塔式起重機檢驗應著重關注的若干問題

張雍 王滌宇

摘 ?要：塔式起重機械越來越廣泛地運用于各種工程基建和房地產建設中，由于其使用環(huán)境特殊、安拆頻次高、安拆人員素質參差不齊、超限工作等各方面原因，導致近年來事故頻發(fā)。該文作者通過豐富的實踐經驗，總結了幾個容易使塔式起重機械發(fā)生事故的幾個關鍵問題，并提出了相應的防范措施，為檢驗機構的檢驗人員和使用單位的安全管理人員提供了有實用價值的參考。

關鍵詞：塔式起重機;檢驗;螺栓

中圖分類號：TH213 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

隨著我國工程基建力度的不斷加強，塔式起重機械（以下簡稱塔機）越來越多地運用到工程建設中。塔式起重機具有臂架長、覆蓋范圍大的特點，能夠完成其他類型起重機械所不能完成的任務。塔式起重機工作環(huán)境較為惡劣，多處于露天環(huán)境中使用，而且在安裝、使用、維護保養(yǎng)等各方面都需要專業(yè)人士來執(zhí)行并遵守國家關于塔式起重機械這類特種設備而頒布的相關法規(guī)標準。在工程實際中，由于各種原因，在塔式起重機安裝、使用、維護保養(yǎng)等各方面都很難把國家標準和法規(guī)完全執(zhí)行到位，導致近年來塔式起重機械的各種事故層出不窮，象塔吊吊臂倒塌、塔吊拉桿斷裂、整機傾覆等?？偨Y出事故發(fā)生的原因，在安裝、使用、維護保養(yǎng)等全過程對塔式起重機進行從嚴管理，對于預防和減少塔式起重機事故，保障人民生命財產安全有著重要的意義。下面筆者談談在實際檢驗中應關注的幾個問題。

1 塔身垂直度嚴重超標，重心偏移，導致傾覆力矩加大

塔身垂直度的定義為：塔吊安裝后，特別是新塔吊出廠到工地立塔驗收時，在塔帽處于平衡狀態(tài)下，塔身實際軸線在被測高度上被測平面內對理論軸心線的最大水平誤差。垂直度控制值對于塔機的安全性能有重大影響，如果垂直度超過標準規(guī)定值過多，會造成整機傾覆力矩增大，當達到傾覆力矩的極限值時，將發(fā)生塔機倒塌事故。

筆者在檢驗時，曾遇到某工地一臺QZT80的塔機，測量其東西方向的側向垂直度，偏差特別小，接近于零，但是測量南北方向的垂直度偏差時，發(fā)現其超過標準值的2倍，達到400 mm，同時發(fā)現最上部附墻連接螺栓在側向力的作用下已被拉變形，部分螺帽已錯位，該塔機存在隨時倒塌的風險。安裝單位用2天時間才將垂直度校正好，并更換了變形的附墻連接螺栓，使設備安全使用到工程結束。

通過調查發(fā)現，此次安全隱患是由于安裝人員疏忽所造成的， 現場條件決定要想測量南北方向垂直度時，測量人員需要繞行500余米，且只能步行，往返距離達1 km，由于測量人員安全意識不強，認為東西向的垂直度值達標就可以保證安全，因此安裝后沒有對塔機的南北側垂直度進行測量，小小的疏忽差點造成人身和財產的重大損失。因此，設備安裝管理人員應當加強教育，提高安裝測量人員的責任心，并且設備使用單位應定期校驗塔機垂直度，如有異常情況，應立即停止使用，并請專業(yè)人士進行校正。同時作為檢驗機構的檢驗人員，對于安裝單位出具的自檢記錄等，應多用懷疑的態(tài)度來看待，通過現場查驗，問詢等方式，確認其所填寫的數據是否是實測數據，如果發(fā)現異常，應要求其當場重新測量。

2 忽視地基承載力對塔機的影響

常用的塔機基礎主要有軌道式基礎、壓重式基礎、混凝土塊式基礎和樁基礎等4種型式。這4種基礎型式中又以混凝土塊式基礎在實際應用中所占的最為常見?；炷翂K式基礎主要包括X型整體式鋼筋混凝土基礎、獨立式大塊基礎2種形式。在施工過程中，混凝土塊的質量和強度容易保障，但是往往容易忽視的卻對塔機安全運行有重大影響的是地基耐力。

在施工過程中，發(fā)現有的塔機基礎直接設在泥坑上或回填土層上，地耐力嚴重不足;有些基礎長期被水浸泡，造成整個塊狀基礎的傾斜下沉。因此，在施工塔吊基礎前，應對基礎土層的地耐力情況應有充分的了解，基礎周圍應排水通暢并且不積水，如果對塔機安裝位置的地基承載力有懷疑，如果有條件應對其進行檢測，以確保安全。

3 螺栓聯接異常，整機失衡傾覆

高強度螺栓是塔機中運用最多的零部件，很多構件間的聯接都需要使用高強度螺栓，象標準節(jié)之間、底架與塔機基礎之間都使用高強度螺栓聯接。高強度螺栓連接，可以承受剪力、 拉力、力矩和組合載荷。在承受剪力情況下，接頭所承受的剪力是通過接頭摩擦面之間的摩擦力來傳遞的。接頭的連接強度按下式計算。

