池永兵

北京市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院 北京 100029

0 引言

隨著我國“一帶一路”倡議的實(shí)施及國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，高速鐵路和公路迅速發(fā)展，橋梁施工越來越多，橋梁建設(shè)不再依山傍水。架橋機(jī)作為橋梁施工的重載特種設(shè)備，極大提高了整體施工進(jìn)度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，對(duì)減少施工難度、提高施工質(zhì)量等具有重要的作用，已經(jīng)成為橋梁工程中不可或缺的關(guān)鍵性設(shè)備。

20 世紀(jì)50 年代末期，架橋機(jī)首先在德國得到應(yīng)用與發(fā)展，國內(nèi)最初是通過引進(jìn)國外架橋機(jī)架設(shè)橋梁。1996 年國內(nèi)企業(yè)研究生產(chǎn)出大噸位架橋機(jī)，2003 年開始采用輪軌式架橋機(jī)架設(shè)高速鐵路客運(yùn)專線。經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展促進(jìn)了架橋機(jī)的飛躍式發(fā)展，設(shè)計(jì)人員不斷研制出多種型號(hào)的高性能架橋機(jī)，目前，國內(nèi)架橋機(jī)主要包括適用于高速鐵路的900 噸級(jí)架橋機(jī)，如SLJ900/32 型（見圖1）；適用于城際鐵路單線550 噸級(jí)架橋機(jī)，以及廣泛使用公路鐵路兩用的320 噸級(jí)以下架橋機(jī)等多種類型，如JQ320-50 型（見圖2），目前已研發(fā)制造出1 000 噸級(jí)大跨徑大噸位運(yùn)架一體架橋機(jī)。

1 架橋機(jī)現(xiàn)狀分析

架橋機(jī)在國內(nèi)設(shè)計(jì)、制造、使用起步較晚，最初的制造和使用依據(jù)鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，作為公路施工機(jī)械管理。依據(jù)《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》的規(guī)定，2004年《特種設(shè)備目錄》把架橋機(jī)作為橋式起重機(jī)的一個(gè)品種列入了特種設(shè)備，2014 年進(jìn)行修訂時(shí)將架橋機(jī)列入門式起重機(jī)?，F(xiàn)行架橋機(jī)的國家標(biāo)準(zhǔn)有GB 26469—2011《架橋機(jī)安全規(guī)程》，GB/T 26470—2011《架橋機(jī)通用技術(shù)條件》。2 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)于2012 年發(fā)布實(shí)施，涵蓋了架橋機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、維護(hù)、報(bào)廢、檢驗(yàn)等方面的基本要求，適用于所有架橋機(jī)[1]，一直未更新。目前廣泛用于公路架橋施工的200 t 以下的小噸位架橋機(jī)，制造難度低，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，很多老舊架橋機(jī)帶病作業(yè)情況突出，退出機(jī)制缺乏政策支持，安全隱患較大。

2018 年～2022 年全國起重機(jī)械基本情況及安全狀況如表1 所示，由此可見近年起重機(jī)械事故頻發(fā)，架橋機(jī)由于作業(yè)環(huán)境及作業(yè)環(huán)節(jié)的特殊性，極易造成重特大事故。2006 年8 月，武漢某架橋機(jī)由于支腿液壓油管破裂發(fā)生傾斜傾覆。2006 年10 月，廣水市某架橋機(jī)吊梁扁擔(dān)體焊縫斷裂導(dǎo)致架橋機(jī)側(cè)翻，造成重大的傷亡事故。2007 年1 月，某高速公路架橋機(jī)因軌道問題導(dǎo)致橋梁墜落。2008 年5 月，某高速公路運(yùn)梁橫移時(shí)橫向軌道失衡致使架橋機(jī)傾斜、扭曲而報(bào)廢。2009 年9 月，某高速公路大橋架橋機(jī)發(fā)生事故，造成5 人死亡。2015 年4 月，某鐵路施工現(xiàn)場一臺(tái)架橋機(jī)吊運(yùn)預(yù)制梁時(shí)發(fā)生坍塌傾覆，造成重大傷亡。2019 年7 月，某國道改擴(kuò)建工程架橋機(jī)在吊裝過程中發(fā)生了解體傾覆、多人死傷的較大事故。

表1 2018 年～2022 年全國起重機(jī)械基本情況及安全狀況統(tǒng)計(jì)

