淺談一起門式起重機風災事故引發的思索

黃超亮，程俊，王堅，孫亞良

（紹興市特種設備檢測院，浙江 紹興 312000）

隨著我國城市建設，各地高樓林立、公路拓寬，需要鉆山取道、高架橋梁，正是門式起重機等露天起重機械用武之地。隨著此類設備向大型化、高速化、自動化發展，設備的受風面積越來越大，整體重心越來越高，一旦在突發強風的作用下，出現傾覆等事故災害，后果不堪設想。

風災是全世界影響最大的自然災害，占自然災害總數的51.4%，造成經濟損失占災害總損失的40.5%。起重機械受強風影響發生滑動碰撞甚至傾覆破壞的事故在全球屢見不鮮。2020年3月21日，一股突發超強風，致使某企業一臺額載10噸的門式起重機發生了傾覆事故。此次事故的直接原因是：事故起重機突遇超強對流天氣時，事故起重機的抗風防滑裝置（夾軌器和錨定裝置）處于非工作狀態；在風載荷作用下，事故起重機經50米軌道加速距離后高速運行，以設計速度19倍的撞擊速度，瞬間撞飛焊接在軌道上的端部止擋，從而滑出軌道絆墻體傾覆。所幸此次大風突發之際，正是企業下班時，未造成人員傷亡。在對事故的原因進行分析后，我們看到了有很多在露天起重機械使用管理上容易忽視卻值得反思的地方。

1 防風裝置必須強調

從事故看出，當門式起重機處于非工作狀態時, 如果防風錨定裝置不處于有效的工作狀態, 門式起重機就在強大的風力作用下沿著軌道溜走。一直遇到大于它許多倍的阻力如端部止擋等，才能驟然受阻力而停止。但是，如果風力持續夠大，門式起重機會在軌道加速運動，又由于門式起重機的重心較高，下部遇到阻擋時，上部主梁在強大慣性的作用下可能還會繼續高速向前移動，這便必然造成門式起重機走行梁后部翹起而發生脫軌或傾覆事故。因此使用單位必須在起重機管理制度或者操作規程中，列入防風裝置使用的相關內容，當露天起重機不在工作狀態時，必須啟用防風裝置。

一般情況下，特別是大型起重機，應選用自動作用的防風抗滑裝置，以確保在斷電和暴風突發時，起重機不會滑動。錨定裝置一般只作為補充裝置，用來預防的特大暴風（圖1）。

圖1 液壓夾軌器

2 山地地形不能忽視

從地形看，事故發生地處于西北-東南和東北-西南方向兩條丘陵山系形成的谷地的交匯處，相當于谷口位置，在圖2中以紅十字標志。

圖2 事故企業地形圖

事故地區丘陵環繞，地勢起伏多變，對風速影響較為顯著。

一般山區風速有如下特點：

（1）山間盆地、谷地等閉塞地形，由于四周高山對風的屏障作用，一般比空曠平坦地面風速減小10%～25%，相應風壓要減小20%～40%。

（2）谷口、山口等開敞地形，當風向與谷口或山口趨于一致時，氣流由開敞區流入兩邊為高山的狹窄區，流區壓縮，風速必然增大；風速比一般空曠平坦地面增大10-20%。

（3）山頂、山坡等弧尖地形，由于風速隨高度增加和氣流越過山峰時的抬升作用，山頂和山坡的風速比山麓要大。

可見諸如事故單位這樣的谷口位置，更容易遭遇風災襲擊。因此，對處在谷口、山口、山頂和山坡的露天起重機，我們應該在起重機的安裝、使用、檢驗、監管等各個環節均區別對待，加強風災防控意識。首先，在這些場所都必須安裝風速儀，以及時對風速風級進行報警，因為普通的天氣預報無法滿足這些場地對風力的判別；其次，工作在這些場地的露天起重機，也應選用自動作用的防風抗滑裝置。

3 迎風面積不能隨意增加

起重機結構和物品的迎風面積，按其凈面積與最不利風向的垂直投影面積計算。它等于構件迎風面積的外形輪廓面積A0乘以結構迎風面充實率φ2，即A=A0φ2，起重機結構上總的風載荷為其各組成部分風載荷的總和。門式起重機按照主梁結構分，主要有箱型梁和桁架梁。箱型梁由鋼板焊接成箱式結構，桁架梁使用角鐵、圓鋼或者工字鋼焊接而成。箱型梁自重大，安全性能高，剛度大，造價高；桁架梁自重輕，造價低，可靠性相對較低，迎風面積小，抗風性能好。

桁架結構的抗風性能好主要是因為迎風面積小，然而，有些單位喜歡在桁架主梁上掛上安全生產標語或者廣告的標牌，大大增加了起重機的迎風面積，如圖3所示，小小的8塊標牌，迎風面積增加了幾乎一倍。果真是宣傳效果喊得好，造成的安全隱患也不小。

圖3 安全標牌增加的迎風面積

4 端部止擋需要國家標準

大車端部止擋是阻擋起重機沖出軌道的裝置。根據常規設計，起重機大車以額定速度沿大車軌道行駛，軌道兩端都有大車端部限位和端部止擋裝置。在正常工況下，大車行駛到端部碰觸大車端部限位后，大車驅動電機失電，制動器下閘，迫使大車減速直至停止，因此，正常情況下大車緩沖器不會撞到端部止擋裝置；但當大車限位裝置失效或大車電機失速并以大于額定的速度行駛，大車緩沖器將撞到端部止擋裝置，起重機有傾覆、脫軌的可能性，而起重機支腿也有失穩的可能性。如果沖擊力足夠大，大車端部止擋將被撞飛。

目前，大車端部止擋的設計缺乏國家相關標準，設計與制作大多由安裝隊或使用單位自行完成，有的安裝隊貪圖方便，會將角鐵直接焊接在大車軌道上，作為端部止擋，但是起重機鋼軌材料一般為U71Mn，此種材料的焊接性能差，容易造成焊接困難和焊接融合區應力集中的缺陷及殘余應力和變形。

大車端部止擋宜采用聯接板加防松墊圈用螺釘固定直角三角形支撐架的方式，或者直接采用鋼混結構，撞擊面的位置必須和緩沖器相匹配，保證緩沖器最大限度的吸收動能。今后，我們可以設計即增加緩沖距離又保證足夠強度的新型大車端部止擋，以增加其防傾覆功能（圖4）。

圖4 鋼混結構端部止擋