Fn≤μF1nZs/Kn ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中：

Fn-接頭所承受的剪力，N。

μ-摩擦系數。

F1-螺栓的預緊力，N。

n-接頭中螺栓個數。

Zs-接頭摩擦面數。

Kn-與載荷組合類別相適應的安全系數。

高強度螺栓連接同時承受摩擦面間的剪切和螺栓軸線方向的外拉力，在這種情況下，接頭接合面之間有分離驅勢。接頭應保證在外拉力作用下，接合面之間有一定的壓緊力，不得出現分離現象。螺栓的預緊力按式（2）計算。

F1=K1FN ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式中：K1-系數。

FN ?-單個螺栓所受的外拉力。

從以上2個公式可知：螺栓的承載能力與結合面摩擦系數、結合面數、實際預緊力成正比。因此，摩擦系數對于螺栓的承載能力很重要，要保證摩擦系數達到要求，就要高強螺栓結合面平整、無油污，絕不可以松動。打滑，同時保證一定的預緊力。有關文獻已證明，預緊力矩可以按下式計算。

預緊力矩=0.2×預緊力×螺栓直徑 ? ? ? ? ? ? ?（3）

從公式（3）可以看出，預緊力矩和螺栓直徑成正比，所以不同直徑的高強螺栓，其要求達到的預緊力矩是不同的，螺栓直徑越大，所要求的預緊力矩越大。同時，我們可以發(fā)現，如果高強度螺栓發(fā)生松動，預緊力降低至零，聯接將失效，在塔機回轉時，不斷晃動而對螺栓不斷地施加剪切應力，此時將造成螺栓剪斷，導致整機失穩(wěn)傾覆，極其危險。油污和水的存在將使塔機基礎連接螺栓結合面摩擦系數急劇降低，因此在塔機和塔機基礎有水浸泡的情況下，如果存在螺栓歪斜、未預緊等不安全因素，在交變載荷的作用下，更易被剪斷。2008年4月，我市某重點工程的一臺 QTZ63塔機就由于塔帽與塔身的連接螺栓松動而造成起重臂傾覆的惡性事故。

塔機高強螺栓的特定使用環(huán)境，就要求施工工地應由專人負責對高強螺栓的檢查和緊固。在檢查過程中，可以讓塔機司機將塔機起重臂不停地進行回轉動作，而檢驗人員同時從塔底向上爬，一直到達塔頂，檢驗人員向上爬的同時，應不時用耳朵貼近塔身聽其是否會發(fā)出異常的聲響。

當標準節(jié)連接螺栓未能有效緊固時，起重臂回轉由于交變作用力的影響，標準節(jié)間會發(fā)出“嘎嘎”的聲音。一般情況下，每半個月應對塔機上所有的聯接螺栓的聯接情況進行檢查，并用扳手按順序進行緊固，確保其不松動。塔機的使用線程，應配備專用緊固螺栓工具，并用力矩扳手檢查預緊力矩是否符合要求。標準節(jié)的高強度螺栓緊固順序為：先緊固對重測，然后將塔臂旋轉180°，再緊固另一側高強螺栓，從下至上。

4 超載及起重力矩限制器失效

2012年3月我市發(fā)生的一起整機傾覆事故。發(fā)生事故的是一臺QTZ63塔機，起重臂長56 m，其端部最大起重量為1.2 t，安裝使用時，工人為了圖省事，將力矩限制器拆除了。最后一次在塔機端部吊重0.9 t重物，起吊重物時掛住腳手架造成超載，司機由于視野原因未能及 時發(fā)現險情，導致塔機起重臂突然脆性斷裂，整機失穩(wěn)傾覆。在該次事故中，如果不拆除力矩限制器，如果力矩限制器正常工作，此類事故是完全可以避免的。為了避免此類事故的發(fā)生，塔機相關人員有必要對力矩限制器的原理、性能、調試、維護保養(yǎng)有深刻的理解和認識，定期對力矩限制器進行標定，確保其穩(wěn)定可靠。

5 結語

塔式起重機械作為工程建設中的重要設備，使用量也越來越大，事故發(fā)生率也一直居高不下，該文作者通過豐富的塔機檢驗經驗，從安裝、使用、維護保養(yǎng)等環(huán)節(jié)提出了保障塔機安全的幾項措施，為保障塔機的使用安全提供了建議，同時給檢驗人員和安裝單位自檢人員提供了一些參考，具有較強的使用性。

參考文獻

[1]陳偉.塔式起重機整機風場模擬下的風載荷特性分析[J].機械設計，2019（2）：19-26.

[2]張光中.MD3600塔式起重機安裝的關鍵技術與安全[J].筑路機械與施工機械化，2018，9：135-140.

[3]楊樹青.塔式起重機垂直度檢測方法的改進[J].起重運輸機械，2005（4）：67-68.

[4]王帥.塔式起重機自振特性分析[J].機械研究與應用，2019（3）：17-18.

[5]吳靜.塔式起重機的安全檢查和檢驗思考[J].裝備維修技術，2019（2）：134-135.