雙曲線冷卻塔獨立式塔機倒塌事故處理摘要根據現現澆雙曲線冷冷卻塔施工過過程中發生的的塔吊倒塌重重大工程事故故，闡述事故故發生的背景景、原因及處處理程序和方方法。關鍵詞雙曲曲線冷卻塔；；獨立式塔式式起重機；工工況；事故處處理概述重慶市開縣某發發電廠擬建三三個相同的雙雙曲線冷卻塔塔工程，該冷冷卻塔淋水面面積2000mm2,塔高70m,塔中心至環環基距離R=28．306m，池壁半徑R=27．445m，喉部半徑R=14．5，冷卻卻塔壁厚最小小為120mm，屬逆流式式自然通風冷冷卻塔，其筒筒壁混凝土的的強度等級為為C30。雙曲線冷卻塔屬屬變截面變壁壁厚的薄殼結結構，具有筒筒壁薄、坡度度大、直徑大大、變截面、變變坡度、變直直徑、先向內內收坡再向外外翻坡等特點點，給施工帶帶來諸多不便便，如由于筒筒壁強度和剛剛度較小，剛剛性附著困難難，因此，垂垂直運輸問題題是其中一個個難題。該工程程通過招投標標，確定了設設計單位、施施工單位和監監理單位。雙曲線冷卻卻塔由于壁厚厚小而高度大大，其垂直運運輸問題不易易解決，專業業施工隊伍通通常采用多孔孔井架作為運運輸機械，據據測算，本工工程若采用多多孔井架需60萬元購置費費，本工程施施工單位非專專業隊伍，建建設地點遠離離本部，不可可能購置專用用井架，因而而只能因地制制宜，考慮利利用現有QTZP44513型塔吊。根根據本工程特特點，最初采采用塔吊附著著方案，擬附附著3道：即在標標高18．00m、38．00m、55．00m處分別附著著一道，實際際施工過程中中，塔吊剛性性附著了第一一道，當冷卻卻塔筒壁施工工至35m標高位置時時，第一道支支撐處筒壁混混凝土因局部部承壓強度不不夠而破壞，支支撐穿過筒壁壁，塔身晃動動，經過測試試，支撐作用用在冷卻塔筒筒壁上的水平平力達40kN。顯然，對對于薄壁結構構的冷卻塔采采用剛性附著著方案難度相相當大。為此此，在參照多多孔井架工作作原理的基礎礎上提出了獨獨立式塔式起起重機運輸方方案，即取消消原塔吊的附附著裝置，用用常規Ф48×3．5腳手架鋼管管及扣件將原原單孔塔吊加加固成5孔塔吊。于于是施工單位位委托設計單單位進行計算算并出具具體體施工方案，經經過計算，表表明：獨立式式塔吊原塔身身結構強度有有裕量，但剛剛度和整體性性很差，而架架管部分（即即加固部分）則則局部強度和和穩定性不滿滿足要求。為為此，將架管管部分結構懸懸掛起來，使使其立柱下端端脫離基礎，參參見圖2，但未設置置纜風繩和水水平雙斜桿，且且鋼管立桿為為：0～20m范圍為雙立立桿；62．5～70．0m范圍為雙立立桿。此方案批準準后開始實施施，并完成了了1＃冷卻塔的的施工。當2冷卻塔筒壁壁主體施工至至65m標高處時，第第二天晚上，整整個塔吊塔身身從5．0m標高支撐處處到80．0m標高范圍倒倒塌，落在空空地上，塔身身扭曲變形嚴嚴重，經檢查查，塔吊完全全報廢，腳手手架鋼管80%不同程度發發生變形，造造成直接經濟濟損失70萬元，由于于場地開闊，所所幸無人員傷傷亡和其他財財產損失。1工程事故原原因分析發生倒塌事故后后，經調查，該該事故屬三級級重大事故，建建設單位、施施工單位和監監理單位立即即召開緊急會會議，采取臨臨時措施，并并研究事故原原因。1)立即即采取有效措措施，控制和和保護事故現現場，并拍攝攝大量的圖片片資料。2)總監監牽頭，由建建設單位、施施工單位和監監理單位共同同商議，寫出出事故報告想想有關主管部部門匯報。3)由總總監牽頭，組組織有關專家家和人員進行行事故調查和和分析，從方方案的計算和和施工操作方方面進行檢查查。1．