塔式起重機鋼結構損壞原因及維修

趙 闊

（中鐵十九局集團廣州工程有限公司，廣東廣州 511458）

0 引言

塔式起重機（簡稱塔機）最重要的組成部分就是塔身結構，各個運轉部分可分別組成不同的模塊，特點包括高工作效率、大回轉半徑和高起升高度，有效應對實際運用過程中的各種不同情況[1]。因為工作時間較長，機械老化現象也比較正常，尤其是塔式起重機長期工作于布滿工業灰塵的惡劣環境中，受風沙侵蝕的影響，加之工作本身必須的消耗，故塔式起重機特別是其鋼結構部分極易有諸多安全隱患存在，在造成重大人員傷亡的同時，也讓施工方的經濟效益受損嚴重。所以，應找到鋼結構損壞的根本原因，給塔式起重機的安全檢測提供與實際相符的理論指導，并對其展開必要的修復和保養。

1 塔式起重機鋼結構損壞的原因

1.1 表面銹蝕

在建筑施工過程中，塔式起重機的使用頻率較高。受其自身功能的影響，加之工業發展和建筑建造的需要，塔機一般在較為惡劣的環境中工作，除了工業灰塵，附近產生的腐蝕性氣體也會破壞其鋼結構。因為運作時間較長，再加上大幅度地回轉，所以鋼結構表面原有的油漆等保護層也容易脫落，腐蝕氣體侵蝕塔機的鋼結構，使之發生腐蝕變形，結構強度大大降低。

1.2 裂紋

雖然塔式起重機鋼結構的裂縫并不會讓鋼結構發生斷裂，但若不及時修復，仍然會留下諸多安全隱患。一旦塔機鋼結構有裂痕出現，則說明其有可能發生斷裂，尤其是危險性及過度性裂痕更要引起重視。裂痕一般在應力集中處或焊接部位出現，例如塔身的下支座、塔頂的連接耳板及回轉塔身等部位，由于這些地方復合受力最大，故出現裂痕的概率也非常高。

機械過猛地啟動或制動，或是反車緊急制動、越級換速等均有可能極大地沖擊塔式起重機的鋼結構，進而導致焊縫開裂，如果處理不及時，則會引發嚴重施工事故。以湖南某施工工地為例，工地內有一臺QTZ31.2 型塔式起重機，因為工作人員在啟動時動作過猛，出現前后大幅度的擺動，導致上支座筋板全部開裂，所幸發現較早且處理及時，未導致重大事故發生。

1.3 變形

塔式起重機在長時間的使用過程中，受到各種因素的影響，使鋼結構發生形變，以局部的偏心、扭曲和變形為主要形式：在具體施工時，敲打和碰撞會讓塔機局部發生形變；由于螺栓未扭緊，使螺孔磨損，讓桿件與節臂間發生偏心，形成附加的彎曲力矩；人工誤操作引發碰撞，導致變形；長時間的超負荷承載，讓塔機發生永久性變形。

1.4 斷裂

鋼結構的斷裂，特別是使用過程中突發斷裂所產生的后果會十分嚴重。通常以下3 個原因都會引發斷裂。

（1）超載。相關資料表明，施工中經常會發生因超載導致的起重設備事故，多是因為操作人員或指揮者一味趕超進度，心存僥幸，盲目超載所致。一些建筑施工項目經理為了盡快完工，人為地讓安全裝置處于失效狀態，或者把安全保護裝置拆除，尤其是力矩限制器無法發揮作用，長時間超載荷運行使塔機鋼結構提前出現疲勞破損，縮短塔機的使用壽命，極易引發重大事故[2]。塔機在對舊設備、其他障礙物和附著裝置進行拆除時，因為沒有將各種聯結件清理干凈，例如未割斷預埋件等，起吊后就會承受較大的負荷，導致吊臂被折斷。一般，超載的出現同未充分估計起吊物的重量有很大關系。由于對重量大小不明的物件予以大幅度起吊，導致起重力矩出現失控的情況，讓臂架、臂架拉桿及塔身主弦桿的穩定性遭到破壞，出現拉伸斷裂。例如上海某工地使用WQ10 屋面起重機拆卸一臺內爬塔機時，因為盲目超載，應該拆卸的部件沒有拆卸，應該分開起吊的沒有分開起吊，嚴重損壞了屋面起重機的鋼結構，造成局部嚴重變形、開裂。

（2）基礎不夠牢固。塔機在大幅提升額定載荷時，受強大傾翻力矩的影響，不牢固的基礎會發生下沉，導致塔機折臂或整體傾翻[3]。例如成都某施工工地在安裝一臺塔機時，因為工地位于河濱填土上，未加固塔機基礎，操作也沒有嚴格遵循相關使用說明，導致安裝后塔機發生整體側翻。

