管道吊裝作業(yè)施工過程中汽車吊傷人事故技術(shù)解析

劉兆明 楊建喜 崔 萍 萬明輝

攀枝花市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所

1 事故概況

2016年2月19日15時34分，某設(shè)備有限公司在四川某工業(yè)園區(qū)進(jìn)行管式爐煙氣余熱綜合回收利用項目施工過程中，租用3臺汽車吊進(jìn)行尾氣管吊裝作業(yè)，該尾氣管為直徑1m的L形圓形鋼管（管道中間內(nèi)襯保溫材料），一邊長22m，另一邊長12m，將L形管短邊升到12m高時，一臺25t吊車（1#吊車）起吊的L形管短邊吊索鋼絲繩突然斷裂，管道下墜砸在了2#吊車的變幅液壓缸上，并順著變幅液壓缸落到操作室前，L形管道斷為兩節(jié)，2#吊車操作人員頭部受傷，指吊人員跌到車下，盆骨及右腳背骨骨裂。

2 現(xiàn)場勘察

事故后對事故現(xiàn)場進(jìn)行了勘察和檢測，結(jié)果如下：事故現(xiàn)場圖及示意圖，如圖1、2。事故時3臺汽車吊情況，見表1。

2臺25t吊車完好無損，50t吊車司機(jī)室玻璃破碎、司機(jī)室變形部分設(shè)施損壞。L形管長邊因L形管短邊下墜抬高并逆時針旋轉(zhuǎn)30°，撞擊休息室的窗子并伸入室內(nèi)撞到墻上，此時L形管長邊在窗戶處與地面的距離是0.9m。

表1 事故時3臺汽車吊起重幅度及吊具鋼絲繩

吊車的吊索鋼絲繩。1#吊車?yán)壒艿赖牡跛鞑捎玫牡鯍旆绞绞菃沃┨资?，吊索鋼絲繩直徑是13mm，結(jié)構(gòu)型式6×37+FC，索眼編結(jié)長度一邊是150mm，另一邊是165mm，1#吊車吊索無銹蝕，有輕微扭曲，一個節(jié)距的斷絲數(shù)只有1-2根，事故后留在吊鉤上的吊索鋼絲繩從斷裂處開始繩股已成松散狀態(tài)約0.8m長，掉在地上的吊索鋼絲繩斷裂處很整齊。2#吊車?yán)壒艿赖牡跛鞑捎玫牡鯍旆绞绞菃沃p股穿套式，吊索鋼絲繩直徑是19.5mm，結(jié)構(gòu)型式6×37+FC，索眼編結(jié)長度一邊是330mm，另一邊是320mm，2#吊車吊索個別部分有顯著銹蝕，個別部分有輕微銹蝕，有顯著扭曲，還有壓扁現(xiàn)象，掉在地上的吊索鋼絲繩斷裂處很整齊。3#吊車?yán)壒艿赖牡跛鞑捎玫牡鯍旆绞绞菃沃┨资?，吊索鋼絲繩直徑是13mm，結(jié)構(gòu)型式6×37+FC，索眼編結(jié)長度一邊是180mm，另一邊是185mm，3#吊車吊索無銹蝕，有輕微扭曲，一個節(jié)距的斷絲數(shù)為0，事故后留在吊鉤上的鋼絲繩從斷裂處開始繩股成松散狀約0.8m長，多處繩股突出、籠狀畸變、繩芯擠出，掉在地上的吊索鋼絲繩斷裂處很整齊，從斷裂處開始繩股成松散狀約0.4m長。

圖1 事故現(xiàn)場

圖2 事故現(xiàn)場示意圖

施工單位資料審查發(fā)現(xiàn)存在如下問題：安裝施工方案只有1臺50t的吊車，而實際使用的是3臺汽車吊，方案中沒有通過計算吊索鋼絲繩受力來選擇鋼絲繩直徑，有瑕疵。

3 事故原因分析

3.1 鋼絲繩質(zhì)量檢驗

（1）鋼絲繩破斷拉力實驗。將事故現(xiàn)場吊車吊索鋼絲繩未破壞的部分各取一段，進(jìn)行鋼絲繩破斷拉力實驗。實驗結(jié)果，見表2。

表2 1#、2#、3#吊車吊索鋼絲繩破斷拉力實驗數(shù)據(jù)

