一起施工升降機吊籠墜落事故技術分析

段治斌/DUAN Zhi-bin

（山西省檢驗檢測中心（山西省標準計量研究院)，山西 太原 030012）

隨著我國高層建筑的快速發展，建筑工地的重要設備施工升降機頻頻發生人員傷亡的惡性事故[1]，嚴重危害人民生命安全的同時，造成極大的經濟損失和惡劣社會影響。當前我國以人民生命財產安全為目標的發展理念迫切要求為此類事故監管提供科學有力的技術支持。本文通過對一起施工升降機的典型事故進行技術分析，還原事故發生經過，指出關鍵零部件高強螺栓預緊力失效是導致該事故的直接原因，為監管部門監督管理指明技術重點方向，對預防類似事故的發生有重要實踐意義。

1 事故經過描述

2020 年11 月，某工地3 名工地防水作業（均無特種設備作業人員資格）工人進入施工現場，自行操作施工升降機西側吊籠向上運行，前往樓頂進行防水作業。施工升降機運行至24 層以上，越過最頂端一道附著固定的標準節時（從上往下數第8節，距離地面72m），升降機標準節第7、8 節間東側兩條螺栓預緊力失效，轎廂連同7 個標準節向西升降機轎廂一側傾斜（圖1），標準節齒條受力變形反彈，轎廂連同7 節標準節回位后，向轎廂對側傾斜（圖2），最終因重心向西傾覆，西側吊籠連同7節標準節墜落至地面爐渣堆上，施工升降機吊籠墜落地面后變形，施工升降機吊籠門變形脫落，3 名工人隨施工升降機吊籠墜落地面，3人全部身亡。

圖1 施工升降機附著以上標準節及轎廂向轎廂側傾斜

圖2 施工升降機附著以上標準節及轎廂向轎廂對側傾斜

2 事故現場勘查

事故施工升降機型號為SC200/200 的齒輪齒條式施工升降機，分別對事故施工升降機的墜落地面部分、未墜落部分、關鍵零部件（連接用高強螺栓）進行勘察、收集[2]。

2.1 墜落地面部件情況

施工升降機上部7 個標準節連同西側吊籠、驅動裝置、電控柜墜落至地面爐渣堆上，吊籠結構框架已變形，吊籠門脫落如圖3 所示。

圖3 墜落損壞的升降機西側吊籠

2.2 未墜落部件情況

從上往下第8 節標準節通過扶墻與建筑固定，第8 標準節為與墜落部分原來相連標準節。該標準節上的齒條變形，如圖4 所示。

圖4 第8節標準節上變形的齒條

第8 標準節上端面4 個螺栓連接孔，西側（吊籠側）的連接螺栓孔外側的金屬結構母材可見明顯的新撕裂變形，東側螺栓連接孔母材無明顯損傷。

2.3 關鍵部件情況

施工升降機標準節連接面由4 個高強螺栓連接，未墜落標準節上的4 個螺栓孔均無螺栓殘留。墜落部分標準節靠近吊籠側有2 個高強螺栓并帶有螺母，吊籠對側2 個高強螺栓上沒有螺母（圖5）。現場附近尋找，也未發現匹配螺母。有螺母的2 個螺栓的螺紋上有新鮮金屬碎屑刮擦痕跡。無螺母的2 個高強螺栓上無明顯痕跡。

圖5 墜落標準節及連接高強螺栓

3 計算分析

3.1 各部件參數數據

事故發生施工升降機安裝到頂，頂端自由高度11m（7.5 個標準節高度），查閱相關設計文件技術資料[3～4]，施工升降機各主要部件參數如表1所示。

表1 施工升降機各主要部件參數

3.2 危險截面受力計算

事故施工升降機最高附著點以上共有7 節標準節，據現場照片，事故可初步推斷為吊籠整體升高至附著點以上后，塔身在附著點以上標準節連接位置斷開，吊籠隨上端7 節標準節一同墜落，系施工升降機整體升高至附著點以上后由于吊籠自身偏載導致斷開位置處受力增大，進而發生墜落。故以附著點以上斷開位置（螺栓連接位置）作為計算截面。

導致附著點以上塔身產生偏載的外因有吊籠、驅動系統以及吊籠里面的人員重量。危險截面上主要承受由于偏載產生的彎矩與截面以上負載的重力，均由標準節主肢及連接螺栓承擔[5]。危險截面如圖6 所示。

圖6 施工升降機標準節截面示意圖

在遠離吊籠側主肢均未擰螺栓情況下，危險截面以上總的傾覆力矩為正，危險截面以上部件將朝吊籠側傾翻，要保證不發生傾翻，需要遠離吊籠側螺栓至少提供-8 434.25Nm 的力矩，此時遠離吊籠側螺栓承受拉力。

單個螺栓拉力

式中M——吊籠傾翻力矩；

a——螺栓間距。

在吊籠升至危險截面以上后，需要遠離吊籠一側的螺栓至少提供4 534N 拉力，如果螺栓沒有擰螺母，螺栓無法提供拉力，將導致危險截面以上塔身沿受壓一側傾翻，隨著傾翻角度的增大，傾翻部件對吊籠側主肢形成的力矩越來越大，此時主肢附近的螺栓連接位置受力也越來越大，直至達到極限，撕裂標準節螺栓孔附近母材發生墜落。

4 事故原因分析

從現場勘查發現，吊籠對側邊兩螺栓有受力彎曲痕跡，螺紋部分無擦傷痕跡，該側墜落和未墜落兩標準節螺栓孔均完好無損，因此，可以推斷該側兩螺栓在事故時兩螺栓螺母已經脫落，事故發生前，高強螺栓預緊力已經失效。

靠近吊籠側的兩螺栓均帶有螺母，事發后仍在墜落標準節的相應螺栓孔內。螺栓上有新鮮的金屬刮擦碎屑，未墜落標準節相應螺栓孔有新鮮撕裂痕跡，事發4 個高強螺栓均未有明顯可見縮頸或斷裂跡象，可知該施工升降機所用螺栓的強度不是導致事故的原因。

施工升降機在運行中受到不固定的工作動、靜載荷及外力作用的影響[6]，有較大的振動，連接標準節的高強螺栓需要有足夠的預緊力，并定期檢查緊固保持螺栓預緊力[7]，才能保證施工升降機結構的連接牢固可靠，保證使用安全。

5 結語

施工升降機上部第7、8 標準節間東側兩條連接螺栓的螺母缺失，是造成西側吊籠上升超過最高一道附墻后失穩，連同最上端7 個標準節一起傾覆墜落的直接原因。

高強螺栓是施工升降機標準節聯接的關鍵零部件，直接影響著施工升降機的使用安全，在使用過程中由于，安裝預緊力不足，使用中沖擊載荷等因素，會導致高強螺栓預緊力降低甚至螺栓脫落。因此，嚴格的日常檢查和定期維護保養對施工升降機的安全使用有著關鍵作用。

監管部門監督使用單位日常檢查和定期維護保養責任的有效落實到位，是監管工作的一個重點。