人货两用施工升降机安全事故分析

2011-11-10   中国·YongHu.cn   来源:    作者:

孙磊  赵文斌
(宝业集团合肥中宝机械制造有限公司,安徽合肥  230011)

[摘要]随着建筑规模的不断发展,现代建筑工地中已开始大量使用各类施工升降机,同时由此引起的各种安全事故也层出不穷,严重威胁到各类施工人员的人身安全;确保升降机安全可靠地运行是升降机各个环节上所有人员应尽的职责,只有优化结构、规范维护保养程序、明确检查要求、认真落实执行才能真正将安全事故发生的机率降下来。
[关键词]施工升降机;吊笼对重坠落;对重体;附着架;钢丝绳
 
    SC(D)人货两用施工升降机是一种依靠齿轮齿条传动、外附着于建筑物主体上、以吊笼沿着架设的垂直导架作上下运动,用来载人载物的大型机械,主要用于高层建筑施工的人、货运输。这种电梯可以非常方便地自行安装和拆卸,并可随建筑物的增高而增高;拥有非常可靠的电气和机械安全系统,是建筑施工中比较安全、高效的垂直运输设备。
    SC(D)施工升降机相对于一般的施工机械,存在结构零散、安装调整量大等特点,同时现场的使用环境相当恶劣,给机械的安全运行带来了极大的隐患。下面通过分析几起施工升降机典型的安全事故,找出事故存在的隐患,提出控制和解决的办法,提高升降机安全运行的可靠性。
1 运行过程中吊笼对重坠落事故
1.1坠落事故
    为了增加吊笼的承载重量、减少所需的驱动力,国内绝大多数的人货两用施工升降机都装有吊笼对重,也就是我们觉的SCD型。在施工升降机的导轨架随建筑物的升高而升高,对重与吊笼则用钢丝绳通过导轨架顶端的天轮改向后相连接,钢丝绳随着升高而加长——当吊笼在地面时对重处在导轨架的顶端;当吊笼运行到建筑物顶层时对重则处在导轨架的底部,升降机的对重具有一定的体积与重量(约1.5t左右),当它处于导轨架上部即空中时就具有一定的位能,若从空中自由坠落砸下其产生动能是巨大的,造成的破坏性很可怕,因此需要从设计、制作及使用的各个环节中加强对该类问题的认识,杜绝在工作中出现该类事故。1.1.1案例一
    2008年7月在合肥某处小高层住宅(该建筑物主体高度约60m/18层)的施工中,使用的一台SCD200/200型人货两用升降机发生如下事故:该升降机是双吊笼型,其中右侧吊笼在从约20m(7层)处正常向下运行时,突然该笼对重钢丝绳断裂,对重体沿着导轨架上的对重滑道坠落,砸中地面的缓冲弹簧后弹起,蹬脱对重滑道向右前侧倾,从停在地面的左笼右侧砸入,造成左笼报废,所幸当时左笼内没有工作人员,未造成人员伤亡,但由此产生了长时间的恶劣影响,造成了较大的经济损失。
    1)事故原因  通过现场查验,对重体倾倒在左笼右侧进口部位,将该处的护栏板完全砸毁,对重头部两根悬挂钢丝绳已完全断裂,对重左上部滚轮轴不见踪影,导轨架约40m处一女修道院长标准节上的对重滑道左边角铁边严重翘曲,钢丝绳部分部位有断丝拉毛现象。该设备从出厂已连续使用了约18个月,此次为第二次转场,之前没有更换过对重钢丝绳,日常维护只是对滑道涂敷黄油脂,对重运行这方面没有进行其它的维护检查项目。通过总结分析得出事故原因:升降机的对重体在其导轨架面装有4个滚轮,通过滚轮的U型槽被约束在轨道内运行并限制对重在运行中的摆动,如果其中任何一个滚轮脱落则对重的平面固定状态被打破,对重在运行过程中就会倾倒、晃动。
    2)事故发生过程  ①该对重体上左上部滚轮固定螺母松脱,导致滚轮及联接轴掉落;②对重体上部左侧晃动华侨超过保护支架槽口边与滑道角铁边的安全距离,造成刮碰,在运行到导轨架约40m处时由于该处滑道角铁边的阶差较大,支架槽口上边与角铁下边相抵,将角铁边严重顶变形,同时对重钢丝绳瞬时增加了非常大的承载力;③钢丝绳经过长时间的使用出现断丝毛刺现象,承载力大为降低,难以随如此大的瞬时力,两根悬挂钢丝绳同时拽断、对重掉落,造成事故的发生。
