吊裝時起重物計算重心點與斜吊問題探討

王福鴻，孫 灝，王 磊，潘 華

(1.天津新港船舶重工責(zé)任有限公司，天津 300456;2.中國船級社實業(yè)公司天津分公司，天津 300457;3.中國船級社天津分社，天津 300457)

1 1臺、2臺及3臺吊機吊裝時，起重物出現(xiàn)傾斜狀態(tài)的原因探討

根據(jù)起重物的設(shè)計狀態(tài)、制造工藝要求及吊裝就位或擺放方便的原則，起重物的吊裝形式有:豎直狀態(tài)吊裝、傾斜狀態(tài)吊裝、水平狀態(tài)吊裝及翻身 (也叫空中翻轉(zhuǎn))吊裝等。根據(jù)吊機使用數(shù)量有1臺、2臺、3臺及3臺以上的吊裝形式。本文主要探討的是水平狀態(tài)吊裝時起重物出現(xiàn)傾斜狀態(tài)的原因。

1.1 1臺吊機吊裝時，起重物出現(xiàn)傾斜狀態(tài)的原因分析

一個是豎直向上的吊機起重力 (也叫吊鉤起重力，它是吊鉤上各吊索起重力的合力)，通過1臺吊機吊裝時，起重物重心點上作用著兩個力。一個是豎直向上的吊機起重力的合力，它通過吊鉤、吊索 (如鋼絲繩等)作用在起重物的重心點上，另一個是鉛垂向下的起重物重力。兩個力大小相等、方向相反，作用在同一條鉛垂線上，起重物重心點上受力平衡，起重物就會被吊鉤以水平狀態(tài)吊起。見圖1。

當(dāng)計算出的起重物重心點與起重物實際重心點有計算誤差時，兩重心點之間就出現(xiàn)了一段計算誤差值大小的距離。兩重心點與吊鉤鉤孔中心點(以下簡稱為吊鉤)的連線之間就出現(xiàn)了一個夾角，見圖2。

圖1 無計算重心點誤差時吊裝示意圖

技術(shù)人員在編制起重吊裝工藝時，先要計算出起重物重心點在起重物上的位置，再按計算出的重心點在起重物上設(shè)計和布置聯(lián)結(jié)吊索用的吊點。因為技術(shù)人員在設(shè)計和布置吊索的吊點時，是把計算重心點當(dāng)成起重物實際重心點，吊裝時，起重物計算重心點與吊鉤處在同一條鉛垂線上設(shè)計和布置，計算重心點并不是起重物的實際重心點。按計算重心點與吊鉤處在同一條鉛垂線上進(jìn)行吊裝，起重物實際重心點就會處在圖2(b)所示的夾角的斜邊上。這條斜邊的方向就是吊鉤作用在起重物實際重心點上的吊鉤起重力的合力方向 (按計算重心點與吊鉤處在同一條鉛垂線上進(jìn)行吊裝，就是在進(jìn)行起重力方向傾斜的斜拉、斜吊，這是違反起重吊裝作業(yè)安全生產(chǎn)規(guī)定的違章作業(yè))。

圖2 有計算重心點誤差時吊裝示意圖

為避免出現(xiàn)違章的吊裝作業(yè)，起重物起吊時，就需要按起重物實際重心點與吊鉤處在同一條鉛垂線上進(jìn)行吊裝，計算重心點如圖3所示，由吊裝前所處的直角邊位置旋轉(zhuǎn)到斜邊位置上。此時，圖2(b)所示的夾角α就成了起重物吊裝時起重物出現(xiàn)傾斜狀態(tài)時的傾斜角α。

圖3 吊后A－A方向視圖

由此可知，1臺吊機吊裝時，起重物出現(xiàn)傾斜狀態(tài)的原因是起重物計算重心點誤差造成的。

1.2 2臺吊機抬吊時，起重物出現(xiàn)傾斜狀態(tài)的原因分析

2臺吊機抬吊時，起重物出現(xiàn)傾斜狀態(tài)的原因有3種:①與1臺吊機吊裝道理一樣，由起重物計算重心點的計算誤差造成的;②2臺吊機的抬吊動作不一致，1臺吊機將它吊著的起重物吊點區(qū)域吊得比另1臺吊機吊著的起重物吊點區(qū)域吊得高(或低)造成的;③上述兩種原因共同出現(xiàn)造成的。

1.3 3臺吊機抬吊時，起重物出現(xiàn)傾斜狀態(tài)的原因分析

3臺吊機抬吊時，起重物出現(xiàn)傾斜狀態(tài)的原因:每臺吊機都是獨立的、由自主的吊機司機操縱，只要有1臺吊機司機將他的吊機吊著的起重物吊點區(qū)域吊得比其他司機的吊機吊著的起重物吊點區(qū)域吊得高 (或低)一點，起重物就會出現(xiàn)傾斜狀態(tài)。

