動臂式塔機與水平臂式塔機相比，其平衡臂和起重臂的鋼材減少了大約30%的用量。因為水平臂式塔機的起重臂自重會對塔機產生一個額外的力矩，特別是大型水平臂塔機的起重臂重量大，此附加力矩一般遠大于塔機的額定起升力矩。而動臂式塔機變幅作業時是改變起重臂角度，起重臂在理論上主要承受壓力，因此，其起重臂和塔身截面，都相對較小。

在使用過程中，一是平衡臂較短。由于動臂式塔機通過改變起重臂角度來達到變幅的效果，起重臂不產生額外的附加力矩，因此其平衡臂可以做得相對較短。群塔機作業中，就能更好地解決各個塔機間作業的互相干涉問題。二是動臂式塔機的“舉高性”。動臂式塔機變幅的舉高性特點，使塔機安裝高度相對較低，可以最大限度減少對施工場地區域外空間的侵占。

塔式起重機操控系統的發展方向

未來，塔機操控系統向智能化、數字化方向發展。智能化、數字化操控系統，主要是對力矩限制器、起重量限制器、起升限位、回轉限位、變幅限位等實現數字實時檢測和控制；具有“互鎖”功能，例如避免塔機在頂升過程中出現誤操作；具有群塔作業的防碰撞功能等。