建筑施工塔吊倒塌安全事故分析与安全管理

杜芝良

（山西六建集团有限公司， 山西 太原 030024）

我国素有“基建狂魔” 的称号， 在建筑领域， 近年来发展也比较迅速， 各类建筑新型建筑技术得到充分应用与推广， 为高层建筑项目的建设提供保障。 众所周知， 高层建筑以及超高层建筑在施工过程中， 需要塔吊的配合。 近年来， 我国各地高层建筑数量与日俱增， 在很大程度上增加了塔吊的使用量。 根据权威数据统计结果显示， 截止2020 年末， 我国各类塔吊保有量超过43 万台， 其中大型塔吊占比达到近13%。

尽管塔吊属于机械设备， 但是在建筑施工过程中需要多种临建设施的辅助， 如附墙、 基础等。 塔吊作业具有临时性特点， 造成其使用风险增加， 不仅事故频发， 并且事故后果往往比较严重。 鉴于塔吊使用过程中经常发生倒塌事故， 需要对其事故类型及成因进行分析， 并提出相应的安全管理对策， 从而预防塔吊倒塌事故发生， 降低塔吊使用安全风险， 为建筑项目施工提供更多安全保障的基础上， 也为行业发展创造更加稳定的条件。

1 塔吊安全事故统计

有统计数据表明， 从2003—2019 年， 除去非致死事故， 仅塔吊致死事故各地共发生123 起塔吊致死事故， 其中死亡人数达到390 人， 重伤人数达到144人。 在这些塔吊致死事故中， 安装阶段18 起拆除阶段43 起， 顶升阶段23 起， 使用阶段39 起。 其中，塔吊安装、 拆除、 顶升三个阶段事故总和达到84 起，占68.3%， 这三个阶段作业性质均为程序式作业（有限时空）， 其承载结构主要是以塔身作为支撑点的，在作业时， 无论是程度干扰， 还是塔身平衡体系被破坏， 均有可能造成严重事故。 为方便理解， 文中将上述三个阶段统一成为“安拆阶段”。 从上述调查结果中可以看出， 建筑工程项目施工中塔吊事故以安拆阶段事故发生比例最高， 其次是使用阶段。 在上述事故中， 如果以塔吊失效形态作为分析的切入点， 则其中塔身折断倒塌78 起， 占比63.4%， 吊臂断裂15 起（12.2%）， 其余为钢丝断裂（6 起）、 套架坠落（4起）、 塔顶倒塌（2 起） 及其它（7 起）。

2020 年年初， 我国武汉突发新冠疫情， 国内很多建筑工程项目施工受到严重影响， 不少工程不得不停止建设。 但是， 到了2020 年下半年， 我国各地疫情控制良好， 各地高层建筑施工陆续恢复正常。 就是在此种背景下， 根据不完全统计显示， 2020 年全国共计发生塔吊事故67 件， 这其中有5 起事故造成3 人以上死亡。 在对2020 年全年国内塔吊事故进行分析时发现， 事故主要分为四大类， 分别为高处坠落、 吊物坠落砸人、 机体倾覆倒塌、 挤压碰撞。 其中， 机体倒塌折断发生比例最高， 占比达到72%， 高处坠落、 吊物坠落伤人、 挤压碰撞占比分别为19%、 6%、 3%。从上述数据中可以看出， 机体倒塌折断是建筑施工塔吊倒塌安全事故的“罪魁祸首”。 因此， 对塔吊倒塌安全事故进行综合分析， 具有现实意义。

2 塔吊倒塌安全事故类型

2.1 塔吊安拆阶段倒塌事故

从上述分析中可以发现， 建筑施工塔吊安拆阶段发生倒塌事故的几率比较高， 主要包括塔帽倒塌、 塔身折断倒塌、 整体倒塌多种类型。 一般情况下， 塔帽倒塌多发生在塔吊下回转支撑与塔身连接处， 塔身折断倒塌主要集中在套架下标准节连接处。 而从安拆阶段整体倒塌情况看， 其倒塌类型主要包括基础翻倒倒塌、 基础连接失效倒塌。 从内因上看， 安拆阶段塔吊倒塌事故中， 主要原因包括安拆质量缺陷、 安拆程序错误。 而导致塔吊安拆阶段发生倒塌事故的外因主要是安装与拆卸过程违反标准操作规程， 与此过程缺乏必要安全管控密不可分。

