施工升降機(jī)吊籠墜落事故原因分析與對策

劉季能

(福建省特種設(shè)備檢驗研究院，福建 福州 350003)

施工升降機(jī)吊籠墜落事故原因分析與對策

劉季能

(福建省特種設(shè)備檢驗研究院，福建 福州 350003)

通過了解施工升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的加裝原理，以及事故現(xiàn)場的勘察情況，詳細(xì)分析了事故產(chǎn)生的原因并進(jìn)行了歸納總結(jié)，提出了避免事故發(fā)生的相應(yīng)預(yù)防對策。

施工升降機(jī)；墜落；原因分析；對策

1 引言

近期，福州某工地發(fā)生一起施工升降機(jī)吊籠墜落事故，導(dǎo)致1名安裝人員死亡，1人受傷。發(fā)生事故的施工升降機(jī)是鋼絲繩式貨用施工升降機(jī)（如圖1）。鋼絲繩式貨用施工升降機(jī)是由提升工作用鋼絲繩通過布置在導(dǎo)軌架（該升降機(jī)用的是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)）上的導(dǎo)向滾輪，利用設(shè)置在地面上的卷揚機(jī)使吊籠沿標(biāo)準(zhǔn)節(jié)作上下運動的一種施工升降機(jī)[1]。在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)加高時，提升工作用鋼絲繩脫掉，變換為加裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用鋼絲繩，通過標(biāo)準(zhǔn)節(jié)爬桿上的滑輪，吊起吊籠，加裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，待標(biāo)準(zhǔn)節(jié)加裝完畢后，再轉(zhuǎn)換為提升工作用鋼絲繩，使升降機(jī)恢復(fù)正常工作。

圖1 鋼絲繩式貨用升降機(jī)

發(fā)生事故的施工升降機(jī)的井架共有14個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，事故發(fā)生在第14個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（自下而上，下同）的加裝階段，此時第14個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)已經(jīng)固定在井架上，事故發(fā)生是從吊籠沖頂，加裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用的鋼絲繩拉斷開始的。筆者參加了此次事故調(diào)查的全過程，對這起慘痛的事故的原因進(jìn)行詳細(xì)地分析總結(jié)，并提出了相應(yīng)的對策，以防止類似事故的發(fā)生。

2 事故現(xiàn)場勘察情況

事故發(fā)生后，筆者對現(xiàn)場進(jìn)行了勘察發(fā)現(xiàn)：

（1）發(fā)生事故的施工升降機(jī)吊籠墜落地面，嚴(yán)重?fù)p壞。

（2）加裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用的鋼絲繩斷裂（如圖2）。

圖2 加裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用鋼絲繩斷裂

（3）該升降機(jī)的防墜落保護(hù)裝置采用安全鉤，安全鉤裝設(shè)在吊籠上，當(dāng)?shù)趸\運行時，處于開啟狀態(tài)，只有當(dāng)?shù)趸\處于?？刻幓虻趸\墜落時才會動作，掛入裝設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上的安全鉤掛鐵（以下簡稱掛鐵）中，起到防止吊籠墜落的保護(hù)，事故現(xiàn)場安全鉤本身無變形，但是安全鉤連動桿中部彎曲變形且有機(jī)械磨損痕跡（如圖3）。

圖3 安全鉤拉桿中部彎曲變形及磨痕

（4）吊籠的上部導(dǎo)向滾輪脫離主導(dǎo)軌，下部導(dǎo)向滾輪未脫離主導(dǎo)軌（如圖4）。

圖4 滾輪脫出導(dǎo)軌

（5）井架第13標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上兩側(cè)共8個掛鐵均有機(jī)械磨擦痕跡，第12標(biāo)準(zhǔn)節(jié)第1層掛鐵（自下而上，下同）靠近大樓側(cè)撕裂嚴(yán)重，另一側(cè)撕裂脫落，第11標(biāo)準(zhǔn)節(jié)第2、3層掛鐵（兩側(cè)共4個）有輕微撕裂現(xiàn)象（如圖5）。

圖5 掛鐵撕裂脫落處

（6）事故吊籠上筐架靠井架側(cè)槽鋼上有鋼絲繩受力壓痕，與安全鉤連動桿中部痕跡相對應(yīng)，加裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用的鋼絲繩斷裂區(qū)域痕跡與吊籠上筐架靠井架側(cè)槽鋼壓痕相對應(yīng)，鋼絲繩變形痕跡區(qū)域留有與吊籠筐架表面一樣的藍(lán)色油漆。

