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塔式起重機作業空間大,主要用于建筑施工中材料的垂直和水平輸送及建筑構件的安裝,進入20世紀90年代以后,塔式起重機已經在全國建筑行業內被廣范運用,大大提高了施工效率,但是塔機在帶來高效、方便、快捷的同時,因機械存在的各種不安全因素,導致事故頻頻發生,給國家、企業、人民都造成了巨大的經濟損失。
一、塔式起重機事故分析
1、斷臂。塔機斷臂造成的危害在所有起重機事故中的后果往往最為嚴重,由于產品質量問題或長期疏于檢測和維護,臂節出現裂紋,以及由于超載提升或緊急制動產生劇烈振動時,容易發生此類事故。現在很多司機認為塔機都有一定的保險系數,超點載也沒關系,殊不知塔機的保險系數是為了適應不同的工況而設立的,一次超載沒關系,兩次超載沒發生事故,就自以為掌握了一種經驗,認為“臂端規定吊1t,我吊2t也不會有事”。完全沒有意識到事故的潛在狀態。
2、脫、斷繩。在運行過程中,每根鋼絲繩的受力情況非常復雜,即使受最簡單的拉伸力,每根鋼絲繩之間受力分布也不同,此外鋼絲繩繞過卷簡、滑輪時產生彎曲應力、鋼絲與鋼絲之間的擠壓力等,要精確計算鋼絲繩受力比較困難,一般采用靜力計算法。
鋼絲繩中的最大靜拉力應滿足下式要求:Pmax≤Pd/n,式中:Pmax——鋼絲繩作業時可以承受的最大靜應力;Pd——鋼絲繩的破斷應力;n——安全系數。
Pmax=(Q+q)/(aη),式中:Q——起重機的額定起重量;q——吊鉤組重量;a——滑輪組承載的繩分支總數;η——滑輪組的總效率。
鋼絲繩最大允許工作拉力的計算式為:P=Pd/n,式中:P——鋼絲繩作業時額定的最大靜應力,P≥Pmax是安全的。
由此可知,鋼絲繩脫斷的主要原因是超載,同時還與在滑輪、卷筒的穿繞次數有關,每穿繞一次鋼絲繩就產生由直變曲再由曲變直的過程,穿繞次數越多就易損壞、破斷,另外,重物吊裝中心選擇不當、偏載起吊、鋼絲繩跳出滑輪槽,或長期反復使用,造成疲勞斷裂也容易造成脫繩或斷繩,斷繩事故通常也容易引起傾翻事故。
3、傾翻。傾翻事故是由于場地支承基礎松軟,起重量限制器或力矩限制器等安全裝置失靈,塔身整體傾倒或者造成塔機大臂、平衡臂和塔帽傾翻墜地。以下幾個原因會造成傾翻:
(1)塔機基礎根據《塔式起重機設計規范》(GB/T13752—92)地耐力要達到0.2~0.3MPa,未進行地耐力測試,因地基承載能力不夠容易造成塔機傾翻。
(2)未按要求施工,地基太小不能滿足塔機各種工況的穩定性。
(3)地腳螺栓達不到規定要求,地腳螺栓材質大部分是 45#或 40Cr,焊接部位易脆斷,引發塔機傾翻。
(4)地腳螺栓與基礎鋼筋焊接不牢。
4、脫、斷鉤。起重機吊鉤基本采用韌性良好的低碳鋼鍛造成型,這種材料耐磨性差,尤其在掛鋼絲的鉤口處磨損更快,由于吊鉤缺少防脫裝置,鉤口變形或者防脫裝置失效等原因,導致鋼絲繩脫落,另一方面,緊急制動或荷載過大時,也會使吊鉤斷裂。
以QTZ40B塔機為例,當起升機構為2倍率,且處于高速檔工作狀態時,起升機構的最大起重量為10kN;當起升機構處于低速檔工作狀態時,起升機構的最大起重量為20kN。如果起重量限制器調整不當,吊物重量超過其額定起重量,超過了電磁離合器所能傳遞的扭矩,使內、外摩擦片之間產生滑動,造成電磁離合器失效,容易發生滑鉤或斷鉤事故。
