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[内容摘要] 根据GB5144的规定、GB/T3811－2008起重机设计规范和GB/T13752塔式起重机设计规范的要求，对一起塔式起重机吊运作业时钢丝绳断裂事故进行了分析，并提出了改进方案和预防措施。
[关键词] 塔式起重机 钢丝绳 滑轮 载荷 疲劳 报废
一、 事故基本情况
2010年8月12日晚6点50分，塔吊司机在无指挥人员的配合下将灰斗和铁簸箕从天盛嘉苑2号楼23层楼顶西南角吊运至该楼北地面。吊车司机将铁簸箕挂在灰斗下方同时吊运，所吊起重物最低点距地面只2.5m高、起重臂回转至20°左右时，突然异常响声，所吊物及吊钩一同坠落，造成塔机起升钢丝绳突然断裂事故。
二、 现场勘查取证情况
事故次日上午9点20分许，朝阳市特种设备监督检验所责成有关技术人员赴发生事故现场进行详细勘查取证。对重点部位及关键受损件和限位安全装置进行了现场拍照和检验检测，绘制了塔机吊运模拟简图、钢丝绳受力简图等，听取了施工单位有关人员对事发经过的详细情况介绍，查验塔机生产厂家的随机文件和验收检验报告，同时收集并采纳了事故调查组提供的相关资料。
（一） 塔机基本情况
该塔机为沈阳连云建筑机械有限公司生产，设备名称为：自升式塔式起重机；型号为：QTZ4007；该塔机主要参数：起重力矩315KN.M，最大起重量3t，独立高度28m，起重臂最大幅度：40m，该幅度对应额定起重量为0.7t。
（二） 调查取证情况
1． 朝阳闳厦建筑工程有限公司于2009年11月初将该塔吊安装在天盛嘉苑2号楼工地，并且自检合格。2009年11月9日，我所对其当前状态进行了验证、查证性检验。
2． 我所对该台塔机检验时，钢丝绳状态完好。所断钢丝绳是2010年7月24日更换。
3． 施工单位未能提供对该塔机的日检、月检、年检的施工检查记录和对塔机关键零部件的日常维护保养记录。
4． 塔机昼夜不停地作业。
5． 塔吊司机所持特种设备操作人员证已过期。
（三） 塔机各安全装置情况和主要部件情况
根据现场检验情况和对有关人员的调查证实：1.小车断绳保护装置、小车行程限位器、回转限制器均被拆除；2.起重量限制器处于失效状态；3.起重力矩限制器和起升高度限位器装置皆不起作用。
勘查发现：吊钩滑轮组滑轮槽底直径的磨损已超过起升钢丝绳直径的50％；钢丝绳多处有较大的波浪变形和Z形扭结；吊钩滑轮组上端一支起升绳有明显的笼形畸变、绳芯凸出。绳径局部增大；起升卷筒外层缠绕钢丝绳在一个捻距内5处以上断丝，且同一根钢丝绳上有2处以上断丝；所用灰斗容积约0.55立方米。
三、 塔机起升钢丝绳断裂事故分析
根据对事故现场实地勘查，结合事故调查组提供的有关人员的调查笔录，参照《塔式起重机安全操作规程》，分析如下：
（一）已达报废标准钢丝绳是导致事故发生的直接原因
出厂材质单标明此钢丝绳规格型号6×（19）-12.5-1670-FC-I-光-GB/T20118-2006，其直径为12.5mm，经测量，现用钢丝绳直径11.4mm，直径减小量达到8.8％，大于公称直径的7％，钢丝绳截面积减少，因而强度降低。
根据模拟吊运简图和钢丝绳受力简图分析：起升段是双绳，承担吊重的1/2，起重臂根部至卷筒段是单绳，但钢丝绳通过臂根滑轮处经过塔顶导向滑轮至塔帽间的摆动滑轮时，滑轮与滑轮之间的距离都远小于摆动滑轮至卷筒段的长度。故塔帽间摆动滑轮至卷筒的绳段受拉应力最大。
由于钢丝绳受力复杂，所吊重物引起的拉应力、缠绕在卷筒和滑轮上的弯曲应力、卷筒和滑轮相对滑动引起的摩擦力、重物拉应力引起的钢丝绳钢丝间的挤压力，影响相当长一段长度钢丝绳的强度降低。起重臂回转和起升过程中，突然动作起升制动器制停的冲击载荷，使起重臂与平衡臂产生较大上下振动幅度，瞬间使钢丝绳内应力集中部位(即摆动滑轮至卷筒段)的疲劳超过其疲劳极限值，使钢丝绳突然断裂酿成事故。
