塔式起重机检验应着重关注的若干问题

张雍 王涤宇

摘  要：塔式起重机械越来越广泛地运用于各种工程基建和房地产建设中，由于其使用环境特殊、安拆频次高、安拆人员素质参差不齐、超限工作等各方面原因，导致近年来事故频发。该文作者通过丰富的实践经验，总结了几个容易使塔式起重机械发生事故的几个关键问题，并提出了相应的防范措施，为检验机构的检验人员和使用单位的安全管理人员提供了有实用价值的参考。

關键词：塔式起重机;检验;螺栓

中图分类号：TH213               文献标志码：A

随着我国工程基建力度的不断加强，塔式起重机械（以下简称塔机）越来越多地运用到工程建设中。塔式起重机具有臂架长、覆盖范围大的特点，能够完成其他类型起重机械所不能完成的任务。塔式起重机工作环境较为恶劣，多处于露天环境中使用，而且在安装、使用、维护保养等各方面都需要专业人士来执行并遵守国家关于塔式起重机械这类特种设备而颁布的相关法规标准。在工程实际中，由于各种原因，在塔式起重机安装、使用、维护保养等各方面都很难把国家标准和法规完全执行到位，导致近年来塔式起重机械的各种事故层出不穷，象塔吊吊臂倒塌、塔吊拉杆断裂、整机倾覆等。总结出事故发生的原因，在安装、使用、维护保养等全过程对塔式起重机进行从严管理，对于预防和减少塔式起重机事故，保障人民生命财产安全有着重要的意义。下面笔者谈谈在实际检验中应关注的几个问题。

1 塔身垂直度严重超标，重心偏移，导致倾覆力矩加大

塔身垂直度的定义为：塔吊安装后，特别是新塔吊出厂到工地立塔验收时，在塔帽处于平衡状态下，塔身实际轴线在被测高度上被测平面内对理论轴心线的最大水平误差。垂直度控制值对于塔机的安全性能有重大影响，如果垂直度超过标准规定值过多，会造成整机倾覆力矩增大，当达到倾覆力矩的极限值时，将发生塔机倒塌事故。

笔者在检验时，曾遇到某工地一台QZT80的塔机，测量其东西方向的侧向垂直度，偏差特别小，接近于零，但是测量南北方向的垂直度偏差时，发现其超过标准值的2倍，达到400 mm，同时发现最上部附墙连接螺栓在侧向力的作用下已被拉变形，部分螺帽已错位，该塔机存在随时倒塌的风险。安装单位用2天时间才将垂直度校正好，并更换了变形的附墙连接螺栓，使设备安全使用到工程结束。

通过调查发现，此次安全隐患是由于安装人员疏忽所造成的， 现场条件决定要想测量南北方向垂直度时，测量人员需要绕行500余米，且只能步行，往返距离达1 km，由于测量人员安全意识不强，认为东西向的垂直度值达标就可以保证安全，因此安装后没有对塔机的南北侧垂直度进行测量，小小的疏忽差点造成人身和财产的重大损失。因此，设备安装管理人员应当加强教育，提高安装测量人员的责任心，并且设备使用单位应定期校验塔机垂直度，如有异常情况，应立即停止使用，并请专业人士进行校正。同时作为检验机构的检验人员，对于安装单位出具的自检记录等，应多用怀疑的态度来看待，通过现场查验，问询等方式，确认其所填写的数据是否是实测数据，如果发现异常，应要求其当场重新测量。

2 忽视地基承载力对塔机的影响

常用的塔机基础主要有轨道式基础、压重式基础、混凝土块式基础和桩基础等4种型式。这4种基础型式中又以混凝土块式基础在实际应用中所占的最为常见。混凝土块式基础主要包括X型整体式钢筋混凝土基础、独立式大块基础2种形式。在施工过程中，混凝土块的质量和强度容易保障，但是往往容易忽视的却对塔机安全运行有重大影响的是地基耐力。

在施工过程中，发现有的塔机基础直接设在泥坑上或回填土层上，地耐力严重不足;有些基础长期被水浸泡，造成整个块状基础的倾斜下沉。因此，在施工塔吊基础前，应对基础土层的地耐力情况应有充分的了解，基础周围应排水通畅并且不积水，如果对塔机安装位置的地基承载力有怀疑，如果有条件应对其进行检测，以确保安全。