架橋機(jī)造成的事故主要有整機(jī)失穩(wěn)傾覆、擠壓碰撞、人員高處墜落、吊物墜落砸人等幾個(gè)主要類型，涉及到架橋機(jī)的各個(gè)環(huán)節(jié)。架橋機(jī)結(jié)構(gòu)龐大，工作環(huán)境惡劣，施工流動(dòng)性大，安裝拆除頻繁，施工單位不能嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范施工，由此產(chǎn)生的安全隱患較多。一旦發(fā)生事故，嚴(yán)重影響橋梁架設(shè)及工程建設(shè)進(jìn)度，造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重后果，如何保證架橋機(jī)安全運(yùn)行是亟待解決的重要課題。從檢驗(yàn)檢測的角度出發(fā)，對(duì)架橋機(jī)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，從架橋機(jī)本質(zhì)安全的角度分析存在的問題，并提出防范措施和建議，意義重大。

2 架橋機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)

設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)主要問題是出廠技術(shù)文件缺乏相應(yīng)規(guī)范的要求，主要體現(xiàn)在：1）產(chǎn)品質(zhì)量證明書未按架橋機(jī)的參數(shù)特點(diǎn)提供，體現(xiàn)不出架橋機(jī)的特殊功能和要求以及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)、零部件等信息；2）不能提供專屬吊具的合格證、探傷報(bào)告等詳細(xì)規(guī)格參數(shù)的質(zhì)量證明文件；3）安裝及其使用維護(hù)保養(yǎng)說明書差別較大，簡繁不一，有的單位能詳盡說明安裝施工的操作，而有的單位不能針對(duì)架橋機(jī)特殊環(huán)境、特殊用途特殊環(huán)節(jié)進(jìn)行安裝使用指導(dǎo)，施工單位無法按照說明書進(jìn)行正確施工，尤其在拆裝過程，安裝人員一般憑經(jīng)驗(yàn)施工，發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的概率較大。

2.2 使用管理環(huán)節(jié)

2.2.1 主體責(zé)任界定

架橋機(jī)產(chǎn)權(quán)單位、安裝單位和使用單位在架橋全過程中主體責(zé)任不明確。通常使用單位租賃產(chǎn)權(quán)單位架橋機(jī)，由安裝單位完成安裝并經(jīng)檢驗(yàn)合格后交付使用單位，使用單位分包給架橋單位進(jìn)行橋梁架設(shè)。許多架橋單位法律意識(shí)淡薄，并沒有特種設(shè)備安裝維修資質(zhì)，借用或掛靠具有資質(zhì)的起重機(jī)械安裝單位承攬安裝工作，弄虛作假應(yīng)付監(jiān)檢、監(jiān)察。架橋機(jī)特殊性在于每次過孔過程都有安裝的環(huán)節(jié)，而進(jìn)行架橋施工作業(yè)是否需要安裝資質(zhì)沒有明確規(guī)定，架橋機(jī)安裝和架橋施工界限不清。架橋作業(yè)是否需要安裝資質(zhì)要求值得商榷。

2.2.2 管理制度落實(shí)

TSG Q7016—2016《起重機(jī)械安裝改造重大修理監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》（以下簡稱監(jiān)檢規(guī)）明確要求：結(jié)合施工過程的監(jiān)檢，對(duì)安裝單位的質(zhì)保體系運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行情況進(jìn)行抽查[2]。安裝單位一是不能落實(shí)現(xiàn)場施工質(zhì)量控制系統(tǒng)的責(zé)任人，保證特種作業(yè)人員持證上崗；二是體系運(yùn)轉(zhuǎn)情況異常，沒有針對(duì)不同類別架橋機(jī)，從安裝、調(diào)式、運(yùn)行、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)建立完善的管理制度，保證架橋機(jī)始終處于良好的技術(shù)狀況；并且不能落實(shí)注冊登記制度，施工告知制度，非法借用特種設(shè)備安裝資質(zhì)。

2.3 安裝修理環(huán)節(jié)

