施工升降机吊笼坠落事故原因分析与对策

刘季能

(福建省特种设备检验研究院，福建 福州 350003)

施工升降机吊笼坠落事故原因分析与对策

刘季能

(福建省特种设备检验研究院，福建 福州 350003)

通过了解施工升降机标准节的加装原理，以及事故现场的勘察情况，详细分析了事故产生的原因并进行了归纳总结，提出了避免事故发生的相应预防对策。

施工升降机；坠落；原因分析；对策

1 引言

近期，福州某工地发生一起施工升降机吊笼坠落事故，导致1名安装人员死亡，1人受伤。发生事故的施工升降机是钢丝绳式货用施工升降机（如图1）。钢丝绳式货用施工升降机是由提升工作用钢丝绳通过布置在导轨架（该升降机用的是标准节）上的导向滚轮，利用设置在地面上的卷扬机使吊笼沿标准节作上下运动的一种施工升降机[1]。在标准节加高时，提升工作用钢丝绳脱掉，变换为加装标准节用钢丝绳，通过标准节爬杆上的滑轮，吊起吊笼，加装标准节，待标准节加装完毕后，再转换为提升工作用钢丝绳，使升降机恢复正常工作。

图1 钢丝绳式货用升降机

发生事故的施工升降机的井架共有14个标准节，事故发生在第14个标准节（自下而上，下同）的加装阶段，此时第14个标准节已经固定在井架上，事故发生是从吊笼冲顶，加装标准节用的钢丝绳拉断开始的。笔者参加了此次事故调查的全过程，对这起惨痛的事故的原因进行详细地分析总结，并提出了相应的对策，以防止类似事故的发生。

2 事故现场勘察情况

事故发生后，笔者对现场进行了勘察发现：

（1）发生事故的施工升降机吊笼坠落地面，严重损坏。

（2）加装标准节用的钢丝绳断裂（如图2）。

图2 加装标准节用钢丝绳断裂

（3）该升降机的防坠落保护装置采用安全钩，安全钩装设在吊笼上，当吊笼运行时，处于开启状态，只有当吊笼处于停靠处或吊笼坠落时才会动作，挂入装设在标准节上的安全钩挂铁（以下简称挂铁）中，起到防止吊笼坠落的保护，事故现场安全钩本身无变形，但是安全钩连动杆中部弯曲变形且有机械磨损痕迹（如图3）。

图3 安全钩拉杆中部弯曲变形及磨痕

（4）吊笼的上部导向滚轮脱离主导轨，下部导向滚轮未脱离主导轨（如图4）。

图4 滚轮脱出导轨

（5）井架第13标准节上两侧共8个挂铁均有机械磨擦痕迹，第12标准节第1层挂铁（自下而上，下同）靠近大楼侧撕裂严重，另一侧撕裂脱落，第11标准节第2、3层挂铁（两侧共4个）有轻微撕裂现象（如图5）。

图5 挂铁撕裂脱落处

（6）事故吊笼上筐架靠井架侧槽钢上有钢丝绳受力压痕，与安全钩连动杆中部痕迹相对应，加装标准节用的钢丝绳断裂区域痕迹与吊笼上筐架靠井架侧槽钢压痕相对应，钢丝绳变形痕迹区域留有与吊笼筐架表面一样的蓝色油漆。

（7）事故现场对升降机控制台通电测试时，控制台上正常运行与检修运行用的万能转换开关（自动复位）在点动运行状态时，转至向下运行方向时控制接触器不动作，转至向上运行方向时控制接触器动作正常；在正常运行状态时控制台上所有控制元器件动作正常。

（8）发生事故吊笼的控制回路中，非自动复位的急停开关机械自锁失效；

（9）控制台内部电气元器件未发现异常，连接导线接头未发现松动；主电路及控制电路接线与控制台上的电气原理图相符合。

3 事故原因分析

从现场勘察情况看，造成这起事故的原因有多方面，下面逐一进行分析：

（1）安全钩安全杆变形原因分析

从现场勘察情况的第（6）点可以看出，安全钩连动杆中部是受钢丝绳拉力作用而产生弯曲变形的。

（2）安全钩无法正常挂入挂铁内原因分析

安全钩连动杆变形后两安全钩之间的间距缩短为750mm ，相对原设计值760mm缩短了10mm，而挂铁内宽度为26mm，安全钩厚度为16mm，若安全钩正常挂入挂铁内，则安全钩边缘与挂铁内壁在连动杆轴向方向的最大间隙为10mm，此值与连动杆变形后两安全钩之间的间距缩短值相等，这表明安全钩连动杆变形后安全钩仍有可能挂入挂铁内，但在第12标准节第1层挂铁之前安全钩未能正常挂入挂铁内，且第13层标准节上两侧共8个挂铁均有机械磨擦痕迹，这表明吊笼坠落到第12标准节第1层挂铁之前安全钩由于受断裂的钢丝绳缠绕作用，无法正常动作，导致安全钩无法正常挂入挂铁内。

