建筑塔式起重机安全控管

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1安全隐患分析

通过对近年来塔式起重机(以下简称塔机)使用中倒塌事故原因的分析,大多是由于塔机使用过程中管理不到位、超载、安全装置失灵、日常检查维护保养不落实等因素造成的。2010年,我站专门委托专业检测机构对19台塔机进行现场检测,并对12台使用年限超过5年的塔机受力最大部位、应力集中部位主弦杆母材和焊缝以及焊缝热影响区进行磁粉探伤和主要受力构件超声波测厚检测。发现力矩限位器失效或未设置的,高度、变幅、回转等限位器失效或未设置的12台,标准节连接螺栓松动的有9台,应力最大部位主弦杆母材横向裂缝的1台,附墙装置擅自改造并采用槽钢焊接固定的2台,安全隐患非常多。

1.1安全装置失效塔机的安全装置主要有:力矩限制器、起重量限制器、升高度限位器、幅度限位器、回转限位器、吊钩防脱绳保险装置、风速仪、钢丝绳防扭装置、钢丝绳防脱装置、小车断绳保护装置、小车断轴保护装置和缓冲止挡装置等,力矩限制器等安全装置失效造成塔机起重臂倾覆和倒塌事故的占有很高的比率,那些血的教训必须引起我们对塔机安全保护装置的高度重视。《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程(JGJ196-2010)》等相关强制性条文均明确规定了“塔式起重机在使用过程中安全装置不齐全或失效的,不得使用”[1],JGJ59-99标准把塔机单独作为十个分项中的一项,力矩限制器、限位器、保险装置这三项被列为保证项目的前三项,占33%的权重,可见其重要性。我们检查时发现,力矩限制器等安全装置失效的或未设置的占63%的比率,现状触目惊心。一方面由于力矩限制器等安全装置安装位置较高,专业性较强,专职安全管理人员实施检查有难度,基本上都依靠司机自检,成为管理盲区;另一方面个别司机又擅自将力矩限制器等安全装置拆除或违章调大力矩限制器,人为将力矩限制器等安全装置用铁丝绑住,使其失效,对超载吊装不能进行有效限制。

1.2连接螺栓松动塔机标准节用高强度螺栓连接,应使用力矩扳手拧紧。其工作机理是通过预紧力使标准节结合面产生摩擦力,塔身利用该摩擦力来传递或承担吊重载荷。现场检查发现标准节螺栓松动的占47%。螺栓松动,会导致螺栓与标准节连接件之间相对运动,螺栓受力机理改变,使得螺栓和标准节主弦杆发生早期疲劳破坏的可能性增大,从而酿成严重事故。

1.3自制附墙杆JGJ196-2010第3.3.3条规定“附着装置的构件和预埋件应由原制造厂家或由具有相应能力的企业制作”[1]。《建筑起重机械安全监督管理规定》(建设部第166号令)第二十条第三款规定“禁止擅自在建筑起重机械上安装非原制造厂制造的标准节和附着装置”。擅自制造的附墙杆,用槽钢或圆钢管与建筑物焊接固定,其长细比λ大于120,不可调整长度。从设计计算角度看,附墙杆内力无法计算:擅自制造的附着装置,多数改变了其标准附墙装置的结构,省略了附墙连接基座(如附墙杆两端部与建筑物的连接、与塔机附着框架的连接不采用铰接,而是焊接固定。改变后的附着装置连接结构,将原附墙杆系刚性框架二力杆计算模式变为超静定结构。三拉杆式或四拉杆式附着杆系的两端头焊接固定型式甚至为多次超静定,使得杆件和节点受力难以计算)。从管理与检查角度看,不安全:附墙杆焊接固定后不可伸缩,违背了附墙后可调整塔身中心距、呈水平态的设计原则;将附墙杆直接焊接在建筑物外墙预埋件上,增加了弯距、产生应力集中,改变了铰支座只有水平力和扭矩两种外力的设计原则;将附墙杆直接焊接在建筑物外墙预埋件上,作业中难把扶、难施焊,焊缝质量得不到保证,焊缝位置容易开裂;改制的附墙杆,加长部分截面小于原标准附墙杆的截面,抗弯性和抗拉性都较差,留下安全隐患。

