塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)損壞原因及維修

趙 闊

（中鐵十九局集團(tuán)廣州工程有限公司，廣東廣州 511458）

0 引言

塔式起重機(jī)（簡稱塔機(jī)）最重要的組成部分就是塔身結(jié)構(gòu)，各個運(yùn)轉(zhuǎn)部分可分別組成不同的模塊，特點(diǎn)包括高工作效率、大回轉(zhuǎn)半徑和高起升高度，有效應(yīng)對實(shí)際運(yùn)用過程中的各種不同情況[1]。因?yàn)楣ぷ鲿r間較長，機(jī)械老化現(xiàn)象也比較正常，尤其是塔式起重機(jī)長期工作于布滿工業(yè)灰塵的惡劣環(huán)境中，受風(fēng)沙侵蝕的影響，加之工作本身必須的消耗，故塔式起重機(jī)特別是其鋼結(jié)構(gòu)部分極易有諸多安全隱患存在，在造成重大人員傷亡的同時，也讓施工方的經(jīng)濟(jì)效益受損嚴(yán)重。所以，應(yīng)找到鋼結(jié)構(gòu)損壞的根本原因，給塔式起重機(jī)的安全檢測提供與實(shí)際相符的理論指導(dǎo)，并對其展開必要的修復(fù)和保養(yǎng)。

1 塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)損壞的原因

1.1 表面銹蝕

在建筑施工過程中，塔式起重機(jī)的使用頻率較高。受其自身功能的影響，加之工業(yè)發(fā)展和建筑建造的需要，塔機(jī)一般在較為惡劣的環(huán)境中工作，除了工業(yè)灰塵，附近產(chǎn)生的腐蝕性氣體也會破壞其鋼結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫\(yùn)作時間較長，再加上大幅度地回轉(zhuǎn)，所以鋼結(jié)構(gòu)表面原有的油漆等保護(hù)層也容易脫落，腐蝕氣體侵蝕塔機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)，使之發(fā)生腐蝕變形，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大降低。

1.2 裂紋

雖然塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的裂縫并不會讓鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂，但若不及時修復(fù)，仍然會留下諸多安全隱患。一旦塔機(jī)鋼結(jié)構(gòu)有裂痕出現(xiàn)，則說明其有可能發(fā)生斷裂，尤其是危險性及過度性裂痕更要引起重視。裂痕一般在應(yīng)力集中處或焊接部位出現(xiàn)，例如塔身的下支座、塔頂?shù)倪B接耳板及回轉(zhuǎn)塔身等部位，由于這些地方復(fù)合受力最大，故出現(xiàn)裂痕的概率也非常高。

機(jī)械過猛地啟動或制動，或是反車緊急制動、越級換速等均有可能極大地沖擊塔式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致焊縫開裂，如果處理不及時，則會引發(fā)嚴(yán)重施工事故。以湖南某施工工地為例，工地內(nèi)有一臺QTZ31.2 型塔式起重機(jī)，因?yàn)楣ぷ魅藛T在啟動時動作過猛，出現(xiàn)前后大幅度的擺動，導(dǎo)致上支座筋板全部開裂，所幸發(fā)現(xiàn)較早且處理及時，未導(dǎo)致重大事故發(fā)生。

1.3 變形

塔式起重機(jī)在長時間的使用過程中，受到各種因素的影響，使鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，以局部的偏心、扭曲和變形為主要形式：在具體施工時，敲打和碰撞會讓塔機(jī)局部發(fā)生形變；由于螺栓未扭緊，使螺孔磨損，讓桿件與節(jié)臂間發(fā)生偏心，形成附加的彎曲力矩；人工誤操作引發(fā)碰撞，導(dǎo)致變形；長時間的超負(fù)荷承載，讓塔機(jī)發(fā)生永久性變形。

