王登明　宋成良

摘 要：本文通過一起汽車起重機(jī)較大事故的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和研究，從技術(shù)調(diào)查角度，詳細(xì)分析了這起較大汽車起重機(jī)傾覆事故的原因。

關(guān)鍵詞：汽車起重機(jī)；技術(shù)調(diào)查；超載傾覆

Abstract：This paper detailedly analysed the reasons of the accident of a truck cranes capsizal，through the site survey and calculation，from the technical survey point of view.

Keywords：Truck crane；Technical investigation and analysis；Overload and capsizal

中圖分類號(hào)：TH213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、基本情況

2016年1月10日下午15：30分許，某高速公路一座大橋北岸一臺(tái)80t汽車吊（以下簡(jiǎn)稱吊車）在拆卸一臺(tái)TC8039-25的塔式起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱塔吊）起重臂時(shí)發(fā)生傾覆而墜入江中，造成正在施工作業(yè)的人員4人死亡，1人重傷的較大事故，直接經(jīng)濟(jì)損失800余萬元。

只因汽車吊沉入180m的江底，無法打撈。當(dāng)然就研究問題的角度來說，無論如何應(yīng)將汽車吊打撈上岸之后，檢查分析再綜合判定發(fā)生事故的原因。但是從經(jīng)濟(jì)角度講，只為事故分析原因而投入巨資打撈一臺(tái)報(bào)廢的設(shè)備是不合算的，另外從打撈技術(shù)條件上來講，該地潛水員下潛最深30m，當(dāng)然用蛟龍?zhí)柨梢宰龅?，但是，怎么拖上來呢？所以，目前是不具備的。因此，本文只能根?jù)調(diào)查組現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、調(diào)查、模擬、詢問筆錄、設(shè)備資料以及現(xiàn)場(chǎng)圖片為依據(jù)，來分析事故發(fā)生的原因，僅供探討學(xué)習(xí)。

事故塔吊（TC8039-25）由A公司安裝，由B 公司租賃給C公司事發(fā)地高速公路標(biāo)段使用，C與B的租賃合同于2015年12月24日終止。最后由B公司拆除。

事故吊車（XCT80）由C從某市租賃而來，吊車司機(jī)隨車，并聽從C公司拆卸人員指揮。

汽車吊基本情況，見表1。

查閱《汽車起重機(jī)起重性能表》，上找不到臂長(zhǎng)31m，仰角∠55°時(shí)的額定起重量PQ值，需要計(jì)算。

吊車作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況，根據(jù)圖片、汽車吊司機(jī)筆錄得知80t汽車吊作業(yè)時(shí)（事發(fā)當(dāng)時(shí)）的起重臂仰角約為∠55°左右，吊車主臂伸長(zhǎng)約31m左右。如圖1所示。

O點(diǎn)位回轉(zhuǎn)中心，并建立平面直角坐標(biāo)系，PQ額定起重量未知，m起重機(jī)自重重心距O點(diǎn)的距離0.6m，G1起重機(jī)自重50t，a支腿全伸7.9/2=3.95m，G2 平衡重11.5t，r 平衡重回轉(zhuǎn)半徑4.67m，Gb起重臂自重12.87t，L為起重臂伸長(zhǎng)長(zhǎng)度，R為起重幅度 ，θ為仰角 55°，k起重臂重心距o點(diǎn)距離未知。

當(dāng)?shù)踯囇鼋铅?55°，吊車臂伸長(zhǎng)L=31m時(shí)，幅度為R=LCOS55=17.7808m

（一）塔吊（TC8039-25）基本情況（見表2）

（1）該塔吊安裝在某江大橋北岸距離2#橋墩側(cè)的橋邊10.1m處（塔吊回轉(zhuǎn)中心到橋邊），并由185m高度（大臂到塔吊基礎(chǔ)垂直距離）下降到約85m，此時(shí)塔吊大臂與烏江大橋橋面垂直距離約6m，已經(jīng)取下6塊配重，大臂長(zhǎng)度80m共9節(jié)，已經(jīng)用25t吊車取下前端2節(jié)15m，剩下65m大臂正在拆卸（以下簡(jiǎn)稱大臂），用80t汽車吊將大臂吊起，將承受大臂重量的斜拉桿拆卸脫離塔頂固定連接板，斜拉桿另一端還連接于大臂上，并將拉桿與大臂用卡銷連接置放于大臂上（如圖2所示）。

