內容摘要: 運用安全系統工程理論，分析塔機使用、安裝方面的危險因素，同時提出安全防范措施，提醒建筑施工單位在塔機使用安裝過程中，必須嚴格管理，以預防為主，治塔機事故于未然。

關鍵詞:安全系統工程 預先危險性分析 故障類型與影響分析 應用 塔式起重機 使用 安裝 危險因素 防范措施
隨著我國城鄉建設事業的發展，塔式起重機的應用日趨廣泛，每年都有大量塔機投入使用。但是，由于塔機在設計、制造，特別在使用維修及安裝拆卸等環節存在著這樣或那樣的問題，導致塔機在使用時頻繁發生重大事故。我們可以把安全系統工程這一先進的理論和方法應用到塔式起重機使用安全的實踐中去，達到預防事故的目的，實現建筑施工的安全生產。

一 安全系統工程概述

一般說，安全系統工程主要是從系統理論的觀點出發，應用工程學原理及有關知識來研究系統性事故和評價事故的危險性，以及采取有效的防護措施的問題。總的目的是根據識別和判斷危害，提供出能夠進行系統設計的信息，以便消除潛在危害或把危害控制到一定的限度之內，求得生產條件的安全化。

二 開展安全系統工程的意義

安全系統工程是系統工程學和安全科學技術的一個交叉學科。它運用系統工程學原理和方法分析、評價、綜合、判斷系統中各個環節的安全狀態，預測事故規律，調查工藝、設備、操作、管理和勞動組織中的人員結構，生產周期和資金費用等因素。采取綜合安全措施處理，使系統可能發生的事故減少到最低限度，或者控制達到最佳安全狀態。掌握這一新的管理模式，可以把握全局，主動控制安全形勢，提高安全管理的現代化水平。因此，積極組織推廣應用是我們在安全工作領域迎接新技術革命挑戰的當務之急，也是保障安全生產，提高生產經濟效益的一項重要措施。

三 運用安全系統工程解決實際問題：塔機使用安全

本文針對物理層面的狀況進行預先危險性分析、故障類型與影響分析。目前國內塔機重大事故的原因，大體上有如下幾種：

① 由于設計原因引發的事故，約占10%；這部分塔機設計時未完全執行《塔式起重機技術條件》、《建筑塔式起重機安全規程》等有關國際標準，安全性差，技術落后，造成塔機先天缺陷。

② 因制造原因引發的事故約占20%；這些塔機制造質量差，關鍵部位錯用材料，焊縫質量差等，給塔機種下事故的種子。

③ 因使用方面原因引起的事故約占70%；主要是用戶不嚴格執行《塔式起重機操作使用規程》，違章操作，違章裝拆。

一般說來設計制造方面的因素比較容易控制，塔機使用單位在購置塔機時，切不可只考慮經濟而忽視設計、制造方面的危險因素，盲目購置。而塔機使用方面的危險因素隨機性大，較難控制。本文就塔機使用方面各種危險因素進行淺析，并提出防范措施，其目的是為了避免塔機事故的發生，保護人民生命財產的安全。

（一）穩定性破壞

塔式起重機的抗傾覆穩定性，是通過總體設計計算時留有一定安全儲備來保證。因此，符合設計規范、質量合格的產品，產生傾覆事故的原因主要在于不正確的使用。

行走式塔機的軌道和基礎修筑質量欠佳，驗收不嚴，使用中不注意維護，雨水沖刷滲透，軌道沉陷；鋼軌固定不牢，軌頂面坡度隨使用時間加大而超過5/1000，逐漸達到傾覆臨界狀態，穩定性破壞，產生整機傾覆事故。

對軌道和基礎加強檢測，經常維護檢修，排水通暢，是保證安全使用的重要措施。

不設行走限位裝置和安全止擋，或者這些設置失靈，均可造成工作時出軌傾覆事故。  防止的辦法是經常檢查行走限位擋鐵與限位開關，保證動作可靠；安全止擋符合設計要求，固定牢固，位置合適。

軌道接縫使用日久，發生鋼軌固定不牢，而又沒有及時檢查恢復，造成間隙過大，行走時產生較大沖擊，使配重移位，臺車脫軌，而造成整機傾覆事故。防止的辦法是經常檢查軌道接縫，及時修整，確保運行平穩。

