塔式起重機起重鋼絲繩的使用及固定方式

孟祥忱，婁周見，俞宏智

浙江省建設工程質量檢驗站有限公司，浙江杭州310012

0 引 言

塔式起重機以下簡稱（塔機）是常見的建筑施工起重機械，起重鋼絲繩是塔機的重要部件，直接關系到塔機的安全使用。如何有效地提升鋼絲繩的使用壽命，保障鋼絲繩使用過程中的安全性是非常重要的。在常見的安裝使用過程中，各塔機廠家選用的鋼絲繩及其附件結構有各種規格類型，且塔機使用說明又未對鋼絲繩及其附件結構作出比較詳細的使用說明及注意事項。用戶在使用過程中對鋼絲繩的安裝理解不一致，也沒有統一的安裝標準規范，導致鋼絲繩的選型安裝及固定方式未適配該塔機的安裝固定要求，影響鋼絲繩安裝質量和使用壽命。當使用一段時間后鋼絲繩會出現各種問題，影響施工進程及安全性。因此，除鋼絲繩選型必須正確外，鋼絲繩自身的旋轉性能及是否匹配塔機臂端固定方式是保證鋼絲繩能否正常使用和影響使用壽命的重要因素。

1 施工現場塔機起重鋼絲繩使用現狀

檢驗中發現，施工現場塔機起重鋼絲繩起重臂端部通常有兩種固定方式。塔機說明書指導不明確及塔機安裝維保單位沒有相關起重鋼絲繩安裝知識，導致出現塔機起重鋼絲繩臂端固定方式不當的情況，塔機起重鋼絲繩臂端固定方式與鋼絲繩類型不匹配，安裝混亂。

1.1 常見的塔機起重鋼絲繩固定方式

1）塔機起重臂臂端鋼絲繩固定方式為旋轉結構（圖1）。起重鋼絲繩臂端固定方式為旋轉固定方式，起重吊裝使用過程中鋼絲繩產生的扭力會通過臂端鋼絲繩的旋轉固定進行旋轉釋放。

圖1 臂端旋轉結構示意

2）塔機起重臂臂端鋼絲繩固定裝置為非旋轉結構（圖2）。通過固定螺栓或者其他結構鎖定旋轉。起重鋼絲繩為非旋轉固定方式，使用過程中不會進行旋轉。

圖2 臂端非旋轉結構示意

1.2 施工現場塔機起重臂端部固定可能存在的風險

1.2.1 塔機廠家指導說明書具體要求不明確

廠家說明書僅提供所用的鋼絲繩型號，對生產的塔機起重鋼絲繩臂端固定方式未作明確要求。當用戶原廠鋼絲繩損壞時，未選用具體規格要求一致的原廠鋼絲繩，僅選用同等直徑和拉力的鋼絲繩進行更換。所選用的鋼絲繩與臂端固定方式不匹配，無法滿足該塔機工作要求，導致安裝使用效果不佳，鋼絲繩使用壽命降低，并且影響吊裝性能。

1.2.2 臨時固定

塔機起重臂臂端鋼絲繩固定方式為旋轉固定方式，但施工現場塔機實際安裝時用鐵絲將鋼絲繩固定?。▓D3），造成非旋轉效果。其臨時固定方式屬非常規操作，存在一定的安全風險，無法通過塔機安裝檢測及第三方檢查。在使用吊裝過程容易突然失效產生安全風險。

圖3 臂端非常規固定方式

1.2.3 未按照說明書安裝固定鋼絲繩

塔機安裝使用方未重視該處固定方式特殊性要求，在廠家說明書明確指導下亦未按照要求進行起重鋼絲繩安裝固定。檢測維保單位及監管單位不清楚該鋼絲繩固定要求，不了解此處固定方式與鋼絲繩壽命及吊裝安全的關聯性。

1.2.4 鋼絲繩型號規格與塔機臂端固定方式不匹配

易出現以下幾類問題：

1）起重鋼絲繩垂直吊裝部分因扭力無法釋放造成鋼絲繩扭結、纏繞在一起。扭結的原因主要是鋼絲繩在使用過程中受力較復雜，承受吊重等外力后鋼絲繩扭力過大，未能完全釋放，造成鋼絲繩扭結相互纏繞。當起重吊裝使用一段時間后，鋼絲繩會因纏繞磨損，影響鋼絲繩壽命（圖4）。