(二)起重力矩限制器失灵是钢丝绳断裂直接原因
根据塔机QTZ4007的载荷特性，灰斗满载时所吊重量G总=G钩+G灰浆+G斗，经计算，G总约为1450公斤。作为力矩限制器的主要元件-----用于超载后的限位开关未安装在应该固定的位置上，由于起重力矩双片弓形板的塑性变形使执行机构螺杆不能触及限位开关的触头，超载后无法断电，故超载作业时有发生。超载后钢丝绳所承受的各种力固然增加，大大缩短钢丝绳的使用寿命。
(三)已达报废标准的滑轮成为钢丝绳断裂的间接原因
根据钢丝绳断裂处两端情况分析：其通过太多的滑轮，使钢丝绳反向弯折次数增加，增大了钢丝绳的破坏作用倍数；当钢丝绳通过滑轮时，由于绳轮与钢丝绳接触面的压力增加和彼此之间的频繁相对滑动，钢丝绳受到较强的挤压和弯折产生极大的交变应力，其韧性和弹性大大减弱，长期积累使钢丝绳产生严重磨损和疲劳(见附照片3情形)，钢丝绳断丝数迅速增加，最终导致钢丝绳断裂。
（四）塔吊司机不具备从业资格、施工单位安全管理制度不完善构成事故的主要原因
结合事故调查组提供的现场有关人员的调查笔录，塔吊司机从未参加过任何安全技术培训，安全意识不强，严重违反了《安全生产法》第23条的相关规定；吊物下方有人继续吊运，指挥信号和作业视野不清晰继续吊运；交接班前没有对该吊车零部件及限位保护装置的安全隐患进行排查，违反了《塔式起重机安全操作规程》的相关要求。
四、 鉴定结论
通过以上分析，施工过程中，使用单位对塔机的关键部件、安全保护装置的安全检查和从业人员的持证情况重视程度不高，引起该塔机起升钢丝绳突然断裂事故绝非偶然。
参考文献：
[1].田世宏主编《起重机械安全监察规定 释义》中国标准出版社 2007.7
[2].杨长骙主编《起重机械》北京：机械工业出版社 1982
[3].起重机设计规范GB/T3811-2008 北京：中国标准出版社 2008.10
作者：梁国兴
地址：辽宁省朝阳市竹林路五段33甲
邮编：122000
附照片：
1．断裂处头绳端照片
2. 绳芯凸出部位照片
[关键词] 塔式起重机 钢丝绳 滑轮 载荷 疲劳 报废
一、 事故基本情况
2010年8月12日晚6点50分，塔吊司机在无指挥人员的配合下将灰斗和铁簸箕从天盛嘉苑2号楼23层楼顶西南角吊运至该楼北地面。吊车司机将铁簸箕挂在灰斗下方同时吊运，所吊起重物最低点距地面只2.5m高、起重臂回转至20°左右时，突然异常响声，所吊物及吊钩一同坠落，造成塔机起升钢丝绳突然断裂事故。
二、 现场勘查取证情况
事故次日上午9点20分许，朝阳市特种设备监督检验所责成有关技术人员赴发生事故现场进行详细勘查取证。对重点部位及关键受损件和限位安全装置进行了现场拍照和检验检测，绘制了塔机吊运模拟简图、钢丝绳受力简图等，听取了施工单位有关人员对事发经过的详细情况介绍，查验塔机生产厂家的随机文件和验收检验报告，同时收集并采纳了事故调查组提供的相关资料。
（一） 塔机基本情况
该塔机为沈阳连云建筑机械有限公司生产，设备名称为：自升式塔式起重机；型号为：QTZ4007；该塔机主要参数：起重力矩315KN.M，最大起重量3t，独立高度28m，起重臂最大幅度：40m，该幅度对应额定起重量为0.7t。
（二） 调查取证情况
1． 朝阳闳厦建筑工程有限公司于2009年11月初将该塔吊安装在天盛嘉苑2号楼工地，并且自检合格。2009年11月9日，我所对其当前状态进行了验证、查证性检验。
2． 我所对该台塔机检验时，钢丝绳状态完好。所断钢丝绳是2010年7月24日更换。
3． 施工单位未能提供对该塔机的日检、月检、年检的施工检查记录和对塔机关键零部件的日常维护保养记录。
4． 塔机昼夜不停地作业。
5． 塔吊司机所持特种设备操作人员证已过期。
（三） 塔机各安全装置情况和主要部件情况
