塔式起重机钢结构损坏原因及维修

赵 阔

（中铁十九局集团广州工程有限公司，广东广州 511458）

0 引言

塔式起重机（简称塔机）最重要的组成部分就是塔身结构，各个运转部分可分别组成不同的模块，特点包括高工作效率、大回转半径和高起升高度，有效应对实际运用过程中的各种不同情况[1]。因为工作时间较长，机械老化现象也比较正常，尤其是塔式起重机长期工作于布满工业灰尘的恶劣环境中，受风沙侵蚀的影响，加之工作本身必须的消耗，故塔式起重机特别是其钢结构部分极易有诸多安全隐患存在，在造成重大人员伤亡的同时，也让施工方的经济效益受损严重。所以，应找到钢结构损坏的根本原因，给塔式起重机的安全检测提供与实际相符的理论指导，并对其展开必要的修复和保养。

1 塔式起重机钢结构损坏的原因

1.1 表面锈蚀

在建筑施工过程中，塔式起重机的使用频率较高。受其自身功能的影响，加之工业发展和建筑建造的需要，塔机一般在较为恶劣的环境中工作，除了工业灰尘，附近产生的腐蚀性气体也会破坏其钢结构。因为运作时间较长，再加上大幅度地回转，所以钢结构表面原有的油漆等保护层也容易脱落，腐蚀气体侵蚀塔机的钢结构，使之发生腐蚀变形，结构强度大大降低。

1.2 裂纹

虽然塔式起重机钢结构的裂缝并不会让钢结构发生断裂，但若不及时修复，仍然会留下诸多安全隐患。一旦塔机钢结构有裂痕出现，则说明其有可能发生断裂，尤其是危险性及过度性裂痕更要引起重视。裂痕一般在应力集中处或焊接部位出现，例如塔身的下支座、塔顶的连接耳板及回转塔身等部位，由于这些地方复合受力最大，故出现裂痕的概率也非常高。

机械过猛地启动或制动，或是反车紧急制动、越级换速等均有可能极大地冲击塔式起重机的钢结构，进而导致焊缝开裂，如果处理不及时，则会引发严重施工事故。以湖南某施工工地为例，工地内有一台QTZ31.2 型塔式起重机，因为工作人员在启动时动作过猛，出现前后大幅度的摆动，导致上支座筋板全部开裂，所幸发现较早且处理及时，未导致重大事故发生。

1.3 变形

塔式起重机在长时间的使用过程中，受到各种因素的影响，使钢结构发生形变，以局部的偏心、扭曲和变形为主要形式：在具体施工时，敲打和碰撞会让塔机局部发生形变；由于螺栓未扭紧，使螺孔磨损，让杆件与节臂间发生偏心，形成附加的弯曲力矩；人工误操作引发碰撞，导致变形；长时间的超负荷承载，让塔机发生永久性变形。

1.4 断裂

钢结构的断裂，特别是使用过程中突发断裂所产生的后果会十分严重。通常以下3 个原因都会引发断裂。

（1）超载。相关资料表明，施工中经常会发生因超载导致的起重设备事故，多是因为操作人员或指挥者一味赶超进度，心存侥幸，盲目超载所致。一些建筑施工项目经理为了尽快完工，人为地让安全装置处于失效状态，或者把安全保护装置拆除，尤其是力矩限制器无法发挥作用，长时间超载荷运行使塔机钢结构提前出现疲劳破损，缩短塔机的使用寿命，极易引发重大事故[2]。塔机在对旧设备、其他障碍物和附着装置进行拆除时，因为没有将各种联结件清理干净，例如未割断预埋件等，起吊后就会承受较大的负荷，导致吊臂被折断。一般，超载的出现同未充分估计起吊物的重量有很大关系。由于对重量大小不明的物件予以大幅度起吊，导致起重力矩出现失控的情况，让臂架、臂架拉杆及塔身主弦杆的稳定性遭到破坏，出现拉伸断裂。例如上海某工地使用WQ10 屋面起重机拆卸一台内爬塔机时，因为盲目超载，应该拆卸的部件没有拆卸，应该分开起吊的没有分开起吊，严重损坏了屋面起重机的钢结构，造成局部严重变形、开裂。

（2）基础不够牢固。塔机在大幅提升额定载荷时，受强大倾翻力矩的影响，不牢固的基础会发生下沉，导致塔机折臂或整体倾翻[3]。例如成都某施工工地在安装一台塔机时，因为工地位于河滨填土上，未加固塔机基础，操作也没有严格遵循相关使用说明，导致安装后塔机发生整体侧翻。