（2）大臂采用兩組鋼絲繩成“人”字形起吊，兩組鋼絲繩吊點(diǎn)分別距大臂根部22m和28m，所以距大臂根部25m處上方是汽車吊吊鉤掛吊繩處。塔吊大臂和拉桿重量（引用《TC8039-25塔式起重機(jī)使用說明書》2-1、3-3），從而可知，正在拆卸的65m塔吊大臂Ⅰ～Ⅶ節(jié)不含斜拉桿重量是16.7t，含斜拉桿時(shí)總重量16.7t+4.285t=20.985t，這是凈質(zhì)量。

塔吊大臂實(shí)際重量（含斜拉桿）計(jì)算，從上述及圖3計(jì)算簡(jiǎn)化分析得出：

在圖3中：

（a）作業(yè)人員平均75kg/人=0.075t/人；

（b）斜拉桿總重量4.285t≈4.0t（拆卸了一些螺栓等附件），由于有鋼絲繩牽引一端，且拆除了一些銷軸、拉桿架等部件，所以按1/3×4.0t=1.33t算；

（c）塔吊大臂根部鉸接點(diǎn)到28m第2根吊繩之間的塔吊臂重量按1/2計(jì)算。

所以，塔吊大臂實(shí)際總重量（含斜拉桿）是F1：

F1=16.7t-3.69t+ 4.0t/3（斜拉桿）+ 0.075t×4（4人體重）=14.643t

二、事故發(fā)生經(jīng)過

2016年1月10日中午12時(shí)開始， 某高速公路一大橋北岸一臺(tái)80t汽車吊（以下簡(jiǎn)稱吊車）作業(yè)組人員（吊車司機(jī)1人在橋面吊車上，塔吊上4人），在兩名交警協(xié)同下拆卸一臺(tái)TC8039-25的2#塔式起重機(jī)。作業(yè)組人員先用80t吊車取下塔吊第1到第6塊配重塊，并將取下的配重塊放置在橋邊待用汽車運(yùn)走。然后用25t吊車取下塔吊大臂Ⅸ和Ⅷ兩節(jié)，共15m。接著先將余下65m塔吊大臂旋轉(zhuǎn)靠近橋面外側(cè)，同時(shí)間段80t吊車收起吊臂、支腿前移到吊車回轉(zhuǎn)中心（沿橋面南向）距離塔吊大臂根部約25m處，支腿全伸、伸出吊車臂就位。接著將塔吊剩余65m大臂吊起，拆除塔吊大臂斜拉桿與塔帽的連接板（同時(shí)拆除兩根斜拉桿與塔帽的連接，但塔吊大臂根部依然和塔身用銷軸鉸接），并將斜拉桿用卡銷固定在塔吊大臂上（這一過程大約用時(shí)40分-1小時(shí)，此時(shí)吊車臂伸長(zhǎng)約31m，仰角55°）。15：30分許，塔吊上的指揮人員用對(duì)講機(jī)呼叫25t吊車就位（同時(shí)塔吊大臂上有兩人正從30米臂處向65m臂方向移動(dòng)，另外兩人在約65m處走動(dòng)），就在25t吊車就位過程中80t吊車吊臂前傾，吊車失穩(wěn)，發(fā)生了傾覆，塔吊大臂在重力和根部拉力作用下加速下落，并向塔身方向運(yùn)動(dòng)，將大臂上作業(yè)的4人拋出墜入江中；并拖拽著吊車（吊車與塔吊大臂有鋼絲繩和吊鉤鏈接）翻越橋邊欄桿下落，在吊車重力和塔吊大臂重力、塔吊塔身拉力作用下，拉斷吊車與塔吊大臂之間的鋼絲繩，吊車也墜入江中。塔吊大臂停止運(yùn)動(dòng)后在根部拉力作用下靠在塔身上，已經(jīng)損壞變形。這次事故，造成正在施工作業(yè)的人員4人死亡，司機(jī)1人重傷。endprint