（7）事故現(xiàn)場對升降機(jī)控制臺通電測試時，控制臺上正常運行與檢修運行用的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)（自動復(fù)位）在點動運行狀態(tài)時，轉(zhuǎn)至向下運行方向時控制接觸器不動作，轉(zhuǎn)至向上運行方向時控制接觸器動作正常；在正常運行狀態(tài)時控制臺上所有控制元器件動作正常。

（8）發(fā)生事故吊籠的控制回路中，非自動復(fù)位的急停開關(guān)機(jī)械自鎖失效；

（9）控制臺內(nèi)部電氣元器件未發(fā)現(xiàn)異常，連接導(dǎo)線接頭未發(fā)現(xiàn)松動；主電路及控制電路接線與控制臺上的電氣原理圖相符合。

3 事故原因分析

從現(xiàn)場勘察情況看，造成這起事故的原因有多方面，下面逐一進(jìn)行分析：

（1）安全鉤安全桿變形原因分析

從現(xiàn)場勘察情況的第（6）點可以看出，安全鉤連動桿中部是受鋼絲繩拉力作用而產(chǎn)生彎曲變形的。

（2）安全鉤無法正常掛入掛鐵內(nèi)原因分析

安全鉤連動桿變形后兩安全鉤之間的間距縮短為750mm ，相對原設(shè)計值760mm縮短了10mm，而掛鐵內(nèi)寬度為26mm，安全鉤厚度為16mm，若安全鉤正常掛入掛鐵內(nèi)，則安全鉤邊緣與掛鐵內(nèi)壁在連動桿軸向方向的最大間隙為10mm，此值與連動桿變形后兩安全鉤之間的間距縮短值相等，這表明安全鉤連動桿變形后安全鉤仍有可能掛入掛鐵內(nèi)，但在第12標(biāo)準(zhǔn)節(jié)第1層掛鐵之前安全鉤未能正常掛入掛鐵內(nèi)，且第13層標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上兩側(cè)共8個掛鐵均有機(jī)械磨擦痕跡，這表明吊籠墜落到第12標(biāo)準(zhǔn)節(jié)第1層掛鐵之前安全鉤由于受斷裂的鋼絲繩纏繞作用，無法正常動作，導(dǎo)致安全鉤無法正常掛入掛鐵內(nèi)。

（3）掛鐵撕裂原因分析

當(dāng)?shù)趸\自頂層墜落到第12標(biāo)準(zhǔn)節(jié)第1層掛鐵處時（大約墜落5m），纏繞安全鉤的鋼絲繩脫開，安全鉤在彈簧的作用下正常動作，掛到掛鐵，根據(jù)制造單位提供的技術(shù)參數(shù)，此時安全鉤對掛鐵產(chǎn)生的沖擊力F計算如下：

當(dāng)?shù)趸\下落5m時，

其中：

v：安全鉤碰到掛鐵瞬間的速度；a：安全鉤撕裂掛鐵產(chǎn)生的最大減速度；

s：掛鐵的長度；h：安全鉤墜落的高度；g：重力加速度；m：吊籠的總重量。

根據(jù)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械性能，A3鋼抗拉強(qiáng)度查表得為380～470MPa，一般取450MPa[2]，約450N/mm2，則兩側(cè)掛鐵的強(qiáng)度和F掛為：

其中：

S掛：掛鐵的垂直截面積，長60mm，寬4mm。

由以上計算得知，此時安全鉤對掛鐵產(chǎn)生的瞬時沖擊力F超過了2倍的掛鐵強(qiáng)度設(shè)計值F掛的要求，因此導(dǎo)致掛鐵出現(xiàn)撕裂脫落和撕裂現(xiàn)象。

（4）吊籠墜落原因分析

吊籠自頂層墜落到第12標(biāo)準(zhǔn)節(jié)第1層掛鐵處時，安全鉤掛到掛鐵時產(chǎn)生的過大沖擊力也造成吊籠的上部導(dǎo)向滾輪脫出主導(dǎo)軌，使第12標(biāo)準(zhǔn)節(jié)以下安全鉤無法起保護(hù)作用而導(dǎo)致吊籠墜落地面。

（5）吊籠沖頂原因分析

事故升降機(jī)處于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)加裝階段，因此屬于非正常運行狀態(tài)，從現(xiàn)場勘察情況第（7）點可以發(fā)現(xiàn)，此時的吊籠只能向上運行，不能向下運行。從現(xiàn)場勘察情況第（8）點可以發(fā)現(xiàn)，即使操作人員發(fā)現(xiàn)吊籠失控時，想要通過按壓急停開關(guān)，也無法停止吊籠運行，因此當(dāng)?shù)趸\向上運行失控后，操作人員無法人為停止吊籠繼續(xù)向上運行，造成吊籠沖頂。