2.2 塔吊使用阶段倒塌事故

1） 塔吊整体倒塌： 在塔吊倒塌事故中， 整体倒塌比较常见， 事故主要形态为从基础开始的翻倒， 常发生于独立落地式塔吊中。 深入调查发现， 独立落地式塔吊一般没有附墙作为依托， 发生整体倒塌的主要内因是独立落地式塔吊基础设计不合理， 或者因为基础连接螺栓不满足使用需要， 同时发生基础损伤也是造成塔吊整体倒塌的主要原因。 从外因看， 塔吊整体倒塌事故的根本原因在于安全管理不当， 出现超载现象。

2） 塔吊塔身折断倒塌： 在建筑施工过程中， 塔吊塔身发生折断， 主要是因为塔身连接区损伤断裂，或者由塔身约束体上标准节连接失效而引发。 塔身折断倒塌位置多发生在最上一道附墙上部， 部分事故发生在塔吊下部（自由高度状态下）。 同样从内外因两个角度进行分析， 塔身折断倒塌内因主要是塔吊最大受力截面出现连续性失效。 而外因则是塔吊长时间处于高负荷使用状态， 导致塔身连接区域发生损坏， 与日常维护保养不当有直接关系。

3） 塔吊塔臂折断倒塌： 在塔吊使用过程中， 塔臂发生的折断位置主要集中在大臂根、 臂尖和臂中等部位。 通过对塔吊塔臂折断倒塌事故进行详细分析可以发现， 塔臂折断倒塌内因与塔身折断倒塌基本相同， 均是由最大受力截面连接失效所引发。 外因也与塔吊塔身折断倒塌相类似。

3 塔吊倒塌安全事故原因

通过分析典型案例， 结合实践工作经验， 认为造成塔吊倒塌安全事故的原因主要包括以下几个方面。

3.1 塔吊标准节失稳

针对多起塔吊倒塌事故的定性分析发现， 多数塔吊倒塌事故发生在塔吊安拆阶段， 其安装过程包括准备工作、 标准节、 顶升支架、 液压装置、 组装转台回转装置、 塔尖、 驾驶室、 平衡臂、 起重臂等安装， 在做好上述工作的基础上， 开始进行顶升。 对于塔吊拆除， 其过程实际上是将塔吊安装过程反过来。 无论是塔吊的安装， 还是其拆除， 对技术人员精准操作的要求均比较高， 如果在安装和拆卸过程中， 技术人员存在责任心不足、 安全意识不高， 或者安拆技能操作流程不当， 均有可能造成螺栓固定问题， 进而出现误差， 导致塔吊标准节失稳， 最终引发塔吊倒塌。 可以说， 这个环节对人员技术和责任心的要求极高。

3.2 塔吊基础失稳

在塔吊倒塌众多不良因素中， 基础失稳是比较常见的安全风险， 基础失稳不仅会发生在塔吊安装过程， 同时也有可能出现在塔吊拆卸过程， 一旦塔吊基础失稳， 将直接带来安全事故。 通常认为， 在塔吊安装之前， 需要对塔吊基础进行合理设计， 而设计过程中更需要对安装位置进行详细分析， 做好地质结构勘查， 从而及时确定安装区域地质条件。 如果忽视地质结构的影响， 将导致塔吊基础被健在地质条件相对较差的区域。 我国南方地区地质结构中， 分布很多岩溶， 如果高层建筑将其周围处于土溶洞上， 在进行塔吊作业过程中， 极易导致塔吊基础出现局部受力不均衡现象， 从而引发塔吊基础发生倾斜， 甚至是断裂，最终引发塔吊基础失稳， 增加塔吊发生倒塌风险的几率。

