雙曲線冷卻塔獨立式塔機倒塌事故處理

雙曲線冷卻塔獨立式塔機倒塌事故處理摘要根據(jù)現(xiàn)澆雙曲線冷卻塔施工過程中發(fā)生的塔吊倒塌重大工程事故，闡述事故發(fā)生的背景、原因及處理程序和方法。關(guān)鍵詞雙曲線冷卻塔；獨立式塔式起重機；工況；事故處理概述重慶市開縣某發(fā)電廠擬建三個相同的雙曲線冷卻塔工程，該冷卻塔淋水面積2000m2,塔高70m,塔中心至環(huán)基距離R=28．306m，池壁半徑R=27．445m，喉部半徑R=14．5，冷卻塔壁厚最小為120mm，屬逆流式自然通風冷卻塔，其筒壁混凝土的強度等級為C30。雙曲線冷卻塔屬變截面變壁厚的薄殼結(jié)構(gòu)，具有筒壁薄、坡度大、直徑大、變截面、變坡度、變直徑、先向內(nèi)收坡再向外翻坡等特點，給施工帶來諸多不便，如由于筒壁強度和剛度較小，剛性附著困難，因此，垂直運輸問題是其中一個難題。該工程通過招投標，確定了設(shè)計單位、施工單位和監(jiān)理單位。雙曲線冷卻塔由于壁厚小而高度大，其垂直運輸問題不易解決，專業(yè)施工隊伍通常采用多孔井架作為運輸機械，據(jù)測算，本工程若采用多孔井架需60萬元購置費，本工程施工單位非專業(yè)隊伍，建設(shè)地點遠離本部，不可能購置專用井架，因而只能因地制宜，考慮利用現(xiàn)有QTZP4513型塔吊。根據(jù)本工程特點，最初采用塔吊附著方案，擬附著3道：即在標高18．00m、38．00m、55．00m處分別附著一道，實際施工過程中，塔吊剛性附著了第一道，當冷卻塔筒壁施工至35m標高位置時，第一道支撐處筒壁混凝土因局部承壓強度不夠而破壞，支撐穿過筒壁，塔身晃動，經(jīng)過測試，支撐作用在冷卻塔筒壁上的水平力達40kN。顯然，對于薄壁結(jié)構(gòu)的冷卻塔采用剛性附著方案難度相當大。為此，在參照多孔井架工作原理的基礎(chǔ)上提出了獨立式塔式起重機運輸方案，即取消原塔吊的附著裝置，用常規(guī)Ф48×3．5腳手架鋼管及扣件將原單孔塔吊加固成5孔塔吊。于是施工單位委托設(shè)計單位進行計算并出具具體施工方案，經(jīng)過計算，表明：獨立式塔吊原塔身結(jié)構(gòu)強度有裕量，但剛度和整體性很差，而架管部分（即加固部分）則局部強度和穩(wěn)定性不滿足要求。為此，將架管部分結(jié)構(gòu)懸掛起來，使其立柱下端脫離基礎(chǔ)，參見圖2，但未設(shè)置纜風繩和水平雙斜桿，且鋼管立桿為：0～20m范圍為雙立桿；62．5～70．0m范圍為雙立桿。此方案批準后開始實施，并完成了1＃冷卻塔的施工。當2冷卻塔筒壁主體施工至65m標高處時，第二天晚上，整個塔吊塔身從5．0m標高支撐處到80．0m標高范圍倒塌，落在空地上，塔身扭曲變形嚴重，經(jīng)檢查，塔吊完全報廢，腳手架鋼管80%不同程度發(fā)生變形，造成直接經(jīng)濟損失70萬元，由于場地開闊，所幸無人員傷亡和其他財產(chǎn)損失。1工程事故原因分析發(fā)生倒塌事故后，經(jīng)調(diào)查，該事故屬三級重大事故，建設(shè)單位、施工單位和監(jiān)理單位立即召開緊急會議，采取臨時措施，并研究事故原因。1)立即采取有效措施，控制和保護事故現(xiàn)場，并拍攝大量的圖片資料。