双曲线冷却塔独立式塔机倒塌事故处理

双曲线冷却塔独立式塔机倒塌事故处理摘要根据现浇双曲线冷却塔施工过程中发生的塔吊倒塌重大工程事故，阐述事故发生的背景、原因及处理程序和方法。关键词双曲线冷却塔；独立式塔式起重机；工况；事故处理概述重庆市开县某发电厂拟建三个相同的双曲线冷却塔工程，该冷却塔淋水面积2000m2,塔高70m,塔中心至环基距离R=28．306m，池壁半径R=27．445m，喉部半径R=14．5，冷却塔壁厚最小为120mm，属逆流式自然通风冷却塔，其筒壁混凝土的强度等级为C30。双曲线冷却塔属变截面变壁厚的薄壳结构，具有筒壁薄、坡度大、直径大、变截面、变坡度、变直径、先向内收坡再向外翻坡等特点，给施工带来诸多不便，如由于筒壁强度和刚度较小，刚性附着困难，因此，垂直运输问题是其中一个难题。该工程通过招投标，确定了设计单位、施工单位和监理单位。双曲线冷却塔由于壁厚小而高度大，其垂直运输问题不易解决，专业施工队伍通常采用多孔井架作为运输机械，据测算，本工程若采用多孔井架需60万元购置费，本工程施工单位非专业队伍，建设地点远离本部，不可能购置专用井架，因而只能因地制宜，考虑利用现有QTZP4513型塔吊。根据本工程特点，最初采用塔吊附着方案，拟附着3道：即在标高18．00m、38．00m、55．00m处分别附着一道，实际施工过程中，塔吊刚性附着了第一道，当冷却塔筒壁施工至35m标高位置时，第一道支撑处筒壁混凝土因局部承压强度不够而破坏，支撑穿过筒壁，塔身晃动，经过测试，支撑作用在冷却塔筒壁上的水平力达40kN。显然，对于薄壁结构的冷却塔采用刚性附着方案难度相当大。为此，在参照多孔井架工作原理的基础上提出了独立式塔式起重机运输方案，即取消原塔吊的附着装置，用常规Ф48×3．5脚手架钢管及扣件将原单孔塔吊加固成5孔塔吊。于是施工单位委托设计单位进行计算并出具具体施工方案，经过计算，表明：独立式塔吊原塔身结构强度有裕量，但刚度和整体性很差，而架管部分（即加固部分）则局部强度和稳定性不满足要求。为此，将架管部分结构悬挂起来，使其立柱下端脱离基础，参见图2，但未设置缆风绳和水平双斜杆，且钢管立杆为：0～20m范围为双立杆；62．5～70．0m范围为双立杆。此方案批准后开始实施，并完成了1＃冷却塔的施工。当2冷却塔筒壁主体施工至65m标高处时，第二天晚上，整个塔吊塔身从5．0m标高支撑处到80．0m标高范围倒塌，落在空地上，塔身扭曲变形严重，经检查，塔吊完全报废，脚手架钢管80%不同程度发生变形，造成直接经济损失70万元，由于场地开阔，所幸无人员伤亡和其他财产损失。1工程事故原因分析发生倒塌事故后，经调查，该事故属三级重大事故，建设单位、施工单位和监理单位立即召开紧急会议，采取临时措施，并研究事故原因。1)立即采取有效措施，控制和保护事故现场，并拍摄大量的图片资料。2)总监牵头，由建设单位、施工单位和监理单位共同商议，写出事故报告想有关主管部门汇报。3)由总监牵头，组织有关专家和人员进行事故调查和分析，从方案的计算和施工操作方面进行检查。1．1首先对该方案的计算进行复核即对独立式塔吊结构分析进行计算和复核。经检查计算书，发现未考虑非工作状况。QTZP4513型塔吊额起重力矩为607．5kNm，起重臂长45m，塔身截面尺寸为1．7m×1．7m，节间距1．25m，其中横杆和斜腹杆采用∠90×8，弦杆10m以下和以上分别采用∠160×16和∠140×14。今独立式塔找吊高围80m痕，架管部分即牧加固部分高谊70m灯，端部最大起叉重浪量豪Q编小于等伞于梢1迅0押．麦0k禁N点，为了较为全教面地研究塔吊捏独立的可能性崖，利用有限元后原理将塔吊及波加固部分展开忍，采用空间桁还架程执序搅PODS斩T迈进行计算，计期算考虑以下情殖况遵：浓浩畏1谜)旧工珠况贺1夏塔吊吊臂位甚置如索图出1偷（炉a骤）所示，起重低机正常工作状昂态下的计算风寺压作用方向垂败直吊臂，基本耽风压值密取忽25倡0经余N勤／钩m六2头，不考虑风载动高度系数；塔阶身自重劝10m叙以下敢为汁5伙．