3.3 塔吊附墙失稳

为进一步保证塔吊使用安全， 建筑施工塔吊安装管理条例中明确规定， 要确保附墙和塔吊来自同一厂家。 但是， 由于多种原因， 在实际使用过程中， 很多建筑工程项目没有做到塔吊与附墙均由同一个厂家提供， 而是对多个厂家产品进行拼凑， 这本身就会增加附墙的失稳风险， 从而导致塔吊倒塌几率进一步增加。 还有一种情况时， 出于某些原因， 存在对附墙随意加工、 改造的现象， 导致附墙和塔吊之间无法进行良好的配合。 除此之外， 如果附墙在与高层建筑墙体进行连接时存在连接强度不够， 势必也会导致附墙失稳。 而部分因塔吊附墙失稳所引起的塔吊倒塌事故中， 附墙被固定在有裂缝的建筑物墙体上， 进一步造成附墙失稳， 此种案例也不在少数。

3.4 大风天气

高层建筑施工是在露天环境下进行的， 如遇大风天气， 对塔吊的正常作业是会产生严重影响的。 这是因为大风可能导致塔体力学发生改变， 并且在大风的作用下， 起重臂、 平衡臂容易失去平衡， 容易发生折断， 如有吊物， 容易连同吊物一起掉落， 对施工现场人员安全造成严重威胁。

3.5 超载

对于任何一种机械设备而言， 其均有最佳工作条件与环境， 塔吊同样如此。 如果在使用塔吊过程中，长期存在超载现象， 会将塔吊原有的最佳作业条件破坏掉， 从而导致塔吊力臂断裂、 受力结构发生明显改变， 或者出现钢结构无法支撑塔吊使用的现象， 使塔身出现严重偏移， 最终引发倒塌事故。

4 塔吊安全管理措施

4.1 制定统一安全管理标准

虽然塔吊安全管理能够为建筑施工现场管理工作的优化提供必要支持， 但是要想真正实现的转型， 并且实现大规模推广与运用， 是一个相对艰辛且漫长的过程。 在这种情况下， 要对施工现场塔吊安全管理标准进行统一， 加强相关人员的培训， 从而保证相关人员能够在新标准的规范下开展塔吊安全管理工作尤为重要。 针对施工现场塔吊安全管理工作存在的问题，建议出构建内容更加全面、 涵盖范围更加广泛的安全管理制度， 形成具有集约化性质的塔吊安拆及使用管理机制。 首先， 在建筑工程项目施工现场， 针对塔安装制定详细可行的施工计划， 组织相关人员及时对现场地质进行勘探， 结合地质情况， 做好塔吊基础选址工作， 避免在地质松软的区域进行选址， 如果无法改变选择， 则做好详细论证。 如安装点周围分布其他建筑物、 高压线等， 要预留足够的安全距离。 其次， 制定安拆作业流程安全技术标准， 要求相关人员严格按照要求进行施工， 安装时注意检查塔吊各部位情况，及时发现隐患， 并做好技术交底。 安装后对塔吊开展性能检测， 验收合格后交由质检部门进行鉴定。 最后， 吊臂活动范围内安装围栏， 划定危险区域， 禁止非施工人员出入。 派专人负责指挥塔吊作业， 同时设置安全监护岗位， 防止吊臂下方有非施工人员逗留。塔吊作业前， 对各部件开展详细检查， 防止出现设备“带病工作” 现象。