5、倒塔。倒塔事故多見于塔機的安裝和拆卸過程中,事故原因多出于違章操作。當然一些未能預見且突發的危害因素,例如大風、地震、洪水等都能對塔式起重機帶來安全隱患,當風力特別強時,塔式起重機有可能傾覆,如果塔式起重機與高壓線或臨近的建筑物的安全距離不夠,會導致觸電或碰撞事故,塔式起重機基礎承壓不夠,可導致基礎失穩,引發倒塔事故。
二、采取的預防措施和辦法
1、要知道塔機使用年限,購買和使用正規廠家生產的合格產品。
現在市場塔機生產廠家魚龍混雜,千萬不能圖便宜而購買偽劣產品。塔機的疲勞壽命決定塔機的使用年限,現在工地上很多塔機屬于過期設備,比如QT60/80型塔機是我國20世紀60、70年代工業建設中使用較多機型之一,結構笨重性能欠佳,已經工作了20~30年,屬于淘汰型,這樣容易發生塔機事故,對使用時間超過15年的塔機,要定期進行檢測評估。
2、要提高施工人員的素質,相關人員必須持證上崗。
起重機司機和指揮人員必須經過培訓后持證才能上崗,塔機司機必須了解和掌握起重設備的結構、工作原理,熟知保養規則和安全操作規程,并能嚴格遵守執行。作業時如遇惡劣天氣如大雨、大雪、大霧和施工作業面有六級(含六級)以上的強風,應停止工作,并將臂桿降低至安全位置,起重機起重時,臂桿最大傾角不超過78°,單機載荷不得超過該機允許起重量的80%。
3、嚴格規范塔機基礎的設計和施工。
塔機基礎是塔機的根本,做塔機基礎的時候,一定要確保地耐力符合設計要求,鋼筋混凝土的強度至少達到設計值的80%。有地下室工程的塔吊基礎要采取特別的處理措施,有的要在基礎下打樁,并將樁端的鋼筋與基礎地腳螺栓牢固的焊接在一起。基礎的地腳螺栓尺寸誤差必須嚴格按照基礎圖的要求施工,地腳螺栓要保持足夠的露出地面的長度,要雙螺帽預緊。在安裝前要對基礎表面進行處理,保證基礎的水平度不能超過1/1000。
4、加強日常維護與保養,建立在線監測系統。
(1)對塔式起重機的結構件焊縫經常進行檢查,發現開焊及時補焊,檢查塔機架體的連接螺栓,發現松動及時緊固。
(2)主要受力構件的表面應定期除銹、涂漆,防止因腐蝕導致受力構件的強度降低,影響安全性和使用壽命。
(3)經常檢查起重機吊鉤及滑輪的磨損情況,吊鉤危險斷面磨損達原尺寸的10%時,即應報廢,對輪緣破損、槽壁和槽底磨損超過標準的應及時更換。
(4)經常檢查電氣系統的主要元件,所有元件應動作靈活可靠,觸點接觸良好,觸點壓力和開距符合技術要求。
除了對這些重要零部件的日常檢查外,必要時使用先進的檢測手段和設備,常用的方法有射線檢測和超聲波檢測。塔機的事故多是從鋼材的裂縫開始的,而事先又沒有明顯征兆,由于高度高、裂縫細小等原因,肉眼根本無法觀測,所以應采用先進的監測手段。
5、鋼絲繩的規格、強度必須符合要求。
鋼絲繩通常由一股股直徑為0.3~0.4mm細鋼絲搓成繩股,再由股捻成繩。鋼絲繩在卷筒上應排列整齊,放出鋼絲繩時,應在卷筒上保留3圈以上,以防末端鋼絲繩松脫,鋼絲繩的磨損或腐蝕,如超過平均直徑10%和在一個節距內,斷絲根數多于規定時,應更換新繩。塔機起升鋼絲繩及變幅鋼絲繩的安全系數一般取為5~6,小車牽引繩和臂架拉繩的安全系數取為3,塔機電梯升降繩安全系數不得小于10。鋼絲繩的安全系數是不可缺少的安全儲備系數,絕不可憑借這種安全儲備面擅自提高鋼絲繩的最大允許安全荷載。
結束語:塔式起重機是一種機械性能較復雜的大型設備,一旦發生事故后果十分嚴重,所以在日常的管理工作中,我們應該防患于未然,以預防為主,綜合治理,掌握塔式起重機有關原理,最大限度地減少和消除塔式起重機作業時的風險,從而有效控制塔機安全事故的發生。