塔机碰撞障碍物的问题分析及预防措施的探讨

林海明

(福建省二建建设集团有限公司 福建福州 350003)

塔式起重机(简称塔机)作为现代建筑，特别是高层建筑施工主要的起重机械之一，它臂幅服务范围广，产生效率高，已被广泛应用。但是，由于它经常安装于城市中障碍物众多的施工现场，如果在其工作区域内，就容易出现塔臂或吊钩(物)与障碍物发生碰撞，造成安全事故。因此，如何做到既要发挥塔机高效、大回转使用的优点，又要解决塔机碰撞障碍物产生安全问题的隐患，是一个两难的课题。

1 常见原因的分析

1.1 障碍物

施工现场周边，在塔机臂架运转范围内存在影响塔机作全圆周正常运转的建(构)筑物，架空线路或多塔机群等设施或设备，即称为障碍物。

1.2 碰撞障碍物常见的原因

(1)由于施工条件限制或塔机安装位置选择不合理，无法或没有尽量避开臂架运转范围内的障碍物，埋下安全隐患造成的;

(2)塔机臂架范围内存在障碍物时，未采取安全防护措施或采用的安全防护措施不到位造成的;

(3)同一区域内多台塔机作业，在水平面或垂直线上可能相互交叉运行造成的;

(4)塔机工作过程中突然遇到跳闸、断电或电源电路发生故障，由于塔机回转电路设计缺陷的原因，致使回转制动无法作用，在塔机自身臂架及吊物的回转惯性或风力作用下，臂架失控运转造成的。

2 预防措施的探讨

2.1 合理确定塔机机型和安装位置

目前大部分施工现场采用的是水平臂、小车变幅式塔机，由于它的起重臂副度较长，故难以避开障碍物，特别是建(构)筑物。安装前，应准确测量塔机与周边障碍物之间的距离，当安全距离不符合要求时，应在安装时适当减少塔机臂节的数量，以保持足够的安全距离;当塔机臂节数量减少到厂家设计的最短范围仍然无法保持安全距离时，应采取防护措施，条件许可时可优先考虑改用动臂式塔机。

绘制塔机安装位置平面布置图和立面图时，应考察施工现场周边的作业环境，并根据施工总平面图以及塔机与工作对象、各障碍物的相对位置，按照“既应满足施工要求，尽可能实现塔机覆盖整个作业面，不产生或少产生盲点，又要保证塔机与障碍物(包含相邻的塔机)有足够的安全距离，减少相互干扰和交叉重叠”的原则，确定合适的塔机安装位置。塔机与障碍物的安全距离，应符合以下几个规定:

2.1.1 塔机与架空线路边线的最小安全距离

当施工现场塔机回转半径内或作业区域的附近存在架空线路(特别是高压电线)时，塔机的臂架、吊钩、钢丝绳、吊物特别是长件物品(如钢管、钢筋等)，与架空线路之间的最小安全距离应满足(表1)要求:

表1 塔机与架空线路安全距离

2.1.2 塔机与塔机之间的最小架设距离

当施工现场有两台以上塔机时，应保持两机间任何接近部位距离不得小于2m。即:低位塔臂端部与高位塔身之间的水平距离不小于2m，高位塔钩(含吊物)与低位塔的垂直距离不小于2m。

2.1.3 塔机与建(构)筑物之间的最小安全距离

塔机臂架尾部与建(构)筑物之间的最小安全距离不得小于0.6m。

2.2 实施障碍物的安全防护

当塔机与障碍物的最小安全距离达不到规定时，必须采取安全防护措施，最大限度地避免塔机与障碍物发生碰撞。采取的安全防护应根据实际情况因地制宜，切实有效。

2.2.1 架空线路的防护

应采取绝缘隔离防护措施，如搭设钢管架并张挂密目网筑起屏蔽的防护墙等办法。防护设施应坚固、稳定，且对外电线路的隔离防护应达到IP30级。防护设施应悬挂醒目的警告标志。架设防护设施时，必须经有关部门批准，采用线路暂时停电或其他可靠的安全技术措施，并应有电气工程技术人员和专职安全人员监护。防护设施与外电线路之间的安全距离不应小于(表2)所列数值:

表2 防护设施与外电线路之间的安全距离

2.2.2 建(构)筑物的防护

应根据建(构)筑物的位置，划定一定范围的塔机回转禁行区域，在禁行区域的两端边线，设立醒目的警示牌，夜间施工时还应安装红色的警示灯提醒注意。为了避免有可能出现碰撞产生巨大的冲击，还应在可能产生碰撞的适当位置，安装或悬挂如橡胶轮胎等缓冲装置。

2.2.3 多塔机群的防护

当多台塔机在同一或相邻施工现场交叉作业时，在协调相互作业关系的基础上，应编制专项方案，并采取防碰撞的安全措施。

(1)由于安装于中心位置的塔机受周围各塔机干扰和影响最大，因此，应遵循“中间高、四周低”的原则，群塔作业居中的塔机应尽可能保持在高位;

(2)在保证群塔之间最小安全距离的基础上，各塔机的安装高度应严格按照专项方案中附墙顶升的总体规划，尽量交替附着顶升，充分利用各塔机之间的高低差原理，防止机群间相互干扰碰撞;