三、發(fā)生吊車傾覆事故的原因

（1）吊車穩(wěn)定性分析

吊車受力分析：根據(jù)吊車司機(jī)詢問筆錄，事故發(fā)生時(shí)吊車工作于31m臂仰角約為55°，如圖4所示。

汽車起重機(jī)在設(shè)計(jì)制造時(shí)考慮的安全折扣系數(shù)（抗傾覆安全裕度）X=66%，也就是說：

在（1式）中，①只要∑M穩(wěn)>∑M傾時(shí)，吊車就處于穩(wěn)定狀態(tài)；②而當(dāng)∑M穩(wěn)=∑M傾時(shí)，吊車就處于“臨界傾覆載荷”狀態(tài)； ③而當(dāng)∑M穩(wěn)<∑M傾時(shí)，則吊車就會(huì)傾覆。

其中N1是Gb重量折算到汽車起重機(jī)臂端的值：

由（1式）可見k在隨仰角θ和臂長(zhǎng)L的變化而改變，所以（1式）就存在多個(gè)未知量而使PQ 值求解困難。但是，可以用數(shù)學(xué)方法近似求出 PQ 值，然后再來驗(yàn)證，如下 “（2）”

（2）確定C點(diǎn)（吊車工作于31m臂仰角約為55°時(shí)）的額定起重量PQ：

根據(jù)《XCT80汽車起重機(jī)產(chǎn)品簡(jiǎn)介》中“3、XCT80汽車起重機(jī)起重性能表”查得XCT80汽車起重機(jī)起重性能曲線圖（如圖5所示）上A、B兩吊點(diǎn)的臂長(zhǎng)、仰角、起升高度、起重量（PQ）、幅度，在已知C吊點(diǎn)仰角約55°、臂長(zhǎng)31m時(shí)，用作圖法得C吊點(diǎn)的起升高度和幅度，使用MATLAB編程計(jì)算得到C吊點(diǎn)的起重量（PQ），見表3。

PQ c點(diǎn)的額定起重量未知，G2平衡配重11.5t，G1吊車自重50t，Gb基本臂重12.87t，

O為起重臂下鉸點(diǎn)，吊車臂長(zhǎng)31m，F(xiàn)1為塔吊大臂實(shí)際總重量（含斜拉桿），吊鉤自重560kg。

所以，當(dāng)塔吊大臂為14.643t時(shí)， 14.643t >PQ ≈10.1907，說明實(shí)際上汽車吊在C點(diǎn)吊15.42t已經(jīng)超載，且14.643t比A點(diǎn)額定起重量10.9t還大，屬于超載使用。

（3）力矩計(jì)算

N1=k.Gb/R=k.Gb/ （Lcosθ）=8.2074×12.87/（31cos55）=5.9406t

1.無附加載荷時(shí)的傾覆力矩，由（3）式計(jì)算：

（1）當(dāng)在C點(diǎn) PX=PQ=10.1907t 時(shí)，∑M1傾實(shí)際=150.10t.m，所以，∑M穩(wěn)>∑M1傾實(shí)際

可見，額載PQ=10.1907t汽車吊是穩(wěn)定的，也符合PQA>PQC>PQB的條件。

（2）當(dāng)在C點(diǎn)起吊PX=F1=14.643t時(shí)， ∑M1傾實(shí)際=Mqf=209.0088t.m，故

∑M穩(wěn)-∑M1傾實(shí)際=219.5599 -209.0088 ≈10.55t.m，所以∑M穩(wěn)>∑M1傾實(shí)際

可見，此時(shí)如果沒有其他附加載荷汽車吊就處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是∑M穩(wěn)僅僅只有10.55t.m的力矩安全余量。