要想讓各臺吊機的動作一致，就要靠3臺吊機的統(tǒng)一指揮人員對各臺吊機的動作統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮來實現(xiàn)。

吊機統(tǒng)一指揮人員有時為了起重物吊裝到就位或擺放方便，會有目的指揮3臺吊機將起重物吊得向某一方向傾斜一點。由于3臺吊機吊裝時，是否出現(xiàn)起重物傾斜、向哪個方向傾斜、傾斜多大角度完全由吊裝統(tǒng)一指揮人員控制。起重物重心點的位置就對起重物出現(xiàn)傾斜狀態(tài)起不到任何作用。因此，3臺吊機吊裝時，起重物出現(xiàn)傾斜狀態(tài)的原因也就與起重物重心點計算得有無誤差沒有關(guān)系。

某企業(yè)在對待3臺吊機的吊裝問題上曾暴露出明顯的認(rèn)識錯誤。該企業(yè)的起重吊裝作業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門人員認(rèn)為:3臺吊機抬吊時，起重物出現(xiàn)傾斜狀態(tài)是由起重物的重心點計算誤差造成的，并將起重物吊裝時出現(xiàn)傾斜狀態(tài)判為“斜吊事故”，對技術(shù)部門有關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行了處罰，這種認(rèn)識在起重行業(yè)中造成了很壞的影響。

2 對斜吊認(rèn)識問題的探討

斜吊是起重吊裝時，起重物本身相對地平面出現(xiàn)傾斜狀態(tài)的簡稱，本文將這種斜吊叫做起重物狀態(tài)傾斜斜吊。2臺吊機抬吊時，2臺吊機吊鉤的連線與起重物實際重心點應(yīng)處在同一鉛垂面上，2臺吊機各自對應(yīng)的吊鉤起重力實際作用點上的吊鉤起重力的方向相對地平面出現(xiàn)傾斜狀態(tài)，本文將這種斜吊叫做起重力方向傾斜斜吊。

在起重吊裝中，這兩種斜吊都用“斜吊”兩個字表示，不具體指明是哪一種斜吊，對吊裝中出現(xiàn)的斜吊問題如何認(rèn)識，全靠使用者個人的理解和判斷。

2.1 兩種斜吊在用途上的區(qū)別

1)起重物狀態(tài)傾斜斜吊是起重吊裝中廣泛使用的一種方法。

例1，豎直狀態(tài)就位吊裝的起重物。豎直狀態(tài)就位吊裝的柱狀起重物 (如船上的大桅)從組裝時的水平狀態(tài)吊裝就位時的豎直狀態(tài)，全部吊裝過程都是在起重物狀態(tài)傾斜斜吊中進(jìn)行的。

例2，傾斜狀態(tài)就位吊裝的起重物。傾斜狀態(tài)就位吊裝的船體兩側(cè)的船體側(cè)板，從水平組裝狀態(tài)吊成與船體兩側(cè)船體側(cè)板安裝位置相同的傾斜狀態(tài)，全部吊裝過程都是在起重物狀態(tài)傾斜吊裝中進(jìn)行的。

例3，翻身 (即空中翻轉(zhuǎn)180°)吊裝的起重物。反造法的船體艏段、艉段和石油平臺的甲板片等，從組裝時的上平面朝下、下部結(jié)構(gòu)朝上狀態(tài)吊成就位安裝時上平面朝上、下部結(jié)構(gòu)朝下狀態(tài)，全部吊裝過程 (除90°垂直狀態(tài)外)都是在起重物狀態(tài)傾斜斜吊中進(jìn)行的。

2)起重力方向傾斜斜吊是用吊機進(jìn)行吊裝時，禁止使用的違章吊裝作業(yè)。

以能回轉(zhuǎn)、能移動的履帶式、汽車式，壓桿式起重臂塔式吊機為例，在出現(xiàn)起重力方向傾斜斜吊時，起重物的作用力大于起重物正常吊裝時的額定起重物重力，易造成吊機不抗傾斜力作用的構(gòu)件損壞。起重物作用力矩大于起重物正常吊裝時的起重物額定重力矩，會破壞吊機的穩(wěn)定性，給吊機帶來傾覆危險。

因此，起重力方向傾斜斜吊是用吊機進(jìn)行吊裝時禁止使用的一種吊裝方法，要作為一條規(guī)定寫入起重吊裝作業(yè)安全生產(chǎn)規(guī)章中。

