塔式起重机事故原因及预防

文/袁乃营

本文通过对塔式起重机事故原因的分析与总结，找出目前国内塔式起重机在拆装、使用和维护保养等方面存在的不足，提出预防事故发生的措施以及塔式起重机未来的发展方向。

自塔式起重机问世以来，凭借着起升高度高、工作空间大、作业效率高、操作方便、反应灵活和便于维修等特点，在各种建筑施工中得到了广泛的应用。但伴随而来的是各类安全事故不断发生，塔式起重机事故大体可分为倾翻，断(折)臂，脱、断钩，断绳4 种类型。

塔式起重机事故的主要原因

造成塔式起重机（以下简称“塔机”）事故的原因较为复杂，往往是由于违章操作、维护保养不到位、制造质量控制不严、研发设计缺陷等多个原因引发。

违章操作

1.塔机基础不符合要求

塔机基础不符合要求容易导致事故发生，常见塔机基础不符合要求包括以下3 种：一是由于塔机地基靠近边坡，在浇灌地基前未打桩或加固，因压力或风雨冲刷边坡而导致基础滑坡、塔机倾翻。二是由于有的塔机基础未严格按使用说明书要求施工，塔机地基太小不能满足塔式起重机的稳定性要求而导致倾翻。三是由于打塔机基础时混凝土配比不对，基础浇灌后不注意对混凝土的养护以及浇灌时间太短，基础未达到规定强度，导致地脚螺栓在塔式起重机吊载时松脱而导致塔机倾翻。

2.安拆作业不符合要求

塔机安拆作业不符合要求，主要包括以下4 类。

一是由于塔机安装单位前期组织不力，容易导致事故发生，常见以下几种情况：

（1）塔机安装作业人员未经过相关专业培训、未取得操作证无证上岗；应严格按照规定配置足够的人员。

（2）施工作业前，塔机安装单位未按照要求制订施工方案和安全技术交底。

（3）施工作业过程中，塔机安装单位未安排专人负责检查，防止工作疏忽和操作不当造成事故。

二是由于塔机安装单位施工过程中未严格执行规范，容易导致事故发生，常见以下几种情况：

（1）塔机安装前未对整机进行全面检查，未对焊缝、结构外形等进行重点排查。因焊缝裂纹、结构变形未发现而导致在安装、拆卸或使用过程中发生事故。

（2）塔机安装时标准节、大臂等主要受力部位的销轴未安装或用铁丝代替开口销。如下图所示，标准节销轴未安装开口销，若其他销轴窜动，塔机容易倒塌。

三是由于塔机附着安装不符合要求，容易导致事故发生，常见以下几种情况：

（1）超过独立高度没有安装附着，或是最高一道附着点以上塔式起重机的独立高度超出使用说明书要求。

（2）未经计算，随意加大附着杆、附着间距。

标准节销轴未安装开口销，若其他销轴窜动，塔吊容易倒塌

（3）附着支点强度未达到设计要求或使用自制的附着杆、附着架，在受力的情况下由于强度不足而发生变形、断裂，从而造成事故。

四是由于塔机安装单位（或产权单位）对塔机的安全保护装置未按要求调试或私自拆除，容易导致事故发生，常见以下几种情况：

（1）塔机安装完成后，起重力矩限制器、起重量限制器未按要求调试或使用过程中私自拆除，塔机吊载作业时超载不能报警，导致塔机倾翻或者大臂折断事故。

（2）塔机安装完成后，起升高度限位器、小车变幅限位器和回转限位器未按要求调整到位，导致吊钩撞击小车，小车撞击起重臂两端止挡，拗断电缆等事故的发生。

3.塔机位置布置不当、施工组织不合理

塔机位置布置不当、施工组织不合理，容易引发事故发生，常见以下4 种情况：一是在实际施工过程中，经常因为前期考虑不周，致使塔机位置布置不合理，多台塔机之间相互干涉，因而造成钢结构相互碰撞变形引发事故。二是很多塔机投入使用后，相邻建筑物由于施工进度较快，超过塔机的工作高度，或者塔机未及时附着顶升，外墙防护脚手架高度超过塔机有效起升高度，因而吊重物与脚手架碰撞造成高空坠物伤人。三是指挥人员未经过正式培训或是疏忽大意，指挥塔机歪拉斜吊重物，使吊臂产生横向弯矩，吊臂下弦杆局部屈服，从而导致折臂事故。四是工地组织指挥失误，使工程机械车辆如混凝土泵车与塔机发生刮蹭、碰撞。

