塔式起重机故障报告研讨剖析

　　这样一个处于不平衡状态的高大结构件一旦发生事故， 其损失十分巨大， 影响甚为恶劣。其二， 塔式起重机的转场， 必须拆卸运输和重新安装。因此，其安全度和质量不是设计或制造出厂就能永久得到保证。维修正确与否或操作使用都可能影响其安全性、可靠性。为此， 我们研究事故的发生过程和事故原因的分析， 试图为规范塔机的设计、制造及使用， 预防事故做些工作。

　　我们搜集近五年重庆发生的塔机重大事故 34例， 外地 7 例， 到事故现场 9 例， 参加 8 例事故分析处理。现将以上资料综合报告如下：按塔机状态分类： 安装、拆卸时发生事故 12例， 占 29% ； 工作状态发生事故 29 例， 占 71% ；尚未发现处于非工作状态时发生事故。按事故原因分类， 初步分析： 由于基础、撑杆或塔机安装位置不当造成事故 6 例； 设计、制造问题造成事故的 4例， 操作使用不当造成事故的 24 例。尚有一些还需进一步分析。应当说明的是， 以上是按主要因素分的类， 实际上重大事故的发生大多为综合因素。

　　如设计、制造上有不足之处， 一旦超载运行就易出事故； 塔机安装位置欠妥， 又加之操作有误等。

　　安装、拆卸时发生事故的比例相当高， 且此种事故损失也相当大。这是因为此时塔机的安全保护装置已不起作用， 全靠作业人员的操作来保障其安全。加之作业过程中操作人员较多， 事故来得突然而且很难补救， 造****员的伤亡是十分严重的。事故的原因大致有二类： 一类是设计制造的问题， 其中突出的是使用说明书上对安装、拆卸操作程序、步骤的叙述不够清楚， 不够准确。在调查中我们发现， 厂家的使用说明书中有的对安装过程说得十分详尽， 而对拆塔的叙述却十分简单， 有的只说是升塔的逆过程， 使用单位很难搞清楚究竟如何拆塔。

　　实际上拆塔并不完全是升塔的逆过程。另一类是属于违章作业， 没有按要求操作， 这里面普遍存在没有把为什么要这样做搞清楚， 缺乏最基本的力学知识。如空腹起吊（ 即自升式塔机在顶升过程中套架顶部与标准节顶部之间出现空位时起升重物， 以至出现对塔身中心较大的不平衡力矩） ， 小车不到指定的位置等。我们调查中有几例十分典型： 一台QTZ25 塔机在拆塔时， 先将待拆的顶部标准节的连接螺栓全部拆除， 然后移动变幅小车向顶升平台靠近， 致使塔身向后倾倒， 造成 4 人伤亡； 有二台塔机在顶升时倾翻， 经调查发现， 均是由于在顶升中回转吊臂； 有一台 QT Z25 塔机在顶升完毕， 标准节尚未装上（ 空腹） 的情况下， 吊一标准节， 小车向臂端移动， 致使塔身向前倾倒， 造成 3 人伤亡；一台 QTZ40 塔机， 尚未拆除套架顶部与塔身标准节之间的连接螺栓， 即启动顶升机构顶升， 以致油缸工作压力超过正常顶升压力， 造成标准节的顶升支承块焊缝开裂（ 此处焊缝较弱） ， 套架顶升横梁受损； 一台 QT Z40 塔机， 在拆塔还有两个标准节时， 因建筑物阻碍， 不能下降。此时， 操作人员未将拆下的标准节还原， 在空腹的情况下卸平衡重，致使塔机向前倾倒。值得一提的是当时所有的操作人员除一名电工外， 其余全部未经任何培训。更有甚者， 1998 年在重庆发生一起伤 4 人的事故， 当时是塔机已下降到安装基本高度， 拆塔的人员竟然在没有卸任何平衡重块的情况下拆除起重臂， 致使塔机向后倾倒。

　　操作失误， 特别是超载造成事故的比例甚高。

　　其中安全保护装置失灵及人为断路的比例相当高，典型的一例是一台 QTZ40 塔机失事后， 检查其当时的起重力矩竟达 90t m.超载 1 25 倍， 实为罕见。检查时还发现力矩限制器的线路是断掉的。

　　1998 年一台 Q TZ40 塔机的塔身主弦杆开裂， 我们作为法院委托的鉴定人进行调查分析， 最后得出是超载加之回转时反车制动造成。另一台 QT Z40 塔机起吊重量是额定起重量的 2 5 倍， 致使吊臂在前吊点处断裂。一台 QTZ80 塔机在起吊混凝土时，回转塔身开裂， 致使整个吊臂掉下来。其原因是挂上了埋于地基的脚手架。无独有偶， 笔者在 1999年参加一事故现场的分析， 发现在两年多的时间内， 有 4 台同型的 QTZ80 塔机发生断臂倒塔事故， 事故的现象极为相似。分析其原因， 除其他因素外， 均与超载有关系。这里我们要特别强调指出， 所谓操作失误并不都是无心之过， 也不都是无意造成的。也有不少是人为的， 明知可能发生事故也要去做。在我们调查中发现人为断掉力矩限制器的不是个别现象， 有的现场施工员告诉笔者，塔机买回来， 投入使用前就断掉力矩限制器。这里， 我们再一次提醒， 提高效益， 缩短工期， 决不能以牺牲安全为代价！

