彭旭東

在建筑施工現(xiàn)場,偶有塔機(jī)主卷揚(yáng)鋼絲繩破斷引起的吊鉤墜落事件。吊鉤墜落會(huì)形成人員傷害或財(cái)產(chǎn)損失的嚴(yán)重后果,應(yīng)高度重視并積極預(yù)防?，F(xiàn)分析一起因鋼絲繩破斷引起的吊鉤墜落事件(注:沒有發(fā)生嚴(yán)重后果)。

事件發(fā)生在上午剛上班的時(shí)間,司機(jī)操縱起重機(jī)(QTZ5013型塔式起重機(jī))從汽車上吊起鋼筋,在下降過程中鋼絲繩破斷,鋼筋和吊鉤同時(shí)墜落在地面上。當(dāng)時(shí)使用的滑輪組為二倍率,鋼絲繩型號為6×19-FC-14-1570,鋼筋重量2.5 t,鋼絲繩從距端頭80 m處破斷。

從設(shè)備檔案得知,鋼絲繩使用近9個(gè)月;查閱交接班、班前和每月設(shè)備安全檢查的記錄,沒有反映鋼絲繩的問題。檢查滑輪機(jī)構(gòu),沒有發(fā)現(xiàn)鋼絲繩跳槽后留下的磨痕,各滑輪運(yùn)轉(zhuǎn)靈活,滑輪槽磨損均勻、沒有異常情況,滑輪組上的防脫繩裝置良好。觀察鋼絲繩的破斷部位,斷頭的鋼絲按股呈射線散開,破斷的每股鋼絲不在鋼絲繩的同一截面上,每股中的斷絲也不在同一截面,鋼絲斷頭呈尖狀,所有斷頭分布在50cm的長度范圍。觀察鋼絲繩沒有散開的部位,整根表面被油覆蓋;清除表面的油脂,表層鋼絲有明顯的均勻磨損,磨損量達(dá)到其直徑的40%或更多,同時(shí)發(fā)現(xiàn)一些鋼絲在磨損最薄弱處有斷絲,斷頭緊貼在每股鋼絲里。

通過以上檢查,可以認(rèn)定發(fā)生破斷的原因是這根鋼絲繩出現(xiàn)磨損和疲勞。設(shè)計(jì)規(guī)范中6×19-14-1470型鋼絲繩的最小破斷拉力為9.5 t左右,使用時(shí)鋼絲繩的拉力應(yīng)為1.35×(重物+吊鉤)/倍率+通過阻力,小于2.5 t,實(shí)際荷載遠(yuǎn)小于破斷拉力的情況下出現(xiàn)破斷只能說明,鋼絲繩磨損和疲勞后的承載能力已極速降低。按安全規(guī)范的檢驗(yàn)要求,破斷前鋼絲繩已處于報(bào)廢狀態(tài),所以這起事件可推斷為對鋼絲繩的檢查不仔細(xì),不安全狀態(tài)的使用所引起的。

現(xiàn)代建筑工程中施工計(jì)劃大多為立體、多工種、多作業(yè)面同時(shí)施工的工作模式。塔機(jī)在一項(xiàng)工程每階段的每天施工中,幾乎是不停地運(yùn)轉(zhuǎn),各工程階段間的停用時(shí)間也很短,使用頻率較高,平均每天的工作時(shí)間達(dá)到14 h(源至設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)記錄的統(tǒng)計(jì))。在房屋建筑工程施工中,塔機(jī)吊裝物件多為鋼筋、鋼管、模板等周轉(zhuǎn)材料,重量在1 t左右,較重的是2 t的混凝土輸送泵,最重的是卸載成捆的鋼筋。

起重機(jī)械的工作級別是根據(jù)單位時(shí)間的工作頻度和滿載率兩個(gè)指標(biāo)決定的,起重機(jī)各工作機(jī)構(gòu)的工作級別有差異,整機(jī)的工作級別是按最高工作級別的機(jī)構(gòu)確定的。統(tǒng)計(jì)資料表明起升機(jī)構(gòu)在塔機(jī)的使用中頻率最高,所以整機(jī)的工作級別是按起升機(jī)構(gòu)的工作級別確定的。選配主卷揚(yáng)鋼絲繩,首要依據(jù)是起升機(jī)構(gòu)的工作級別,據(jù)此確定鋼絲繩的安全系數(shù),最后確定鋼絲繩的型號、規(guī)格。式(1)和表1是鋼絲繩直徑計(jì)算與安全系數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。