4.2 加强施工现场塔吊维护

塔吊作为建筑施工中关键的起重工具， 长时间使用， 会不可避免的导致设备出现各种损伤。 因此， 除了做好基础安装和前期检查工作之外， 要想充分保证建筑工程项目施工过程中塔吊的使用安全， 做好塔吊设备维护工作尤为关键。 加大宣传力度， 开展安全教育， 使施工人员能够对塔吊安全作业有正确的认识。做好施工现场协同工作， 加强对其他施工环节作业的管理， 避免塔吊作业受到不良影响。 对于塔吊各组成部分， 要做到定期检查。 一般情况下， 要对整个系统进行全面检查， 观察钢筋是否出现锈蚀， 切实掌握塔吊运行状况。 如果施工地区环境多风且干燥， 要做好防火工作。 对于塔吊关键部位， 如机电设备、 标准节、 钢丝绳等， 要定期进行检查。 通常， 三年内的新塔吊， 每周进行一次全面检查。 使用年限超过三年的旧塔吊， 每两周至少检查3 次。 附墙是塔吊得以发挥作用的重要设施， 要保证附墙要与塔吊为同一个厂家生产， 使用过程中， 禁止随意对其进行更换或改造， 也不能在没有进行论证和分析去的情况下， 贸然增加设备。 在进行塔吊附件与建筑结构连接时， 必须使用过墙螺栓， 或者通过预埋件来实现两者的良好连接。 定期对爬梯护圈、 吊钩保险等限位器开展全面检查， 发现问题及时予以更换。 对于多种塔吊的多种限位安全装置， 要保证其整体完好性， 如超载、 变幅、超高、 行走、 回转等限位， 如发现损坏， 要及时进行修理或更换。

4.3 做好塔吊使用安全预案

建筑施工现场塔吊安全管理执行难度比较大， 通过建立共享体系， 促进安全管理工作的转型， 能够建立以战略管理作为导向， 安全管理为核心， 风险管理为保障的新型共享体系。 在此过程中， 针对塔吊安全管理工作， 在人工智能时代， 物联网技术为塔吊安全管理与监控提供了技术支撑， 这是因为物联网能够提供实时数据， 并进行网络传输， 同时对数据进行集中处理。 实现塔吊安全管理由人工向自动化管理的转变。 但是， 在传统物联网塔吊安全管理模式下， 监控系统属于“后端” 预警模式， 而打造智能安全管理模式实际上是一种循环的过程， 需要结合建筑工程项目宏观发展规划， 提出智能塔吊安全管理再造计划。 从表面上来看， 虽然安全管理模式再造是对施工现场安全管理工作的改造， 但实际上如果对安全管理进行再造， 建筑工程项目其他管理也要随之升级， 特别是项目管理工作。 也就是说， 如果采用信息技术代替人工， 那么其管理场景就要随之升级， 这实际上是一种联动机制。 为此， 要转变传统物联网管理模式， 构建智能化塔吊安全管理系统， 充分利用信息化技术，辅助完成安全数据收集、 登记、 整合和审核， 并对其进行深入分析， 这样能够保证安全管理不受时间和空间的限制， 将传统“后端” 运行转变为“前端” 管理， 避免未经过滤的冗余数据占用监测系统空间， 提高现场获取安全预警信息的效率。 在新型技术的支持下， 针对塔吊作业不安全因素或突发风险， 做好安全预案。 例如， 对于高层建筑项目施工， 鉴于其施工难度不断增加， 且高层建筑空洞本身容易形成烟囱效应， 形成独特“小气候”， 导致突然性阵风， 利用智能技术及时收集相关数据， 提前制定员， 降低突发事件对塔吊正常使用所带来的影响。

5 结语

综上所述， 高层建筑工程项目施工过程中， 塔吊设备具有临时结构特点， 一定程度上增加其使用风险， 成为建筑施工中产生重大安全事故的关键风险因素。 塔吊倒塌安全事故后果严重， 其中安拆阶段事故发生率最高， 使用阶段倒塌事故也比较常见。 从根本原因上看， 主要包括塔吊安装、 拆卸程度程序错误、安拆过程质量控制不良、 塔吊机械设备维护保养不善等。 基于此， 在对塔吊进行施工现场安全管理时， 应重点关注塔吊结构安全和设备安全， 严格管控安拆程序， 强化人员管理， 定期开展设备维护与保养。 为进一步提高安全管理效果， 还应保证塔吊操作人员持证上岗， 定期开展培训， 同时制定吊索具、 起重钢丝绳等辅助工具的管理与使用计划， 及时淘汰不满足使用要求的工具。