塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)損壞原因及維修

趙 闊

（中鐵十九局集團(tuán)廣州工程有限公司，廣東廣州 511458）

0 引言

塔式起重機(jī)最重要的組成部分是塔身結(jié)構(gòu)，各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)部分可分別組成不同的模塊，特點(diǎn)包括高工作效率、大回轉(zhuǎn)半徑和高起升高度，進(jìn)而使實(shí)際運(yùn)用過程中各種不同情況均可得到有效應(yīng)對(duì)[1]。但因工作時(shí)間較長(zhǎng)，機(jī)械老化現(xiàn)象正常，尤其是塔式起重機(jī)長(zhǎng)期工作于充滿工業(yè)灰塵的惡劣環(huán)境中，受風(fēng)沙侵蝕的影響，加之工作本身必須的消耗，故塔式起重機(jī)，特別是其鋼結(jié)構(gòu)部分極易形成諸多安全隱患，在造成重大人員傷亡的同時(shí)，也使施工方的經(jīng)濟(jì)效益受損嚴(yán)重。因此，應(yīng)分析起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)損壞的根本原因，為塔式起重機(jī)的安全檢測(cè)提供與實(shí)際相符的理論指導(dǎo)，并對(duì)其展開必要的維修和保養(yǎng)。

1 塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)損壞的原因

1.1 表面銹蝕

在建筑施工過程中，塔式起重機(jī)一般是在較為惡劣的環(huán)境中工作，除了各類灰塵，附近環(huán)境中的腐蝕性氣體也會(huì)破壞其鋼結(jié)構(gòu)。除此之外，因?yàn)檫\(yùn)作時(shí)間較長(zhǎng)，再加上大幅度地回轉(zhuǎn)，鋼結(jié)構(gòu)表面原有的油漆等保護(hù)層會(huì)有脫落的情況出現(xiàn)，腐蝕氣體對(duì)塔機(jī)裸露部分的鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行侵襲，使之發(fā)生腐蝕變形，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大降低。

1.2 裂紋

雖然塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)裂縫并不會(huì)使鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂，但若不及時(shí)修復(fù)，則會(huì)留下諸多安全隱患。因此，一旦塔機(jī)鋼結(jié)構(gòu)有裂痕出現(xiàn)，則說明其有可能發(fā)生斷裂，尤其是危險(xiǎn)性及過度性裂痕更要引起重視。裂痕一般在起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中處或焊接部位出現(xiàn)，如塔身的下支座、塔頂?shù)倪B接耳板及回轉(zhuǎn)塔身等位置，由于這些地方復(fù)合受力最大，出現(xiàn)裂痕的概率非常高。除此之外，機(jī)械過猛的啟動(dòng)或制動(dòng)，又或是反車緊急制動(dòng)、越級(jí)換速等，均有可能極大地沖擊塔式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致焊縫開裂，如果處理不及時(shí)，則會(huì)引發(fā)嚴(yán)重事故。以湖南某施工工地為例，一臺(tái)QTZ31.2 型塔式起重機(jī)因啟動(dòng)時(shí)動(dòng)作過猛，出現(xiàn)前后方向大幅度的擺動(dòng)，導(dǎo)致上支座筋板全部開裂，因發(fā)現(xiàn)較早且處理及時(shí)，未導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。

1.3 變形

塔式起重機(jī)長(zhǎng)時(shí)間使用過程中受到各種因素的影響，鋼結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生形變，其中以局部的偏心、扭曲、變形為三種主要形式。在施工作業(yè)過程中，塔機(jī)極易受到諸多因素作用而出現(xiàn)形變。如敲打和碰撞會(huì)使塔機(jī)局部發(fā)生形變；由于螺栓未緊固到位造成螺孔磨損，使桿件和與節(jié)臂間發(fā)生偏心，進(jìn)而形成附加的彎曲力矩；人工誤操作引發(fā)碰撞導(dǎo)致變形；長(zhǎng)時(shí)間的超負(fù)荷承載，使塔機(jī)發(fā)生永久性變形。

1.4 斷裂

鋼結(jié)構(gòu)的斷裂，特別是使用過程中突發(fā)斷裂，會(huì)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的后果。通常情況下，以下問題會(huì)引發(fā)斷裂。