2.2 兩種斜吊本質(zhì)上的區(qū)別

1)在起重物狀態(tài)傾斜斜吊中，作用在起重物吊點上的起重力方向始終是沿鉛垂方向向上的。這是起重物狀態(tài)傾斜斜吊與起重力方向傾斜斜吊不同的地方。例如:3臺吊機抬吊時，起重物本身相對地平面出現(xiàn)傾斜狀態(tài)，作用在各起重力合力作用點上的起重力方向始終是沿鉛垂方向向上的。盡管起重物本身出現(xiàn)傾斜狀態(tài)，但是滿足起重物狀態(tài)傾斜斜吊6條安全要求，就是安全允許使用的起重物狀態(tài)傾斜斜吊。

起吊中出現(xiàn)起重物狀態(tài)傾斜斜吊時，起重物狀態(tài)傾斜斜吊應(yīng)滿足的6條安全要求是:①吊索與地面的夾角不小于起重吊裝工藝中對吊索與地平面的夾角要求;②吊裝眼板腹板上的吊裝眼孔與卡環(huán)銷軸的配合狀態(tài)處在正常狀態(tài);③吊裝眼板的型式、布置的方向及吊裝眼板抗各種應(yīng)力及復(fù)合應(yīng)力的強度都滿足強度要求;④起重物上所受應(yīng)力及變形滿足強度及變形要求;⑤便于起重物安全就位或擺放及擺放運輸安全;⑥起吊中，起重物吊離組裝胎架 (或施工平臺)前，隨時都按吊機上的起升鋼絲繩導(dǎo)向滑輪組與吊鉤之間的起升鋼絲繩處于鉛垂方向的懸垂?fàn)顟B(tài)對吊鉤所處的位置進(jìn)行調(diào)整，保證作用在起重物吊點上的吊鉤起重力方向始終與地平面保持在鉛垂?fàn)顟B(tài)上。

2)起重力方向傾斜斜吊中的起重物狀態(tài)可以是豎直狀態(tài)、傾斜狀態(tài)或水平狀態(tài)。這是起重力方向傾斜斜吊與起重物狀態(tài)傾斜斜吊不同的地方。例如:3臺吊機抬吊時，起重物狀態(tài)是水平的，但有1臺或2臺吊機的起重力方向相對地平面是傾斜的。這種吊裝作業(yè)盡管起重物本身狀態(tài)是水平的，因為有的吊機的起重力方向是傾斜的，這種吊裝作業(yè)仍然是起重吊裝中禁止使用的。

起重吊裝中暴露出來的另一個問題是:把“需水平狀態(tài)吊裝的起重物吊成傾斜狀態(tài)”當(dāng)成“違章斜吊”，并按“斜吊事故”進(jìn)行處理。

3 結(jié)束語

1)起重吊裝作業(yè)安全監(jiān)管部門及人員在本文探討的兩個問題上會出現(xiàn)本文認(rèn)為是錯誤的認(rèn)識，主要是因為該企業(yè)編制的起重吊裝作業(yè)安全生產(chǎn)規(guī)章中的一條與斜吊有關(guān)的規(guī)定造成的。起重吊裝規(guī)章應(yīng)該非常明確，不能讓使用者產(chǎn)生誤解。而該企業(yè)起重吊裝規(guī)章中的一條與斜吊有關(guān)的條文規(guī)定“起重時，起重物必須在起重臂的正下方，不準(zhǔn)斜拉、斜吊”，這是一條能引起誤解，導(dǎo)致使用者陷入斜吊認(rèn)識誤區(qū)的規(guī)定。該企業(yè)起重吊裝作業(yè)安全監(jiān)管部門和人員在本文探討的兩個問題中的表現(xiàn)，就真實的反映出條文規(guī)定存在的問題。因此，該企業(yè)應(yīng)引起重視。

2)斜吊事故簡介。①起重人員用3臺吊機將一塊在施工場地組裝好的石油平臺甲板片傾斜的吊起后擺放到拖車上，由拖車運走;②起重安管人員拍下甲板片吊裝狀態(tài)現(xiàn)場照片并要求相關(guān)技術(shù)部門參加，分別對甲板片重心點重新計算;③起重安管部門判定:這是一起由“甲板片重心點計算誤差”造成的“斜吊事故”，對技術(shù)部和有關(guān)技術(shù)人員分別給予了處罰。

“斜吊事故”簡介能讓與起重作業(yè)有關(guān)的工作人員清楚的看到“斜吊事故”發(fā)生的全部過程，以便從中吸取經(jīng)驗和教訓(xùn)，將起重吊裝工作做得更好，防止起重吊裝中意想不到的事故發(fā)生。