一起塔吊事故原因分析與思考

王廷鋒

（平?jīng)鍪刑胤N設(shè)備檢驗(yàn)所 平?jīng)?744000 ）

一起塔吊事故原因分析與思考

王廷鋒

（平?jīng)鍪刑胤N設(shè)備檢驗(yàn)所 平?jīng)?744000 ）

通過對(duì)該事故現(xiàn)場(chǎng)的勘查分析，合理推斷了事故發(fā)生的過程，分析了事故發(fā)生的直接原因和間接原因，對(duì)事故直接和間接原因的產(chǎn)生進(jìn)行了深入思考，總結(jié)了事故的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。通過對(duì)避免事故發(fā)生可能性的分析，得到了杜絕重特大事故，防止一般事故的啟示，探討了建立建設(shè)工程工地特種設(shè)備安全管理模式和途徑。

塔機(jī) 事故 原因 分析 思考

1 事故經(jīng)過

2008年8月21日下午3點(diǎn)鐘左右，甘肅省平?jīng)鍪芯硟?nèi)，在平定高速公路平?jīng)瞿彻さ兀谟盟C(jī)起吊現(xiàn)場(chǎng)施工人員的過程中，鋼絲繩斷裂，4名被吊人員當(dāng)場(chǎng)墜落身亡。

2 事故勘察

該塔機(jī)型號(hào)QTZ5013，最大起重力矩630kN?m，起升高度40m，最大幅度45m，起升鋼絲繩采用4倍率穿繞方式，設(shè)計(jì)直徑為12.5mm，最大牽引力為15000N，起升系統(tǒng)采用三速電機(jī)變極調(diào)速控制，配用電機(jī)功率24kW，最大起升速度為40m/min，最小穩(wěn)速起升速度為5m/min，采用小車變幅方式，幅度在16m以內(nèi)起重量為6t。正在施工的橋墩高32m，處于塔機(jī)的西北側(cè)，距離塔身中心11.2m。橋墩周圍并沒有用于施工人員上下橋墩的爬梯等設(shè)施。人員墜落地點(diǎn)在塔身的西南側(cè)，距離塔身中心9m，斷裂后的鋼絲繩繩頭和吊鉤從小車剛好墜落到地面，另一部分?jǐn)嗔唁摻z繩懸掛于前臂端，事故現(xiàn)場(chǎng)分布情況見圖1。鋼絲繩鋼絲斷口呈伸長(zhǎng)縮頸倦曲狀態(tài)（見圖2），繩頭附近有三處擠扁變形，第一處距離繩頭約2m，第二處距離繩頭約0.5m，第三處處于斷口處，第二處擠扁和第三處擠扁之間有多處出現(xiàn)斷絲，其余鋼絲繩無(wú)明顯磨損、變形、斷絲等缺陷，經(jīng)測(cè)量未損傷，鋼絲繩直徑12.6mm。斷裂鋼絲繩從吊鉤下方2倍率的兩個(gè)動(dòng)滑輪外圓繩槽穿過，從一側(cè)輪槽脫出。4倍率滑輪側(cè)板下沿變形翹起，吊鉤及滑輪組無(wú)明顯損傷，吊鉤另一側(cè)擋繩裝置采用直徑為6mm的普通建筑用圓鋼自制而成，相對(duì)與滑輪邊沿有明顯的外凸變形（見圖3）。用于吊人的吊籠采用螺紋鋼自制而成，高0.7m，長(zhǎng)0.7m，寬0.5m，吊籠一側(cè)嚴(yán)重變形損壞，橫拉筋已脫落，多處焊點(diǎn)開裂（見圖4）。變幅小車轉(zhuǎn)向定滑輪防跳繩裝置損壞，斷裂鋼絲繩跳到小車最后一次轉(zhuǎn)向定滑輪繩槽內(nèi)墜落到地面（見圖5）。事故發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)有4名被吊人員，塔吊司機(jī)1人，料場(chǎng)看護(hù)員1人，共計(jì)6人，并無(wú)其它人員。料場(chǎng)看護(hù)員聽到異常響聲后，跑到現(xiàn)場(chǎng)看到吊籠經(jīng)已經(jīng)掉在地上。

