塔式起重机钢结构损坏原因及维修

赵 阔

（中铁十九局集团广州工程有限公司，广东广州 511458）

0 引言

塔式起重机最重要的组成部分是塔身结构，各个运转部分可分别组成不同的模块，特点包括高工作效率、大回转半径和高起升高度，进而使实际运用过程中各种不同情况均可得到有效应对[1]。但因工作时间较长，机械老化现象正常，尤其是塔式起重机长期工作于充满工业灰尘的恶劣环境中，受风沙侵蚀的影响，加之工作本身必须的消耗，故塔式起重机，特别是其钢结构部分极易形成诸多安全隐患，在造成重大人员伤亡的同时，也使施工方的经济效益受损严重。因此，应分析起重机钢结构损坏的根本原因，为塔式起重机的安全检测提供与实际相符的理论指导，并对其展开必要的维修和保养。

1 塔式起重机钢结构损坏的原因

1.1 表面锈蚀

在建筑施工过程中，塔式起重机一般是在较为恶劣的环境中工作，除了各类灰尘，附近环境中的腐蚀性气体也会破坏其钢结构。除此之外，因为运作时间较长，再加上大幅度地回转，钢结构表面原有的油漆等保护层会有脱落的情况出现，腐蚀气体对塔机裸露部分的钢结构表面进行侵袭，使之发生腐蚀变形，结构强度大大降低。

1.2 裂纹

虽然塔式起重机钢结构裂缝并不会使钢结构发生断裂，但若不及时修复，则会留下诸多安全隐患。因此，一旦塔机钢结构有裂痕出现，则说明其有可能发生断裂，尤其是危险性及过度性裂痕更要引起重视。裂痕一般在起重机钢结构应力集中处或焊接部位出现，如塔身的下支座、塔顶的连接耳板及回转塔身等位置，由于这些地方复合受力最大，出现裂痕的概率非常高。除此之外，机械过猛的启动或制动，又或是反车紧急制动、越级换速等，均有可能极大地冲击塔式起重机的钢结构，进而导致焊缝开裂，如果处理不及时，则会引发严重事故。以湖南某施工工地为例，一台QTZ31.2 型塔式起重机因启动时动作过猛，出现前后方向大幅度的摆动，导致上支座筋板全部开裂，因发现较早且处理及时，未导致重大事故的发生。

1.3 变形

塔式起重机长时间使用过程中受到各种因素的影响，钢结构会发生形变，其中以局部的偏心、扭曲、变形为三种主要形式。在施工作业过程中，塔机极易受到诸多因素作用而出现形变。如敲打和碰撞会使塔机局部发生形变；由于螺栓未紧固到位造成螺孔磨损，使杆件和与节臂间发生偏心，进而形成附加的弯曲力矩；人工误操作引发碰撞导致变形；长时间的超负荷承载，使塔机发生永久性变形。

1.4 断裂

钢结构的断裂，特别是使用过程中突发断裂，会产生十分严重的后果。通常情况下，以下问题会引发断裂。

（1）超载。相关资料表明，施工中经常会发生因超载而导致的起重设备事故。而这些事故的发生很多时候是因为操作人员或是指挥者为赶超进度，心存侥辛盲目超载所致。一些建筑施工项目经理，为了尽快完工，便人为地让安全装置处于失效状态，或者将安全保护装置拆除，尤其是力矩限制器无法发挥作用，设备长时间超载荷运行，使塔机钢结构提前出现疲劳破损的情况，让塔机的使用时间缩短，极易引发重大事故[2]。塔机在对旧设备、其他障碍物和附着装置进行拆除时，因为没有将各种联结件清理干净，如未割断预埋件，起吊后就会承受较大的负荷，直至吊臂被折断。一般情况下，超载与未充分估计起吊物的重量有很大关系。对重量大小不明的物件大幅度起吊，将导致起重力矩出现失控的情况，使臂架、臂架拉杆及塔身主弦杆的稳定性遭到破坏，直至拉伸断裂。例如，上海某工地使用WQlO 屋面起重机拆卸一台内爬塔机时，因该拆卸的部件没有拆卸，该分开起吊的没有分开起吊，盲目超载，严重损坏了屋面起重机局部钢结构，出现了严重变形、开裂的情况。

（2）基础不牢固。塔机在大幅提升额定载荷时，受强大倾翻力矩的影响，不牢固的基础就会发生下沉，进而导致塔机折臂或是整体倾翻[3]。例如，成都某施工工地在安装一台塔机时，因工地位于河滨填土上，未加固塔机基础下方，且操作未严格遵循相关要求，导致安装后塔机整体侧翻。