2)總監(jiān)牽頭，由建設(shè)單位、施工單位和監(jiān)理單位共同商議，寫出事故報告想有關(guān)主管部門匯報。3)由總監(jiān)牽頭，組織有關(guān)專家和人員進行事故調(diào)查和分析，從方案的計算和施工操作方面進行檢查。1．1首先對該方案的計算進行復核即對獨立式塔吊結(jié)構(gòu)分析進行計算和復核。經(jīng)檢查計算書，發(fā)現(xiàn)未考慮非工作狀況。QTZP4513型塔吊額起重力矩為607．5kNm，起重臂長45m，塔身截面尺寸為1．7m×1．7m，節(jié)間距1．25m，其中橫桿和斜腹桿采用∠90×8，弦桿10m以下和以上分別采用∠160×16和∠140×14。今獨立式塔找吊高圍80m痕，架管部分即牧加固部分高誼70m燈，端部最大起叉重浪量豪Q編小于等傘于梢1迅0押．麥0k禁N點，為了較為全教面地研究塔吊捏獨立的可能性崖，利用有限元后原理將塔吊及波加固部分展開忍，采用空間桁還架程執(zhí)序攪PODS斬T邁進行計算，計期算考慮以下情殖況遵：濃浩畏1謎)舊工珠況賀1夏塔吊吊臂位甚置如索圖出1偷（爐a驟）所示，起重低機正常工作狀昂態(tài)下的計算風寺壓作用方向垂敗直吊臂，基本耽風壓值密取忽25倡0經(jīng)余N勤／鉤m六2頭，不考慮風載動高度系數(shù)；塔階身自重勸10m敘以下敢為汁5伙．寺3k刑N勤／絲m題，以上風為柄3替．悅8射燒k役N那／隱m譯，架管沿豎向稅的自重為峽1逐．嫩7k黑N雪／攪m頓。塔吊所受外秤力見孫表庭1賄。蘭2泥)鉤墾爛工悼況昨2京塔吊吊臂位水置如襲圖旬1蓬（維b商）所示，起重謊機工作狀態(tài)下佩最大計算風載診沿吊臂方向作未用，基本風壓嚇值聲取國250紫N葡／此m浴2亦，不考慮風載稱高度系數(shù)，塔屆吊所受外力見四表汗1輔。哲3攀）工續(xù)況塌3纖諷塔吊吊臂位揮置仍為輸圖筋1亞（悼b烏）所示，起重哥機為非工作狀儲況，考慮四風驢教載系數(shù)，計算奔風壓值南取鉤60罷0冶果N牌／瓶m誕2游憶。塔身結(jié)構(gòu)是仆否考慮風振系膜數(shù)什β穿，目前尚有爭厭議，因此本文殖對兩種情況均貿(mào)加以考慮。妙塔炮剛身盯所弊軍受的風荷載見來表何2孫，其中工追況洪3旁（蹲1跌）襯、萌3偶（贏2北）分別為工兄況另3靈不考慮和考懷慮大β墊的情況，在工奴況疼3議下由于塔身位右移較大，因而勢應當考慮重力吧的二階效應。桂表中勞，筑M簽a猛、側(cè)M幻b挺分別珠為著牧起升平面和回涂轉(zhuǎn)平面力矩穴；燭P酬x聰、械P帆y干分別為塔機凱70m暑以上部分傳來移的飛x抱和宅y何方向的集中風送載陳；羅P敢為塔機膜70m爹以上部分的結(jié)騙構(gòu)總重鈴；次M膽n翠為塔身所受的牲扭矩匪；菜Pw田x森、悲P暑w甲y媽分別為作用于夢塔扮身折x鴉方向煌和殘y匙方向的線風荷高載，架管的線膨風荷載分別褲取控Pw鼠x扭和優(yōu)Pw淋y的的一半維；球M擠g撒為塔身的重力識二階效應。雜圖皮2聚塔身加固圖計為了與設(shè)輝計單位計算做壩比較，整個加旁固方案計算考鐵慮以下情況：凍(1頌)湊第一工榜況愧(日不加纜歇風辛)扁；杜(2相)伐第二工披況岔(嘩不加纜腦風用)乞；亭(3夸)級第一工煩況搭(消加纜賴風用)錫；散(4冠)肢第三工忍況脫(淘加纜風，不考楊慮風振系愧數(shù)汪)幻；向(5凱)寬第三工奇況熄(蜘加纜風，袍考川冠慮風振系驅(qū)數(shù)略)詠。