沿海地區塔式起重機鋼結構破壞分析和對策

劉錦華

(寧德市建設安全監察站 福建寧德 352100)

引 言

塔式起重機在建筑行業中大量使用，減輕了工人勞動強度、提高了效率，但近年來各類塔式起重機安全事故屢見不鮮，施工現場的倒塔、折臂等重大事故屢屢在各地發生 ，而南方沿海地區多雨、多海風臺風、空氣鹽堿含量高、多軟基的特點，也對塔機安全使用，特別是塔機鋼結構穩定有所影響，本文將淺析沿海地區塔機鋼結構破壞的原因以及采取的對策。

福州某工地1臺40m高的TC5610型塔式起重機標準節主弦桿鋼結構斷裂，造成塔機整體倒塌，1名工人受重傷。事故調查發現，該塔機出廠5年，斷裂主弦桿銹蝕明顯，塔身鋼結構也有大面積銹痕，目測銹蝕等級達C級，只不過平常被一層面漆蓋住沒有及時發現，實際上受力截面已經變小承載力降低;長期的超負荷使用，塔機鋼結構疲勞破損進一步降低了結構承載力，在事故發生時正超載起吊，引發結構薄弱處斷裂發生事故。

1 沿海地區塔機鋼結構的破壞形式及原因分析

鋼結構破壞主要有強度破壞、失穩破壞、疲勞破壞、脆性斷裂破壞等，表現為銹蝕、變形彎曲、焊縫開裂、母材斷裂等，破壞鋼結構的局部穩定性，直至最終引發事故。

1.1 表面銹蝕

沿海地區，其主要有兩個特點:

⑴常年海風較大，在沿海地區50年一遇基本風壓可以達到0.6kN/㎡，而且經常會受臺風影響，相較內陸塔機鋼結構承受的風載更大;

⑵海風中含有鹽堿且濕度較大，當防銹層破壞后塔機鋼結構的銹蝕速度遠遠超過內陸地區;再加上塔機安裝、運輸、使用過程中的刮擦、碰撞對防銹涂層的破壞和防銹層本身自然老化、脫落，就會使鋼結構表面失去保護，產生局部銹蝕氧化，從而降低鋼結構強度。如果此時維護保養工作跟不上，在外界條件和材料本身的電化腐蝕的共同作用下使銹蝕大大加速發展。

需要指出的是在諸多情形中尤其應該注意塔機基礎銹蝕，塔機在沒有附著錨固之前，整個塔式起重機的受力都在基礎上，如果此時基礎存在長期積水現象，則很容易發生銹蝕現象，這樣一來重大隱患則隨之產生。

1.2 變形

變形包括局部彎曲變形、扭曲和偏心。

沿海地區除碰撞、敲打、超荷載等變形原因，還有因軟基處理不當而引起的基礎受力不均勻，造成鋼機構整體彎曲、扭曲和偏心等，如不及時整改，長時間的局部應力集中會引起相應結構件的永久變形;因長時間使用錘擊、銹蝕等引起爬爪和橫梁變形，塔式起重機頂升加節作業時，爬爪卡不到位，可能出現單爪承受塔式起重機上部結構重量情況，使頂部結構失去平衡乃至重心偏移較大，爬升架的導輪對標準節主弦桿的壓力太大，使塔身主弦桿發生彎曲變形。如果頂空上部整體下落，下落沖擊引起鋼結構損壞變形，嚴重時導致塔式起重機傾覆及安全傷亡事故，2010年在某市曾經就發生過這樣的事故。

1.3 裂紋及斷裂

一臺塔機在交變載荷的作用下，鋼結構微觀裂紋會持續擴展、產生裂紋直至瞬時斷裂，這個破壞的過程比較長，是一個量變引發質變的過程，還有因不斷的上油漆掩蓋了銹蝕痕跡，具有較強隱蔽性不易察覺。

如果發現裂紋不及時修復，使塔式起重機長期在帶病狀態下工作，最終就會導致鋼結構的斷裂;裂紋主要產生在焊接部位及應力集中的地方，如塔身下部、下支座、回轉塔身、塔頂聯接耳板，標準節爬爪等，通常在復合受力最大處。

(1)塔式起重機長期在超負荷狀態下工作先是使鋼結構發生輕微變形，繼而產生永久性疲勞破壞，最終導致事故發生。人為使安全裝置失效或拆除安全保護裝置，運轉時啟動或制動過猛、越級換速、突然反車作緊急制動，都會使塔式起重機鋼結構沖擊力增大，此外，沿海地區風力較大且多陣風，吹動吊物和塔身，引起突變荷載，雖然規范規定風力達6級以上，禁止塔機作業，但是實際工作中很難把握。

(2)沿海地區多軟基，塔機作業時其傾翻力矩會引起不堅實的塔式起重機基礎下沉，產生沖擊載荷而造成塔式起重機整體傾翻或折臂。

2 沿海地區塔式起重機鋼結構破壞預防和對策

2.1 對沿海臺風的防御措施

我國東部沿海地區每年6－9月多受臺風影響，臺風登陸時風力一般12級左右，最大17級，臺風一般帶來大量降雨，過程雨量常達300mm以上。經常有因臺風而受損或者倒塌的塔機安全事故發生。風荷載是塔機非工作狀態下不穩定的主要因素，沿海地區使用的塔機必須考慮防臺措施。