（1）超載。相關(guān)資料表明，施工中經(jīng)常會(huì)發(fā)生因超載而導(dǎo)致的起重設(shè)備事故。而這些事故的發(fā)生很多時(shí)候是因?yàn)椴僮魅藛T或是指揮者為趕超進(jìn)度，心存僥辛盲目超載所致。一些建筑施工項(xiàng)目經(jīng)理，為了盡快完工，便人為地讓安全裝置處于失效狀態(tài)，或者將安全保護(hù)裝置拆除，尤其是力矩限制器無法發(fā)揮作用，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間超載荷運(yùn)行，使塔機(jī)鋼結(jié)構(gòu)提前出現(xiàn)疲勞破損的情況，讓塔機(jī)的使用時(shí)間縮短，極易引發(fā)重大事故[2]。塔機(jī)在對(duì)舊設(shè)備、其他障礙物和附著裝置進(jìn)行拆除時(shí)，因?yàn)闆]有將各種聯(lián)結(jié)件清理干凈，如未割斷預(yù)埋件，起吊后就會(huì)承受較大的負(fù)荷，直至吊臂被折斷。一般情況下，超載與未充分估計(jì)起吊物的重量有很大關(guān)系。對(duì)重量大小不明的物件大幅度起吊，將導(dǎo)致起重力矩出現(xiàn)失控的情況，使臂架、臂架拉桿及塔身主弦桿的穩(wěn)定性遭到破壞，直至拉伸斷裂。例如，上海某工地使用WQlO 屋面起重機(jī)拆卸一臺(tái)內(nèi)爬塔機(jī)時(shí)，因該拆卸的部件沒有拆卸，該分開起吊的沒有分開起吊，盲目超載，嚴(yán)重?fù)p壞了屋面起重機(jī)局部鋼結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了嚴(yán)重變形、開裂的情況。

（2）基礎(chǔ)不牢固。塔機(jī)在大幅提升額定載荷時(shí)，受強(qiáng)大傾翻力矩的影響，不牢固的基礎(chǔ)就會(huì)發(fā)生下沉，進(jìn)而導(dǎo)致塔機(jī)折臂或是整體傾翻[3]。例如，成都某施工工地在安裝一臺(tái)塔機(jī)時(shí)，因工地位于河濱填土上，未加固塔機(jī)基礎(chǔ)下方，且操作未嚴(yán)格遵循相關(guān)要求，導(dǎo)致安裝后塔機(jī)整體側(cè)翻。

（3）疲勞操作。隨著作業(yè)次數(shù)的不斷增多，塔機(jī)的疲勞強(qiáng)度也在不斷上升。各種違章作業(yè)（斜拉、斜吊）會(huì)對(duì)塔機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞，使之不僅要承受重力，架臂還要承受來自水平方向的橫向力矩，這兩處力矩同時(shí)疊加，極易導(dǎo)致臂架弦桿失去平衡而彎曲，造成塔式起重機(jī)側(cè)向折臂。

1.5 抓爬不到位

如果塔機(jī)機(jī)頂進(jìn)行升加作業(yè)時(shí)未認(rèn)真操作，使爬爪只抓爬在塔身的踏板上，另一個(gè)爬爪抓爬不到位，塔基上部的結(jié)構(gòu)重量由單爪承受，一旦頂空上部整體下落，則下落的沖擊力會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞鋼結(jié)構(gòu)中的起重臂、平衡臂等，使之發(fā)生變形，情況嚴(yán)重甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)塔機(jī)傾覆。

1.6 鋼絲繩斷裂

一些檢修人員在日常檢修塔機(jī)時(shí)存在不仔細(xì)的情況，未檢查出起升鋼絲繩的斷絲、斷股現(xiàn)象，導(dǎo)致塔機(jī)起吊物件時(shí)鋼絲繩突然發(fā)生斷裂，被吊起的物件與吊鉤等墜落。即使出現(xiàn)輕微的擺動(dòng)也會(huì)損壞局部鋼結(jié)構(gòu)，重則會(huì)使塔機(jī)反彈，進(jìn)而發(fā)生側(cè)翻（圖1）。

2 塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)維修保養(yǎng)策略

2.1 提升管理人員的認(rèn)識(shí)，注重對(duì)塔機(jī)的維保

在實(shí)際工作中，大部分管理人員只重視塔機(jī)的安裝及拆卸進(jìn)退場(chǎng)，沒有認(rèn)識(shí)到其保養(yǎng)維修的重要性，認(rèn)為設(shè)備能用就用，等故障發(fā)生時(shí)再進(jìn)行維修，一旦設(shè)備的保養(yǎng)時(shí)間與進(jìn)場(chǎng)時(shí)間發(fā)生沖突時(shí)，便忽略設(shè)備的維保工作，這樣極易使零部件出現(xiàn)非正常磨損，如果發(fā)生故障，會(huì)損壞電機(jī)與減速箱，進(jìn)而增加維修難度、成本、時(shí)間，嚴(yán)重影響正常施工[4]。因此，設(shè)備管理人員必須對(duì)塔機(jī)維保的重要性予以充分認(rèn)識(shí)，將塔機(jī)維保工作落到實(shí)處。