寺3k刑N勤／丝m题，以上风为柄3替．悦8射烧k役N那／隐m译，架管沿竖向税的自重为峡1逐．嫩7k黑N雪／搅m顿。塔吊所受外秤力见孙表庭1贿。兰2泥)钩垦烂工悼况昨2京塔吊吊臂位水置如袭图旬1蓬（维b商）所示，起重谎机工作状态下佩最大计算风载诊沿吊臂方向作未用，基本风压吓值声取国250紫N葡／此m浴2亦，不考虑风载称高度系数，塔届吊所受外力见四表汗1辅。哲3攀）工续况塌3纤讽塔吊吊臂位挥置仍为输图筋1亚（悼b乌）所示，起重哥机为非工作状储况，考虑四风驴教载系数，计算奔风压值南取钩60罢0冶果N牌／瓶m诞2游忆。塔身结构是仆否考虑风振系膜数什β穿，目前尚有争厌议，因此本文殖对两种情况均贸加以考虑。妙塔炮刚身盯所弊军受的风荷载见来表何2孙，其中工追况洪3旁（蹲1跌）衬、萌3偶（赢2北）分别为工兄况另3灵不考虑和考怀虑大β垫的情况，在工奴况疼3议下由于塔身位右移较大，因而势应当考虑重力吧的二阶效应。桂表中劳，筑M签a猛、侧M幻b挺分别珠为著牧起升平面和回涂转平面力矩穴；烛P酬x聪、械P帆y干分别为塔机凯70m暑以上部分传来移的飞x抱和宅y何方向的集中风送载陈；罗P敢为塔机膜70m爹以上部分的结骗构总重铃；次M胆n翠为塔身所受的牲扭矩匪；菜Pw田x森、悲P暑w甲y妈分别为作用于梦塔扮身折x鸦方向煌和残y匙方向的线风荷高载，架管的线膨风荷载分别裤取控Pw鼠x扭和优Pw淋y的的一半维；球M挤g撒为塔身的重力识二阶效应。杂图皮2聚塔身加固图计为了与设辉计单位计算做坝比较，整个加旁固方案计算考铁虑以下情况：冻(1颂)凑第一工榜况愧(日不加缆歇风辛)扁；杜(2相)伐第二工披况岔(哗不加缆脑风用)乞；亭(3夸)级第一工烦况搭(消加缆赖风用)锡；散(4冠)肢第三工忍况脱(淘加缆风，不考杨虑风振系愧数汪)幻；向(5凯)宽第三工奇况熄(蜘加缆风，袍考川冠虑风振系驱数略)咏。明表堵2批工阔况格3怨线风荷载计算河表单位碧：榴N槐／演m减图迎3溜塔身剖面图捕采用空间链桁架程序对塔织机进行有限元本分析和计算，昆塔机的剖面如劣图违苗3包所示。图中圆品圈内数字为塔皮机展开图单元赵序号；节点处慈数字为节点和丝主肢著杆件编号序列务号晕i(i=1删,2,...余...,12供)成。根据展开图颗单元序号和节鞋点序号将各孔每展开并进行节隔点和杆件编号慎，如位图遍4灭和肠图样5叠所示。脾计算结果即表明，各杆件粥的内力均满足哈要求，表三为触各种条件下部读分控制应力比屋及相应的杆件肝编号。拳从复核和冻计算的结果，牙可以得出以下蛇结论：到够兄1知)载在各工况条件诸下，塔吊自身惭杆件的应力比伍较小（一般只要有扯0雹．扩4返0踩左右），也就耀是说，塔吊的束承载力有裕量朗，独立式塔吊责取消了刚性附射着装置而，依汁靠四孔脚手架欺能够保持稳定瞎的独立状态；否由于支撑条件梨发生了变化，埋塔吊对风荷载渐的作用较为敏创感，就整个独讨立式塔吊而言掌，破坏将首先芒出现于脚手架静钢管（尤其环是斧5秃7突．漆5耍～塞6绸0珍凑m踩范围内），然懒后导致塔身内堆力变化，造成吩塔吊整体失稳珠而发生倒塌事渴故）。警代星2创)还加固方案实际真上由非工况条蔑件控制，为了霜对塔机（包砌括芽兵塔身和架管）臂沿竖直方向的根位移有直观了察解，选取节点劳序列编步号按1答以上各点翁（决太包括节挑点浑1烫至丽5悟7杨）和节点序列稳编召号芒4筛以上各点（包宁括节边点杏17伍2分至庄22辫8留），将这些节隶点的位移曲线端如静图殖6模所示，其中非懂工筛况唉Ⅲ蔑a坟和非工举况驰Ⅲ医b琴分别表示第三雁工况不考虑风摇振和第三工况共考虑风振系数托的瑞扣情况）。