（3）挂铁撕裂原因分析

当吊笼自顶层坠落到第12标准节第1层挂铁处时（大约坠落5m），缠绕安全钩的钢丝绳脱开，安全钩在弹簧的作用下正常动作，挂到挂铁，根据制造单位提供的技术参数，此时安全钩对挂铁产生的冲击力F计算如下：

当吊笼下落5m时，

其中：

v：安全钩碰到挂铁瞬间的速度；a：安全钩撕裂挂铁产生的最大减速度；

s：挂铁的长度；h：安全钩坠落的高度；g：重力加速度；m：吊笼的总重量。

根据普通碳素结构钢机械性能，A3钢抗拉强度查表得为380～470MPa，一般取450MPa[2]，约450N/mm2，则两侧挂铁的强度和F挂为：

其中：

S挂：挂铁的垂直截面积，长60mm，宽4mm。

由以上计算得知，此时安全钩对挂铁产生的瞬时冲击力F超过了2倍的挂铁强度设计值F挂的要求，因此导致挂铁出现撕裂脱落和撕裂现象。

（4）吊笼坠落原因分析

吊笼自顶层坠落到第12标准节第1层挂铁处时，安全钩挂到挂铁时产生的过大冲击力也造成吊笼的上部导向滚轮脱出主导轨，使第12标准节以下安全钩无法起保护作用而导致吊笼坠落地面。

（5）吊笼冲顶原因分析

事故升降机处于标准节加装阶段，因此属于非正常运行状态，从现场勘察情况第（7）点可以发现，此时的吊笼只能向上运行，不能向下运行。从现场勘察情况第（8）点可以发现，即使操作人员发现吊笼失控时，想要通过按压急停开关，也无法停止吊笼运行，因此当吊笼向上运行失控后，操作人员无法人为停止吊笼继续向上运行，造成吊笼冲顶。

（6）加装标准节用钢丝绳断裂原因分析

当吊笼冲顶后受到机械阻挡停止，但钢丝绳在卷扬机的驱动下继续施加向上的提升力，当该力大于钢丝绳的破断应力时，钢丝绳断裂。

4 事故结论

通过以上事故原因分析可知，造成该起事故的过程及原因是：由于控制台上的控制元器件失效，吊笼在非正常运行状态下上行时产生冲顶，拉断加装标准节用的钢丝绳，同时该钢丝绳也使安装在吊笼上的安全钩拉杆变形，且无法正常动作，未能挂入焊接在标准节上的安全钩挂铁内，吊笼开始坠落，当下落到第12标准节时，安全钩恢复动作，挂入挂铁内，但由于冲击力过大，超过了挂铁的设计许用应力，挂铁撕裂脱落，同时该冲击力也使吊笼导向滚轮脱出导轨，安全钩失去了防坠落保护的作用，造成吊笼直接坠落地面。

5 对策

针对这一惨痛事故，笔者结合多年来从事施工升降机检验检测与管理的工作经验，总结出以下预防措施及对策，以防止类似事故的发生。

（1）要合理选型。钢丝绳式施工升降机安全性相对较低，在标准节加装阶段所采用的安全保护措施比较简易，容易发生事故，因此不建议选用该型式的施工升降机，建议尽量采用自升式齿轮齿条式施工升降机。

（2）要重视日常维护保养。施工升降机的使用环境一般都比较恶劣，特别是灰尘等因素干拢严重，这些容易导致电器元器件失效、运动零部件卡阻，引起故障或事故，所以操作人员每天应当加强日常检查，做好常规维护保养工作，在每天开机前应当进行试运行，检查设备运行情况，以确保设备正常运行。

（3）要加强安全技术培训。施工升降机的标准节是根据不同使用工况加装的，标准节的加装过程工艺复杂，要求安装人员、操作人员的作业技术娴熟，相互之间的配合要高度一致，因此，必须加强安全技术培训，重点培训施工过程中的注意事项，使作业人员在现场作业时严格按照工艺的流程进行作业，避免事故发生。

（4）使用单位应当加强安全管理。要建立岗位责任、隐患治理、应急救援等安全管理制度，要设置安全管理机构或者配备专职、兼职的安全管理人员[3]，要切实督促落实施工升降机作业人员、使用人员按照相关规定要求进行作业使用。

6 结束语

施工升降机是建筑施工工地常用的一种垂直运输设备，其结构虽然简单，但安装过程工艺复杂，且在使用过程中需要经常加装标准节，危险性大，因此，要求使用单位要合理选型，切实落实安全责任，要求施工升降机的安装维修操作和使用人员要加强自身的安全技术培训，确保施工升降机的安全施工和可靠运行。

[1]王福绵．起重机械技术检验[M]．北京：学苑出版社，2000．

[2]徐灏．机械设计手册[M]．北京：机械工业出版社，1991．

[3]中华人民共和国主席令第四号，中华人民共和国特种设备安全法[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

刘季能，男，福建省特种设备检验研究院，高级工程师，硕士