圖1 事故現(xiàn)場(chǎng)示意圖

圖2 鋼絲繩鋼絲斷口圖

圖3 自制吊鉤圖

圖4 吊籠損壞變形圖

圖5 現(xiàn)場(chǎng)事故圖

據(jù)司機(jī)講，當(dāng)?shù)趸\上升到約30m的高空時(shí)，鋼絲繩斷裂。設(shè)備的維修保養(yǎng)平時(shí)都是由他自己進(jìn)行。塔吊所用鋼絲繩是一個(gè)月前自己購(gòu)買更換的，出具了一張合格證復(fù)印件及購(gòu)買收據(jù)，再無(wú)其他來源的證據(jù)。維修保養(yǎng)記錄只記載了各處進(jìn)行潤(rùn)滑處理的內(nèi)容。更換零部件記錄只記載了更換鋼絲繩的時(shí)間，并無(wú)具體內(nèi)容及更換其它零部件的內(nèi)容。設(shè)備的安全管理部門沒有專門安全檢查記錄，只是在施工日志中記載了更換鋼絲繩作業(yè)，出具了一張以前發(fā)現(xiàn)其它工地使用塔機(jī)吊人的現(xiàn)象后進(jìn)行制止的通知。

3 事故原因分析

根據(jù)調(diào)查情況分析，塔機(jī)提升高度40m，也就是垂落到地面的鋼絲繩的長(zhǎng)度，最大幅度45m，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量墜落地點(diǎn)距離塔身中心9m，即當(dāng)時(shí)變幅小車的工作幅度。當(dāng)提升高度到達(dá)約30m處時(shí)吊鉤距離起重臂約為10m。鋼絲繩只有在小車最后一次轉(zhuǎn)向定滑輪處斷裂，下落鋼絲繩長(zhǎng)度約：

式中：a——牽引鋼絲繩的倍率

斷裂后的前臂端剩余鋼絲繩長(zhǎng)約為：45m-9m=36m，這樣斷裂鋼絲繩剛好墜落到地面，結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)勘察情況相符。故判定當(dāng)?shù)趸\上升到30m高空時(shí)，鋼絲繩可能在小車最后一次轉(zhuǎn)向定滑輪處斷裂。

根據(jù)小車防跳繩裝置損壞和鋼絲繩從第一次轉(zhuǎn)向定滑輪內(nèi)跳到最后一次轉(zhuǎn)向定滑輪輪槽內(nèi)，說明在提升過程中出現(xiàn)過劇烈的跳繩。鋼絲繩斷口鋼絲呈明顯的拉伸縮頸特點(diǎn)，說明鋼絲繩是在巨大的拉伸作用下發(fā)生塑性變形，超過了強(qiáng)度極限而斷裂的。4名人員加吊籠、吊鉤滑輪組總計(jì)約600kg，而塔吊可以在幅度16m以內(nèi)吊起6t重量，起吊重量很輕，不存在超載的問題。那么只能是鋼絲繩在卷筒的牽引力作用下發(fā)生斷裂。塔機(jī)最大起重力矩（M）為630kN?m，那么此時(shí)在前臂9m處設(shè)計(jì)確定的最大提升力（F）：

F=M÷L=630kN?m÷9m=70kN，

式中：L ——力臂長(zhǎng)度。

則單根鋼絲繩承受的牽引力（T）：

T=F÷a=70kN÷4=17.5kN

鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度為σb=1770N/mm2，直徑為D=12.5mm，則破斷拉力為（F1）：