1首先對對該方案的計計算進行復核核即對獨立式式塔吊結構分分析進行計算算和復核。經經檢查計算書書，發現未考考慮非工作狀狀況。QTZP44513型塔吊額起起重力矩為607．5kNm，起重臂長45m，塔身截面面尺寸為1．7m×1．7m，節間距1．25m，其中橫桿桿和斜腹桿采采用∠90×8，弦桿10m以下和以上上分別采用∠160×116和∠140×114。獨立式塔吊吊高80m，架管部分分即加固部分分高70m，端部最大大起重量Q小于等于10．0kN，為了較為為全面地研究究塔吊獨立的的可能性，利利用有限元原原理將塔吊及及加固部分展展開，采用空空間桁架程序序PODST進行計算，計計算考慮以下下情況：1)工況況1塔吊吊臂臂位置如圖1（a）所示，起起重機正常工工作狀態下的的計算風壓作作用方向垂直直吊臂，基本本風壓值取250N／m2，不考慮風風載高度系數數；塔身自重重10m以下為5．3kN／m，以上為3．8kN／m，架管沿豎豎向的自重為為1．7kN／m。塔吊所受受外力見表1。2)工況22塔吊吊臂臂位置如圖1（b）所示，起起重機工作狀狀態下最大計計算風載沿吊吊臂方向作用用，基本風壓壓值取250N／m2，不考慮風風載高度系數數，塔吊所受受外力見表1。3）工況3塔吊吊臂臂位置仍為圖圖1（b）所示，起起重機為非工工作狀況，考考慮風載系數，計計算風壓值取取600N／m2。塔身結構構是否考慮風風振系數β，目前尚有有爭議，因此此本文對兩種種情況均加以以考慮。塔身所受的風荷載載見表2，其中工況3（1）、3（2）分別為工工況3不考慮和考考慮β的情況，在在工況3下由于塔身身位移較大，因因而應當考慮慮重力的二階階效應。表中中，Ma、Mb分別為起升平面和和回轉平面力力矩；Px、Py分別為塔機70m以上部分傳傳來的x和y方向的集中中風載；P為塔機70m以上部分的的結構總重；；Mn為塔身所受受的扭矩；Pwx、Pwy分別為作用用于塔身x方向和y方向的線風風荷載，架管管的線風荷載載分別取Pwx和Pwy的一半；Mg為塔身的重重力二階效應應。圖2塔身加固固圖為了與設計計單位計算做做比較，整個個加固方案計計算考慮以下下情況：(1)第一工況況(不加纜風)；(2)第二工況(不加纜風)；(3)第一工況(加纜風)；(4)第三工況(加纜風，不不考慮風振系系數)；(5)第三工況(加纜風，考慮風振系數)。表2工況3線線風荷載計算算表單位：N／m圖3塔身剖面面圖采用空間桁桁架程序對塔塔機進行有限限元分析和計計算，塔機的的剖面如圖3所示。圖中圓圓圈內數字為為塔機展開圖圖單元序號；；節點處數字字為節點和主主肢桿件編號號序列號i(i==1,2,........,12)。根據展開開圖單元序號號和節點序號號將各孔展開開并進行節點點和桿件編號號，如圖4和圖5所示。計算結果表表明，各桿件件的內力均滿滿足要求，表表三為各種條條件下部分控控制應力比及及相應的桿件件編號。從復核和計計算的結果，可可以得出以下下結論：1)在各工工況條件下，塔塔吊自身桿件件的應力比較較小（一般只只有0．40左右），也也就是說，塔塔吊的承載力力有裕量，獨獨立式塔吊取取消了剛性附附著裝置而，依依靠四孔腳手手架能夠保持持穩定的獨立立狀態；由于于支撐條件發發生了變化，塔塔吊對風荷載載的作用較為為敏感，就整整個獨立式塔塔吊而言，破破壞將首先出出現于腳手架架鋼管（尤其其是57．5～60m范圍內），然然后導致塔身身內力變化，造造成塔吊整體體失穩而發生生倒塌事故）。