2.2 完善維修保養(yǎng)檢驗(yàn)制度

設(shè)備管理部門應(yīng)在日常安全檢查工作中加入維修保養(yǎng)檢驗(yàn)制度，修復(fù)后需根據(jù)具體情況展開檢驗(yàn)，通過X 射線探傷、超聲探傷或磁粉探傷等檢驗(yàn)重要桿件和部位的焊縫，合格后方可將其投入到施工中[5]。日常檢修中需第一時(shí)間修復(fù)鋼結(jié)構(gòu)的補(bǔ)漆、腹桿焊縫脫落后的補(bǔ)焊等，不能拖延到大修期間再進(jìn)行處理。在使用塔機(jī)的過程中，應(yīng)確保每項(xiàng)安全裝置的完好性、靈活性，其中力矩限制器應(yīng)作為重點(diǎn)檢查對(duì)象。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)的修復(fù)

（1）修補(bǔ)裂紋。若裂縫有在短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)大的趨向或存在于焊縫以及如吊臂上下弦桿、塔身主弦桿、塔頂聯(lián)接耳板等主要受力處，則一定要立即修復(fù)[6]。修復(fù)以現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)焊為主。焊條需接近母材，且補(bǔ)焊開始前必須打磨母材裂紋處。針對(duì)焊縫上的裂紋，施焊前需清除干凈原有的焊縫后，再進(jìn)行打磨。

（2）修復(fù)彎曲構(gòu)件。通過冷壓或局部加熱頂壓法能夠很好地校正變形構(gòu)件。由于鋼結(jié)構(gòu)塑性變形后會(huì)影響其強(qiáng)度，所以需慎重修復(fù)包括主弦桿在內(nèi)的主要受力桿件[7]。

（3）更換鋼結(jié)構(gòu)受力桿件。如起重臂拉桿、平衡臂拉桿等均屬于受力桿件，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕或變形的情況，或者法蘭螺孔磨損超限、拉桿銷軸孔磨損成橢圓，即使對(duì)其進(jìn)行修復(fù)也無法使用，必須進(jìn)行個(gè)別或整體更換。

（4）補(bǔ)強(qiáng)。針對(duì)部分強(qiáng)度薄弱環(huán)節(jié)，如桿件兩端主弦桿和法蘭板的聯(lián)接焊縫，就可對(duì)肋板補(bǔ)強(qiáng)予以采用；將搭接應(yīng)用對(duì)腹桿與主弦桿的焊接重，盡量把焊縫長(zhǎng)度增加。為防止不同材料焊后出現(xiàn)不一樣的收縮，則需盡可能選擇相同的材料。

2.4 嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程

保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，必須嚴(yán)格執(zhí)行塔機(jī)安全規(guī)程，并認(rèn)真遵循起重機(jī)操作使用規(guī)程。相關(guān)人員（重機(jī)司機(jī)、指揮人員、檢修人員、安全管理人員）均應(yīng)牢記規(guī)程，高度重視安全問題。不僅如此，還要準(zhǔn)確判斷起重量，但不能把起重量當(dāng)作衡量起重機(jī)工作能力的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)將起重力矩作為安全使用標(biāo)志。

3 結(jié)語

在工程施工中，塔機(jī)承受著較大的負(fù)荷量，且工作環(huán)境差，經(jīng)常需要運(yùn)輸酸堿或腐蝕性物料，因此極易損壞機(jī)身。特別是塔身、動(dòng)臂、附著桿等塔機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)，受侵蝕和損傷的概率更大。如果不注重維修和保養(yǎng)，很容易導(dǎo)致其在作業(yè)時(shí)發(fā)生事故，不但影響施工進(jìn)程，也會(huì)使工作人員的人身安全受到威脅。因此，要經(jīng)常檢查塔式起重機(jī)，分析其損壞原因，并及時(shí)展開維修，防止由于機(jī)器損壞而導(dǎo)致施工事故的發(fā)生。