2.3.1 設(shè)備基礎(chǔ)失效

設(shè)備基礎(chǔ)是設(shè)備安裝過程的最關(guān)鍵要素，地面基礎(chǔ)土質(zhì)松軟沉陷、作業(yè)場所地面坡度過陡，很多倒塌事故均因支腿失穩(wěn)或基礎(chǔ)失效而造成?；A(chǔ)完好是實(shí)現(xiàn)架橋機(jī)整體功能的前提，是保證安全施工的最關(guān)鍵因素。架橋機(jī)允許按照一定的坡度架梁，調(diào)整橋機(jī)水平度靠支腿的高低進(jìn)行，支腿支墊多使用鋼墩支座和硬木組合，材料和安裝固定沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)要求。2015 年架橋機(jī)事故中，架設(shè)下坡梁時(shí)支腿無法調(diào)整水平，依靠加墊橡膠墊調(diào)整高度，但未采取固定措施，由于橡膠墊年久老化，破損變形產(chǎn)生滑移，導(dǎo)致事故發(fā)生。

2.3.2 金屬結(jié)構(gòu)損壞

主梁、支腿等主要受力構(gòu)件多是分段拼接而成，由于頻繁轉(zhuǎn)場拆卸，拼裝環(huán)節(jié)的條件差，節(jié)段梁隨意安裝和替代[3]，造成主梁的整體直線度與對(duì)中性不符合要求，最終影響主梁的承載能力。運(yùn)輸或安裝過程中野蠻作業(yè)造成結(jié)構(gòu)變形、焊縫撕裂等缺陷，引起局部失穩(wěn)破壞，受力狀態(tài)發(fā)生變化。維護(hù)保養(yǎng)不到位，產(chǎn)生腐蝕銹蝕，強(qiáng)度減弱。

專用吊具、定位銷軸等是關(guān)鍵受力結(jié)構(gòu)件，存在不同批次混用，長期重復(fù)使用等情況。無質(zhì)量合格證明和探傷報(bào)告，不按規(guī)定檢驗(yàn)檢測，不按時(shí)限報(bào)廢。

2.3.3 安全保護(hù)裝置失效

安全保護(hù)裝置是防止架橋機(jī)事故的必要措施。架橋機(jī)涉及到的安全保護(hù)裝置有制動(dòng)器、起重量限制器、起升高度限位器、行程限位器、緩沖器和端部止擋、緊急停止開關(guān)、連鎖保護(hù)裝置、偏斜顯示裝置、軌道清掃器、抗風(fēng)防滑裝置、風(fēng)速儀、防護(hù)罩防護(hù)欄、防碰撞裝置及報(bào)警裝置等14 項(xiàng)。

1）制動(dòng)器《架橋機(jī)安全規(guī)程》5.2.13 規(guī)定：起升機(jī)構(gòu)的每一套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置至少應(yīng)裝設(shè)一個(gè)支持制動(dòng)器和安全制動(dòng)器。安全制動(dòng)器應(yīng)裝設(shè)在起升機(jī)構(gòu)的低速軸側(cè)。制動(dòng)器失效因素很多，造成的危害較大。許多公路架橋機(jī)小車起升機(jī)構(gòu)使用普通卷揚(yáng)機(jī)，未配備安全制動(dòng)器。一些架橋機(jī)雖配備安全制動(dòng)器，但對(duì)安全制動(dòng)器的控制達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，且起升機(jī)構(gòu)未設(shè)置超速保護(hù)裝置，發(fā)生事故無法逆轉(zhuǎn)。

2）連鎖保護(hù)《架橋機(jī)安全規(guī)程》7.4 規(guī)定：①架橋機(jī)工作時(shí)只能進(jìn)行一個(gè)動(dòng)作，吊梁小車起升機(jī)構(gòu)的升降、吊梁小車的縱向運(yùn)行和橫向運(yùn)行、架橋機(jī)橫向運(yùn)行應(yīng)相互聯(lián)鎖；②在過孔狀態(tài)下，不得進(jìn)行有關(guān)架梁動(dòng)作；架橋機(jī)架梁狀態(tài)各機(jī)構(gòu)應(yīng)與架橋機(jī)過孔作業(yè)機(jī)構(gòu)聯(lián)鎖。現(xiàn)實(shí)情況一是電氣設(shè)計(jì)考慮不全，缺少對(duì)上述運(yùn)行狀態(tài)的連鎖保護(hù)。二是由于架橋機(jī)運(yùn)行速度較低，違規(guī)加裝遙控裝置，或是操作多個(gè)機(jī)構(gòu)同時(shí)運(yùn)行，尤其在設(shè)備空載狀態(tài)，形成事故隱患。