根據(jù)《2008版起重吊裝技術(shù)與常用數(shù)據(jù)速查及機(jī)具設(shè)備設(shè)計、選用、計算和安全作業(yè)操作技術(shù)規(guī)范手冊》P109頁所述“如所用為舊鋼絲繩，則求得的容許拉力應(yīng)根據(jù)繩的新舊程度乘以0.4～0.75系數(shù)”，鋼絲繩按公稱抗拉強(qiáng)度1870MPa標(biāo)準(zhǔn)值來算，實測值/標(biāo)準(zhǔn)值比值均大于0.75，說明3根吊索鋼絲繩無質(zhì)量問題。

（2）鋼絲繩化學(xué)成分分析，見表3。將上述實測數(shù)據(jù)與《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 699-2015）60號、65號鋼比較，可見1#、3#吊車吊索鋼絲繩由60號鋼生產(chǎn)，2#吊索由65號鋼生產(chǎn)，說明3根吊索鋼絲繩均是優(yōu)質(zhì)碳素鋼生產(chǎn)，生產(chǎn)原料無問題，再次說明了3根吊索鋼絲繩無質(zhì)量問題。

表3 1#、2#、3#吊車吊索鋼絲繩化學(xué)成分分析

3.2 鋼絲繩的選用是否符合要求

（1）L形管重量計算，如圖3。管道管材：鋼，長度：34m(約)，內(nèi)徑：1.02m，壁厚：8mm。內(nèi)襯：輕質(zhì)保溫澆注料，密度：990kg/m3，厚度：39.16mm，由此計算出管道自重為11.425t。

圖3 事故管道圖

（2）事故前鋼絲繩未斷瞬間管道的受力分析。根據(jù)分析管道吊離地面后在空中穩(wěn)定時的受力圖，如圖4，并將力沿管道所在平面及與所在平面垂直的平面分解。

圖4 管道受力分析圖

T1、T2、T3分別是指1#、2#、3#吊車吊索上繩子的拉力。

分別以AB段管中心，BC段管中心為旋轉(zhuǎn)軸分析得：

已知：G=11425kg；L1=8.145m；L2=1.5m；L3=20.5m。

根據(jù)重心不在物體上的重力計算公式有：

（3）1#、2#、3#吊車吊索上繩子能承受的極限工作載荷，也即吊索額定工作載荷。按《一般用途鋼絲繩吊索特性和技術(shù)條件》（GB/T 16762-2009）的規(guī)定，吊索的額定工載荷是指在豎向起吊過程中，吊索提升、降落物品所允許的最大載荷。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)計算吊索的額定工載荷的公式：

3根事故吊索鋼絲繩因其規(guī)格型號等相關(guān)資料不清楚，鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度取1670MPa，安全系數(shù)取5，采用直接查GB/T 16762-2009標(biāo)準(zhǔn)表1的數(shù)據(jù)，Ф13單肢吊索鋼絲繩的額定工作載荷為1.27t，Ф20單肢吊索鋼絲繩的額定工作載荷為3.01t，因2#吊車吊索采用的吊掛方式是單肢雙股穿套式，根據(jù)《起重機(jī)械安裝維修檢驗手冊》P301表2-1-35，查得單肢吊索的吊掛方式K3是1.5，又根據(jù)該書同頁計算單肢吊索不同吊掛方式的極限工作載荷公式Q單=K3Q記，可算出2#吊車吊索的極限工作載荷為1.5×3.01=4.515t。

可見1#、3#吊車吊索均為Ф13，其額定工作載荷為1.27t，均小于前面計算的T1、T3的值，2#吊車吊索均為Ф20，因其吊掛方式是單肢雙股穿套式，其額定工作載荷為4.515t，小于前面計算的T2的值，也就是說所選用的3臺吊車的吊索鋼絲繩直徑均選小了。

3.3 從斷股的鋼絲形態(tài)和鋼絲繩變形等缺陷分析

現(xiàn)場勘察斷股的鋼絲形態(tài)斷口處有明顯的頸縮現(xiàn)象，少數(shù)顯扭轉(zhuǎn)造成的斷絲和復(fù)雜因素造成的斷絲，斷絲的主要原因是過載。