1.4 斷裂

鋼結(jié)構(gòu)的斷裂，特別是使用過程中突發(fā)斷裂所產(chǎn)生的后果會十分嚴(yán)重。通常以下3 個原因都會引發(fā)斷裂。

（1）超載。相關(guān)資料表明，施工中經(jīng)常會發(fā)生因超載導(dǎo)致的起重設(shè)備事故，多是因?yàn)椴僮魅藛T或指揮者一味趕超進(jìn)度，心存僥幸，盲目超載所致。一些建筑施工項(xiàng)目經(jīng)理為了盡快完工，人為地讓安全裝置處于失效狀態(tài)，或者把安全保護(hù)裝置拆除，尤其是力矩限制器無法發(fā)揮作用，長時間超載荷運(yùn)行使塔機(jī)鋼結(jié)構(gòu)提前出現(xiàn)疲勞破損，縮短塔機(jī)的使用壽命，極易引發(fā)重大事故[2]。塔機(jī)在對舊設(shè)備、其他障礙物和附著裝置進(jìn)行拆除時，因?yàn)闆]有將各種聯(lián)結(jié)件清理干凈，例如未割斷預(yù)埋件等，起吊后就會承受較大的負(fù)荷，導(dǎo)致吊臂被折斷。一般，超載的出現(xiàn)同未充分估計起吊物的重量有很大關(guān)系。由于對重量大小不明的物件予以大幅度起吊，導(dǎo)致起重力矩出現(xiàn)失控的情況，讓臂架、臂架拉桿及塔身主弦桿的穩(wěn)定性遭到破壞，出現(xiàn)拉伸斷裂。例如上海某工地使用WQ10 屋面起重機(jī)拆卸一臺內(nèi)爬塔機(jī)時，因?yàn)槊つ砍d，應(yīng)該拆卸的部件沒有拆卸，應(yīng)該分開起吊的沒有分開起吊，嚴(yán)重?fù)p壞了屋面起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)，造成局部嚴(yán)重變形、開裂。

（2）基礎(chǔ)不夠牢固。塔機(jī)在大幅提升額定載荷時，受強(qiáng)大傾翻力矩的影響，不牢固的基礎(chǔ)會發(fā)生下沉，導(dǎo)致塔機(jī)折臂或整體傾翻[3]。例如成都某施工工地在安裝一臺塔機(jī)時，因?yàn)楣さ匚挥诤訛I填土上，未加固塔機(jī)基礎(chǔ)，操作也沒有嚴(yán)格遵循相關(guān)使用說明，導(dǎo)致安裝后塔機(jī)發(fā)生整體側(cè)翻。

（3）疲勞操作。隨著作業(yè)次數(shù)不斷增多，塔機(jī)的金屬疲勞程度不斷上升。斜拉、斜掉等違章作業(yè)會對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞，使之不僅要承受重力矩，架臂還需承受來自水平橫向的力矩，一旦這兩處力矩同時疊加，極易導(dǎo)致臂架弦桿失去平衡而彎曲，最終造成塔式起重機(jī)發(fā)生側(cè)向折臂。

1.5 塔式起重機(jī)抓爬不到位

如果塔機(jī)機(jī)頂在進(jìn)行升加作業(yè)時，工作人員未認(rèn)真操作，使爬爪只抓爬在塔身的踏板上，另一個爬爪抓爬不到位，塔基上部的結(jié)構(gòu)重量全部由單爪承受，一旦頂空上部整體下落，則下落的沖擊力會嚴(yán)重?fù)p壞鋼結(jié)構(gòu)中的起重臂、平衡臂等，使之發(fā)生變形，若情況嚴(yán)重甚至還會導(dǎo)致整個塔機(jī)傾覆。

1.6 塔式起重機(jī)的鋼絲繩斷裂

一些檢修人員在檢修塔機(jī)時存在不仔細(xì)的情況，未檢查出起升鋼絲繩的斷絲、斷股等現(xiàn)象，導(dǎo)致塔機(jī)在起吊物件時鋼絲繩突然斷裂，被吊起的物件與吊鉤等墜落。即使出現(xiàn)輕微的擺動也會損壞局部鋼結(jié)構(gòu)，重的話則會讓塔機(jī)反彈，進(jìn)而發(fā)生側(cè)翻（圖1）。