2.3.4 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)未配置或失效

GB/T 28264—2017《起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》規(guī)定：安全監(jiān)控管理系統(tǒng)是對(duì)起重機(jī)械工作過程進(jìn)行監(jiān)控，并能夠?qū)χ匾\(yùn)行參數(shù)和安全狀態(tài)進(jìn)行記錄并管理的系統(tǒng)[4]。系統(tǒng)主要由軟件和硬件組成，功能單元包括信息采集單元、信息處理單元、控制輸出單元、信息存儲(chǔ)單元、信息顯示單元、信息輸出接口單元等（見圖3），能實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)，實(shí)時(shí)顯示，危險(xiǎn)預(yù)警。但并不是一種獨(dú)立的產(chǎn)品，只是作為起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中重要的組成部分。監(jiān)檢規(guī)要求架橋機(jī)必須安裝該系統(tǒng)，由于架橋機(jī)現(xiàn)場組裝的特點(diǎn)，一些架橋機(jī)甚至在新安裝時(shí)仍未配備安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，多次轉(zhuǎn)場拆裝后監(jiān)控系統(tǒng)的損失率很大，監(jiān)控系統(tǒng)要求的精度和控制點(diǎn)不能符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖3 架橋機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 架橋機(jī)風(fēng)險(xiǎn)防范

3.1 本質(zhì)安全

《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》的實(shí)施有效保證了特種設(shè)備安全管理的法律地位，促進(jìn)地方不斷完善地方特種設(shè)備使用安全管理規(guī)范。使起重機(jī)能從根本上減少發(fā)生事故，或發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)向安全狀態(tài)轉(zhuǎn)變，使各種危害因素減小或處于受控狀態(tài)，進(jìn)而使架橋機(jī)趨近本質(zhì)安全目標(biāo)。本質(zhì)安全管理是在本質(zhì)安全理念和技術(shù)基礎(chǔ)之下的安全管理模式，強(qiáng)化預(yù)先防控，從設(shè)計(jì)初始要求設(shè)備和環(huán)境本身具有安全性，最終杜絕各種可能隱患和事故的發(fā)生。

本質(zhì)安全設(shè)計(jì)首先要通過安全分析辨識(shí)出起重機(jī)運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)源，然后選擇消除或控制危險(xiǎn)源效果最好的技術(shù)方案。要結(jié)合作業(yè)環(huán)境，在保證功能的情況下，增加設(shè)備的檢測和控制以及故障問題報(bào)警的可靠性。同時(shí)還要滿足維護(hù)和修理的供應(yīng)要求，為特種設(shè)備的安全和可靠做好安全的預(yù)前設(shè)計(jì)工作。

3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)管，全過程跟蹤

通過加裝安全監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場數(shù)據(jù)，利用先進(jìn)的傳感技術(shù)可對(duì)架橋機(jī)的關(guān)鍵部位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，觀察受力情況，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)超載超限風(fēng)險(xiǎn)，立即發(fā)出警報(bào)。有效防止施工作業(yè)發(fā)生破壞，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行處理。傳感技術(shù)為架橋機(jī)作業(yè)提供了更多的保障，提高了施工效率和質(zhì)量。

通過安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集起重量、起升高度、傾斜角度、現(xiàn)場風(fēng)速等多項(xiàng)安全作業(yè)指標(biāo)數(shù)據(jù)，同時(shí)采集起重量限制器及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，把全工作參數(shù)記錄分類存儲(chǔ)，通過GPRS 無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳回監(jiān)控管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控如圖4 所示。

圖4 遠(yuǎn)程全過程跟蹤

3.3 促進(jìn)設(shè)計(jì)改進(jìn)

檢驗(yàn)工作和架橋機(jī)生產(chǎn)的全過程歷來是統(tǒng)一的，通過推廣檢驗(yàn)工作在全過程中本質(zhì)安全理念，促進(jìn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)更合理，減少錯(cuò)誤，提高效率。在架橋機(jī)調(diào)整曲率施工過程中，原設(shè)計(jì)架橋機(jī)在起升小車調(diào)整角度時(shí)，小車結(jié)構(gòu)需要落地調(diào)整，重新拆除螺栓，調(diào)整角度，重新拼裝，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，且角度有限，如圖5a 所示。在實(shí)地檢驗(yàn)過程中，提出由螺栓孔調(diào)節(jié)改為旋轉(zhuǎn)軸承調(diào)節(jié)，如圖5b 所示，并同樣改進(jìn)主梁連接端梁結(jié)構(gòu)，依靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)直接調(diào)整主梁角度，大大提高工作效率，減少了安全隱患。