明表堵2批工闊況格3怨線風荷載計算河表單位碧：榴N槐／演m減圖迎3溜塔身剖面圖捕采用空間鏈桁架程序?qū)λ棛C進行有限元本分析和計算，昆塔機的剖面如劣圖違苗3包所示。圖中圓品圈內(nèi)數(shù)字為塔皮機展開圖單元趙序號；節(jié)點處慈數(shù)字為節(jié)點和絲主肢著桿件編號序列務(wù)號暈i(i=1刪,2,...余...,12供)成。根據(jù)展開圖顆單元序號和節(jié)鞋點序號將各孔每展開并進行節(jié)隔點和桿件編號慎，如位圖遍4滅和腸圖樣5疊所示。脾計算結(jié)果即表明，各桿件粥的內(nèi)力均滿足哈要求，表三為觸各種條件下部讀分控制應力比屋及相應的桿件肝編號。拳從復核和凍計算的結(jié)果，牙可以得出以下蛇結(jié)論：到夠兄1知)載在各工況條件諸下，塔吊自身慚桿件的應力比伍較?。ㄒ话阒灰谐?雹．擴4返0踩左右），也就耀是說，塔吊的束承載力有裕量朗，獨立式塔吊責取消了剛性附射著裝置而，依汁靠四孔腳手架欺能夠保持穩(wěn)定瞎的獨立狀態(tài)；否由于支撐條件梨發(fā)生了變化，埋塔吊對風荷載漸的作用較為敏創(chuàng)感，就整個獨討立式塔吊而言掌，破壞將首先芒出現(xiàn)于腳手架靜鋼管（尤其環(huán)是斧5禿7突．漆5?！?綢0珍湊m踩范圍內(nèi)），然懶后導致塔身內(nèi)堆力變化，造成吩塔吊整體失穩(wěn)珠而發(fā)生倒塌事渴故）。警代星2創(chuàng))還加固方案實際真上由非工況條蔑件控制，為了霜對塔機（包砌括芽兵塔身和架管）臂沿豎直方向的根位移有直觀了察解，選取節(jié)點勞序列編步號按1答以上各點翁（決太包括節(jié)挑點渾1燙至麗5悟7楊）和節(jié)點序列穩(wěn)編召號芒4篩以上各點（包寧括節(jié)邊點杏17伍2分至莊22辮8留），將這些節(jié)隸點的位移曲線端如靜圖殖6模所示，其中非懂工篩況唉Ⅲ蔑a墳和非工舉況馳Ⅲ醫(yī)b琴分別表示第三雁工況不考慮風搖振和第三工況共考慮風振系數(shù)托的瑞扣情況）。在進雕行內(nèi)力分析和駐計算時，根據(jù)插塔吊的實際工范作情況，設(shè)定協(xié)節(jié)沖點咱11裝5嚼、電17鬧2癥、唐22退9賊、獨28脂6約的多X盆、易Y衰方向的位移課為梢0掙。盤由揉圖帥6六可以看出：蝕么（飼1全）非工況下塔產(chǎn)肢位移比工作犯狀況下為貫大紋裙；態(tài)凡（滋2承）塔肢位移大礦致呈彎曲變形傭；播域社3限)且設(shè)計單位計算弦時僅考慮塔吊悅的工況而未考陪慮塔吊的非工射況條件，導致額加固方案有誤滅，且未設(shè)置纜陶風繩也是錯誤百的。荷1壞．而2崖槐紋對施工操作的壺檢查旋事故發(fā)生評的前一天，當鄙地天氣預報預扒報次日將發(fā)埋生椅6膨級大風，按規(guī)戒定殊，荷6云級及以上大風組條件下塔吊應艦停止工作，即快塔吊應處于非皺工況條件。而刻當晚，塔吊操觀作人員將塔吊春處于工作狀態(tài)按，按照《建筑鈔機械使用安全簽技術(shù)規(guī)程》?。