　　因立塔位置不当发生事故的比例虽不大， 但事故的隐患大量存在， 应给予足够重视。这是因为施工场地狭窄， 周围建筑物多， 多台塔机同时立在一个工地上等。我们在调查中发现， 塔机与塔机之间， 塔机与建筑物之间， 塔机与输电线路之间的间隔距离很多不符合安全要求。以下两例很说明问题。一是重庆火车站工地多台塔机同时工作， 有两台靠得太近， 以致其中一台回转时臂架碰到另一台的平衡臂， 不仅损坏塔机， 而且砸断输电线， 造成大面积停电。另一例的后果更为严重， 一台臂长37m 的 315kN m 塔机， 立塔时为能覆盖工程一角的裙楼， 将塔机设于与过江索道缆车相干涉处。

　　从投影看， 其重叠很大， 臂端超过索道投影线14m， 且未采取任何有效安全措施。当塔高升至缆车车厢高度平面时， 臂架转出划定的安全区， 臂与缆车车厢相撞， 塔机被拉倒， 索道受损。造成塔机报废， 塔机驾驶员死亡， 缆车车厢内的乘客受惊吓或受伤， 损失数十万元， 索道停运 5 天。

　　因附着撑杆而发生事故的只有两例， 但其隐患也不可忽视。这是因为当附着撑杆长度不够或建筑物的形状决定通常的附着撑杆不便安装时， 使用单位往往自行设计、制造。这种自行设计、制造的附着装置存在着较多的问题。一是计算时力学模型不符实， 内力计算不准确， 撑杆设计得太弱或过于笨重（ 此点我们已有专文论述） .甚至有的根本没有计算， 仅在原有的尺寸基础上增加其长度。其长细比肯定超标。二是撑杆的布置不对。例如一台QT Z40 塔机发生倒塔事故后， 我们调查时发现，附着撑杆本身是够强的， 但三根撑杆几乎是相互平行的布置， 起不到支承作用。三是附着杆与建筑物或塔身的连接不合理。例如使撑杆受弯， 不是轴力杆件。又如附着撑杆直接连于单角钢做成的塔身主肢上， 造成主肢严重变形， 不能继续使用。

　　基础不合要求的事故只有三例。典型事例是混凝土基础不能满足抗倾翻稳定性要求， 因基础的深度和面积偏小， 加之在施工中将基础周围的泥土挖空， 造成塔机倾倒， 将混凝土基础整个拔出并转翻90 .塔机报废， 司机死亡， 还砸坏附近的一台变压器， 造成巨大经济损失。1998 年的一起事故更为可笑， 竟将基础设置在一排水沟内， 恰遇一场大雨， 冲走基础四周的土使基础裸露， 造成倒塔。此外， 我们在调查中还发现不少施工单位对基础不够重视， 没有按要求做好基础， 甚至在混凝土地面上用条石、预制件等重物作压重以代替基础， 真叫人提心吊胆。

　　最后想提一提设计制造的问题， 由设计制造问题引起的事故很少。然而此问题不但存在， 而且隐患还相当严重。笔者参加一事故分析， 一年之内同型两台塔机发生断臂倒塔， 而且断裂的部位也相同，仅距一个节距。分析其原因。除其他因素外， 余量留得不够充分也是一个因素。在调查中我们发现更为严重的隐患在于改装设计和二次设计。例如有的施工单位对于特殊工程需对塔机进行改造， 或加长、缩短臂长， 或增加附着高度。对此， 有的不进行计算或计算过于粗糙， 或用类比方法， 粗略估算一下。所谓二次设计是指制造厂接到特殊要求的订货， 在原产品基础上修改设计计算来满足用户的要求。我们发现这里的问题较多、较为严重。例如从 3608 变成 4008， 从 QT Z40 变成 QT Z50 这样的主参数的变化竟然没有完整的计算书， 也没有进行平衡和整机倾覆稳定的计算， 这样做是十分危险的。要知道改装、改变主参数不是简单的加长、缩短或加大其起重力矩。这是设计， 而且从某种角度看是更难的设计，必须给予充分重视。

　　以上是对调查资料初步归类分析， 只是为专题研究提供线索。但从中也可以看出一些有意义的、共同性的、急需立即着手研究解决的问题。

　　发生事故通常是综合因素。因此， 分析时也应综合分析， 但是我们应找出主要矛盾， 优先解决这些问题。

　　首先， 在设计制造和管理使用方面来看， 管理使用出问题较多， 应在这方面多下功夫。牢固树立安全意识， 防止事故发生， 要不折不扣按规程办事， 使安全保护装置处于完好可靠状态， 制订相应的法规和监督机制。不要把安全和效益对立起来， 这二者是有联系的、统一的。不出事故， 经济效益有了， 社会效益也有了。

　　其次， 立塔、拆塔是塔机安全最薄弱的一环， 是事故高发阶段， 也是可能造成损失最大的阶段。这必须从两个方面解决。一是提高专业安装队伍的素质， 进行必要的培训和考核。另一方面必须尽快研制安装、拆卸这一段的安全保护装置， 使之能及时、可靠地预警和防范事故的发生。

　　最后， 人为因素和操纵人员的及时发现和处置是十分重要的。如果我们能排除人为因素的影响，塔机的安全性必然会大为改观。例如在违章操作或安全保护装置失灵的情况下， 若塔机的控制系统能令塔机不执行这些错误的指令； 又如当塔机出现危险时， 系统能及时预警和修正等等。重庆建筑大学机电工程学院正在研制的塔机智能系统将可解决这些问题。