F1=σbπD2/4=1770×3.14×12.52/4=217.10（kN）

而在最大起重量6t時(shí)，鋼絲繩承受的拉力為（F2）：

F2=mg/a=15（kN）

而起重量限制器的在110%額定起重量時(shí)動(dòng)作，鋼絲繩所受的拉力為（F3）：

F3=G÷4=mg÷4=6.6t×10m/s2÷4=16.5kN

式中：G ——重力；

m ——質(zhì)量；

g ——重力加速度。

鋼絲繩斷裂時(shí)，起重量限制器未動(dòng)作，所以繩承受的破斷力小于此時(shí)的牽引力。塔機(jī)起升電機(jī)實(shí)際能提供的最大牽引力為（F4）：

F4=Pη/v=24×0.9/0.67=32.4（kN）

式中：P ——電機(jī)功率（已知24kW）；

η——機(jī)構(gòu)總效率（設(shè)定為0.9）；

V ——起升速度（40m/min=0.67m/s）。

由此可以看出在鋼絲繩完好的情況下，即使電機(jī)提供的牽引力也不能將其拉斷，因此鋼絲繩在斷裂之前必然受到了損傷，強(qiáng)度急劇下降，在起重量限制器動(dòng)作之前被卷筒牽引而斷裂。很有可能在提升過程中，鋼絲繩發(fā)生了纏繞，出現(xiàn)跳繩，然后在小車最后一道定滑輪處卡阻，鋼絲繩擠扁損傷，強(qiáng)度下降，在卷筒作用下鋼絲繩被拉斷。

4 事故過程推斷

我們可以這樣合理推斷，當(dāng)時(shí)4名施工人員習(xí)以為常地走進(jìn)了自制的狹小吊籠，司機(jī)在無(wú)專業(yè)指揮的情況下，心存僥幸地將吊籠吊起，所吊重量不大，自認(rèn)為很安全。在起吊時(shí)可能直接從一檔換到了三檔，所以吊籠不到1min就上升到30多米的高空，鋼絲繩首先在吊鉤2倍率滑輪組防脫槽裝置變形處發(fā)生脫槽，在4倍率滑輪側(cè)板下沿處受到卡阻，使側(cè)板下沿變形翹起，其被擠扁變形和斷絲，抗拉強(qiáng)度急劇下降，此時(shí)司機(jī)同時(shí)進(jìn)行變幅和回轉(zhuǎn)操作準(zhǔn)備把吊籠送往施工的橋墩頂部，快速多維操作造成吊籠在高空晃動(dòng)，引起吊籠內(nèi)人員的驚慌擁擠，導(dǎo)致吊籠的晃動(dòng)旋轉(zhuǎn)，司機(jī)見狀，可能緊急直接從三檔換到了一檔，驟然減速操作引起了劇烈跳繩，使起升鋼絲繩從小車第一次轉(zhuǎn)向定滑輪跳到了最后一次轉(zhuǎn)向定滑輪內(nèi)交繞而擰結(jié)，或者在新鋼絲繩自身的纏繞力的作用下，鋼絲繩發(fā)生纏繞，鋼絲繩跳槽造成小車轉(zhuǎn)向定滑輪組擋繩裝置損壞，擰結(jié)鋼絲繩在小車最后一次轉(zhuǎn)向定滑輪附近卡死，在卷筒牽引力的作用下第一次轉(zhuǎn)向鋼絲繩受向上牽引力，而最后一次轉(zhuǎn)向鋼絲繩受向下的牽引力（見圖6），這樣擰結(jié)鋼絲繩在兩個(gè)反方向作用力的作用下，使已經(jīng)損傷的鋼絲繩由于扭轉(zhuǎn)擠扁變形抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步下降，最后卷筒牽引力超過了鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生拉伸塑性變形，形成塑性破斷斷口，斷裂后從最后一次轉(zhuǎn)向定滑輪中垂下。吊鉤和吊籠隨即滑落下墜，在斷裂鋼絲繩的拖曳下，吊籠落地的同時(shí)吊鉤砸向吊籠的一側(cè)，造成吊籠一側(cè)嚴(yán)重變形，多處焊點(diǎn)開裂。4名被吊人員在吊籠蹲地時(shí)的反向力和吊鉤的砸壓下當(dāng)場(chǎng)斃命。