(3)群塔施工应建立有效的协调机制，做到统一指挥、加强管理、分工协作、各负其责。塔机操作人员应实行定人定机负责制，充分熟悉作业环境和工况、规程;应加强各机组之间相互的沟通与交流，及时通报作业情况;应遵守“高塔让低塔、动塔让静塔、客塔让主塔、轻车让重车、先进交叉区的塔优先”等群塔作业安全运行通则。作业前，塔机操作人员应得到明确、清晰的信号，鸣笛警示后方可开始操作;作业时塔机操作人员应密切注意臂架位置和运行的轨迹，严禁越挡操作、猛起猛落，当塔机接近其他机组作业区域或交叉作业时，应具有预判意识，提前减速，及时制动;作业后，塔机操作人员应将吊钩收至最高位置，小车开至平衡处，并继续开启臂端障碍灯。

(4)群塔作业有条件时，还可以增设电子防撞智能系统。该系统主要是对施工现场所有的塔机进行监视控制，实时显示塔机动态信息，当塔机运行过程中相互靠近可能发生碰撞时，系统会即时发出蜂鸣器报警并采取安全保护。

2.2.4 特殊工况下的防护

当塔机安装完毕投入使用后，由于群楼施工进度的不同或附近新出现高压线等障碍物时，将产生碰撞情况，需要采取安全防护措施。通常情况下，塔机在立面上采取升高后跨越障碍物的措施比较容易，但在平面上就比较困难。针对塔机臂架跨越障碍物上面，回转运行中吊物或塔机钢丝绳会碰撞障碍物的情况，这里介绍一种安全防护措施。即限制塔机的变幅幅度，可以在塔机起重臂上根据安全距离的需要安装机械挡块，挡块前应加装橡胶缓冲块以减少冲击，然后重新调整变幅限位，确保吊物或下放的钢丝绳与障碍物之间保持安全距离，防止碰撞(如图1)。

图1 塔吊变幅外限位挡板安装示意图

2.3 确保塔机断电时的回转制动

塔机由于臂幅长重量大，回转过程中势必产生较大的扭力。按规定，塔机工作状态时，不宜采取紧急制动;非工作状态时，起重臂应保持自由旋转。针对这些要求，通常情况下，塔机回转制动大部分采用继电器常开式触头控制。这就造成塔机在工作过程中遇到突然停电、跳闸断电或电源电路故障时，回转制动因线圈供不上电源而失去控制，造成碰撞障碍物等严重后果。因此，必须进行回转电路改造，增设回转制动线圈应急供电的装置。

(1)改造后的回转制动原理(如图2所示)。为消除回转制动电路设计上的缺陷而留下的安全隐患，建议增设一些辅助元件和一套电动车电瓶(二个6－ZDM－20铅酸电池串联后为24V电压)作为备用工作电源，以保证电源电路断电时，能够应急供电给制动线圈从而实现制动。其工作原理为:

拨动应急主令开关SA’使其闭合→备用电瓶24V直流电源流经SA’→流经主接触器常闭辅助触头KM11→回转制动线圈YB2、1YB2通电→吸合刹车片(盘)→制动。

需要说明的是，该电路串入主接触器常开辅助触头KM11的目的是:当塔机正常工作时，主接触器常闭辅助触头一直是断开的，只有当塔机发生主接触器工作异常(如断电等)而不能吸合时，所增设的辅助电路才能起到作用。因此，即使塔机司机误操作拨动应急主令开关SA’，辅助电路也无法给回转制动线圈通电，即具有互锁作用。

(2)使用改造后回转制动的注意事项。应急制动只能在紧急情况下使用，使用时应采取点刹缓冲(建议主令开关SA’采用脚踩式自动复位开关)，避免急刹车引起的塔身剧烈扭动。塔机司机每日班前应检查备用电源供电是否正常，按规定要求定期对电瓶进行充电，严禁长时间使用应急制动装置以免损坏电瓶。

图2 回转制动图

2.4 其他方面

(1)为防止塔机处于非工作状态或长时间断电时，在风力作用下自由旋转而碰撞障碍物，应设置吊钩或缆风绳的固定地锚。

(2)针对塔机可能碰撞障碍物产生的各种危险源，应依据不同因素和危险等级事先制定应急救援预案。

(3)应加强塔机的日常维修和保养，经常检查各机构制动器和安全装置是否齐全有效，严禁塔机带病运转。

施工现场的塔机不仅会遇到单一障碍物的情况，还会有几种障碍物同时存在的可能性，笔者负责管理的福州凯隆广场4#楼QTZ80A塔机就同时采用了上述几种防范措施。通过科学的组织论证，不断针对特殊情况进行调整和修改，在实践中制定出一套综合防撞预案，取得了不错的效果，保证了该工程项目塔机的安全使用，并已在多项工程中加以推广。

3 结束语

塔机碰撞障碍物除了几种常见的原因及其预防措施外，还存在着很多不确定的因素，尤其是操作人员人为因素造成的，应引起足够的重视。因此，必须对塔机操作人员进行针对性的安全技术交底。只有经常教育并监督操作人员严格遵守安全操作规程，督促使用项目部和操作人员认真执行防范措施和预案，才能使塔机、人与环境和谐统一起来，真正实现塔机的安全与高效使用。

[1]GB/T 5031－2008，塔式起重机[S].2009.

[2]GB/T13752－1992，塔式起重机设计规范[S].1993.

[3]GB5144－2006，塔式起重机安全规范[S].2006.

[4]JGJ33－2012，建筑机械使用安全技术规程[P].2012.

[5]JGJ59－2011，建筑施工安全检查标准[P].2011.