平衡重和壓重不符合設計規定，重量偏小，位置不正確，未按要求予以可靠固定而發生移位，導致反傾覆力矩減少，穩定性受破壞。為此，應著重檢查平衡重和壓重，確保總重不超過設計值的±3%，重心位置也要不發生過大變化。用戶自己制作平衡重和壓重時，要嚴格保證尺寸、形狀、強度。平衡重和壓重的比重應嚴格保證，不能因隨意減小骨料、填充物而改變。平衡重和壓重的固定至關重要，應按設計要求切實安裝。如果設計的固定措施不完善，應加固定裝置。

臺車樞軸和支腿產生裂紋，且沒有及時發現，在載荷較大時突然發生斷裂，喪失支承造成整機傾覆。對支承整機負載的臺車及樞軸、底架、支腿等應注意定期檢查，不能帶著隱患工作。

起重力矩限制器失靈，人為超載或違章作業(如人為取消力矩限制器，斜吊，起吊埋在地下的物體等)，引起超載，造成整機傾覆。

1993年重慶市市中心發生一起倒塔事故，死亡慘重，原因是嚴重超載，40t-m的塔機失事時起重力矩竟達90tm，力矩限制器(人為取消)未接線； 1995年江麓某廠一臺塔機在長沙開發區倒塌，原因是吊鉤吊在地錨上，力矩限制器又被拆除。

起重力矩限制器是塔式起重機中最關鍵的安全裝置，每班作業前都應檢查、試驗，確實可靠后再開始作業，這是行之有效的防止超載的辦法。

在超過設計規定的風力下使用。

一般塔機工作狀態風速規定為20m/s，必須保證塔式起重機最大安裝高度處的風速不超過此值時才能工作。這是整機穩定性和結構強度設計所決定的。

對安裝高度較大的塔吊，臂根鉸點高度大于50m，用戶應在塔頂安裝風速計，隨時監測風速，不能依靠氣象預報。
非工作狀態時沒有卡好夾軌器，造成強風下沿軌道滑行出而傾覆。

夾軌器是非工作狀態必須使用的安全裝置，每班作業后應立即卡好，并認真檢查。

非工作狀態時，回轉機構沒有保證臂架自由回轉，在塔機上安裝和懸掛標語牌、廣告牌等擋風物件，因而使風向不能與臂架軸線方向一致，造成風載荷由臂架吹向平衡重，增大非工作狀態本已很大的后傾力矩，嚴重時造成整機傾覆。每班作業后，應保證臂架非工作狀態時能自由回轉；嚴禁在塔機金屬結構上安裝或懸掛標語牌、廣告牌等擋風物件。

動臂式塔吊，在非工作狀態時沒有將臂架放到最大幅度，導致向后方的傾覆力矩過大而傾翻。這一條應作為動臂式塔機非工作狀態時必須牢記的教訓，每班作業后應認真檢查。

違反操作規程，越級換擋，機構調速失效，尤其是回轉機構、行走機構突然打反車或剎車，造成起動和制動時慣性突然加大，以致整機傾翻。操作者應十分謹慎，避免猛烈的換向、停車等操作動作。

鋼絲繩、吊具破壞，導致重物突然脫落，產生反彈后傾。應加強鋼絲繩、吊具的檢查和保養，磨損超過規定要求時，應及時更換；對吊車要固定好，防止脫落。

起升高度限位失靈，吊鉤向上起升，不受限制，造成過卷，導致對動臂式塔機壁架向后翻轉，以致整機傾覆；水平臂式塔機可導致起升鋼絲繩拉斷，吊鉤及重物墜落，產生反彈后傾。防范措施與起重力矩限制器一樣，每班作業前都應仔細檢查，試驗合格才能再作業。

塔身垂直度超差過大，不符合小于3/1000的要求，使重心外移過多，增大了傾覆力矩，造成整機穩定性的喪失。因此在安裝后，必須按要求測試兩個方向的垂直度，超差過大的不能使用，且應在使用過程中經常檢查塔機的垂直度，發現超差，及時糾正。

司機操作時注意力不集中，沒有及時發現軌道和周圍存在的障礙，因發生劇烈碰撞而傾覆。為此，要嚴格執行司機培訓制度；司機在操作時加強觀察與了解，保證場地和軌道通暢；指揮人員應嚴密觀察，確保通暢后再發行走的信號。

由不可抗拒的自然力造成的整機傾覆事故在歷史上也是有記載的，包括狂風襲擊、地震災害。因此，預報有風災、地震時，可采取拆卸放倒，或增加纜風繩等措施。

塔機基礎不符合設計規定，強度未達到要求，急于安裝，引起反傾覆力矩減少、基礎裂紋、地腳螺栓松動。例如1995年重慶某工地因基礎深度和面積偏小，加之在施工中將基礎四周泥土挖空，致使塔機傾倒，將基礎拔起翻轉90°，致使1人死亡，塔機報廢，打壞附近變壓器1臺。塔機基礎至關重要，應嚴格按規定澆注，基礎強度必須依據基礎砼試塊報告，達到要求后方可安裝塔機，切不可憑“經驗”想當然。