（6）加裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用鋼絲繩斷裂原因分析

當(dāng)?shù)趸\沖頂后受到機(jī)械阻擋停止，但鋼絲繩在卷揚機(jī)的驅(qū)動下繼續(xù)施加向上的提升力，當(dāng)該力大于鋼絲繩的破斷應(yīng)力時，鋼絲繩斷裂。

4 事故結(jié)論

通過以上事故原因分析可知，造成該起事故的過程及原因是：由于控制臺上的控制元器件失效，吊籠在非正常運行狀態(tài)下上行時產(chǎn)生沖頂，拉斷加裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用的鋼絲繩，同時該鋼絲繩也使安裝在吊籠上的安全鉤拉桿變形，且無法正常動作，未能掛入焊接在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上的安全鉤掛鐵內(nèi)，吊籠開始墜落，當(dāng)下落到第12標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時，安全鉤恢復(fù)動作，掛入掛鐵內(nèi)，但由于沖擊力過大，超過了掛鐵的設(shè)計許用應(yīng)力，掛鐵撕裂脫落，同時該沖擊力也使吊籠導(dǎo)向滾輪脫出導(dǎo)軌，安全鉤失去了防墜落保護(hù)的作用，造成吊籠直接墜落地面。

5 對策

針對這一慘痛事故，筆者結(jié)合多年來從事施工升降機(jī)檢驗檢測與管理的工作經(jīng)驗，總結(jié)出以下預(yù)防措施及對策，以防止類似事故的發(fā)生。

（1）要合理選型。鋼絲繩式施工升降機(jī)安全性相對較低，在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)加裝階段所采用的安全保護(hù)措施比較簡易，容易發(fā)生事故，因此不建議選用該型式的施工升降機(jī)，建議盡量采用自升式齒輪齒條式施工升降機(jī)。

（2）要重視日常維護(hù)保養(yǎng)。施工升降機(jī)的使用環(huán)境一般都比較惡劣，特別是灰塵等因素干攏嚴(yán)重，這些容易導(dǎo)致電器元器件失效、運動零部件卡阻，引起故障或事故，所以操作人員每天應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)日常檢查，做好常規(guī)維護(hù)保養(yǎng)工作，在每天開機(jī)前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行試運行，檢查設(shè)備運行情況，以確保設(shè)備正常運行。

（3）要加強(qiáng)安全技術(shù)培訓(xùn)。施工升降機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)是根據(jù)不同使用工況加裝的，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的加裝過程工藝復(fù)雜，要求安裝人員、操作人員的作業(yè)技術(shù)嫻熟，相互之間的配合要高度一致，因此，必須加強(qiáng)安全技術(shù)培訓(xùn)，重點培訓(xùn)施工過程中的注意事項，使作業(yè)人員在現(xiàn)場作業(yè)時嚴(yán)格按照工藝的流程進(jìn)行作業(yè)，避免事故發(fā)生。

（4）使用單位應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)安全管理。要建立崗位責(zé)任、隱患治理、應(yīng)急救援等安全管理制度，要設(shè)置安全管理機(jī)構(gòu)或者配備專職、兼職的安全管理人員[3]，要切實督促落實施工升降機(jī)作業(yè)人員、使用人員按照相關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行作業(yè)使用。

6 結(jié)束語

施工升降機(jī)是建筑施工工地常用的一種垂直運輸設(shè)備，其結(jié)構(gòu)雖然簡單，但安裝過程工藝復(fù)雜，且在使用過程中需要經(jīng)常加裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，危險性大，因此，要求使用單位要合理選型，切實落實安全責(zé)任，要求施工升降機(jī)的安裝維修操作和使用人員要加強(qiáng)自身的安全技術(shù)培訓(xùn)，確保施工升降機(jī)的安全施工和可靠運行。

[1]王福綿．起重機(jī)械技術(shù)檢驗[M]．北京：學(xué)苑出版社，2000．

[2]徐灝．機(jī)械設(shè)計手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991．

[3]中華人民共和國主席令第四號，中華人民共和國特種設(shè)備安全法[S]．

Falling Accident Causes Analysis And Countermeasures Of Builder Hoist Cage

LIU Ji-Neng
(Fujian Special Equipment Inspection And Research Institute, Fuzhou, Fujian, 350003, China)

By understanding the assembly principle of builders hoist mast section, and investigation on site, the causes of accident are analyzed in detail and summarized, and putting forward corresponding preventing countermeasures.

Builder hoist; Falling; Cause Analysis ; Countermeasure

2015-03-04

劉季能，男，福建省特種設(shè)備檢驗研究院，高級工程師，碩士