圖1 塔式起重機(jī)側(cè)翻

2 塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)維修保養(yǎng)策略

2.1 提升管理人員的認(rèn)識

大部分管理人員只重視塔機(jī)安裝及其拆卸進(jìn)退場，沒有認(rèn)識到保養(yǎng)維修的重要性，片面地認(rèn)為能用就先用，等到故障發(fā)生時再進(jìn)行維修，一旦設(shè)備的保養(yǎng)時間與進(jìn)場時間沖突，便忽略對設(shè)備的維保，極易使零部件出現(xiàn)非正常磨損，如果發(fā)生故障，就會損壞電機(jī)與減速箱，進(jìn)而增大維修難度、成本和時間，嚴(yán)重影響正常施工[4]。所以，管理人員必須充分認(rèn)識塔機(jī)維保的重要性，以將塔機(jī)維保落到實(shí)處。

2.2 完善維修保養(yǎng)檢驗(yàn)制度

設(shè)備管理部門應(yīng)在日常安全檢查工作中加入維修保養(yǎng)檢驗(yàn)制度，聯(lián)系設(shè)備修復(fù)情況展開檢驗(yàn)，通過外觀檢驗(yàn)、X 射線探傷、超聲探傷或磁粉探傷等手段，檢驗(yàn)重要桿件和部位的焊縫，合格后方可投入施工[5]。日常檢修中需第一時間對鋼結(jié)構(gòu)補(bǔ)漆、補(bǔ)焊腹桿焊縫脫落等，不能拖延到大修期間再進(jìn)行處理。在使用塔機(jī)的過程中，應(yīng)確保每項(xiàng)安全裝置的完好性、靈活性，而其中力矩限制器應(yīng)作為重點(diǎn)觀察對象。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)的修復(fù)

（1）修補(bǔ)裂紋。若裂縫有在短時間內(nèi)擴(kuò)大的趨向，又或存在于焊縫以及如吊臂上下弦桿、塔身主弦桿、塔頂聯(lián)接耳板等主要受力處，則一定要立即修復(fù)[6]。一般以現(xiàn)場補(bǔ)焊為主，焊條需接近母材，且補(bǔ)焊開始前必須打磨母材裂紋處。針對焊縫上的裂紋，在施焊之前需先清除干凈原有的焊縫，再進(jìn)行打磨。

（2）修復(fù)彎曲構(gòu)件。冷壓或局部加熱頂壓法能夠很好地校正變形構(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)塑性變形后會影響其強(qiáng)度，所以需慎重修復(fù)包括主弦桿在內(nèi)的主要受力桿件[7]。

（3）更換鋼結(jié)構(gòu)受力桿件。起重臂拉桿、平衡臂拉桿等均屬于受力桿件，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕或變形的情況，或者法蘭螺孔磨損超限、拉桿銷軸孔磨損成橢圓，即使對其進(jìn)行修復(fù)也無法使用，則個別或整體的更換就非常必要。

（4）補(bǔ)強(qiáng)。針對部分強(qiáng)度薄弱環(huán)節(jié)，如桿件兩端主弦桿和法蘭板的聯(lián)接焊縫，可采用肋板補(bǔ)強(qiáng)；對腹桿與主弦桿搭接補(bǔ)焊，盡量延長焊縫長度。為防止不同材料焊后出現(xiàn)不一樣的收縮，則需盡可能選擇相同的材料。

2.4 嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程

若要較好地保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，必須嚴(yán)格執(zhí)行塔機(jī)安全規(guī)程，認(rèn)真遵循起重機(jī)操作使用規(guī)程。重機(jī)司機(jī)、指揮人員、檢修人員、安全管理人員等，均應(yīng)牢記規(guī)程、高度重視安全問題。還需準(zhǔn)確判斷起重量，但不能把起重量當(dāng)作衡量起重機(jī)工作能力的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)將起重力矩作為安全使用基準(zhǔn)。

3 結(jié)語

塔機(jī)在平時的工作中承受著較大的負(fù)荷量，且工作環(huán)境不佳，經(jīng)常需要運(yùn)輸酸堿或腐蝕性的物料，極易損壞機(jī)身，特別是塔身、動臂、附著桿等塔機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)，受侵蝕和損傷的概率更大。如果不注重維修和保養(yǎng)的塔機(jī)，很容易導(dǎo)致作業(yè)時發(fā)生事故，耽誤施工進(jìn)程，威脅工作人員的人身安全。所以，一定要經(jīng)常檢查塔式起重機(jī)，全方位分析其損壞原因，第一時間展開有效的維修，防止由于設(shè)備損壞而導(dǎo)致施工事故的發(fā)生。