未做好塔機的日常檢查維護保養工作。對塔機標準節螺絲、地腳螺絲等緊固情況應經常檢查緊固，銷軸連接部位應經常檢查其固定情況，發現異常及時采取有效措施，防止因銷軸脫落，螺栓斷裂引起的折臂倒塔事故。

（二）鋼結構破壞

鋼結構是塔機的骨骼，它的強度、剛度和穩定性決定了塔機的安全性。

不遵守規定的使用條件，發生斷裂、變形、屈曲失穩等破壞，會造成重大傷亡事故。

普通結構脆性斷裂的臨界轉變溫度為20℃，如果在低于這個溫度的環境下工作而且受應力集中、材質不均勻的影響，可導致突然斷裂的破壞。這種破壞是十分危險的，事先可能無任何跡象，按強度、穩定性計算又無問題。
在北方嚴寒地區，尤其要防止這種破壞。為了避免產生這種破壞，一定要遵守設計規定的使用溫度(一般在-20℃～40℃)。

作業時風速超過20m/s的規定，使鋼結構變形和斷裂，主要發生在臂架和塔身。有些用戶往往按氣象預報風力來決定是否作業，殊不知氣象預報是按離地10m高度測量的每10min平均風速，而同一地方風速隨高度增加而增大，風壓又隨風速的平方增大，在塔機最高處的風載荷比離地10m高度要大得多。因此，必須以塔機最大高度處的風速儀觀測的風速為依據。

作業時各機構動作不協調，或指揮不當造成吊重在運動過程中與其它障礙相碰，使臂架受沖擊載荷作用，造成屈曲失穩和塑性變形，甚至可引起鋼結構焊縫開裂。這種現象多發生在動臂變幅的臂架和水平變幅的標準節。因此，塔機指揮和司機操作都務必注意塔機吊鉤作空間運動時，上下左右前后都不能有障礙，保證安全使用。

吊重捆扎不合理，起吊后重物滑脫，也會造成臂架屈曲失穩而破壞；起吊大型細長構件或鋼筋捆，由于不在重心上，吊重滑脫，一端迅速觸地，使臂架隨突然的水平沖擊力，導致屈曲失穩破壞。

機構運轉時，起動、制動過程突然打反車，可引起鋼結構焊縫開裂。例如，回轉機構未減速至一定速度時使用制動器；用打反車停止回轉，增大沖擊作用；起動過猛，導致調速失效。

起升時過卷，動臂變幅時，向上仰起變幅超過限位，吊重脫落反彈后傾，都可能折毀臂架。因此，起升高度限制器、幅度限制器都應做到每班前檢查調節合格；吊重必須捆扎牢靠。

（三）機構和電氣破壞

操作時越級換擋，起動制動過猛，尤其是在回轉時突然打反車或制動過早，導致減速器輸出端損壞，臂架的回轉處于無法控制的狀態，引起較大危險。

1992年南京就發生過因回轉機構輸出軸斷裂，小齒輪墜落砸死一人的事故。

起升機構換擋沖擊振動過大，造成鋼絲繩脫槽斷裂，其后果也是十分嚴重的。

不越級換擋，不突然打反車，不突然制動，操作柔和平穩，是保證機構安全的重要條件。

電氣控制系統維護檢查不及時，帶病運行，導致機構產生振動和沖擊，以致破壞。例如起升機構控制箱內接觸器粘連，接線松脫虛連；二級管擊穿等，沒有及時修理、更換而繼續作業，造成電動機斷軸、齒輪打壞等事故，如此時吊鉤正懸有吊重，就會發生吊重失控自由下墜的危險。

作業時未檢查電源電壓，電源電壓過低，加上電纜長度大造成壓降過大，將造成電控失靈，通電后制動器不釋放，擋位錯亂，造成電動機和減速器損壞；電機輸出轉矩不夠，輕者無法工作，重者造成吊重失控而墜落。可見，保證電質量是非常重要的。

但一般建筑工地用電設備多，電網沖擊大，電源常常不佳，對電焊機的影響最為嚴重。因此，最好自備專用變壓器和穩壓電源設備；電源電纜的截面要保證電壓降不大于名義值的10%。