（3）疲勞操作。隨著作業次數不斷增多，塔機的金屬疲勞程度不斷上升。斜拉、斜掉等違章作業會對鋼結構產生疲勞破壞，使之不僅要承受重力矩，架臂還需承受來自水平橫向的力矩，一旦這兩處力矩同時疊加，極易導致臂架弦桿失去平衡而彎曲，最終造成塔式起重機發生側向折臂。

1.5 塔式起重機抓爬不到位

如果塔機機頂在進行升加作業時，工作人員未認真操作，使爬爪只抓爬在塔身的踏板上，另一個爬爪抓爬不到位，塔基上部的結構重量全部由單爪承受，一旦頂空上部整體下落，則下落的沖擊力會嚴重損壞鋼結構中的起重臂、平衡臂等，使之發生變形，若情況嚴重甚至還會導致整個塔機傾覆。

1.6 塔式起重機的鋼絲繩斷裂

一些檢修人員在檢修塔機時存在不仔細的情況，未檢查出起升鋼絲繩的斷絲、斷股等現象，導致塔機在起吊物件時鋼絲繩突然斷裂，被吊起的物件與吊鉤等墜落。即使出現輕微的擺動也會損壞局部鋼結構，重的話則會讓塔機反彈，進而發生側翻（圖1）。

圖1 塔式起重機側翻

2 塔式起重機鋼結構維修保養策略

2.1 提升管理人員的認識

大部分管理人員只重視塔機安裝及其拆卸進退場，沒有認識到保養維修的重要性，片面地認為能用就先用，等到故障發生時再進行維修，一旦設備的保養時間與進場時間沖突，便忽略對設備的維保，極易使零部件出現非正常磨損，如果發生故障，就會損壞電機與減速箱，進而增大維修難度、成本和時間，嚴重影響正常施工[4]。所以，管理人員必須充分認識塔機維保的重要性，以將塔機維保落到實處。

2.2 完善維修保養檢驗制度

設備管理部門應在日常安全檢查工作中加入維修保養檢驗制度，聯系設備修復情況展開檢驗，通過外觀檢驗、X 射線探傷、超聲探傷或磁粉探傷等手段，檢驗重要桿件和部位的焊縫，合格后方可投入施工[5]。日常檢修中需第一時間對鋼結構補漆、補焊腹桿焊縫脫落等，不能拖延到大修期間再進行處理。在使用塔機的過程中，應確保每項安全裝置的完好性、靈活性，而其中力矩限制器應作為重點觀察對象。

2.3 鋼結構的修復

（1）修補裂紋。若裂縫有在短時間內擴大的趨向，又或存在于焊縫以及如吊臂上下弦桿、塔身主弦桿、塔頂聯接耳板等主要受力處，則一定要立即修復[6]。一般以現場補焊為主，焊條需接近母材，且補焊開始前必須打磨母材裂紋處。針對焊縫上的裂紋，在施焊之前需先清除干凈原有的焊縫，再進行打磨。

（2）修復彎曲構件。冷壓或局部加熱頂壓法能夠很好地校正變形構件。鋼結構塑性變形后會影響其強度，所以需慎重修復包括主弦桿在內的主要受力桿件[7]。

（3）更換鋼結構受力桿件。起重臂拉桿、平衡臂拉桿等均屬于受力桿件，一旦出現嚴重銹蝕或變形的情況，或者法蘭螺孔磨損超限、拉桿銷軸孔磨損成橢圓，即使對其進行修復也無法使用，則個別或整體的更換就非常必要。

（4）補強。針對部分強度薄弱環節，如桿件兩端主弦桿和法蘭板的聯接焊縫，可采用肋板補強；對腹桿與主弦桿搭接補焊，盡量延長焊縫長度。為防止不同材料焊后出現不一樣的收縮，則需盡可能選擇相同的材料。

2.4 嚴格執行操作規程

若要較好地保護鋼結構，必須嚴格執行塔機安全規程，認真遵循起重機操作使用規程。重機司機、指揮人員、檢修人員、安全管理人員等，均應牢記規程、高度重視安全問題。還需準確判斷起重量，但不能把起重量當作衡量起重機工作能力的唯一標準，而應將起重力矩作為安全使用基準。

3 結語

塔機在平時的工作中承受著較大的負荷量，且工作環境不佳，經常需要運輸酸堿或腐蝕性的物料，極易損壞機身，特別是塔身、動臂、附著桿等塔機的金屬結構，受侵蝕和損傷的概率更大。如果不注重維修和保養的塔機，很容易導致作業時發生事故，耽誤施工進程，威脅工作人員的人身安全。所以，一定要經常檢查塔式起重機，全方位分析其損壞原因，第一時間展開有效的維修，防止由于設備損壞而導致施工事故的發生。