沿海地区塔式起重机钢结构破坏分析和对策

2015-04-17刘锦华

福建建筑 2015年8期

刘锦华

(宁德市建设安全监察站福建宁德 352100)

引言

塔式起重机在建筑行业中大量使用，减轻了工人劳动强度、提高了效率，但近年来各类塔式起重机安全事故屡见不鲜，施工现场的倒塔、折臂等重大事故屡屡在各地发生，而南方沿海地区多雨、多海风台风、空气盐碱含量高、多软基的特点，也对塔机安全使用，特别是塔机钢结构稳定有所影响，本文将浅析沿海地区塔机钢结构破坏的原因以及采取的对策。

福州某工地1台40m高的TC5610型塔式起重机标准节主弦杆钢结构断裂，造成塔机整体倒塌，1名工人受重伤。事故调查发现，该塔机出厂5年，断裂主弦杆锈蚀明显，塔身钢结构也有大面积锈痕，目测锈蚀等级达C级，只不过平常被一层面漆盖住没有及时发现，实际上受力截面已经变小承载力降低;长期的超负荷使用，塔机钢结构疲劳破损进一步降低了结构承载力，在事故发生时正超载起吊，引发结构薄弱处断裂发生事故。

1 沿海地区塔机钢结构的破坏形式及原因分析

钢结构破坏主要有强度破坏、失稳破坏、疲劳破坏、脆性断裂破坏等，表现为锈蚀、变形弯曲、焊缝开裂、母材断裂等，破坏钢结构的局部稳定性，直至最终引发事故。

1.1 表面锈蚀

沿海地区，其主要有两个特点:

⑴常年海风较大，在沿海地区50年一遇基本风压可以达到0.6kN/㎡，而且经常会受台风影响，相较内陆塔机钢结构承受的风载更大;

⑵海风中含有盐碱且湿度较大，当防锈层破坏后塔机钢结构的锈蚀速度远远超过内陆地区;再加上塔机安装、运输、使用过程中的刮擦、碰撞对防锈涂层的破坏和防锈层本身自然老化、脱落，就会使钢结构表面失去保护，产生局部锈蚀氧化，从而降低钢结构强度。如果此时维护保养工作跟不上，在外界条件和材料本身的电化腐蚀的共同作用下使锈蚀大大加速发展。

需要指出的是在诸多情形中尤其应该注意塔机基础锈蚀，塔机在没有附着锚固之前，整个塔式起重机的受力都在基础上，如果此时基础存在长期积水现象，则很容易发生锈蚀现象，这样一来重大隐患则随之产生。

1.2 变形

变形包括局部弯曲变形、扭曲和偏心。

沿海地区除碰撞、敲打、超荷载等变形原因，还有因软基处理不当而引起的基础受力不均匀，造成钢机构整体弯曲、扭曲和偏心等，如不及时整改，长时间的局部应力集中会引起相应结构件的永久变形;因长时间使用锤击、锈蚀等引起爬爪和横梁变形，塔式起重机顶升加节作业时，爬爪卡不到位，可能出现单爪承受塔式起重机上部结构重量情况，使顶部结构失去平衡乃至重心偏移较大，爬升架的导轮对标准节主弦杆的压力太大，使塔身主弦杆发生弯曲变形。如果顶空上部整体下落，下落冲击引起钢结构损坏变形，严重时导致塔式起重机倾覆及安全伤亡事故，2010年在某市曾经就发生过这样的事故。

1.3 裂纹及断裂

一台塔机在交变载荷的作用下，钢结构微观裂纹会持续扩展、产生裂纹直至瞬时断裂，这个破坏的过程比较长，是一个量变引发质变的过程，还有因不断的上油漆掩盖了锈蚀痕迹，具有较强隐蔽性不易察觉。

如果发现裂纹不及时修复，使塔式起重机长期在带病状态下工作，最终就会导致钢结构的断裂;裂纹主要产生在焊接部位及应力集中的地方，如塔身下部、下支座、回转塔身、塔顶联接耳板，标准节爬爪等，通常在复合受力最大处。

(1)塔式起重机长期在超负荷状态下工作先是使钢结构发生轻微变形，继而产生永久性疲劳破坏，最终导致事故发生。人为使安全装置失效或拆除安全保护装置，运转时启动或制动过猛、越级换速、突然反车作紧急制动，都会使塔式起重机钢结构冲击力增大，此外，沿海地区风力较大且多阵风，吹动吊物和塔身，引起突变荷载，虽然规范规定风力达6级以上，禁止塔机作业，但是实际工作中很难把握。