圖4 鋼絲繩纏繞扭結

2）起重鋼絲繩使用一段時間后，當吊裝作業需要載重小車行駛至塔機起重臂端部或吊鉤上升至最高位置時，鋼絲繩會產生扭力使鋼絲繩位于起重臂端部處扭力過大造成鋼絲繩局部結構性損壞，如局部松股（圖5）、單股扭結（圖6）等。

圖5 松股

圖6 單股扭結

2 鋼絲繩選型和塔機起重臂端部固定方式探討

2.1 常見的鋼絲繩類型

根據《鋼絲繩術語、標記和分類（GB/T 8706—2017）》常見鋼絲繩按結構分類［1］主要如下：

2.1.1 單層股鋼絲繩

單層股鋼絲繩又稱非阻旋鋼絲繩、旋轉鋼絲繩，以下稱旋轉鋼絲繩（圖7），由單層股圍繞一個芯制作成的多股鋼絲繩。其中又以6×29Fi+IWR（單層6 股、每股29 鋼絲數（填充式、鋼芯）為塔機常見用鋼絲繩類型（圖8），此類鋼絲繩在使用時，一端受力后會產生由于股和繩形成不同的旋轉力矩不能平衡造成鋼絲繩的旋轉現象，隨著提升高度上升和吊物重量增加，旋轉現象加劇，嚴重時會造成互相纏繞現象，影響使用，危及人身安全。當塔機采用此類鋼絲繩作為起重鋼絲繩使用時，因其使用時存在旋轉特性，通常在塔機起重臂臂端固定時需要設置旋轉結構（也稱防扭裝置）以釋放其旋轉扭力。

圖7 單層股鋼絲繩斷面（旋轉鋼絲繩）

圖8 鋼絲繩6×29Fi+IWR

2.1.2 阻旋轉鋼絲繩

阻旋轉鋼絲繩又稱多層股鋼絲繩、不旋轉鋼絲繩，以下稱不旋轉鋼絲繩（圖9），為當承受載荷時能產生減小扭矩或旋轉程度的多股鋼絲繩，如塔機用比較典型的不旋轉鋼絲繩35W×7（圖10）。多層股鋼絲繩是由內外兩層股在鋼絲繩中以相反方向捻制而成，在承受拉力時具有較好的低旋轉性［2］。此類鋼絲繩在載荷作用下產生的旋轉，將遠遠小于單層股鋼絲繩。塔機采用此類鋼絲繩作為起重鋼絲繩，因其使用時旋轉特性小，通常在塔機起重臂臂端固定時無須設置旋轉結構釋放旋轉扭力，如設置旋轉結構會對鋼絲繩產生不利影響。

圖9 阻旋轉鋼絲繩斷面

圖10 鋼絲繩35W×7

2.2 與鋼絲繩類型匹配的固定方式

根據鋼絲繩的類型，對塔機起重鋼絲繩臂端固定形式要求如下：

1）旋轉鋼絲繩臂端固定需要旋轉以釋放起重吊裝過程產生的扭力，即旋轉鋼絲繩配以旋轉固定方式。

2）不旋轉鋼絲繩因自身有抗旋轉性，臂端固定不需要旋轉，即不旋轉鋼絲繩配以非旋轉固定方式。

另外，《塔式起重安全規程（GB 5144—2006）》第5.2.4條也給出了建議要求：“塔機起升鋼絲繩宜使用不旋轉鋼絲繩。未采用不旋轉鋼絲繩時，其繩端應設有防扭裝置?！保?］

常見類型鋼絲繩臂端固定方式要求匯總見表1。

表1 常見類型鋼絲繩臂端固定方式

3 結 語

塔機用起重鋼絲繩的選型及其在起重臂端部的固定方式直接影響到塔機的吊裝性能及鋼絲繩使用壽命，用戶在使用塔機進行施工吊裝時需要正視該問題。選擇合適的鋼絲繩型號和固定方式能更加安全可靠地進行施工吊裝。

在進行塔機起重鋼絲繩安裝及更換時，除了鋼絲繩選型正確外，還需要根據鋼絲繩類型確認其在塔機起重臂端部的固定方式，即旋轉鋼絲繩配以旋轉固定方式，不旋轉鋼絲繩配以非旋轉固定方式。

安裝維保單位需要根據相關要求進行安裝，檢測單位檢查時也需要關注此點。本文為常規的塔機用起重鋼絲繩及固定方式探討，施工現場塔機需要以廠家說明為依據操作，說明書未明確規格的，可咨詢廠家。