（3）疲劳操作。随着作业次数的不断增多，塔机的疲劳强度也在不断上升。各种违章作业（斜拉、斜吊）会对塔机的钢结构产生疲劳破坏，使之不仅要承受重力，架臂还要承受来自水平方向的横向力矩，这两处力矩同时叠加，极易导致臂架弦杆失去平衡而弯曲，造成塔式起重机侧向折臂。

1.5 抓爬不到位

如果塔机机顶进行升加作业时未认真操作，使爬爪只抓爬在塔身的踏板上，另一个爬爪抓爬不到位，塔基上部的结构重量由单爪承受，一旦顶空上部整体下落，则下落的冲击力会严重损坏钢结构中的起重臂、平衡臂等，使之发生变形，情况严重甚至会导致整个塔机倾覆。

1.6 钢丝绳断裂

一些检修人员在日常检修塔机时存在不仔细的情况，未检查出起升钢丝绳的断丝、断股现象，导致塔机起吊物件时钢丝绳突然发生断裂，被吊起的物件与吊钩等坠落。即使出现轻微的摆动也会损坏局部钢结构，重则会使塔机反弹，进而发生侧翻（图1）。

2 塔式起重机钢结构维修保养策略

2.1 提升管理人员的认识，注重对塔机的维保

在实际工作中，大部分管理人员只重视塔机的安装及拆卸进退场，没有认识到其保养维修的重要性，认为设备能用就用，等故障发生时再进行维修，一旦设备的保养时间与进场时间发生冲突时，便忽略设备的维保工作，这样极易使零部件出现非正常磨损，如果发生故障，会损坏电机与减速箱，进而增加维修难度、成本、时间，严重影响正常施工[4]。因此，设备管理人员必须对塔机维保的重要性予以充分认识，将塔机维保工作落到实处。

2.2 完善维修保养检验制度

设备管理部门应在日常安全检查工作中加入维修保养检验制度，修复后需根据具体情况展开检验，通过X 射线探伤、超声探伤或磁粉探伤等检验重要杆件和部位的焊缝，合格后方可将其投入到施工中[5]。日常检修中需第一时间修复钢结构的补漆、腹杆焊缝脱落后的补焊等，不能拖延到大修期间再进行处理。在使用塔机的过程中，应确保每项安全装置的完好性、灵活性，其中力矩限制器应作为重点检查对象。

2.3 钢结构的修复

（1）修补裂纹。若裂缝有在短时间内扩大的趋向或存在于焊缝以及如吊臂上下弦杆、塔身主弦杆、塔顶联接耳板等主要受力处，则一定要立即修复[6]。修复以现场补焊为主。焊条需接近母材，且补焊开始前必须打磨母材裂纹处。针对焊缝上的裂纹，施焊前需清除干净原有的焊缝后，再进行打磨。

（2）修复弯曲构件。通过冷压或局部加热顶压法能够很好地校正变形构件。由于钢结构塑性变形后会影响其强度，所以需慎重修复包括主弦杆在内的主要受力杆件[7]。

（3）更换钢结构受力杆件。如起重臂拉杆、平衡臂拉杆等均属于受力杆件，一旦出现严重锈蚀或变形的情况，或者法兰螺孔磨损超限、拉杆销轴孔磨损成椭圆，即使对其进行修复也无法使用，必须进行个别或整体更换。

（4）补强。针对部分强度薄弱环节，如杆件两端主弦杆和法兰板的联接焊缝，就可对肋板补强予以采用；将搭接应用对腹杆与主弦杆的焊接重，尽量把焊缝长度增加。为防止不同材料焊后出现不一样的收缩，则需尽可能选择相同的材料。

2.4 严格执行操作规程

保护钢结构，必须严格执行塔机安全规程，并认真遵循起重机操作使用规程。相关人员（重机司机、指挥人员、检修人员、安全管理人员）均应牢记规程，高度重视安全问题。不仅如此，还要准确判断起重量，但不能把起重量当作衡量起重机工作能力的唯一标准，而应将起重力矩作为安全使用标志。

3 结语

在工程施工中，塔机承受着较大的负荷量，且工作环境差，经常需要运输酸碱或腐蚀性物料，因此极易损坏机身。特别是塔身、动臂、附着杆等塔机的金属结构，受侵蚀和损伤的概率更大。如果不注重维修和保养，很容易导致其在作业时发生事故，不但影响施工进程，也会使工作人员的人身安全受到威胁。因此，要经常检查塔式起重机，分析其损坏原因，并及时展开维修，防止由于机器损坏而导致施工事故的发生。