▏鳭GJ3躲3并－月8則6永），塔吊工作磨后，臂桿應轉(zhuǎn)鞠到順風方向，半并放松回轉(zhuǎn)制驢動器，小車及扭平衡重應移到付非工作狀態(tài)位勒置。如施工單棚位得知天氣預除報后積極采取破措施，如加設(shè)閃纜風，塔吊也富不至倒塌，因覆此，塔吊操作碗不當和措施不目力也是導致事姥故發(fā)生的重要拍因素。須2壁加固方泡案階駐府分析和計算表伙明，只要計算避條件考慮周全晃、正確，且構(gòu)簽造得當，獨立披式塔吊的加固冒方案是可行的槳。經(jīng)過查分壽周析和計算，采祥取以下加固措飽施：箭由篩圖友6球可知，非工況端條件下塔肢的予位移最大，其己值為矛115mm貴，小于允許位稈移有H/25喜0狐（閣280mm沒），按本加固賞方法的各桿件牽的穩(wěn)定性和強刻度均滿足要則求年。劣您繼1辟)魚為了減少塔哄身位移，在塔花身四肢燈6爸0原岡m咸標高處拉一道雞風纜，纜風繩互采彎用跨GB11足0專2叮－偽7好2稍普通結(jié)構(gòu)鋼絲嚷繩，鋼賺絲嶄7×圍7名，屠股斯1梅＋班7育，直滴徑久D皆不小販于漫2柴5酸．訴5mm持，埋纜糖宵風竊巡繩應對稱布置此，見救圖隆7丈，偏白角動α疼不得超餅過野15荷°昨，纜風繩與地阿面的夾角不超映過列45誠°療。在安裝和施探工中應隨時監(jiān)秩測塔頂位移，皆不得超過允許孕位漂移飄H壟／扇25剪0杰；稍圖煙7縫塔身纜風繩商布置圖置2均)吉在窩5m孕標高處設(shè)置鋼槳管支撐，在塔銳身五孔內(nèi)設(shè)置捆水平抗扭支撐館；塑閥虧3桿)郊標姻高還0恐～梅25m奴之間的腳手架尼立桿采用雙立制桿。早霉束4)暮芒當障考劍緣慮風振系數(shù)時覽，獨立式塔機謝腳手架架管部哥分局部加固成逃雙立桿和三立票桿，即傻從怠5湖0支～方62榴寬．允5m隱標高范圍內(nèi)采童用三立管（或麥等效截面的鋼她管或型鋼）儲，柏6媽2到．糧5抄～飯7侍0眾．請0m候采便板用雙立管，喊而潑5和7重．補5?！?炮0垃障m素范圍內(nèi)的斜桿漸、水平桿均采面用雙立管；蹦刮腹5埋)反不考慮風振悔系數(shù)時，獨立御式塔機腳手架端架管部分局部蝕加固成雙立桿陶和三立桿，即駛從抓5丸7炊．楊5備～陸6堂0吃．叔0m榴標高范圍內(nèi)采慮用三立管（或稱等效截面的鋼照管或型鋼）融，汽6菜0除．梳0俘～孤6使2基．碑5眨節(jié)間和頂層散均幻諸采用雙腹管；督根據(jù)具體情況臨，本工程加固叨方案不考慮風捏振系數(shù)。市覽尤6濫）塔身派60m蛾標高處設(shè)置剪嗓刀撐。視款字7購)桶架管荷載由煙與塔身相連接咳的水平鋼管承擾受（間距伴為父1酒．勿25m腸），注并惜四傳遞至塔身，販從力學和結(jié)構(gòu)躍上看，類伴似倘“而層層漏挑院”嚷結(jié)構(gòu)。水平架摩管與立管通過鹽扣留件連接刮，蛇仍節(jié)點的最大荷團載殊為沾0扎．蠅3就0投壇k遣N松，而扣件螺絲史擰緊力矩床為斯4拜0數(shù)～御5鋪0蛙有N.蜘M卵時，每個扣件賠的允許秘負顯牛荷圓為曠1藏0鬧．時4瓦麻k維N螺＞窯0蜜．嘗3擺古k突N展，因此節(jié)點強詠度滿足要求。殺由于節(jié)點是十者分重要的部位竟，在浸施粘羊工過程中，必濃須保證擰緊力凈矩達到規(guī)定值形，并隨時檢查唉。豐3正結(jié)束廣語推匙上述加固方案普能抵抗較大的撫風荷載，在開仇縣電廠雙曲線瓶冷卻塔施工中