在进雕行内力分析和驻计算时，根据插塔吊的实际工范作情况，设定协节冲点咱11装5嚼、电17闹2症、唐22退9贼、独28脂6约的多X盆、易Y衰方向的位移课为梢0挣。盘由揉图帅6六可以看出：蚀么（饲1全）非工况下塔产肢位移比工作犯状况下为贯大纹裙；态凡（滋2承）塔肢位移大矿致呈弯曲变形佣；播域社3限)且设计单位计算弦时仅考虑塔吊悦的工况而未考陪虑塔吊的非工射况条件，导致额加固方案有误灭，且未设置缆陶风绳也是错误百的。荷1坏．而2崖槐纹对施工操作的壶检查旋事故发生评的前一天，当鄙地天气预报预扒报次日将发埋生椅6膨级大风，按规戒定殊，荷6云级及以上大风组条件下塔吊应舰停止工作，即快塔吊应处于非皱工况条件。而刻当晚，塔吊操观作人员将塔吊春处于工作状态按，按照《建筑钞机械使用安全签技术规程》剧（国JGJ3躲3并－月8则6永），塔吊工作磨后，臂杆应转鞠到顺风方向，半并放松回转制驴动器，小车及扭平衡重应移到付非工作状态位勒置。如施工单棚位得知天气预除报后积极采取破措施，如加设闪缆风，塔吊也富不至倒塌，因覆此，塔吊操作碗不当和措施不目力也是导致事姥故发生的重要拍因素。须2壁加固方泡案阶驻府分析和计算表伙明，只要计算避条件考虑周全晃、正确，且构签造得当，独立披式塔吊的加固冒方案是可行的桨。经过查分寿周析和计算，采祥取以下加固措饱施：箭由筛图友6球可知，非工况端条件下塔肢的予位移最大，其己值为矛115mm贵，小于允许位秆移有H/25喜0狐（阁280mm没），按本加固赏方法的各杆件牵的稳定性和强刻度均满足要则求年。劣您继1辟)鱼为了减少塔哄身位移，在塔花身四肢灯6爸0原冈m咸标高处拉一道鸡风缆，缆风绳互采弯用跨GB11足0专2叮－伪7好2稍普通结构钢丝嚷绳，钢赚丝崭7×围7名，屠股斯1梅＋班7育，直滴径久D皆不小贩于漫2柴5酸．诉5mm持，埋缆糖宵风窃巡绳应对称布置此，见救图隆7丈，偏白角动α疼不得超饼过野15荷°昨，缆风绳与地阿面的夹角不超映过列45诚°疗。在安装和施探工中应随时监秩测塔顶位移，皆不得超过允许孕位漂移飘H垄／扇25剪0杰；稍图烟7缝塔身缆风绳商布置图置2均)吉在窝5m孕标高处设置钢桨管支撑，在塔锐身五孔内设置捆水平抗扭支撑馆；塑阀亏3杆)郊标姻高还0恐～梅25m奴之间的脚手架尼立杆采用双立制杆。早霉束4)暮芒当障考剑缘虑风振系数时览，独立式塔机谢脚手架架管部哥分局部加固成逃双立杆和三立票杆，即傻从怠5湖0支～方62榴宽．允5m隐标高范围内采童用三立管（或麦等效截面的钢她管或型钢）储，柏6妈2到．粮5抄～饭7侍0众．请0m候采便板用双立管，喊而泼5和7重．补5海～向7炮0垃障m素范围内的斜杆渐、水平杆均采面用双立管；蹦刮腹5埋)反不考虑风振悔系数时，独立御式塔机脚手架端架管部分局部蚀加固成双立杆陶和三立杆，即驶从抓5丸7炊．杨5备～陆6堂0吃．叔0m榴标高范围内采虑用三立管（或称等效截面的钢照管或型钢）融，汽6菜0除．梳0俘～孤6使2基．碑5眨节间和顶层散均幻诸采用双腹管；督根据具体情况临，本工程加固叨方案不考虑风捏振系数。市览尤6滥）塔身派60m蛾标高处设置剪嗓刀撑。视款字7购)桶架管荷载由烟与塔身相连接咳的水平钢管承扰受（间距伴为父1酒．勿25m肠），注并惜四传递至塔身，贩从力学和结构跃上看，类伴似倘“而层层漏挑院”嚷结构。水平架摩管与立管通过盐扣留件连接刮，蛇仍节点的最大荷团载殊为沾0扎．蝇3就0投坛k遣N松，而扣件螺丝史拧紧力矩床为斯4拜0数～御5铺0蛙有N.蜘M卵时，每个扣件赔的允许秘负显牛荷圆为旷1藏0闹．时4瓦麻k维N螺＞窑0蜜．尝3摆古k突N展，因此节点强咏度满足要求。杀由于节点是十者分重要的部位竟，在浸施粘羊工过程中，必浓须保证拧紧力净矩达到规定值形，并随时检查唉。丰3正结束广语推匙上述加固方案普能抵抗较大的抚风荷载，在开仇县电厂双曲线瓶冷却塔施工中