其中,d為鋼絲繩最小直徑,mm;s為鋼絲繩最大靜拉力,N;c為選擇系數(shù),mm/N1/2。

表1 鋼絲繩工作級別與安全系數(shù)對應(yīng)關(guān)系表

起重機(jī)的工作級別在產(chǎn)品說明書或機(jī)構(gòu)的標(biāo)牌上有所標(biāo)示,實(shí)際上通過廠家提供的鋼絲繩型號和起重性能表,按式(1)和表1可以大致推算出鋼絲繩的安全系數(shù)和塔機(jī)的工作級別。以該塔機(jī)型號為例,由起重性能表可知,二倍率時(shí)鋼絲的靜載荷為1.5 t,直徑為14,則選擇系數(shù)有:

則塔機(jī)的工作級別應(yīng)為M7,鋼絲繩的安全系數(shù)為7。

鋼絲繩的選配中還有一項(xiàng)重要指標(biāo),即鋼絲繩抗疲勞韌性指標(biāo)。設(shè)計(jì)規(guī)范中把鋼絲繩的韌性分為Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ三個(gè)級別,Ⅰ級的用于一般用途鋼絲繩(捆綁),Ⅱ級的用于重要用途(起重機(jī)械),Ⅲ級的用于特殊用途,如載人電梯等。同時(shí)規(guī)范中表明,相同直徑、抗拉強(qiáng)度且級別不相同的鋼絲繩鋼絲,它們的抗扭轉(zhuǎn)能力有顯著差異,級別高的鋼絲的扭轉(zhuǎn)次數(shù)明顯多于級別低的扭轉(zhuǎn)次數(shù);鋼絲繩的韌性指標(biāo)體現(xiàn)在鋼絲繩的具體結(jié)構(gòu)上,相同強(qiáng)度不同直徑的鋼絲,其彎扭次數(shù)差別較大,直徑大的明顯低于直徑小的。一般塔式起重機(jī)械大多要求使用Ⅱ級多股或多絲鋼絲繩。從鋼絲繩與滑輪的接觸面來看,同直徑、強(qiáng)度的多股繩與滑輪的接觸面積相對(與股少絲少比較)較大,其磨損應(yīng)當(dāng)緩慢些。塔機(jī)選用多股繩,除了提高其使用的安全裕度外,從制造角度看,還能滿足高塔施工時(shí)防止鋼絲繩扭轉(zhuǎn)的要求。

起重機(jī)鋼絲繩在經(jīng)過滑輪時(shí),鋼絲受到拉、壓、彎、扭、摩擦等各種力的作用。實(shí)驗(yàn)證明,鋼絲繩工作過程中,在相同荷載下,彎曲次數(shù)越少,使用壽命越長。塔機(jī)滑輪系的結(jié)構(gòu)和工況決定了其主卷揚(yáng)鋼絲繩在使用時(shí)將會(huì)受到滑輪高頻次的彎曲。以該塔機(jī)型號為例,鋼絲繩經(jīng)過的滑輪最少 6個(gè),最多時(shí)8個(gè),也就是一次起升作業(yè),工作段的鋼絲繩就要受到16次彎曲,設(shè)以塔機(jī)1 h 2個(gè)工作循環(huán)計(jì)算,鋼絲繩每月彎曲26880次。因此起重機(jī)鋼絲繩設(shè)計(jì)和選用時(shí)都注重鋼絲繩韌性要求,在安全規(guī)程中也強(qiáng)調(diào)使用廠家規(guī)定的同型鋼絲繩應(yīng)是基于這方面的考慮。由此可以得出結(jié)論,兩型鋼絲繩壽命上的差異還源于抗疲勞指標(biāo)上的不同。

鋼絲繩的破斷位置存在隨機(jī)性,但一個(gè)總的趨勢,就是彎曲最多的繩段部位,破斷的機(jī)率較大。塔機(jī)使用過程中,鋼絲繩的工作段逐漸加長,整根鋼絲繩中,各段部位的磨損、疲勞程度不相同,前面的大于后面。

鋼絲繩的選用通常應(yīng)按廠家提供的規(guī)格和型號或與其功能相同的鋼絲繩。

鋼絲繩的直徑應(yīng)與起重機(jī)的滑輪相適應(yīng),特別是使用過的起重機(jī),不能用直徑大的鋼絲繩代替原直徑小的鋼絲繩,否則會(huì)引起鋼絲繩的異常磨損。