圖5 設(shè)計(jì)改進(jìn)小車結(jié)構(gòu)

3.4 科學(xué)依規(guī)進(jìn)行安全評(píng)估

當(dāng)架橋機(jī)使用接近設(shè)計(jì)壽命，架橋機(jī)的故障頻度增加，或架橋機(jī)的工作狀況明顯惡化時(shí)，應(yīng)進(jìn)行架橋機(jī)使用狀態(tài)的安全評(píng)估來監(jiān)控架橋機(jī)的安全狀況[6]。另外，架橋機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的架梁片數(shù)、轉(zhuǎn)場次數(shù)、使用年限都應(yīng)進(jìn)行安全評(píng)估。GB/T 41510—2022《起重機(jī)安全評(píng)估規(guī)范》規(guī)定，安全評(píng)估可以由安全評(píng)估機(jī)構(gòu)通過安全技術(shù)檔案編制、審核、現(xiàn)場檢查、試驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集、剩余壽命理論估算等方法，對(duì)起重機(jī)械的結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、液壓、電氣及其零部件等可能存在的安全隱患進(jìn)行分析判斷,對(duì)起重機(jī)械的安全狀態(tài)做出綜合性評(píng)價(jià)[7]。

3.5 安全監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用

充分利用安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的監(jiān)測功能，開發(fā)設(shè)計(jì)新的監(jiān)測數(shù)據(jù)，不增加成本的情況下獲得更多的狀態(tài)參數(shù)，有效避免可能存在的安全隱患。架橋機(jī)要求采集的監(jiān)控信息包括起重量、起升高度、大小車行程、連鎖保護(hù)、風(fēng)速、超速、制動(dòng)器和過孔狀態(tài)等，對(duì)水平度和垂直度沒有強(qiáng)制要求，但并不代表二者可以忽略。

1）提高監(jiān)控參數(shù)測量精度 位置信息是監(jiān)控采集最多的信息，采用計(jì)程輪+編碼器能夠精確地測量和控制各個(gè)位置，計(jì)算距離和速度。由于頻繁轉(zhuǎn)場拆卸，起重機(jī)械大小車輪可能會(huì)產(chǎn)生滑移問題，增加了檢測設(shè)備檢測結(jié)果和實(shí)際測量距離的誤差，導(dǎo)致測量的精度不準(zhǔn)確。采用行程開關(guān)和激光雷達(dá)融合的方式對(duì)小車行程進(jìn)行校準(zhǔn)，當(dāng)激光雷達(dá)和編碼器測量的結(jié)果偏差較大時(shí)進(jìn)行預(yù)警，通過固定位置的行程開關(guān)對(duì)編碼器行程進(jìn)行檢查標(biāo)定，提高監(jiān)控參數(shù)測量精度。

2）增加監(jiān)控裝置 公路架橋機(jī)由于加裝水平檢測裝置難度較大，監(jiān)檢規(guī)對(duì)架橋機(jī)水平度監(jiān)測要求是宜裝。實(shí)際使用中，架橋機(jī)2 根主梁存在單側(cè)主梁傾斜或2 梁不在同一水平面的可能，檢驗(yàn)過程中建議加裝承載面水平面檢測裝置，不僅可以檢測每一側(cè)主梁的傾斜度，更能確保2 根主梁在同一水平面，真正起到水平度監(jiān)測的作用[8]。實(shí)踐中可以增加多處水平監(jiān)測裝置，判斷架橋機(jī)是否存在傾斜風(fēng)險(xiǎn)。

垂直度監(jiān)測同理，架橋機(jī)支腿或支承發(fā)生傾斜均會(huì)引發(fā)安全隱患，每處支腿和支承均應(yīng)安裝支腿垂直度監(jiān)測裝置才能真正確保所有受力支腿和支承的垂直。實(shí)踐中通過增加監(jiān)測支腿的水平傾角，調(diào)整支腿頂升的高度達(dá)到一致，架橋機(jī)整體平穩(wěn)，避免由于支腿的傾斜而引發(fā)整機(jī)傾覆。

