1.事故概况

2013年8月9日，某工地一台高度为约75m的QTZ63A型塔吊上部结构发生倒塌，塔吊顶部的起重臂、平衡臂、平衡重、塔帽、回转平台及顶升套架坠落至地面，事故造成3名工人死亡，见图1。

图1

2.事故勘查

事故发生时塔吊正在顶升加节，由两名塔吊安装工和一名塔吊司机参加。据事故现场调查发现，顶升油缸活塞已顶出约1.35m，并弯曲变形，见图2。

图2

事故现场标准节下踏步两内侧存在顶升横梁销轴从标准节踏步脱落的刮擦痕迹，标准节主角钢局部受压变形，见图3。

图3

顶升横梁存在严重的侧向受弯变形，顶升横梁与油缸连接销轴已脱落，见图4。

图4

顶升横梁油缸连接耳板发生严重变形，呈倒八字形，见图5。

图5

从事故现场证据表明，当油缸顶升高度约1.35m时，因顶升横梁突然发生侧翻并严重变形，导致顶升横梁两端销轴无法支撑在标准节踏步槽内，上部结构因失去支撑而倒塌。

3. 事故分析

据事故现场状态分析，油缸活塞在顶出大部分后才发生倒塌事故，表明顶升时横梁两端支撑轴正常卡在标准节踏步凹槽内，顶升横梁并未从踏步脱槽。从图3知，顶升横梁两端在标准节下踏步上的划痕知，发生事故时正在进行第一次顶升；从图2知，顶升横梁活塞最大伸出长度为1.4m，现场油缸活塞伸出1.35m，可排除油缸顶升超行程将塔机顶翻的可能性。现场顶升横梁侧向弯曲现象分析如下：

（1）顶升横梁设计错误：从图4知，顶升横梁上安装油缸支座中心线高于顶升横梁两端支撑轴的中心线约120mm，油缸支座销轴转动方向与顶升横梁两端支撑轴转向一致。通常塔机顶升油缸铰支点低于两端支撑轴线，见照片6，且铰支点销轴轴线与顶升横梁两端支撑轴轴线垂直，见图7。事故塔机与常规塔机顶升系统简化力学模型如图8，其稳定性分析如下：

图6

图7

图8

1）图8A：事故塔机顶升系统油缸顶升时，顶升油缸销轴轴线与顶升横梁支撑轴轴线平行，顶升油缸销轴轴线高于顶升横梁支撑轴线，油缸可绕销轴转动，顶升横梁可绕横梁两端支撑轴转动，即整个顶升系统有两个自由度，处于不稳定状态。当顶升油缸轴线与顶升横梁轴线在同一垂轴线时，只要顶升油缸的轴线与横梁轴线保持在同面内，整个顶升系统即处于临界稳定状态，图9；

如油缸轴线发生偏转，顶升横梁也必然会发生偏转，此时整个顶升系统在油缸推力作用下致使顶升横梁绕两端支撑轴转动，整个系统则失去平衡，图9；

图9

这是顶升系统设计最忌讳和必须避免的，否则将发生严重事故。

2）图8B：该顶升系统油缸销轴轴线低于顶升横梁两端支撑轴线，无论两轴线平行或垂直（图8C），油缸推力均可使两轴线自动找正至同平面内，可保证整个顶升系统的稳定性。

事故塔机的顶升系统是不稳定顶升系统，油缸推力势必造成系统失衡，类似设计错误已造成多起塔机顶升作业中上部结构倒塌事故。

4. 事故原因

4.1 直接原因

顶升横梁设计存在严重问题：顶升系统铰支点高于顶升横梁两端支撑轴轴线，且顶升油缸销轴轴线与顶升横梁两端支撑轴轴线平行，形成不稳定受力系统。在顶升时顶升油缸轴线与顶升横梁平面存在一定的夹角，当顶升油缸活塞杆将全部伸出时，该夹角在油缸推力作用下逐渐增大，造成横梁严重变形并脱离标准节踏步，导致整个上部结构的倒塌事故。

4.2 间接原因

（1）顶升横梁未设置防脱锁紧装置：不符合JGJ5144-2006《塔式起重机安全规程》中6.11顶升图10横梁防脱功能的有关规定："自升式塔机应具有防止塔身在正常加节、降节作业时，顶升横梁从塔身支承中自行脱出的功能"，见图10。

图10

（2）厂家使用说明书未提示：说明书中对塔吊顶升加节的规定中缺少相关提示，不符合JGJ196-2010

《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》中的规定：

3.4.6 自升式塔式起重机的顶升加节应符合下列规定：

1 顶升系统必须完好：

2 结构件必须完好；

3 顶升前，塔式起重机下支座与顶升套架应可靠连接；

4 顶升前，应确保顶升横粱搁置正确；

5 顶升前，应将塔式起重机配平；顶升过程中，应确保塔式起重机的平衡；

6 顶外加节的顺序，应符合使用说明书的规定；

7 顶升过程中，不应进行起升，回转、变幅等操作；

8 顶升结束后，应将标准节与回转下支座可靠连接；

9 塔式起重重机加节后需进行附着的，应心按照先装附着装置、后顶升加节的顺序

进行附着装置的位置和支撑点的强度应符合要求。

（3）厂家管理混乱：事故前因用户发现原顶升横梁存在其他问题，要求厂家更换，在事故发生后，用户才发现所更换并发生事故的顶升横梁结构形式与更换前的顶升横梁构造不同，存在严重的安全隐患，而更换前的顶升横梁虽有质量小问题，但主要结构符合安全，因此说明厂家在产品质量管理方面存在严重问题，这是事故发生的间接原因之一。

（4）用户责任心不足：在顶升横梁更换过程中，用户未仔细验收后更换来的顶升横梁的构造是否正确，至少自身因技术素质不足而对何种结构符合安全要求无概念，因此接受了存在严重安全隐患的顶升横梁，这也是事故发生的间接原因之一。

（5）安装工未尽责任：更换前后的顶升横梁构造已发生重大改变，但作为经过专业技术培训的塔机安装工未提出异议，说明安装工或责任心不足，或专业技术素质不足，未能在技术上、安全上把守住最后一关，这也是事故发生的间接原因之一。

（6）现场管理不力：工程项目管理、监理等管理单位在本事故中均负有管理责任。