塔式起重機倒塌原因分析與預防措施研究

劉建豪

摘 要：近些年，隨著建筑行業的發展，對建筑行業的要求提高。塔式起重機已成為高層建筑施工垂直運輸的主要設備，但起重機械事故頻頻發生，事故率呈快速上升趨勢，降低事故發生率已經成為目前起重機設備研究的重點。本文收集了近幾年比較典型的塔式起重機事故案例，分析導致這些事故的主要問題，研究避免塔式起重機倒塌的安全防護措施。

關鍵詞：塔式起重機;倒塌;原因;預防

引言

近年來，我國國民經濟穩步增長，為建筑業和建筑施工機械提供了良好的發展空間。塔式起重機（簡稱塔吊）作為建筑施工中常見的起重運輸設備，其市場規模也不斷擴大。隨著塔吊的廣泛運用，塔吊安全事故頻發，給社會帶來了巨大的人員傷亡和財產損失。塔吊構造特殊，安拆程序復雜，事故致因多樣，安全管理人員難以全面掌握塔吊知識，現場安全管理水平有限。現階段研究對塔吊事故特征的研究主觀性強，未充分利用事故案例，提出的建議針對性不強。因此，深入研究塔吊事故特征，為安全管理人員提供有效的決策依據，對降低塔吊事故率具有重要意義。

1塔式起重機防臺風能力

在我國工程項目建設的過程中，塔式起重機的使用范圍非常廣泛，而在眾多自然因素當中，臺風往往會給塔式起重機帶來嚴重的經濟損失和人身財產安全威脅。在臺風直接吹向塔式起重機臂架的時候，臂架上的風荷載和調重上的風荷載會出現扭矩，該扭矩會被分散到機身四邊的桁架之上，使得桁架腹桿上有較大的應力產生，該應力會與風載荷大小、風荷載中心作用點與機身水平距離之間呈現正比。換句話說，風荷載和臂架位置幅度越大，腹桿所產生的應力也就會越大。在自身重力、回轉慣性力和臂架調重力的作用下，腹桿會產生另外的應力，該應力也會與臂架幅度呈現出正比的狀態。大量調查發現，風荷載可以高效控制腹桿應力值，在臂架處于大幅度位置的時候，要高度重視垂直風給機身腹桿帶來的失衡影響，機身腹桿失衡比較嚴重以后，塔式起重機就會出現倒塌的情況。在臂架處于較小幅度位置時，風會順著塔式起重機吹，使得彎矩出現在臂架的鉸鏈位置處，當風荷載值達到一定程度，后傾彎矩就會比臂架自身的前傾彎矩大，此時整個臂架出現后翻的情況。所以，塔式起重機的附墻桿剛性、塔機高度、自重以及臂架幅度都會給其防臺風能力造成嚴重的影響。在制定塔式起重機防臺風措施時，要從塔式起重機自身的使用性能和結構特點出發，同時結合工程地址的自然環境條件，使用科學的防范措施和技術，快速提升塔式起重機的平穩性，防止在強臺風的作用下出現倒塌的情況。

2塔式起重機防人為誤操作能力

塔吊的倒塌事故除自然原因外，很大的部分是基于人為的失誤操作原因而導致的。塔吊司機、塔吊裝拆工的違規操作或誤操作行為往往也給塔機的使用及裝拆過程埋下了嚴重的安全隱患。最大程度上減少該類事故的發生，除了加強相關作業人員的安全責任意識、提高專業的操作技能外，塔吊還需不斷的完善和配置相應的安全裝置，來給現場作業人員加設一道生命的防線，如：力矩限制器、起重量限制器、高度/變幅行程限位器、風速儀及相關節點報警裝置等安全保護裝置。2017年廣州海珠7.22塔吊倒塌事故在起重設備自身安全性能欠佳、裝拆人員的違規行為和操作失誤等綜合影響下，最終造成了一起群死群傷的較大安全事故。

3事故原因分析

3.1塔式起重機附著裝置不合格

在塔式起重機作業的過程中，受塔機位置、使用受損情況以及轉場等因素的影響，使得原廠的塔吊附著臂無法滿足現場的使用要求，而有些附著裝置并不是原廠生產的，導致這些附著臂出現質量不過關的情況，例如焊接質量不達標、使用殘次鋼材做原材料等，這就會使附著系統很難滿足實際的施工需求。有些附著裝置會采取焊接的方式與附著建筑物的端部相連，在發生塔機地基下沉的情況以后拉桿出現彎曲的現象，抗拉強度會隨之下降，假如焊接質量不過關，極易出現焊縫裂開的情況，使附著裝置失去了原本的作用。由于上述原因，對塔機原本的防臺風能力大打折扣，大大降低了原來廠家設計的抗風能力，出現風力未超出廠家設計值而出現塔吊倒塌的安全事故。

3.2日常檢查維護不到位

施工單位未定期進行檢查維護，標準節及附著裝置連接螺栓松動、主要受力構件銹蝕、焊縫產生裂紋等問題未及時發現并整改，導致連接螺栓或薄弱環節構件在風荷載作用下斷裂或撕裂。上述的設備零部件或受力結構部位日常檢查維護不到位，確實在臺風等惡劣自然災害環境中更容易暴露出來而發生塔機的倒塌事故。而對于塔吊安全保護裝置的日常調試維護，則關系到操作或作業人員在不知情和操作失誤下，對設備和人員的生命安全起到保護作用。