2.有附加載荷時(shí)的實(shí)際傾覆力矩

（1）設(shè)∑M2傾實(shí)際：是汽車吊在自重振動(dòng)載荷時(shí)，起吊PX=F1=14.643t時(shí)的傾覆力矩：

當(dāng)只考慮所吊重物F1=14.643t和吊鉤560kg的自重振動(dòng)載荷時(shí)，吊車工作于31m臂仰角為55°，有振動(dòng)，所以應(yīng)計(jì)算振動(dòng)載荷（F1+0.560）φ1，根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T3811-2008），系數(shù)φ1=1±α，0≤α≤0.1，取α=0.1則φ1=1.1

（在這里由于事故塔吊大臂上有人員走動(dòng)（詳見“二、事故發(fā)生經(jīng)過”部分）

∑M2傾實(shí)際=φ1∑M1傾實(shí)際=1.1×209.0088 t.m=229.90968t.m，所以，

∑M2傾實(shí)際>∑M穩(wěn)

已經(jīng)用盡抗傾覆安全裕度X=66%，此時(shí)吊車已經(jīng)超過了“臨界傾覆載荷”，所以，在∑M2傾實(shí)際情況下吊車已經(jīng)傾覆。

（2）當(dāng)考慮復(fù)雜附加載荷時(shí)，設(shè)∑M3極端：是在∑M2傾實(shí)際情況下+復(fù)雜附加載荷時(shí)的極端傾覆力矩：

由《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T3811-2008）中“4起重機(jī)設(shè)計(jì)的計(jì)算載荷與載荷組合”，考慮一種情況：當(dāng)由于過路汽車對(duì)橋面產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，正在吊著塔吊大臂的汽車吊和所吊重物、吊鉤等都會(huì)產(chǎn)生上下振動(dòng)，而正在被汽車吊吊著的塔吊大臂上，拆卸人員對(duì)大臂的動(dòng)作會(huì)造成汽車吊車身與大臂振動(dòng)頻率和振幅的不一致，就會(huì)出現(xiàn)車身正從上往下運(yùn)動(dòng)，而所吊重物及吊具先車身而在往下運(yùn)動(dòng)，這就相當(dāng)于∑M穩(wěn)≈0，平衡被打破，所吊重物和吊具都將加速下落，從而牽動(dòng)吊車一起傾覆。之所以不計(jì)算，是因?yàn)楸疚那安糠忠呀?jīng)推理計(jì)算出吊車已經(jīng)傾覆，且當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)貨]有風(fēng)速、橋面振動(dòng)頻率和振幅等資料而無法計(jì)算。但是，在這種情況下吊車一定會(huì)傾覆。

這就是為什么80t吊車吊起塔吊大臂開始沒有傾覆，而在塔吊大臂上人員走動(dòng)，同時(shí)25t汽車吊這個(gè)在就位過程中發(fā)生了傾覆的原因。

（4）吊車在C點(diǎn)的最大抗傾覆力maxF抗：

按吊車司機(jī)詢問筆錄提供，當(dāng)時(shí)吊車工作于31m臂仰角約為55°，根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T3811-2008）中“8.1起重機(jī)整體抗傾覆穩(wěn)定性” 表51驗(yàn)算：

汽車吊31m臂，仰角55°時(shí)，PQ≈10.271t，故，吊車吊臂端部最大抗傾覆力maxF抗：

maxF抗=1.25PQ+0.1F1=1.25×10.1907 +0.1×5.9406=13.3324t

由上“（二）”計(jì)算知：

maxF抗=13.3324t

所以，吊車在起吊F1=14.643t時(shí)如無附加載荷，雖然已經(jīng)超載，但是F1小于臨界傾覆載荷Pcmax=15.4405t而未傾覆，但是，只要有附加載荷，則傾覆力矩就大于穩(wěn)定力矩而發(fā)生傾覆。所以，吊車傾覆直接原因就是超載作業(yè)。