2)加固方方案實際上由由非工況條件件控制，為了了對塔機（包包括塔身和架管）沿沿豎直方向的的位移有直觀觀了解，選取取節點序列編編號1以上各點（包括節點1至57）和節點點序列編號4以上各點（包包括節點172至228），將這些些節點的位移移曲線如圖6所示，其中中非工況Ⅲa和非工況Ⅲb分別表示第第三工況不考考慮風振和第第三工況考慮慮風振系數的的情況）。在在進行內力分分析和計算時時，根據塔吊吊的實際工作作情況，設定定節點115、172、229、286的X、Y方向的位移移為0。由圖6可以以看出：（1）非工工況下塔肢位位移比工作狀狀況下為大；（2）塔肢肢位移大致呈呈彎曲變形；；3)設計單單位計算時僅僅考慮塔吊的的工況而未考考慮塔吊的非非工況條件，導導致加固方案案有誤，且未未設置纜風繩繩也是錯誤的的。1．2對施施工操作的檢檢查事故發生的的前一天，當當地天氣預報報預報次日將將發生6級大風，按按規定，6級及以上大大風條件下塔塔吊應停止工工作，即塔吊吊應處于非工工況條件。而而當晚，塔吊吊操作人員將將塔吊處于工工作狀態，按按照《建筑機機械使用安全全技術規程》（JGJ33－86），塔吊工作后，臂桿應轉到順風方向，并放松回轉制動器，小車及平衡重應移到非工作狀態位置。如施工單位得知天氣預報后積極采取措施，如加設纜風，塔吊也不至倒塌，因此，塔吊操作不當和措施不力也是導致事故發生的重要因素。2加固方案分析和計算算表明，只要要計算條件考考慮周全、正正確，且構造造得當，獨立立式塔吊的加加固方案是可可行的。經過過分析和計算，采取取以下加固措措施：由圖6可知知，非工況條條件下塔肢的的位移最大，其其值為115mm，小于允許許位移H/250（280mm），按本加加固方法的各各桿件的穩定定性和強度均均滿足要求。1)為了了減少塔身位位移，在塔身身四肢60m標高處拉一一道風纜，纜纜風繩采用GB1102－72普通通結構鋼絲繩繩，鋼絲7×7，股1＋7，直徑D不小于25．5mm，纜風繩應對稱布布置，見圖7，偏角α不得超過15°，纜風繩與與地面的夾角角不超過45°。在安裝和和施工中應隨隨時監測塔頂頂位移，不得得超過允許位位移H／250；圖7塔身纜風風繩布置圖2)在5m標標高處設置鋼鋼管支撐，在在塔身五孔內內設置水平抗抗扭支撐；3)標高高0～25m之間的腳手手架立桿采用用雙立桿。4)當考考慮風振系數數時，獨立式式塔機腳手架架架管部分局局部加固成雙雙立桿和三立立桿，即從50～62．5m標高范圍內內采用三立管管（或等效截截面的鋼管或或型鋼），62．5～70．0m采用雙立管，而557．5～70m范圍內的斜斜桿、水平桿桿均采用雙立立管；5)不考考慮風振系數數時，獨立式式塔機腳手架架架管部分局局部加固成雙雙立桿和三立立桿，即從57．5～60．0m標高范圍內內采用三立管管（或等效截截面的鋼管或或型鋼），60．0～62．5節間和頂層層均采用雙腹管管；根據具體體情況，本工工程加固方案案不考慮風振振系數。6）塔身身60m標高處設置置剪刀撐。7)架管管荷載由與塔塔身相連接的的水平鋼管承承受（間距為為1．25m），并傳遞至塔身身，從力學和和結構上看，類類似“層層挑”結構。水平平架管與立管管通過扣留件件連接，節點的最大大荷載為0．30kN，而扣件螺螺絲擰緊力矩矩為40～50N.M時，每個扣扣件的允許負負荷為10．4kN＞0．3kN，因此節點點強度滿足要要求。由于節節點是十分重重要的部位，在在施工過程中，必必須保證擰緊緊力矩達到規規定值，并隨隨時檢查。3結束語上述加固方案能能抵抗較大的的風荷載，在在開縣電廠雙雙曲線冷卻塔塔施工中，該該塔吊正好處處于兩座冷卻卻塔之間的風風