4塔式起重機防倒塌的主要措施

4.1做好安全管理工作

在對塔式起重機實施安全管理工作的時候，最有效的措施是防止塔式起重機被臺風損壞或者吹倒，因此，工作人員要具體問題具體分析，以塔式起重機的工作環境和使用方式為基礎，創建完善的安全管理體系和應急預案，保證塔式起重機安全作業。建立健全塔式起重機安全管理信息傳遞系統和搶險救災體系，采取措施高效管理資金、設備和人員，責任落實到人，使用獎懲機制來不斷提升工作人員的主動性和積極性，使安全問題控制在萌芽階段。依據臺風的往年發生情況合理規劃安全管理工作，將臺風的高發季節設置為防臺風的重點工作內容，及時維修設備、發生問題立即整改，將安全防護工作落實到實處。完善塔式起重機防臺風安全保證措施，引進新的設備和技術，快速提升塔式起重機的防臺風能力。

4.2規范拆裝操作步驟

拆裝過程是一個復雜、高風險的工序。在進行拆裝前，組織設備操作和施工人員詳細閱讀設備使用指導說明，在說明的指導下制定拆卸施工方案。在進行拆裝作業前，施工單位制定詳細而專業的拆裝施工方案。該施工方案必須包含：各個崗位的人員責任，如操作員、現場指揮、維護人員和專職安全員;列出各主要部件拆卸順序表;明確從開始施工到拆裝完成各個工序的詳細步驟以及注意事項;拆裝中的工藝和操作有明確的規范技術要求;對適用的天氣狀況給出規定。方案也需要指出符合安全要求的安全警戒區，避免無關人員進入作業施工范圍。方案還需要經過施工單位的技術責任人、總工、安全管理員進行詳細的審核，并征求相關的專業技術人員意見。方案定稿確認后才能夠交由施工類技術人員進行安全和技術的交底，再開展施工。

4.3開展塔吊第三方監督抽檢

臺風季來臨前，由施工安全監督機構委托第三方檢測單位對在建項目使用的塔吊進行監督抽檢，通過抽檢，摸清在建項目塔吊安全狀況。如發現整機產品標牌或零部件銘牌缺失或涂改;主要受力構件無可追溯制造日期標志或超過規定年限仍繼續使用;大臂及各機構不配套使用等拼裝、套牌塔吊的，一律責令拆除退場。如發現連接件、緊固件等不符合要求的，責令限期整改，消除安全隱患，確保塔吊不帶病運行。開展第三方監督抽檢，對于日常維護和使用能起到很好的監督檢查作用，同時，在用塔吊的數量龐大，不定時的監督抽檢能使各責任單位時刻警鐘長鳴，有效降低突發情況而導致的安全事故發生。

4.4提高沿海地區塔吊設計計算風壓

從海口塔吊倒塌事故的教訓來看，如果塔吊自身不具備抵抗臺風襲擊能力，單憑臺風來臨前采取降低自由高度等防臺風措施，不能從根本上解決問題。因此，只有提高設備自身防臺抗臺能力，才能有效解決設備防臺抗臺問題。根據《深圳市建筑起重機械防臺風安全技術規程》，在臺風季，深圳市安裝使用的塔吊在非工作狀態10m高處的計算風壓取值1000Pa，從本質上提高塔吊抵御臺風的能力。因應不同環境的風壓和自然災害狀況，合理選取符合實際安全要求型號的塔吊，在臺風季下適當降低塔吊的最大懸高，從而加強塔吊的實際抗風能力，減少自然災害帶來的不利影響。

4.5嚴格執行維護檢修程序

施工單位在使用塔式起重機的過程中，必須由安全管理部門認證的相關檢驗機構進行定期的檢驗以及維修。這些專業的維修檢驗部門將會對起重機的重點安全設備進行檢修，如起重力矩限制器、起重量限制器、起升高度限位器等。在檢修中發現已經達到報廢年限，或者繼續維修使用存在重大安全風險的設備，必須強制予以報廢處理。施工單位在起重機的日常使用中，要求維修人員和駕駛員通過專業的技術培訓，符合要求后上崗。維護人員需要對起重機進行日常的安全檢查和設備維護，發現安全隱患需立即停工，并進行規范的維修處理。起重機的重點部位，如重力矩限制器、起重量限制器、起升高度限位器一旦出現異常，需要立即聯系檢修機構進行專業的維修處理，保證安全裝置運行有效，杜絕帶病運轉或失效情況的發生。

結語

塔式起重機裝拆、使用作業的安全保障是一個系統工程，其設備質量、裝拆操作規范、操作運行和維護檢修直接關乎建設工程作業人員的生命安全，也直接影響建筑企業的整體利益。分析塔式起重機傷亡事故的原因，總結事故經驗教訓，探討預防措施，有利于排除安全隱患，保障工程建設順利進行。

參考文獻

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