1.4结构件腐蚀与裂缝JGJ196-2010第2.0.16强制性条文规定“塔式起重机在安装前和使用过程中结构件上有可见裂纹和严重锈蚀的,不得使用”[1]。2009年5月2日一建筑工地发生塔机倒塌事故,事故原因就是标准节金属结构存在严重疲劳裂缝和锈蚀。我们在对使用超过5年塔机的受力最大部位、应力最大部位主弦杆母材及焊缝进行磁粉探伤和超声波测厚检测时,发现结构件臂厚腐蚀程度虽然没有超过标准规定的10%,但均有不同程度腐蚀;并且发现1台塔机的标准节结构件有横向裂纹,若不及时发现,可能已经造成塔机倒塌事故;检查中还发现许多塔机基础没有设置排水设施,长期浸泡在水中,而且地处钱塘江边,地下水是咸碱性的,预埋节结构件锈蚀严重,不及时采取措施,就可能酿成事故。

2预防措施与对策为了保证塔机的安全使用,必须重点做好以下管理与技术工作。

2.1严格执行塔机检查保养制度塔机使用单位应委托专业单位定期对塔机进行检查,在与维保单位签订协议时,必须明确维保单位的责任,对每次维保必须专人监督,严格按照“清洁、润滑、调整、紧固、防腐”十字作业标准进行,认真填写维保记录。塔机基础应有良好的排水措施,重点对金属结构件、各传动件、限位保险装置等易损件和安全保护装置进行检查;发现问题立即处理,做到定人、定时间、定措施落实整改;连接螺栓要定期检查预紧力矩。建立健全包括设备台班记录、交接班记录、维修保养记录、零部件更换记录在内的塔机使用过程的安全技术档案,一台塔机一本台帐。

2.2严格执行塔机作业安全技术交底制度塔机司机必须取得特种作业人员资格证书,了解机械构造和工作原理,熟悉机械原理、保养规则;在塔机使用前,应对司机进行安全技术交底,增强责任心,司机必须按规定对塔机的小车变幅和动臂变幅限制器、行走限位器、力矩限制器、吊钩高度限制器以及各种行程限位开关等安全保护装置进行检查,必须齐全完整、灵敏可靠,不得随意调整和拆除;对工作现场周围环境、行驶道路、架空电线、建筑物以及构件重量和分布等情况进行全面了解,严格按照塔机安全操作规程和塔机“十不准、十不吊”进行操作。

2.3严格实行塔机探伤和安全评估制度塔机使用年限超过5年的,在备案时,政府监管部门必须要求提供主弦杆母材和焊缝探伤检测合格报告;对超过一定使用年限的塔机,严格按照《建筑起重机械安全评估技术规程(JGJ/T189-2009)》第3.0.2规定委托有资质的评估检测机构进行性能试验、结构应力测试和评估[2],评估合格后,方可继续使用,使用最长有效期限按JGJ/T189-2009第3.0.10条规定执行[2]。对属国家明令淘汰的、超过规定使用年限经评估不合格的、不符合国家现行相关标准的以及没有完整安全技术档案的塔机,按照JGJ196-2010第2.0.9强制性条文规定,严禁使用[2]。

2.4附墙装置附墙装置不得擅自改造,应到塔机生产单位购买,要按照塔机说明书的要求架设,超长的附墙支撑应另外设计并有计算书,进行强度和稳定性的验算;附着框架保持水平、固定牢靠与附着杆在同一水平面上,与建筑物之间连接牢固,附着后附着点以下塔身的垂直度不大于2/1000,附着点以上垂直度不大于4/1000;与建筑物的连接点应选在混凝土柱、剪力墙靠楼面处或混凝土圈梁上,用预埋件或过墙螺栓与建筑物结构有效连接;建筑物附着点处钢筋混凝土强度以及连接基座与建筑物之间的连接强度必须大于使用说明书规定的强度。

2.5积极推广使用新技术在塔机司机室内安装有状态显示功能的智能型力矩限制器,一旦超负载作业就自动报警,降低因超载作业引起的事故;在塔机上安装集塔机运行监控硬件设备(黑匣子)、塔机专项施工方案设计软件、数据传输系统、在线监控管理系统平台四大系统于一体的塔机数字监控系统,降低人为因素造成事故的风险。