4 檢驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)及防范研究

4.1 加強(qiáng)資料審核

技術(shù)資料審查是監(jiān)檢項(xiàng)目的首項(xiàng)內(nèi)容，是設(shè)備進(jìn)行正確安裝使用的前提，雖然監(jiān)檢規(guī)要求施工單位對(duì)起重機(jī)械的施工質(zhì)量和提供的技術(shù)資料、施工工作見證的真實(shí)性負(fù)責(zé)，并經(jīng)甲乙雙方確認(rèn)簽字蓋章進(jìn)行承諾。但并不能排除由于資料錯(cuò)誤或缺失造成判斷上的失誤，是檢驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)的第一關(guān)。在某架橋機(jī)傾覆事故中，施工單位惡意造假，偷刻施工資質(zhì)單位的印章，編造虛假的產(chǎn)品出廠資料，嚴(yán)重違反了法律法規(guī)的規(guī)定，造成了極其嚴(yán)重的后果。檢驗(yàn)人員因此承擔(dān)相應(yīng)事故責(zé)任。

4.2 優(yōu)化檢驗(yàn)作業(yè)程序，檢驗(yàn)工作前置

吊具、主梁連接銷軸、支腿支撐定位銷軸是關(guān)鍵受力結(jié)構(gòu)件，不進(jìn)行檢驗(yàn)檢測，無質(zhì)量合格證明和檢驗(yàn)報(bào)告都是嚴(yán)重的安全隱患。GB 26469—2011《架橋機(jī)安全規(guī)程》規(guī)定，吊桿、吊桿螺母應(yīng)有制造單位的合格證、探傷報(bào)告等技術(shù)證明文件，方可投入使用。否則應(yīng)經(jīng)檢驗(yàn)，查明性能合格后方可使用。先行安裝造成既成事實(shí)是檢驗(yàn)面臨的兩難節(jié)點(diǎn)。架橋機(jī)檢驗(yàn)應(yīng)對(duì)專用吊具、連接銷軸、定位銷軸的無損探傷等工作前置，設(shè)立監(jiān)檢停止點(diǎn)，確保未經(jīng)檢驗(yàn)和檢驗(yàn)不合格的零部件不得進(jìn)入施工現(xiàn)場。要求使用單位提供零部件使用記錄，及時(shí)淘汰超期超次服役部件。

4.3 全站型電子測距儀代替經(jīng)緯儀

如圖6 所示，使用全站型電子測距儀可以測量水平角、垂直角、距離、高差，功能強(qiáng)大。可以調(diào)整不同測量模式，可在一個(gè)或多個(gè)位置不間斷測量多個(gè)目標(biāo)，多組數(shù)據(jù)。勞動(dòng)強(qiáng)度低、效率高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。尤其對(duì)架橋機(jī)這種危險(xiǎn)性很高的區(qū)域，可在遠(yuǎn)處測量主梁變形，規(guī)避了人員登高作業(yè)帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

圖6 全站儀測量

4.4 量化金屬結(jié)構(gòu)檢測

應(yīng)力測試是研究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、故障診斷的重要手段，金屬結(jié)構(gòu)從出現(xiàn)故障到發(fā)生破壞很難在工作狀態(tài)下直觀檢查發(fā)現(xiàn)。檢驗(yàn)前可提前選擇結(jié)構(gòu)應(yīng)力值較大且復(fù)雜的點(diǎn)，布置固定應(yīng)變測試點(diǎn)也是檢驗(yàn)前置的思路（見圖7）。施工過程中可隨時(shí)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試，把理論值與測試值比較和分析結(jié)果，從應(yīng)力值異常來發(fā)現(xiàn)故障，排除隱患，驗(yàn)證測試結(jié)果的可靠性，減少宏觀檢測的不確定性。