(1)使用單位要組織制定塔機防臺預案，充分考慮各種狀態，按政府部門發布的臺風預警信息，適時啟動預案。

(2)臺風來臨前應停止作業，拆除塔機上廣告牌，把吊鉤收回，松開回轉限位和制動，讓吊臂處于自由回轉狀態，以減小塔機迎風面，減小風載，還要對塔機附著進行加固。

(3)臺風來臨前，應做好整個施工場區的排水措施，特別是對塔機基礎有影響的范圍，更不能有長時間大量積水，確保塔機基礎安全。

2.2 對于銹蝕現象的措施

中國幅員遼闊，東西或南北距離均在5000km以上，不同的地區自然條件也有較大的差異，塔機工作的環境也大不相同，作為塔機的設計生產單位應該不同區域使用塔機進行適當的設計優化，比如高寒地區使用塔機要抗低溫，沿海地區要增加抗銹蝕因素等，使用和維保更要結合沿海地區特點，認真落實防銹要求。

(1)在沿海地區使用的塔機要采用更好的防銹技術和材料，可以采用比較成熟的噴砂拋沙除銹、電泳鍍膜和耐候性、耐酸堿鹽好和附著力強的防腐防銹涂料等，能抵抗海風的鹽堿腐蝕;在生產的過程中要嚴格按照工藝的要求進行控制。

(2)定期做好保養工作，在安裝、運輸、使用的過程中防止刮擦、碰撞，安裝使用過程中有發現防銹涂層脫落要及時補刷，補刷前要對母材表面進行處理，達到除銹等級sa2級以上;在使用的過程中切實將檢查、保養工作落到實處，特別要防止塔機基礎積水。

2.3 對于變形彎曲、裂紋斷裂的防范措施

2.3.1 設計制造單位

設計制造單位在設計制造的過程中，要充分考慮沿海地區風載和防銹因素，設計制造銷售沿海專用機型，通用產品要在產品使用說明書中詳細說明如在沿海地區使用應采取措施，注意事項等。同時制造過程應該嚴格執行質量檢驗制度，防止不合格或存在質量隱患的產品投入使用。

2.3.2 塔機租賃、安裝、維護、保養單位(建機一體化單位)

按照要求，建機一體化企業對建筑起重機械的安全可靠性負責。

(1)建機一體化單位要建立健全各項工作制度，組建責任心強，技術精湛的安裝、維保隊伍，企業技術人員要帶隊做好指導和驗收工作，并做好各項工作記錄，完善臺賬。

(2)塔機安裝前，建機一體化單位應認真組織維保，對所有鋼結構及焊縫進行認真檢查、鑒定，對銹蝕部位要認真除銹上防銹漆，對安全保險裝置要檢查更換，對鋼結構變形處要進行修復或更換后，確保整機狀態良好方可進場安裝，安裝完畢逐項自檢，然后委托檢驗檢測;

(3)在塔機使用的過程中定期對鋼結構焊縫及連接部位進行檢查，發現隱患及時處理;

(4)使用過程中加強安全裝置的檢查，確保各個安全裝置正常、有效;

(5)對關鍵部位的鋼結構修補原則上由塔機生產單位進行，或者選擇其它具有同等資質的單位進行修復，修復完成后進行檢驗檢測，確保修復處強度滿足使用要求，如無法滿足則應立即報廢處理。

非關鍵部位的鋼結構如果發現彎曲、變形、開裂應采用正確的方法進行校正，因為鋼結構塑性變形后修復后其強度有所下降，所以對于主要受力桿件嚴禁隨意修復。

2.3.3 總承包單位、塔機使用單位及監理單位

總承包單位應指定專職安全生產管理人員監督檢查建筑起重機械安裝、拆卸、使用情況，使用單位應對建筑起重機械使用情況應進行現場監督檢查，監理單位應落實安全監理責任，監督建機一體化企業執行建筑起重機械安裝、拆卸工程專項施工方案以及使用單位使用建筑起重機械的情況，發現存在生產安全事故隱患的應當要求限期整改，對拒不整改的應及時報告。

(1)塔機使用單位應建立嚴格的操作規章制度，尤其是對操作人員應嚴格執行塔機安全操作規程，禁止違章指揮、違章操作。

(2)各單位在塔機使用的過程中加強檢查、監督，對塔機的安裝、頂升等關鍵環節進行驗收，確保安裝質量;

(3)在塔機選型、定位時充分考慮塔機的參數，在選型上防止出現小馬拉大車的情況，結合防臺風要求制定并落實好群塔作業方案，控制塔機作業半徑內無障礙物;

(4)選擇實力、管理能力較強的建機一體化單位，選擇機況較好的塔機。

3 結束語

為了確保塔機鋼結構安全，我們要在實際工作中不斷積累經驗，掌握判斷沿海地區塔機在使用中出現的鋼結構問題和隱患的處理方法，找出原因并加以分析，及時采取措施，避免事故發生。

［1］范俊祥主編.塔式起重機［M］.北京:中國建材工業出版，2004.

［2］河南省第一建設集團第七建筑工程有限公司等編.建筑鋼結構防腐蝕技術規程［M］.鄭州:鄭州大學出版社，2010.

［3］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局等編.塔式起重機安全規程［M］.北京:中國標準出版社，2006.