圖6 塔吊起升系統(tǒng)鋼絲繩斷裂分析示意圖

5 事故原因

鋼絲繩擰結(jié)是鋼絲繩斷裂的直接原因。無(wú)論是司機(jī)違章操作，還是司機(jī)換繩作業(yè)失誤都與鋼絲繩擰結(jié)直接相關(guān)。因?yàn)楦鶕?jù)鋼絲繩購(gòu)買發(fā)票可看出，鋼絲繩購(gòu)買更換時(shí)間不到1個(gè)月，很有可能更換時(shí)未能使新鋼絲繩充分舒展。然而，無(wú)論是塔機(jī)還是其它起重機(jī)都采用無(wú)軌運(yùn)行的單根鋼絲繩起升機(jī)構(gòu)，無(wú)法防止斷繩和擰結(jié)情況的發(fā)生，從設(shè)計(jì)上不適用于載人。因此起重機(jī)械安全操作規(guī)程規(guī)定嚴(yán)禁載人。另外鋼絲繩本身就存在斷裂危險(xiǎn)，無(wú)論新繩或舊繩，并不是吊人才會(huì)斷裂，無(wú)論吊什么，吊輕或吊重，都有斷裂的可能。如果所吊是重物而不是人，那么即使鋼絲繩斷裂也不一定會(huì)造成如此結(jié)果。因此鋼絲繩繩斷裂只是發(fā)生事故的表面直接原因，而不能作為事故的主要原因。鋼絲繩斷裂原因十分復(fù)雜，一旦斷裂，過程無(wú)法復(fù)原，況且現(xiàn)場(chǎng)沒有目擊證人，因此只能就現(xiàn)狀從純技術(shù)角度做最合理的推斷，以警后人，而不能確定其真正原因。

根據(jù)過程分析，塔吊司機(jī)本身安全意識(shí)淡漠，作為持證上崗人員連起碼的操作規(guī)程都不能遵守。乘坐者沒有基本安全常識(shí)，去乘座吊籠，說明安全教育培訓(xùn)流于形式。作為施工安全管理部門，現(xiàn)場(chǎng)未設(shè)專業(yè)的起重作業(yè)指揮人員，沒有起重設(shè)備安全管理記錄，對(duì)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)及運(yùn)行安全管理重視不夠，本應(yīng)由專業(yè)維修單位對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)，而是讓司機(jī)私自進(jìn)行維修，從司機(jī)提供的維修保養(yǎng)記錄和零部件更換記錄，到用建筑圓鋼做吊鉤防跳繩裝置，都說明了設(shè)備維修保養(yǎng)的不專業(yè)和安全管理的不到位?，F(xiàn)場(chǎng)沒有設(shè)置便于施工的腳手架或爬梯，說明現(xiàn)場(chǎng)用塔機(jī)吊人已屬常態(tài)，實(shí)質(zhì)上施工單位對(duì)違章作業(yè)采取了默許的態(tài)度，而施工安全管理部門為了推脫責(zé)任，只是下發(fā)通知制止，并沒有引起足夠重視。正是這些安全管理措施的缺失，給現(xiàn)場(chǎng)施工違章操作提供了必要條件，因此事故的發(fā)生具有必然性，是一起典型的人為責(zé)任事故。司機(jī)的違章操作是次此事故的主要責(zé)任原因，安全管理的缺失是事故發(fā)生的次要責(zé)任原因。