1.1.2案例二
    2008年7月中旬浙江萧山某处小高层住宅工地发生了一起升降机对重坠落事故,造成外围护栏及安装底盘严重损坏,对重报废,所幸未造成人员伤亡。该SCD200/200施工升降机采用电缆滑车导轨型式的电缆随行方式,对重体采用钢板+铸铁形式。
    1)事故现场调查描述  该机为2005年6月生产、安装高度约80m,转场后在此工地使用了约7个月,右笼对重的上端钢板与对重体内连接钢筋断裂脱离,脱离位置离地面高度10m左右(上端钢板被对重钢丝绳挂在此位置上),脱离的对重体向右前方倾倒,将右前围栏的钢丝网撞破约0.025m2缺口,对重缓冲弹簧被压缩变形,天字梁在[10槽钢拼焊处焊缝裂撕开约250mm,[10槽钢变形。离地面高度7m左右的电缆导轨附着架三处变形,右外笼门支架断裂。观察对重体内连接的4个钢筋断裂截面基本平整(接近脆性断裂截面),没有疲劳痕迹和拉伸缩结现象。右笼停止在约70m处,笼上盖的横梁固定对重钢丝绳端上翘,脱离上盖笼内防坠器失灵,右笼电缆挑线架后端钩形螺栓的钩头已拉直,脱离安装角铁,前端临时用铁丝等固定,架前端向下,向对重滑道侧倾斜。据一位安拆人员介绍,右吊笼在向上运行对重滑落时速度非常快,能听到“吱吱”的钢铁摩擦声,过了一会吊笼在导轨架上强烈地顿了顿,然后对重落地倾倒。
    2)事故判断  通过对上述了解的情况和现场观察进行分析,右吊笼在底部同上运行时对重向下沿滑道滑落,当超过电缆挑线架位置时由于电缆挑线架松动,前端伸到滑道处将对重担住,对重钢丝绳松悬,但右吊笼上的对重钢丝绳防(松)断绳保护开关未动作,吊笼继续向上运行,运行到约70m处时因受运行震动等影响,对重从电缆挑线架脱落,从40m处开始滑落,在10m处钢丝绳被拽紧,对重自重加之滑落30m加速度重力,远超4根Φ16mm钢筋的连接强度,4根钢筋同时瞬间拉断,另一端笼上盖的横梁固定对重钢丝绳端的螺栓失效,横梁端上翘,同时笼内防坠器因受到巨大冲击失效(上冲),对重沿滑道(对重下支架完好)继续下滑,撞击缓冲弹簧,反弹后对重上部挣脱滑道碰撞导轨附着架,从滑道内脱出砸断右外笼门支架,然后跌落造成事故;另一个吊笼停留在三层楼处,未造成人员伤亡。
1.1.3案例三
    2009年2月合肥某处小高层住宅在施工过程中发生了对重坠落,造成2死2伤的恶性事故。通过相关安监部门的调查,造成此次事故的直接原因——当时左侧吊笼共有5人(含1名驾驶员),在正常向下行驶到二层楼时,该笼对重与滑道角铁边阶差处发生碰撞,造成对重钢丝绳瞬时增大了承载力,同时也增加了钢丝绳卡的拉力,由于绳卡的安装及自身的质量问题造成绳卡失效,钢丝绳与对重体脱离,对重坠落,在坠落过程中对重又与滑道阶差相碰,对重体产生倾斜,在碰坏两道附墙再与建筑物相碰后,改变对重坠落方向,从该吊笼的顶盖翻门砸入而造成事故。
1.2避免事故发生的措施
    近些年来国内有关升降机对重块从空中坠落的事故报道频繁出现,应该引起相关各方的重视,制定出对应控制的相关措施并在实际工作中严格执行,避免事故的再次发生。
1.2.1对重结构影响分析
    一般升降机上对重的滚轮结构,滚轮外径为Φ90~Φ98mm,内装有深沟球轴承。由于受到空间结构的限制,该轴承只能选择轻系列,其能随的径向及轴向荷载均有限。没有直接加注润滑油道,工作中对轴承直接加注润滑脂的工作较难进行,很多时候轴承都处于缺油状态运行,加之固定心轴杆径偏小,使其强度小而受力不够,螺母的连接强度低,滚轮连同轴容易被剪断或松脱。
