建筑塔式起重機安全控管

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1安全隱患分析

通過對近年來塔式起重機(以下簡稱塔機)使用中倒塌事故原因的分析,大多是由于塔機使用過程中管理不到位、超載、安全裝置失靈、日常檢查維護保養不落實等因素造成的。2010年,我站專門委托專業檢測機構對19臺塔機進行現場檢測,并對12臺使用年限超過5年的塔機受力最大部位、應力集中部位主弦桿母材和焊縫以及焊縫熱影響區進行磁粉探傷和主要受力構件超聲波測厚檢測。發現力矩限位器失效或未設置的,高度、變幅、回轉等限位器失效或未設置的12臺,標準節連接螺栓松動的有9臺,應力最大部位主弦桿母材橫向裂縫的1臺,附墻裝置擅自改造并采用槽鋼焊接固定的2臺,安全隱患非常多。

1.1安全裝置失效塔機的安全裝置主要有:力矩限制器、起重量限制器、升高度限位器、幅度限位器、回轉限位器、吊鉤防脫繩保險裝置、風速儀、鋼絲繩防扭裝置、鋼絲繩防脫裝置、小車斷繩保護裝置、小車斷軸保護裝置和緩沖止擋裝置等,力矩限制器等安全裝置失效造成塔機起重臂傾覆和倒塌事故的占有很高的比率,那些血的教訓必須引起我們對塔機安全保護裝置的高度重視。《建筑施工塔式起重機安裝、使用、拆卸安全技術規程(JGJ196-2010)》等相關強制性條文均明確規定了“塔式起重機在使用過程中安全裝置不齊全或失效的,不得使用”[1],JGJ59-99標準把塔機單獨作為十個分項中的一項,力矩限制器、限位器、保險裝置這三項被列為保證項目的前三項,占33%的權重,可見其重要性。我們檢查時發現,力矩限制器等安全裝置失效的或未設置的占63%的比率,現狀觸目驚心。一方面由于力矩限制器等安全裝置安裝位置較高,專業性較強,專職安全管理人員實施檢查有難度,基本上都依靠司機自檢,成為管理盲區;另一方面個別司機又擅自將力矩限制器等安全裝置拆除或違章調大力矩限制器,人為將力矩限制器等安全裝置用鐵絲綁住,使其失效,對超載吊裝不能進行有效限制。

1.2連接螺栓松動塔機標準節用高強度螺栓連接,應使用力矩扳手擰緊。其工作機理是通過預緊力使標準節結合面產生摩擦力,塔身利用該摩擦力來傳遞或承擔吊重載荷。現場檢查發現標準節螺栓松動的占47%。螺栓松動,會導致螺栓與標準節連接件之間相對運動,螺栓受力機理改變,使得螺栓和標準節主弦桿發生早期疲勞破壞的可能性增大,從而釀成嚴重事故。

1.3自制附墻桿JGJ196-2010第3.3.3條規定“附著裝置的構件和預埋件應由原制造廠家或由具有相應能力的企業制作”[1]。《建筑起重機械安全監督管理規定》(建設部第166號令)第二十條第三款規定“禁止擅自在建筑起重機械上安裝非原制造廠制造的標準節和附著裝置”。擅自制造的附墻桿,用槽鋼或圓鋼管與建筑物焊接固定,其長細比λ大于120,不可調整長度。從設計計算角度看,附墻桿內力無法計算:擅自制造的附著裝置,多數改變了其標準附墻裝置的結構,省略了附墻連接基座(如附墻桿兩端部與建筑物的連接、與塔機附著框架的連接不采用鉸接,而是焊接固定。改變后的附著裝置連接結構,將原附墻桿系剛性框架二力桿計算模式變為超靜定結構。三拉桿式或四拉桿式附著桿系的兩端頭焊接固定型式甚至為多次超靜定,使得桿件和節點受力難以計算)。從管理與檢查角度看,不安全:附墻桿焊接固定后不可伸縮,違背了附墻后可調整塔身中心距、呈水平態的設計原則;將附墻桿直接焊接在建筑物外墻預埋件上,增加了彎距、產生應力集中,改變了鉸支座只有水平力和扭矩兩種外力的設計原則;將附墻桿直接焊接在建筑物外墻預埋件上,作業中難把扶、難施焊,焊縫質量得不到保證,焊縫位置容易開裂;改制的附墻桿,加長部分截面小于原標準附墻桿的截面,抗彎性和抗拉性都較差,留下安全隱患。