6 事故思考

從整個(gè)事故看，作為持證專業(yè)操作人員，不可能不知道起碼的安全操作規(guī)程，這樣的作業(yè)人員是怎樣產(chǎn)生的？作為施工單位，為了盲目追求經(jīng)濟(jì)利益，降低生產(chǎn)成本，雖然制定了完善的安全管理制度，實(shí)際不過是裝飾門面，實(shí)際落實(shí)的又有幾何，為了降低成本，不設(shè)專業(yè)維修人員，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不設(shè)專業(yè)起重作業(yè)指揮人員，不設(shè)便于施工人員安全上下施工地點(diǎn)的基本設(shè)施，實(shí)質(zhì)對(duì)違章作業(yè)采取了放任自流或默許的態(tài)度。只追求施工進(jìn)度，在目前招工比較困難的情況下，所用施工人人員多為農(nóng)民工，缺少專業(yè)施工技能，不懂基本安全生產(chǎn)的常識(shí)，事故的發(fā)生說明了開工前對(duì)施工人員安全教育培訓(xùn)流于形式。正是這些安全管理措施的缺失，給現(xiàn)場(chǎng)施工違章操作提供了必要條件，因此此次事故的發(fā)生是必然的結(jié)果，而不是偶然現(xiàn)象。就是要通過對(duì)整個(gè)事故的分析研究，探尋發(fā)生事故的深層次原因，從中吸取教訓(xùn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，杜絕此類事故的發(fā)生。

7 事故啟示

因此“安全第一，預(yù)防為主”的方針，是要落實(shí)在實(shí)際行動(dòng)上，作足預(yù)防的文章。安全管理制度應(yīng)重在落實(shí)。如果各有關(guān)職能部門能事前多檢查，多督促，促使施工單位不得不高度重視安全生產(chǎn)，使安全生產(chǎn)管理制度落到實(shí)處，加強(qiáng)對(duì)施工人員的安全教育和管理，嚴(yán)格特種設(shè)備作業(yè)人員的上崗培訓(xùn)，提高培訓(xùn)質(zhì)量，從嚴(yán)要求，嚴(yán)禁無(wú)證上崗。加強(qiáng)施工單位安全生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的監(jiān)督管理，尤其用工安全管理的檢查，嚴(yán)禁違章操作。各安全監(jiān)督管理部門應(yīng)積極行動(dòng)起來，對(duì)安全生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行高密度的安全檢查督促，力爭(zhēng)不留死角。使各生產(chǎn)單位不敢心存僥幸和麻痹思想，建立健全各項(xiàng)安全生產(chǎn)管理制度，加強(qiáng)生產(chǎn)人員安全教育培訓(xùn)，使人人懂安全，樹立安全意識(shí)，自覺遵守安全生產(chǎn)管理制度，不違章作業(yè)，使各項(xiàng)安全生產(chǎn)管理制度真正落到實(shí)處。

8 結(jié)束

在目前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，多數(shù)特種設(shè)備的使用單位片面追求經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)安全生產(chǎn)管理流于形式，作業(yè)人員素質(zhì)良莠不齊，導(dǎo)致特種設(shè)備安全事故頻發(fā)。質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門作為特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門，面臨新的挑戰(zhàn)，必須盡快建立新的安全管理模式。希望通過此次事故原因的分析與思考，給今后同類事故的分析提供一點(diǎn)參考，對(duì)杜絕此類重大事故，搞好安全生產(chǎn)提供一定的幫助。

An Tower Crane Accident Cause Analysis and Thinking

Wang Tingfeng
（Pingliang city special equipment inspection Pingliang 744000）

Through the analysis of the exploration on the scene of the accident， this paper inferences the process of accident， analyzes the direct and indirect reasons of the accident， summarizes the experiences and lessons. Based on the analysis of the possibility to avoid accident， this article gets the general revelation to stop major workplace accidents and prevent ordinary accidents， discusses the building construction engineering construction site of special equipment safety management mode and means.

Tower crane Accident Cause Analysis Thinking

X941

B

1673-257X（2015）03-61-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.03.016

王廷鋒（1972～），男，本科，平?jīng)鍪刑胤N設(shè)備檢驗(yàn)所監(jiān)檢室主任，工程師，主要從事各類特種設(shè)備的安全檢驗(yàn)技術(shù)研究。

2014-09-09）