    一般对重轨道是导架标准节上装设或焊接两条角钢而成∠40角钢,壁厚为4mm,钢度低,加上制造、搬运及使用中碰撞等原因,容易使轨道变形不平直,特别在接头处存在1~2mm的阶梯差。此阶梯差对滚轮的通过还可以,但当对重体晃/摆过大时,就会对钢性保护支架槽口边产生刮碰。
对重体在上下运行时若失去一个滚轮,由4个滚轮组成的对重块呈四边形的限位状态遭破坏,不受到4轮约束就会晃动、倾斜甚至跑出滑道,同时在滚轮处设有保护支架是一旦滚轮失效能保证对重块不脱离轨道,但同时当滚轮限位失效就会造成保护支架槽口边与滑道角铁边刮碰,刮碰严重者则将滑道接头处顶/撞翻转,产生很大的碰撞力。
    另一方面由于工地属露天作业、日晒雨淋,加上工地粉尘较多,使轴承的磨损加剧,使用一段时间以后滚轮轴承就有窜动,窜动过大时也会出现滚轮窜动后保护支架槽口边与油道的刮碰。
1.2.2附着架的影响分析
    附着前支撑的框格在容入对重体时两侧向的空隙只有约30mm,当对重体偏离轨道向下运行就有可能被前支撑阻隔并搁置在前支撑上;同样对于电缆滑车结构中的挑线架/电缆护圈架安装不到位或支架变形,导致部分架体伸入到滑道内,也会将运行中的对重体担住,此时的吊笼是在没有挂上对重情况下继续运行。若对重钢丝绳防松绳开关失效,加上驾驶员在吊笼中也没有感觉到,未采取任何措施并继续运行,就会造成对重突然悬坠事故发生。
1.3改进措施
1.3.1结构
     1)选择大规格角铁作为滑道导向边,增加刚度;增大滚轮直径,提高通过轨道接头阶差的能力;选择大规格轴承或改为滑动轴承以提高轴承耐磨强度、降低滚轮的窜动;加大连接轴的直径,采用防松螺母结构,增强滚轮副的防松性能;加强对在采购不同批次角铁的公差及制作过程中的阶差控制并在保护支架槽口边进行倒角,减少下面撞击发生。
    2)采用整体钢板焊接结构代替铸件体,将卡式滚轮改为双向压轮导向,加设润滑油道,提高对重体的安全性以及运行的平稳性。
    3)将电缆挑线架/电缆护圈架由钩形螺栓改为U形螺栓,提高连接的可靠性。
1.3.2维护保养
    全面、细化对重部分的维护保养内容,每天工作前应重点关注:①滚轮松/窜动;②滑道角铁边的阶差和翘曲、平直度;③钢丝绳、绳夹:绳夹的规格、间距、个数、方向符合标准,每个绳夹应拧紧至卡子内钢丝绳压扁1/3,钢丝绳上完卡头而受力后要对卡头的螺栓重新检查一遍,对松动的螺帽或卡头两旁螺栓受力不均匀的要继续拧紧;④对重钢丝绳防松绳装置可靠有效、钢丝绳固定符合标准;⑤对重运行通道内无任何障碍物;⑥保护支架无松动;⑦对重天轮转动灵活、连接部位可靠;⑧对重钢丝绳无损伤。
2 吊笼侧翻事故
    2007年7月在合肥某处小高层住宅工地,安装人员在对1台SCD200/200型人货两用升降机进行加节施工过程中发生标准节连同右笼侧翻,将笼顶上3名安拆人员全部掀落,造成一死一伤的严重事故。
    1)调查情况  当时在20m处进行加节操作,安拆人员已将对重、天轮等部分完全拆除,在进行完第一节标准节加节安装后只拧紧了对角两个螺栓,其余两个螺栓只是临时套上,当吊笼运行到这节标准节进行第二节加节时(左笼位于地面处),标准节承受侧向弯矩,连接螺栓受拉,由于左侧只有一个螺栓连接,同时螺栓头部与标准节角铁连接处未装有垫片,接触面积小,造成单只螺栓角铁连结处的挤压强度低,螺栓从角铁孔中拔出,造成事故。
    2)事故主要原因  由于相关安拆人员未能遵照相关操作规定执行,造成标准节的连接强度不够而不能承受应有的弯矩。
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