1.4結構件腐蝕與裂縫JGJ196-2010第2.0.16強制性條文規定“塔式起重機在安裝前和使用過程中結構件上有可見裂紋和嚴重銹蝕的,不得使用”[1]。2009年5月2日一建筑工地發生塔機倒塌事故,事故原因就是標準節金屬結構存在嚴重疲勞裂縫和銹蝕。我們在對使用超過5年塔機的受力最大部位、應力最大部位主弦桿母材及焊縫進行磁粉探傷和超聲波測厚檢測時,發現結構件臂厚腐蝕程度雖然沒有超過標準規定的10%,但均有不同程度腐蝕;并且發現1臺塔機的標準節結構件有橫向裂紋,若不及時發現,可能已經造成塔機倒塌事故;檢查中還發現許多塔機基礎沒有設置排水設施,長期浸泡在水中,而且地處錢塘江邊,地下水是咸堿性的,預埋節結構件銹蝕嚴重,不及時采取措施,就可能釀成事故。

2預防措施與對策為了保證塔機的安全使用,必須重點做好以下管理與技術工作。

2.1嚴格執行塔機檢查保養制度塔機使用單位應委托專業單位定期對塔機進行檢查,在與維保單位簽訂協議時,必須明確維保單位的責任,對每次維保必須專人監督,嚴格按照“清潔、潤滑、調整、緊固、防腐”十字作業標準進行,認真填寫維保記錄。塔機基礎應有良好的排水措施,重點對金屬結構件、各傳動件、限位保險裝置等易損件和安全保護裝置進行檢查;發現問題立即處理,做到定人、定時間、定措施落實整改;連接螺栓要定期檢查預緊力矩。建立健全包括設備臺班記錄、交接班記錄、維修保養記錄、零部件更換記錄在內的塔機使用過程的安全技術檔案,一臺塔機一本臺帳。

2.2嚴格執行塔機作業安全技術交底制度塔機司機必須取得特種作業人員資格證書,了解機械構造和工作原理,熟悉機械原理、保養規則;在塔機使用前,應對司機進行安全技術交底,增強責任心,司機必須按規定對塔機的小車變幅和動臂變幅限制器、行走限位器、力矩限制器、吊鉤高度限制器以及各種行程限位開關等安全保護裝置進行檢查,必須齊全完整、靈敏可靠,不得隨意調整和拆除;對工作現場周圍環境、行駛道路、架空電線、建筑物以及構件重量和分布等情況進行全面了解,嚴格按照塔機安全操作規程和塔機“十不準、十不吊”進行操作。

2.3嚴格實行塔機探傷和安全評估制度塔機使用年限超過5年的,在備案時,政府監管部門必須要求提供主弦桿母材和焊縫探傷檢測合格報告;對超過一定使用年限的塔機,嚴格按照《建筑起重機械安全評估技術規程(JGJ/T189-2009)》第3.0.2規定委托有資質的評估檢測機構進行性能試驗、結構應力測試和評估[2],評估合格后,方可繼續使用,使用最長有效期限按JGJ/T189-2009第3.0.10條規定執行[2]。對屬國家明令淘汰的、超過規定使用年限經評估不合格的、不符合國家現行相關標準的以及沒有完整安全技術檔案的塔機,按照JGJ196-2010第2.0.9強制性條文規定,嚴禁使用[2]。

2.4附墻裝置附墻裝置不得擅自改造,應到塔機生產單位購買,要按照塔機說明書的要求架設,超長的附墻支撐應另外設計并有計算書,進行強度和穩定性的驗算;附著框架保持水平、固定牢靠與附著桿在同一水平面上,與建筑物之間連接牢固,附著后附著點以下塔身的垂直度不大于2/1000,附著點以上垂直度不大于4/1000;與建筑物的連接點應選在混凝土柱、剪力墻靠樓面處或混凝土圈梁上,用預埋件或過墻螺栓與建筑物結構有效連接;建筑物附著點處鋼筋混凝土強度以及連接基座與建筑物之間的連接強度必須大于使用說明書規定的強度。

2.5積極推廣使用新技術在塔機司機室內安裝有狀態顯示功能的智能型力矩限制器,一旦超負載作業就自動報警,降低因超載作業引起的事故;在塔機上安裝集塔機運行監控硬件設備(黑匣子)、塔機專項施工方案設計軟件、數據傳輸系統、在線監控管理系統平臺四大系統于一體的塔機數字監控系統,降低人為因素造成事故的風險。