塔式起重機超長附著事故分析

2014-07-18建筑設備租賃 建筑設備租賃

某公司承接的某工程地上30層、樓高95m、建筑面積32000m，使用由發展商提供的一臺QTZ125(ZX6016)塔式起重機。該塔機無隨機使用說明書，采用預埋16-M36螺栓拉緊、塔機底座無壓重的安裝方式，交付使用時，塔機實際安裝高度25m、吊臂長42m、臂端吊重2.9t。

由于底座無壓重，塔機提前在塔高26m處做第一道附著裝置。項目部根據JL6018塔機標準附著裝置尺寸，自行設計制造安裝塔機超長附著裝置。建筑物與塔機中心距為9.3m、兩組撐桿附墻間距8m、加長附著桿最長11m，附著后塔機爬升到44m。使用第10天附墻支座8-16mm  預埋鋼筋出現了斷裂，一組附著撐桿從附墻建筑物的柱上掉落到8層樓面，險些造成塔機倒塌的重大事故。

事故發生以后，項目部又在塔高35m處安裝相同尺寸的第二道附著裝置，改用6-20mm鋼筋附墻預埋件，完成附著后塔機爬升到50m。在安裝單位自檢驗收時，附著撐桿上M64調距螺栓的轉動插孔又發生開裂，格構式附著撐桿部分弦桿角鋼因為受壓變形不能使用，此時工地才停工報告等候處理。

事故分析

塔式起重機超長附著裝置

1)附著撐桿的附墻角度過大由于現場條件 <BR>限制及塔機安裝位置考慮不周使撐桿的附墻角度過大(70°以上)，造成附著撐桿承受的軸向拉壓應力過大，當受到由塔機平衡臂和起重臂產生的不平衡力矩、動載荷、風載荷和回轉慣性力等組成的外載荷時，交變拉壓應力使整套附著裝置中最薄弱部位的作用失效。

2)超長附著撐桿的剛度不夠4支8～11m長的格構式細長內外附著撐桿，其300mm×300mm的截面偏小、剛度不夠、穩定性差。

3)雙耳單孔支座的受力不均雙耳單孔支座在內外撐桿的作用下受力不均衡，則對預埋鋼筋產生的循環應力不對稱，增大了預埋件受到水平剪切應力的沖擊頻率。

4)預埋件材料選用不當預埋件選用  16mm鋼筋穿附墻支座底板孔90°彎頭焊接，使20MnSi鋼的韌性降低、脆性增加，易發生過量塑性變形?，F場查測鋼筋的斷口顯示，預埋鋼筋在交變拉壓應力和水平剪切應力的作用下產生過載、疲勞現象，高周(高循環)情況下冷脆致斷。

5)螺栓材料未處理用45#鋼機制的重要螺栓必須進行調質處理，以消除機械加工產生的內應力和改善螺桿的綜合機械性能。附著撐桿M64調距螺栓轉動插孔發生開裂是因為45#鋼未調質就使用造成的。

事故處理

首先由安裝單位編制塔機超長附著安裝技術方案，內容包括處理措施和附著安排等。

處理措施根據以上事故分析，附墻板的受力按8- 16mm預埋鋼筋斷裂時的拉斷力校核。

1)確定用┕75×8角鋼做弦桿、┕40×4角鋼做腹桿，制作400mm×400mm截面的附著撐桿；根據附著桿角度＞70°，驗算附著桿的剛度及穩定性應滿足塔機工作及非工作狀態下的最大荷載。

2)撐桿附墻改為單耳雙孔支座和10-M24地腳螺栓附墻預埋件。

3)將45#鋼制作的附著撐桿M64調距螺栓改為M72，并進行調質處理，同時取消轉動插孔。

附著安排塔高32m處安裝第一道附著裝置，同時拆除原來兩道失效的附著裝置，塔高50m處做第二道附著，68m處作第三道附著，86m處作第四道附著。塔機總高度107m，附著裝置以上獨立高度21m，滿足施工要求。

綜上所述，塔機超長附著時除要備有使用說明書等技術資料外，必須由具備安裝資質的單位負責安裝并制訂安全技術方案，附著安裝爬升后塔機必須經過驗收后方可使用。沒有落實這些工作是此次事故的根本原因；超長附著裝置附墻預埋件在受到交變拉壓應力及水平剪切應力的高循環沖擊下，發生過量塑性變形，由疲勞而造成破斷，是此次事故的直接原因。同時，塔機超長附著裝置的設計還要充分考慮到附著桿的附墻角度盡量接近45°，驗算附著桿的剛度及穩定性應滿足塔機工作及非工作狀態下的最大荷載，選用合適材料及制造工藝等綜合因素。