3.4 事故相關(guān)受力分析

事故發(fā)生前，3臺吊車起吊L形管，如圖5。

圖5 事故受力分析示意圖

L形管短邊卡在1#吊車第三節(jié)起重臂聯(lián)接處的螺栓上（螺栓上有痕跡），此時L形管受2#、3#吊車向上的拉力和1#吊車臂螺栓給向上的支承力及自身的重力而處于平衡狀態(tài)。當(dāng)2#吊車采用叭臂方式將L形管短邊從1#吊車臂卡死處脫出瞬間，1#吊車吊索斷裂，L形管短邊無吊索約束，在重力作用下，圍繞L形管長邊向下旋轉(zhuǎn)墜落，先撞在旁邊正在施工的架子上，然后繼續(xù)下墜，其產(chǎn)生的沖力F=m△v，也隨著增大，在這個過程中2#吊車吊索及3#吊車吊索因L形管短邊下墜及撞擊產(chǎn)生的劇烈振動，與L形管長邊產(chǎn)生磨損、扭轉(zhuǎn)、剪切等，當(dāng)沖力F=m△v隨著速度的增加到達(dá)一定值時，該沖力所產(chǎn)生的力矩克服L形管重力所產(chǎn)生的力矩，將2#吊車吊索與L形管長邊聯(lián)接處作為支點，使3#吊車吊索端的管道上抬一定高度，并使L形管長邊發(fā)生逆時針旋轉(zhuǎn)并向窗戶撞擊，此時3#吊車吊索因松弛而不受力，整個L形管的重力集中在2#吊車吊索上，再加之L形管短邊產(chǎn)生的沖力F=m△v超過了2#吊車吊索的許用應(yīng)力，瞬間2#吊車吊索斷裂，此時只有3#吊車吊索承受L形管的全部重力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了3#吊車吊索的許用應(yīng)力，瞬間3#吊車吊索斷裂，此時整個L形管在其重力的作用下繼續(xù)下落砸在2#吊車的司機(jī)室上，并因受振動等因素分成2段。

3.5 其他原因

（1）吊車指揮人員站立位置不當(dāng)，在吊車臂的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，經(jīng)觀察現(xiàn)場還可站立在其他位置指吊比如休息室房頂?shù)?，若站立位置正確，其是不會受傷的。

（2）安裝方?jīng)]有制定一套安全可靠的吊裝方案，方案中沒有通過精確計算吊索鋼絲繩受力來選擇鋼絲繩直徑的方法，也沒有采用經(jīng)驗公式粗略計算鋼絲繩受力來選擇鋼絲繩直徑。在實際吊裝中，也沒采用方案中規(guī)定的L形管短邊距邊1m處為吊點，而是以距邊3.85m處為吊點，隨意改變吊裝方案。

4 結(jié)論

（1）該事故的直接原因。1#汽車吊吊索鋼絲繩斷裂，引起L形管短邊下墜，進(jìn)而引起2#汽車吊及3#汽車吊吊索鋼絲繩斷裂是導(dǎo)致該事故的直接原因。

（2）該事故的間接原因。吊索鋼絲繩直徑選用過小，也是導(dǎo)致該事故的主要原因；施工單位制定的專項吊裝方案不完善，對吊運(yùn)L形不規(guī)則鋼管件的安全特性缺乏充分認(rèn)識；司索及吊裝指揮人員吊裝安全技術(shù)知識有限，在鋼管卡在1#吊車時，并且拉斷鋼絲繩繩股時，指揮存在不當(dāng)之處，沒意識到可能出現(xiàn)的危險；司機(jī)明知鋼絲繩過細(xì)影響安全而未拒絕違章作業(yè)；吊裝指揮人員站位不當(dāng)；對多臺起重機(jī)聯(lián)合作業(yè)缺乏充分認(rèn)識，配合上存在問題，很難保證動作協(xié)調(diào)一致。

5 防范措施

（1）對涉及體積、重量比較大以及不規(guī)則的特殊重物的吊裝作業(yè)必須制定專項吊裝方案。

（2）加強(qiáng)有關(guān)操作人員的安全技術(shù)培訓(xùn)工作，進(jìn)行必要的責(zé)任心教育。

（3）起吊重物時，確保作業(yè)人員遠(yuǎn)離作業(yè)危險區(qū)。

（4）捆綁繩選用時，不可粗心大意隨便選用，要準(zhǔn)確計算后確保捆綁繩具備足夠的安全系數(shù)才可選用。

（5）對捆綁繩要進(jìn)行定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

（6）落實安全生產(chǎn)責(zé)任制，加強(qiáng)現(xiàn)場安全管理，規(guī)范各種作業(yè)行為，杜絕違章指揮、違章操作，減少操作失誤。