（3）疲劳操作。随着作业次数不断增多，塔机的金属疲劳程度不断上升。斜拉、斜掉等违章作业会对钢结构产生疲劳破坏，使之不仅要承受重力矩，架臂还需承受来自水平横向的力矩，一旦这两处力矩同时叠加，极易导致臂架弦杆失去平衡而弯曲，最终造成塔式起重机发生侧向折臂。

1.5 塔式起重机抓爬不到位

如果塔机机顶在进行升加作业时，工作人员未认真操作，使爬爪只抓爬在塔身的踏板上，另一个爬爪抓爬不到位，塔基上部的结构重量全部由单爪承受，一旦顶空上部整体下落，则下落的冲击力会严重损坏钢结构中的起重臂、平衡臂等，使之发生变形，若情况严重甚至还会导致整个塔机倾覆。

1.6 塔式起重机的钢丝绳断裂

一些检修人员在检修塔机时存在不仔细的情况，未检查出起升钢丝绳的断丝、断股等现象，导致塔机在起吊物件时钢丝绳突然断裂，被吊起的物件与吊钩等坠落。即使出现轻微的摆动也会损坏局部钢结构，重的话则会让塔机反弹，进而发生侧翻（图1）。

图1 塔式起重机侧翻

2 塔式起重机钢结构维修保养策略

2.1 提升管理人员的认识

大部分管理人员只重视塔机安装及其拆卸进退场，没有认识到保养维修的重要性，片面地认为能用就先用，等到故障发生时再进行维修，一旦设备的保养时间与进场时间冲突，便忽略对设备的维保，极易使零部件出现非正常磨损，如果发生故障，就会损坏电机与减速箱，进而增大维修难度、成本和时间，严重影响正常施工[4]。所以，管理人员必须充分认识塔机维保的重要性，以将塔机维保落到实处。

2.2 完善维修保养检验制度

设备管理部门应在日常安全检查工作中加入维修保养检验制度，联系设备修复情况展开检验，通过外观检验、X 射线探伤、超声探伤或磁粉探伤等手段，检验重要杆件和部位的焊缝，合格后方可投入施工[5]。日常检修中需第一时间对钢结构补漆、补焊腹杆焊缝脱落等，不能拖延到大修期间再进行处理。在使用塔机的过程中，应确保每项安全装置的完好性、灵活性，而其中力矩限制器应作为重点观察对象。

2.3 钢结构的修复

（1）修补裂纹。若裂缝有在短时间内扩大的趋向，又或存在于焊缝以及如吊臂上下弦杆、塔身主弦杆、塔顶联接耳板等主要受力处，则一定要立即修复[6]。一般以现场补焊为主，焊条需接近母材，且补焊开始前必须打磨母材裂纹处。针对焊缝上的裂纹，在施焊之前需先清除干净原有的焊缝，再进行打磨。

（2）修复弯曲构件。冷压或局部加热顶压法能够很好地校正变形构件。钢结构塑性变形后会影响其强度，所以需慎重修复包括主弦杆在内的主要受力杆件[7]。

（3）更换钢结构受力杆件。起重臂拉杆、平衡臂拉杆等均属于受力杆件，一旦出现严重锈蚀或变形的情况，或者法兰螺孔磨损超限、拉杆销轴孔磨损成椭圆，即使对其进行修复也无法使用，则个别或整体的更换就非常必要。

（4）补强。针对部分强度薄弱环节，如杆件两端主弦杆和法兰板的联接焊缝，可采用肋板补强；对腹杆与主弦杆搭接补焊，尽量延长焊缝长度。为防止不同材料焊后出现不一样的收缩，则需尽可能选择相同的材料。

2.4 严格执行操作规程

若要较好地保护钢结构，必须严格执行塔机安全规程，认真遵循起重机操作使用规程。重机司机、指挥人员、检修人员、安全管理人员等，均应牢记规程、高度重视安全问题。还需准确判断起重量，但不能把起重量当作衡量起重机工作能力的唯一标准，而应将起重力矩作为安全使用基准。

3 结语

塔机在平时的工作中承受着较大的负荷量，且工作环境不佳，经常需要运输酸碱或腐蚀性的物料，极易损坏机身，特别是塔身、动臂、附着杆等塔机的金属结构，受侵蚀和损伤的概率更大。如果不注重维修和保养的塔机，很容易导致作业时发生事故，耽误施工进程，威胁工作人员的人身安全。所以，一定要经常检查塔式起重机，全方位分析其损坏原因，第一时间展开有效的维修，防止由于设备损坏而导致施工事故的发生。