根据现场检验情况和对有关人员的调查证实：1.小车断绳保护装置、小车行程限位器、回转限制器均被拆除；2.起重量限制器处于失效状态；3.起重力矩限制器和起升高度限位器装置皆不起作用。
勘查发现：吊钩滑轮组滑轮槽底直径的磨损已超过起升钢丝绳直径的50％；钢丝绳多处有较大的波浪变形和Z形扭结；吊钩滑轮组上端一支起升绳有明显的笼形畸变、绳芯凸出。绳径局部增大；起升卷筒外层缠绕钢丝绳在一个捻距内5处以上断丝，且同一根钢丝绳上有2处以上断丝；所用灰斗容积约0.55立方米。
三、 塔机起升钢丝绳断裂事故分析
根据对事故现场实地勘查，结合事故调查组提供的有关人员的调查笔录，参照《塔式起重机安全操作规程》，分析如下：
（一）已达报废标准钢丝绳是导致事故发生的直接原因
出厂材质单标明此钢丝绳规格型号6×（19）-12.5-1670-FC-I-光-GB/T20118-2006，其直径为12.5mm，经测量，现用钢丝绳直径11.4mm，直径减小量达到8.8％，大于公称直径的7％，钢丝绳截面积减少，因而强度降低。
根据模拟吊运简图和钢丝绳受力简图分析：起升段是双绳，承担吊重的1/2，起重臂根部至卷筒段是单绳，但钢丝绳通过臂根滑轮处经过塔顶导向滑轮至塔帽间的摆动滑轮时，滑轮与滑轮之间的距离都远小于摆动滑轮至卷筒段的长度。故塔帽间摆动滑轮至卷筒的绳段受拉应力最大。
由于钢丝绳受力复杂，所吊重物引起的拉应力、缠绕在卷筒和滑轮上的弯曲应力、卷筒和滑轮相对滑动引起的摩擦力、重物拉应力引起的钢丝绳钢丝间的挤压力，影响相当长一段长度钢丝绳的强度降低。起重臂回转和起升过程中，突然动作起升制动器制停的冲击载荷，使起重臂与平衡臂产生较大上下振动幅度，瞬间使钢丝绳内应力集中部位(即摆动滑轮至卷筒段)的疲劳超过其疲劳极限值，使钢丝绳突然断裂酿成事故。
(二)起重力矩限制器失灵是钢丝绳断裂直接原因
根据塔机QTZ4007的载荷特性，灰斗满载时所吊重量G总=G钩+G灰浆+G斗，经计算，G总约为1450公斤。作为力矩限制器的主要元件-----用于超载后的限位开关未安装在应该固定的位置上，由于起重力矩双片弓形板的塑性变形使执行机构螺杆不能触及限位开关的触头，超载后无法断电，故超载作业时有发生。超载后钢丝绳所承受的各种力固然增加，大大缩短钢丝绳的使用寿命。
(三)已达报废标准的滑轮成为钢丝绳断裂的间接原因
根据钢丝绳断裂处两端情况分析：其通过太多的滑轮，使钢丝绳反向弯折次数增加，增大了钢丝绳的破坏作用倍数；当钢丝绳通过滑轮时，由于绳轮与钢丝绳接触面的压力增加和彼此之间的频繁相对滑动，钢丝绳受到较强的挤压和弯折产生极大的交变应力，其韧性和弹性大大减弱，长期积累使钢丝绳产生严重磨损和疲劳(见附照片3情形)，钢丝绳断丝数迅速增加，最终导致钢丝绳断裂。
（四）塔吊司机不具备从业资格、施工单位安全管理制度不完善构成事故的主要原因
结合事故调查组提供的现场有关人员的调查笔录，塔吊司机从未参加过任何安全技术培训，安全意识不强，严重违反了《安全生产法》第23条的相关规定；吊物下方有人继续吊运，指挥信号和作业视野不清晰继续吊运；交接班前没有对该吊车零部件及限位保护装置的安全隐患进行排查，违反了《塔式起重机安全操作规程》的相关要求。
四、 鉴定结论
通过以上分析，施工过程中，使用单位对塔机的关键部件、安全保护装置的安全检查和从业人员的持证情况重视程度不高，引起该塔机起升钢丝绳突然断裂事故绝非偶然。
参考文献：
[1].田世宏主编《起重机械安全监察规定 释义》中国标准出版社 2007.7
[2].杨长骙主编《起重机械》北京：机械工业出版社 1982
[3].起重机设计规范GB/T3811-2008 北京：中国标准出版社 2008.10
作者：梁国兴
地址：辽宁省朝阳市竹林路五段33甲
邮编：122000
附照片：
1．断裂处头绳端照片
2. 绳芯凸出部位照片