4.塔机吊物未正确捆扎

塔机吊物未严格按照吊索具安全规程要求进行捆扎，导致吊物在吊运过程中滑落，对在塔机作业半径内施工的人员造成伤害。

使用管理不当

1.销轴脱落引发事故

销轴脱落引发事故常见以下两种情况，一是销轴窜动剪断开口销引发销轴脱落。二是臂架接头处三角挡板变形或开焊，臂架销轴脱落导致折臂事故。

2.钢丝绳断裂引发事故

钢丝绳断裂引发事故常见以下4 种情况，一是钢丝绳未定期检查，出现磨损、断丝超标或断股而未及时更换。二是吊钩、小车等滑轮处的钢丝绳防脱保护装置缺失或损坏，导致钢丝绳脱槽，从而挤断钢丝绳。三是小车变幅限位器失效，小车起重臂两端止挡，拉断变幅钢丝绳。四是起升高度限位器失效或距离调整不合理，吊钩冲撞小车横梁，拉断钢丝绳。

3.标准节螺栓松动引发事故

标准节采用螺栓套管连接形式的塔机，未定期紧固连接螺栓。螺栓松动后，在塔机上部荷载的作用下，本应固接在一起的两个标准节的接触面必将产生径向往复移动，标准节连接螺栓为抗拉高强螺栓，受剪切力极易导致螺栓及连接结构的破损，甚至塔身折断。

塔式起重机事故预防

预防塔机安全生产事故，笔者一方面建议提高设计水平和制造质量，二是建议加强对拆装、调试、使用工作的管理，三是建议加强对塔机的安全监管。

提高设计水平、制造质量

1.在研发中添加人性化设计

笔者建议在塔机研发设计中，在达到制造规范要求的同时，添加一些人性化的设计。

（1）建议塔机制造厂家、设计单位的技术人员、使用单位以及操作人员建立一个交流和反馈意见的平台。针对塔机使用过程中发现的问题和存在的不足，能及时从设计方面采取措施，增强塔机的安全性能。

（2）风速仪、力矩限制器等安全保护装置的调试、防雷接地装置、基础及附着装置固定部位、钢筋混凝土的要求等应在使用说明书中予以标注。

（3）改善驾驶室工作环境。驾驶室的设计应保证视线良好，便于塔内司机观察外部情况；外壳设计应考虑保温隔热措施，驾驶室内安装空调装置；在驾驶室侧壁不影响视线处安装塔式起重机安全操作规程、起重特性曲线、吊装作业“十不准”等标识牌。

2.努力提高产品制造标准化

塔机制造厂家应严格按照设计图纸生产，努力提高产品制造标准化，慎重选择钢材和外协件，提高焊接、车削、喷丸、喷漆、装配等工艺水平，严格出厂验收，杜绝不合格产品出厂。塔机的整机和部件均应设置不容易损坏的铭牌(铭牌内容包括：生产厂家，型号，生产日期等信息)，使塔机具有可溯源性，以防止混用、超期使用的现象发生。

加强对拆装、调试、使用工作的管理

预防塔机事故，要加强对拆装、调试、使用的管理。一是要求塔机的安装选址应充分考虑周边障碍物对起重机操作和运行的影响。二是要求塔机的基础施工要保证质量。塔机基础处在软弱下卧层的要采取打桩或加固措施，混凝土强度应达到使用说明书要求，地脚螺栓或预埋腿应使用有制造资质的厂家生产的产品，且安装时要保证位置、标高准确，基础附近不能有积水等。三是要求拆装要由专业队伍进行，拆装方案要符合工程实际情况并严格按照操作规程施工。四是要求塔机安装前应对整机进行全面检查，对焊缝、结构、外形进行重点排查。对焊缝出现裂纹、结构因碰撞变形的，应进行修复；情况严重无法修复的应坚决废弃。五是要求塔机安装后应对安全保护装置进行调试，使其达到说明书要求。六是要求塔机建立定期检查、维护的相关记录，对塔机的基础、垂直度、各项安全保护装置以及接地电阻、绝缘电阻等进行定期检查，及时发现并解决问题。