四、事故發(fā)生的原因

（1）直接原因

經(jīng)勘查、調(diào)查取證、科學(xué)測(cè)算，本次事故的直接原因是80t吊車在31m臂，仰角約55°工作狀態(tài)下，超載起吊導(dǎo)致吊車失衡傾覆墜入江中。

該80t吊車在31m臂，仰角約55°時(shí)，允許吊重10.1907t，實(shí)際吊重14.643t（靜止?fàn)顟B(tài)），最大抗傾覆極限吊重13.3324t，已經(jīng)超載。在無外加振動(dòng)附加載荷時(shí)，吊車在穩(wěn)定力矩219.5599t·m作用下，吊車未傾覆，但僅僅還有10.55t·m的余量；然而，在橋面振動(dòng)和塔吊大臂上人員走動(dòng)產(chǎn)生的附加振動(dòng)載荷疊加作用下，吊車所吊實(shí)際重量>14.643t，∑M傾覆力矩>>∑M穩(wěn)定力矩，所以造成了吊車傾覆墜入江中，塔吊大臂在重力作用下加速下落，將大臂上作業(yè)的4人拋出墜入江中，致使4人死亡，橋面吊車司機(jī)1人重傷。

所以，本次事故的直接原因就是超載起吊造成。

（2）間接原因

①根據(jù)詢問調(diào)查，本次拆卸塔吊時(shí)，吊車在橋面上，由橋固有彈性和風(fēng)對(duì)橋面的影響、過往車輛對(duì)橋面的影響都造成了其有一定的振動(dòng)幅度，造成重物和吊車自重振動(dòng)載荷疊加，突破了吊車抗傾覆穩(wěn)定極限。

②根據(jù)塔吊拆卸組提供的拆卸施工方案內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)其制定的方案中沒有提及有關(guān)吊車和塔吊的力學(xué)計(jì)算，沒有選型計(jì)算，沒有考慮風(fēng)、過往車輛、橋面彈性振動(dòng)等因素對(duì)吊車作業(yè)的影響，人員沒有具體分工簽字確認(rèn)和從業(yè)資格證。

③根據(jù)80t吊車在31m臂，仰角約55°時(shí)，載重量達(dá)14.643t超過規(guī)定10.1907t× 110%吊車安全系統(tǒng)沒有報(bào)警，證明超載、力矩報(bào)警安全控制系統(tǒng)失效，吊車維修保養(yǎng)不到位，帶病使用。

④吊車司機(jī)在作業(yè)過程中擅離崗位，違背了起重機(jī)安全操作規(guī)程要求。

⑤吊車司機(jī)選檔不當(dāng)，在同一幅度下，如果環(huán)境空間滿足，吊車可以加大臂長(zhǎng)、仰角來增大起重量，從而增大穩(wěn)定力矩，抵消其他附加載荷引起的傾覆力矩，增大穩(wěn)定性。

⑥指揮管理不當(dāng)，拆卸塔吊大臂的工序錯(cuò)誤，不應(yīng)該同時(shí)拆卸兩根斜拉桿，也不應(yīng)該將斜拉桿還留在大臂上增加吊物重量，增大傾覆力矩。

⑦監(jiān)理公司沒有對(duì)施工方案審核，現(xiàn)場(chǎng)吊車作業(yè)沒有專人對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行跟蹤監(jiān)督。

五、事故防范措施

通過這起事故分析，我們因該找到防范這類事故發(fā)生的方法、制定相關(guān)措施，例如：

1.嚴(yán)格遵守《安全法》及相關(guān)法律法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。不使用帶病的設(shè)備，要時(shí)刻維修維護(hù)設(shè)備，不能帶病運(yùn)行；

2.在一些特殊環(huán)境進(jìn)行吊裝作業(yè)時(shí)，首先要將各種不利因素考慮全面，針對(duì)每一個(gè)體特殊情況計(jì)算受力穩(wěn)定，制定詳細(xì)的切實(shí)可行的方案。

3.作業(yè)人員、操作人員必須嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，不得盲目蠻干。

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