使用電磁離合器換檔的起升機構，電刷接觸不良，導致接合力下降，吊重失控。應保證電磁離合器電路中保護裝置的完好、有效，經常檢查各檔電刷壓力，保持減速箱內潤滑油清潔，電刷磨損后及時更換。

保護裝置應注意檢查調整。

制動器損壞引起吊重失控，不僅在垂直運動方向失控(起升機構中)，而且在水平運動方向也失控(小車牽引機構)，進而發生嚴重危險。因此，制動器要經常檢查，嚴格維護。

塔吊臂架在非工作狀態制動器未打開，臂架不能隨風自由轉動，造成重大事故。因此，每班工作結束，進入非工作狀態前，必須確保臂架能自由回轉。

電氣絕緣破壞，接地不良，導致觸電傷亡事故。要加強電氣部分的防護，定期檢查，及時更換老化、破損的電線電纜；應裝漏電開關，塔機接地應良好。

（四）安全裝置破壞

安全裝置的人為取消、調整錯誤、零部件損壞，都會使它的防護作用遭破壞，從而引起事故。例如，為了超載使用，取消起重力矩限制器或起重量限制器，使起重力矩限制器或起重量限制器失去作用，導致整機傾覆。因此，絕不能把塔機上的安全裝置，視為可有可無，也不能把安全裝置的正常保護作用與塔機的工作對立起來。

應該看到塔機特殊不利的環境和特點，它比其它起重機更依賴安全裝置的保護。違章拆裝塔式起重機拆裝，由于塔機自身重量大，屬高空作業，危險性大，技術性強，在塔機事故中，拆裝過程中發生事故占相當大的比例，且都是一些嚴重的惡性事故。事故的主要原因是違章拆裝。塔機拆裝中不是請專業拆裝隊伍完成而是由非專業隊伍承擔。由于拆裝隊伍素質不高，沒有編制拆裝方案的能力，沒有進行方案選擇和力學計算能力，沒有制訂科學拆裝程序的能力，只能盲目蠻干或僅憑一些實干經驗，去應付在作業過程中遇到的新問題，發生事故是必然的。因此，拆裝塔式起重機一定要由經過訓練取得資質審查合格的塔機專業拆裝隊伍擔任，這是安全拆裝塔式起重機的最基本保證。而且，無論拆裝何種塔機，在拆裝作業前一定要制訂合理的拆裝作業施工方案，在施工過程中以方案作為全部拆裝作業的指導，并完全按方案的程序進行工作。

不嚴格遵守拆裝程序，隨意更改或盲目蠻干。拆裝塔機十分復雜，部件先裝后裝都有很大的關系，無隨意性，而且在拆裝過程中，還要互相配合好。例如有的塔機在安裝平衡重的時候并不是一次安裝完畢，而是在安裝平衡臂時先掛兩塊平衡重，起重臂安裝完后再把其余的平衡重吊裝上去，這種程序，千萬不能搞錯。因為這關系到安裝傾翻力矩問題，在未裝完起重臂時，如將所有配重全部吊裝，就有傾覆的可能。拆裝人員切不可違反程序和規定，應一絲不茍地照章辦事，切不可別出心裁，盲目蠻干，這方面的教訓太慘痛了。

安裝后進行性能試驗不嚴格按程序進行。因此，塔機性能試驗應根據《GB5013—85塔式起重機性能試驗規范和方法》，嚴格按試驗的規定和程序去進行，不可盲目蠻干。

違章修理塔式起重機報廢更新周期較長，長期使用和損壞后進行修復的比例很大。要嚴格防止不具備修理能力的單位進行修復，以及任意取消、代換重要零部件，如銷子、銷軸、高強度螺栓、地腳螺栓等，甚至隨意氣割、火焰校正、焊補，破壞鋼結構完整性的行為。重要零件盡可能到原生產廠修配。對塔機進行修復，必須由有經驗的技術人員或制造廠制訂正確的修理方案，如要改變原設計必須有充分的根據，按照合理的修理工藝進行。修理后應嚴格檢查，還要經過試驗，驗收合格后，才能繼續使用。

四 結語

綜上所述，塔機使用拆裝方面的各種危險因素，主要是管理不嚴，不正確的使用，不遵守規定的使用條件和違反操作規程所致。

為了避免各種危險因素的產生，最重要的是使用單位一定要重視塔機管理，執行《塔式起重機操作使用規程》等有關標準，建立健全塔機安全管理規章制度，加強塔機日常檢查維修保養工作，提高機務管理人員和操作人員的素質，把塔機的危險因素和事故隱患消滅在萌芽狀態，保證塔機的安全，防止事故發生。