加强对塔式起重机的安全监管

要预防塔机不安全事故，一个重要途径是加强对塔机的安全监管。一是建议加强对塔机的档案管理。防止超过使用年限的塔机使用假资料重新备案登记；新购塔机要经过审查备案后方可安装；塔机产权转移要有相应的登记手续；对塔机的原始资料，产权单位(个人)，使用单位，检测、维修及事故记录要建档保存。二是建议加强对拆装队伍的监督管理，无拆装资质的企业和无拆装证的工人不得从事拆装作业。三是建议加强操作人员管理，塔机司机、司索和信号工必须经过培训持证上岗。四是建议塔机安装调试后，应及时向当地检测机构申请检测，未经检测或检测不合格的塔机不得投入使用。

塔式起重机的未来发展方向

中型塔式起重机的发展方向

中型塔机（起重量为630 ～3 150 kN.m）向着平头化、模块化的趋势发展。

中型塔机的优势主要体现在3个方面：在生产制造过程中，平头式塔机的制造能够更大程度实现模块化生产，促进制造企业提高工艺水平和改变生产模式，提高生产质量和效率，提高制造精度，降低生产成本。

在使用过程中，一是平头式塔机的模块化结构形式，在拆装过程中可最大程度地减小辅助拆装的起重设备的吨位。与尖头式塔机相比，拆装和顶升作业的安全性更高。二是对于密度大的群塔作业，平头式塔机作业的抗干涉能力要优于尖头式塔机。

在结构形式上，平头式塔机在不同的作业半径时，起重臂上下弦杆的受力方向是一致的。而超静定结构的尖头式塔机在不同的作业半径时，由于拉杆的作用起重臂上下弦杆的受力是改变的。

小吨位塔式起重机的发展方向

小吨位塔机（起重量小于630 kN.m）向快装式方向发展。其优势主要体现在：不需要混凝土基础，节能环保；直接用车搬运，减少运输成本；机械化自动安装，安装过程安全性大幅度提高，安装拆卸方便；机型设计安全，驾驶员地面操作，降低了高空作业风险等。

大吨位塔式起重机的发展方向

大吨位塔机（起重量大于3 150 kN.m）向动臂式方向发展。

其优势主要体现在以下两个方面：在生产制造方面，同吨位的动臂式塔机与水平臂式塔机相比，其平衡臂和起重臂的钢材减少了大约30%的用量。因为水平臂式塔机的起重臂自重会对塔机产生一个额外的力矩，特别是大型水平臂塔机的起重臂重量大，此附加力矩一般远大于塔机的额定起升力矩。而动臂式塔机变幅作业时是改变起重臂角度，起重臂在理论上主要承受压力，因此，其起重臂和塔身截面，都相对较小。

在使用过程中，一是平衡臂较短。由于动臂式塔机通过改变起重臂角度来达到变幅的效果，起重臂不产生额外的附加力矩，因此其平衡臂可以做得相对较短。群塔机作业中，就能更好地解决各个塔机间作业的互相干涉问题。二是动臂式塔机的“举高性”。动臂式塔机变幅的举高性特点，使塔机安装高度相对较低，可以最大限度减少对施工场地区域外空间的侵占。

塔式起重机操控系统的发展方向

未来，塔机操控系统向智能化、数字化方向发展。智能化、数字化操控系统，主要是对力矩限制器、起重量限制器、起升限位、回转限位、变幅限位等实现数字实时检测和控制；具有“互锁”功能，例如避免塔机在顶升过程中出现误操作；具有群塔作业的防碰撞功能等。