鋼絲繩的采購關(guān)鍵的是選擇提供合格產(chǎn)品的供應(yīng)商或生產(chǎn)廠家。有的時(shí)候,供應(yīng)商提供的合格品證明文件與產(chǎn)品的實(shí)際品質(zhì)不相符。曾檢查到一根早期損壞的多股鋼絲繩,整根鋼絲繩大面積脫落出2mm～3mm長的斷絲情形。我們還發(fā)現(xiàn)過新塔機(jī)鋼絲繩使用不到2個(gè)月,其多股繩直徑變小,繩芯損壞的情形或外層鋼絲繩松弛。這應(yīng)當(dāng)是產(chǎn)品質(zhì)量的問題。

安裝環(huán)節(jié)包括新鋼絲繩的安裝和塔機(jī)拆卸、轉(zhuǎn)場的安裝。這個(gè)環(huán)節(jié)稍有不慎,就會(huì)造成鋼絲繩的機(jī)械損傷(如打結(jié)、擠壓、打折等)和污染。在鋼絲繩的穿繩過程中,容易出現(xiàn)鋼絲繩打結(jié)或表層鋼絲掛斷的情形。如滾筒牽引的配合不當(dāng),通過滑輪的鋼絲繩就容易打結(jié);在放繩過程中,人工牽引與滾筒放繩速度配合不當(dāng),瞬間會(huì)造成滾筒亂繩,輕則鋼絲繩變形,重則嚴(yán)重?cái)喙?因此滾筒放繩需專人監(jiān)視。鋼絲繩受到污染(如粘上砂、泥等),砂泥與潤滑脂在經(jīng)過滑輪的過程中,會(huì)形成優(yōu)良的研磨膏,引起鋼絲繩的早期磨損。

維護(hù)保養(yǎng)環(huán)節(jié)涉及滑輪組的保養(yǎng)維修和鋼絲繩的清潔潤滑兩方面工作。首先是滑輪必須轉(zhuǎn)動(dòng)靈活,因此需要對滑輪軸承進(jìn)行及時(shí)的保養(yǎng)潤滑;滑輪組中,均有防脫繩裝置,這些裝置在拆裝塔機(jī)過程中,如受到損壞應(yīng)即時(shí)恢復(fù),否則可能出現(xiàn)鋼絲繩的跳槽;更換滑輪時(shí),滑輪直徑應(yīng)是鋼絲繩直徑的30倍～40倍,直徑小會(huì)引起鋼絲繩的早期疲勞;定期清理鋼絲繩表面的污物,能夠減少鋼絲繩的磨損,同時(shí)對鋼絲繩進(jìn)行仔細(xì)檢查;鋼絲繩的潤滑包括對表層鋼絲的潤滑和里層繩芯的浸潤,加熱的符合鋼絲繩潤滑油品質(zhì)要求的油脂能夠滿足其內(nèi)外潤滑要求。

使用環(huán)節(jié)包括對塔機(jī)的正確指揮、操作和及時(shí)檢查兩方面工作。吊鉤發(fā)生著地(或落在作業(yè)平臺)可能引起鋼絲繩打結(jié)或掛傷,內(nèi)力較大的粗鋼絲繩會(huì)使鋼絲繩無法回位;當(dāng)著地時(shí)間稍長,由于塔機(jī)起升滾筒上沒有壓繩器,滾筒上的鋼絲繩立刻出現(xiàn)亂繩;當(dāng)脫繩裝置失效時(shí)還可能引起跳槽。高塔施工或夜間作業(yè)時(shí),現(xiàn)場指揮疏忽或上下交流不清或?qū)χv機(jī)串話或操作人員精力不集中等,可能出現(xiàn)吊鉤著地。打結(jié)是鋼絲繩容易出現(xiàn)的現(xiàn)象。打結(jié)使鋼絲繩內(nèi)應(yīng)力嚴(yán)重失衡,致使該部位鋼絲較早疲勞。在鋼絲繩早期損耗中,打結(jié)所占的比例最大,報(bào)廢鋼絲繩的檢查過程中,打結(jié)過的鋼絲繩在斷絲、斷股部位都會(huì)留下打結(jié)后過度彎曲的痕跡。跳槽后沒有及時(shí)糾正并使用塔機(jī),會(huì)迅速導(dǎo)致鋼絲磨損報(bào)廢。安全規(guī)程要求,操作人員每班作業(yè)前應(yīng)對鋼絲繩進(jìn)行檢查,操作中發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停機(jī)向主管領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告。操作人員只有認(rèn)真履行檢查職責(zé)同時(shí)掌握鋼絲繩報(bào)廢知識,方能防止本案例中的突發(fā)事件。

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