(2)沿海地区多软基，塔机作业时其倾翻力矩会引起不坚实的塔式起重机基础下沉，产生冲击载荷而造成塔式起重机整体倾翻或折臂。

2 沿海地区塔式起重机钢结构破坏预防和对策

2.1 对沿海台风的防御措施

我国东部沿海地区每年6－9月多受台风影响，台风登陆时风力一般12级左右，最大17级，台风一般带来大量降雨，过程雨量常达300mm以上。经常有因台风而受损或者倒塌的塔机安全事故发生。风荷载是塔机非工作状态下不稳定的主要因素，沿海地区使用的塔机必须考虑防台措施。

(1)使用单位要组织制定塔机防台预案，充分考虑各种状态，按政府部门发布的台风预警信息，适时启动预案。

(2)台风来临前应停止作业，拆除塔机上广告牌，把吊钩收回，松开回转限位和制动，让吊臂处于自由回转状态，以减小塔机迎风面，减小风载，还要对塔机附着进行加固。

(3)台风来临前，应做好整个施工场区的排水措施，特别是对塔机基础有影响的范围，更不能有长时间大量积水，确保塔机基础安全。

2.2 对于锈蚀现象的措施

中国幅员辽阔，东西或南北距离均在5000km以上，不同的地区自然条件也有较大的差异，塔机工作的环境也大不相同，作为塔机的设计生产单位应该不同区域使用塔机进行适当的设计优化，比如高寒地区使用塔机要抗低温，沿海地区要增加抗锈蚀因素等，使用和维保更要结合沿海地区特点，认真落实防锈要求。

(1)在沿海地区使用的塔机要采用更好的防锈技术和材料，可以采用比较成熟的喷砂抛沙除锈、电泳镀膜和耐候性、耐酸碱盐好和附着力强的防腐防锈涂料等，能抵抗海风的盐碱腐蚀;在生产的过程中要严格按照工艺的要求进行控制。

(2)定期做好保养工作，在安装、运输、使用的过程中防止刮擦、碰撞，安装使用过程中有发现防锈涂层脱落要及时补刷，补刷前要对母材表面进行处理，达到除锈等级sa2级以上;在使用的过程中切实将检查、保养工作落到实处，特别要防止塔机基础积水。

2.3 对于变形弯曲、裂纹断裂的防范措施

2.3.1 设计制造单位

设计制造单位在设计制造的过程中，要充分考虑沿海地区风载和防锈因素，设计制造销售沿海专用机型，通用产品要在产品使用说明书中详细说明如在沿海地区使用应采取措施，注意事项等。同时制造过程应该严格执行质量检验制度，防止不合格或存在质量隐患的产品投入使用。

2.3.2 塔机租赁、安装、维护、保养单位(建机一体化单位)

按照要求，建机一体化企业对建筑起重机械的安全可靠性负责。

(1)建机一体化单位要建立健全各项工作制度，组建责任心强，技术精湛的安装、维保队伍，企业技术人员要带队做好指导和验收工作，并做好各项工作记录，完善台账。

(2)塔机安装前，建机一体化单位应认真组织维保，对所有钢结构及焊缝进行认真检查、鉴定，对锈蚀部位要认真除锈上防锈漆，对安全保险装置要检查更换，对钢结构变形处要进行修复或更换后，确保整机状态良好方可进场安装，安装完毕逐项自检，然后委托检验检测;

(3)在塔机使用的过程中定期对钢结构焊缝及连接部位进行检查，发现隐患及时处理;

(4)使用过程中加强安全装置的检查，确保各个安全装置正常、有效;

(5)对关键部位的钢结构修补原则上由塔机生产单位进行，或者选择其它具有同等资质的单位进行修复，修复完成后进行检验检测，确保修复处强度满足使用要求，如无法满足则应立即报废处理。

非关键部位的钢结构如果发现弯曲、变形、开裂应采用正确的方法进行校正，因为钢结构塑性变形后修复后其强度有所下降，所以对于主要受力杆件严禁随意修复。

2.3.3 总承包单位、塔机使用单位及监理单位

总承包单位应指定专职安全生产管理人员监督检查建筑起重机械安装、拆卸、使用情况，使用单位应对建筑起重机械使用情况应进行现场监督检查，监理单位应落实安全监理责任，监督建机一体化企业执行建筑起重机械安装、拆卸工程专项施工方案以及使用单位使用建筑起重机械的情况，发现存在生产安全事故隐患的应当要求限期整改，对拒不整改的应及时报告。

(1)塔机使用单位应建立严格的操作规章制度，尤其是对操作人员应严格执行塔机安全操作规程，禁止违章指挥、违章操作。

(2)各单位在塔机使用的过程中加强检查、监督，对塔机的安装、顶升等关键环节进行验收，确保安装质量;

(3)在塔机选型、定位时充分考虑塔机的参数，在选型上防止出现小马拉大车的情况，结合防台风要求制定并落实好群塔作业方案，控制塔机作业半径内无障碍物;

(4)选择实力、管理能力较强的建机一体化单位，选择机况较好的塔机。