圖7 粘貼應(yīng)變片

4.5 使用有限元技術(shù)判斷撓度

由于架橋機(jī)主梁在現(xiàn)場拼接，主梁長度較大，測量主梁上拱度及撓度是十分繁瑣的工作，現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，工作難度大。利用現(xiàn)場預(yù)制橋梁進(jìn)行額定載荷試驗(yàn)，尤其是動(dòng)載試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)的工作十分困難。通過有限元計(jì)算分析，完成對(duì)主梁應(yīng)力以及撓度變形的監(jiān)測，撓度變形選用傾角傳感器監(jiān)測傾角的變化，應(yīng)力則選用應(yīng)變儀來進(jìn)行測量。在架梁工況下，小車起吊額定荷載到跨中，受正常工作狀態(tài)下的風(fēng)荷載，考慮縱向水平慣性力。主梁下蓋板跨中部分以及與前、后支腿連接處的應(yīng)力較大，主梁前端以及跨中位置撓度變形較大，故可以在這些位置安裝應(yīng)變片以及傾角傳感器去實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)保證符合監(jiān)檢規(guī)撓度值的要求。主梁豎向變形如圖8 所示，主梁最大撓度為127 mm。應(yīng)力分布如圖9 所示。

圖8 架梁工況主梁豎向變形

圖9 架梁工況主梁應(yīng)力

在自重和跨中額定載荷時(shí)，監(jiān)檢規(guī)主梁的豎向撓度不得超過L/400，L為主梁的跨度[10]。通過不同載荷組合計(jì)算主梁豎向變形，各個(gè)工況下主梁整體剛度驗(yàn)算如表2 所示。在安全監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)定各個(gè)工況的邊界值，一旦觸發(fā)便引起報(bào)警（見圖10），極大拓展了監(jiān)控系統(tǒng)的使用功能。

表2 主梁剛度驗(yàn)算

圖10 實(shí)時(shí)監(jiān)控主梁應(yīng)力及撓度

表2 中，工況1-1 為正常過孔狀態(tài)（2 輛空載小車），架橋機(jī)處于最大懸臂狀態(tài)；工況 1-2 為正常工作狀態(tài)下，架橋機(jī)過孔后直接吊梁，小車起吊額定荷載重物到跨中50%，考慮縱向水平慣性力；工況1-3 為正常工作狀態(tài)下，小車起吊額定荷載重物到邊梁處，橫向水平移動(dòng)偏載80%；工況2-1 為正常過孔狀態(tài)（2 輛空載小車），架橋機(jī)處于最大懸臂狀態(tài)，受正常工作狀態(tài)下風(fēng)荷載（不含吊運(yùn)的物品上的風(fēng)荷載PHWQ）；工況2-2 為正常工作狀態(tài)下，架橋機(jī)過孔后直接吊梁，小車起吊額定荷載重物到跨中，受正常工作狀態(tài)下風(fēng)荷載，考慮縱向水平慣性力；工況2-3 為正常工作狀態(tài)下，小車起吊額定荷載重物到邊梁處，受正常工作狀態(tài)下風(fēng)荷載，考慮橫向水平慣性力。

4.6 強(qiáng)化過程檢驗(yàn)

起重機(jī)械的安裝監(jiān)督檢驗(yàn)是在施工單位自檢合格的基礎(chǔ)上，由檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)施工過程進(jìn)行的強(qiáng)制性、驗(yàn)證性檢驗(yàn)。監(jiān)檢規(guī)強(qiáng)調(diào)過程監(jiān)檢，要求檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完善的架橋機(jī)檢驗(yàn)方案，科學(xué)設(shè)置監(jiān)檢停止點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)檢全過程參與，保證架橋機(jī)在施工中始終處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

5 結(jié)論

架橋機(jī)從設(shè)計(jì)制造、使用管理及安裝修理等全過程環(huán)節(jié)存在著安全風(fēng)險(xiǎn)，技術(shù)資料、質(zhì)保體系不健全；主體責(zé)任不明確，金屬結(jié)構(gòu)腐蝕變形損壞，安全保護(hù)裝置失效等風(fēng)險(xiǎn)因素。從本質(zhì)安全的思路實(shí)時(shí)監(jiān)管，全過程跟蹤，不斷提高設(shè)計(jì)改進(jìn)，科學(xué)依規(guī)做好安全評(píng)估，利用安全監(jiān)控管理系統(tǒng)開發(fā)更多使用功能。檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)通過檢驗(yàn)手段前置，改變關(guān)鍵部件的檢測方法，增加結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試，有限元技術(shù)預(yù)設(shè)變形邊界等技術(shù)應(yīng)用，及時(shí)判斷風(fēng)險(xiǎn)，減少架橋機(jī)事故發(fā)生。