3 螺栓联接异常，整机失衡倾覆

高强度螺栓是塔机中运用最多的零部件，很多构件间的联接都需要使用高强度螺栓，象标准节之间、底架与塔机基础之间都使用高强度螺栓联接。高强度螺栓连接，可以承受剪力、 拉力、力矩和组合载荷。在承受剪力情况下，接头所承受的剪力是通过接头摩擦面之间的摩擦力来传递的。接头的连接强度按下式计算。

Fn≤μF1nZs/Kn                                          （1）

式中：

Fn-接头所承受的剪力，N。

μ-摩擦系数。

F1-螺栓的预紧力，N。

n-接头中螺栓个数。

Zs-接头摩擦面数。

Kn-与载荷组合类别相适应的安全系数。

高强度螺栓连接同时承受摩擦面间的剪切和螺栓轴线方向的外拉力，在这种情况下，接头接合面之间有分离驱势。接头应保证在外拉力作用下，接合面之间有一定的压紧力，不得出现分离现象。螺栓的预紧力按式（2）计算。

F1=K1FN                                （2）

式中：K1-系数。

FN  -单个螺栓所受的外拉力。

从以上2个公式可知：螺栓的承载能力与结合面摩擦系数、结合面数、实际预紧力成正比。因此，摩擦系数对于螺栓的承载能力很重要，要保证摩擦系数达到要求，就要高强螺栓结合面平整、无油污，绝不可以松动。打滑，同时保证一定的预紧力。有关文献已证明，预紧力矩可以按下式计算。

预紧力矩=0.2×预紧力×螺栓直径              （3）

从公式（3）可以看出，预紧力矩和螺栓直径成正比，所以不同直径的高强螺栓，其要求达到的预紧力矩是不同的，螺栓直径越大，所要求的预紧力矩越大。同时，我们可以发现，如果高强度螺栓发生松动，预紧力降低至零，联接将失效，在塔机回转时，不断晃动而对螺栓不断地施加剪切应力，此时将造成螺栓剪断，导致整机失稳倾覆，极其危险。油污和水的存在将使塔机基础连接螺栓结合面摩擦系数急剧降低，因此在塔机和塔机基础有水浸泡的情况下，如果存在螺栓歪斜、未预紧等不安全因素，在交变载荷的作用下，更易被剪断。2008年4月，我市某重点工程的一台 QTZ63塔机就由于塔帽与塔身的连接螺栓松动而造成起重臂倾覆的恶性事故。

塔机高强螺栓的特定使用环境，就要求施工工地应由专人负责对高强螺栓的检查和紧固。在检查过程中，可以让塔机司机将塔机起重臂不停地进行回转动作，而检验人员同时从塔底向上爬，一直到达塔顶，检验人员向上爬的同时，应不时用耳朵贴近塔身听其是否会发出异常的声响。

当标准节连接螺栓未能有效紧固时，起重臂回转由于交变作用力的影响，标准节间会发出“嘎嘎”的声音。一般情况下，每半个月应对塔机上所有的联接螺栓的联接情况进行检查，并用扳手按顺序进行紧固，确保其不松动。塔机的使用线程，应配备专用紧固螺栓工具，并用力矩扳手检查预紧力矩是否符合要求。标准节的高强度螺栓紧固顺序为：先紧固对重测，然后将塔臂旋转180°，再紧固另一侧高强螺栓，从下至上。

4 超载及起重力矩限制器失效

2012年3月我市发生的一起整机倾覆事故。发生事故的是一台QTZ63塔机，起重臂长56 m，其端部最大起重量为1.2 t，安装使用时，工人为了图省事，将力矩限制器拆除了。最后一次在塔机端部吊重0.9 t重物，起吊重物时挂住脚手架造成超载，司机由于视野原因未能及 时发现险情，导致塔机起重臂突然脆性断裂，整机失稳倾覆。在该次事故中，如果不拆除力矩限制器，如果力矩限制器正常工作，此类事故是完全可以避免的。为了避免此类事故的发生，塔机相关人员有必要对力矩限制器的原理、性能、调试、维护保养有深刻的理解和认识，定期对力矩限制器进行标定，确保其稳定可靠。

5 结语

塔式起重機械作为工程建设中的重要设备，使用量也越来越大，事故发生率也一直居高不下，该文作者通过丰富的塔机检验经验，从安装、使用、维护保养等环节提出了保障塔机安全的几项措施，为保障塔机的使用安全提供了建议，同时给检验人员和安装单位自检人员提供了一些参考，具有较强的使用性。

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