随着我国经济建设特别是城市建设的发展，塔式起重机的产量和拥有量不断增长。近年来我国塔机生产企业已增加到二、三百家，高峰期年产量近万台，已经不折不扣地成为世界塔机生产第一大国。由于生产、安装和使用单位的品质参差不齐，塔机数量的迅猛发展不可避免地会带来各种质量隐患。我国每年均发生许多起塔机安全事故，有的造成机毁人亡，损失惨重。在塔机安全事故中，整机拆装环节发生问题的情况屡见不鲜，占有相当大的比例。分析这些事故可以看出:有些塔机安装企业的质量保证体系不健全，缺乏严格的管理制度;有的塔机本身相关技术文件不完整，没有对拆装程序和要求提出详细而明确的规定。因此加强对塔机安装企业的考核，严格审核塔机拆装所应具备的技术文件，应当纳入严格的管理制度。本文对塔机安装企业资质的考核办法提出了建议，同时结合我国塔机行业实际情况，分析塔机拆装时的安全控制点，并提出塔机使用说明书中有关拆装内容的要求，希望引起我国塔机生产、安装使用及管理部门的关注。另外还介绍了国外有关塔机拆装使用安全问题的一些规定和建议，以供国内同行借鉴。
1 塔机拆装安全质量保证体系
我国塔机的安装队伍呈多元化，既有专业的安装企业(包括大型塔机租赁公司)，也有塔机生产企业和使用单位自行安装，甚至还有个人承包的安装队。这些安装队伍在人员配置、技术管理、质量管理和所配备的安装工具与设备方面的条件相差很大，而塔机作为一种涉及安全的特种设备，对安全性的要求又非常严格，因此有必要制订对塔机安装企业的考核办法，以便统一要求、严格把关。我国建设部曾在 1997年下发了《塔式起重机拆装管理暂行规定》，北京市也曾印发《塔式起重机安装企业拆立塔管理规定》，根据这些规定的有关要求，塔机的安装拆卸企业应该具备以下基本条件。
1.1 人员素质
我国塔机安装队伍的人员素质普遍偏低，有的甚至使用未经正规培训的农民工进行安装作业，因此必须重视提高安装人员素质的工作，这是尽可能减少塔机拆装安全事故的前提。
(1) 现场有关安装人员应具备相应的上岗资格。包括从事塔机拆装工作三年以上的机械工程师或技师、电气工程师或技师;经过正规上岗培训的拆装工、塔机司机、信号工、电工、钳工。
(2) 检验人员应能胜任拆装作业涉及的检验工作，并掌握与检测项目有关的标准条款及塔机拆装的具体检测要求;
(3) 技术工人应掌握所从事作业塔机的拆装工艺规程及使用说明书中涉及拆装、顶升安全的关键环节，并了解有关的标准条款;
(4) 应具有完善的职工培训考核制度，培训内容要以提高安全作业为中心，新工人上岗必须经过塔机拆装技术培训。
1.2 技术管理
1.2.1 具备有关起重机的现行技术标准
与塔机安装有关的国家标准和行业标准现已比较完善，涉及的内容很多，其中与塔机拆装直接有关的主要有下列一些标准，安装人员必须了解掌握这些标准的有关条款。
GB/T9462- 1999《塔式起重机技术条件》，GB5144- 1994《塔式起重机安全规程》，GB6067- 85《起重机械安全规程》，GB5082- 85《起重吊运指挥信号》，GB5972- 86《起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范》，JG/T100-1999《塔式起重机操作使用规程》，JG/T5082.1-1996《建筑机械与设备焊接件通用技术条件》。
1.2.2 必备技术文件
塔机有关技术文件是指导、检查安装作业的重要依据，每台塔机每次拆装时必须严格按照技术文件的要求进行作业和检查，决不能随意改动或随便采取临时措施进行拆装。
(1) 塔机拆装工艺文件(每种型号塔机各一份)。
塔机拆装工艺中重点要注明作业中的安全控制点，主要包括以下几个方面 :
① 高强度螺栓的预紧力矩。我国塔机的标准节连接结构绝大多数均采用套管 +高强度螺栓方式，而高强度螺栓连接必须采用大预紧力，一般预紧应力应为该螺栓材料屈服强度的 0.6～0.7倍。塔机设计时均规定了高强度螺栓的预紧力矩，为了达到设计要求，作业时应采用测力扳手或专用高强度螺栓扳手，但在实际安装作业中一般都做不到这一点，因为目前还缺乏实际可用的工具。我国大多数塔机标准节的连接套管，为了加工方便、降低成本，一般均用圆钢加工而成，套管孔中心与弦杆边缘的距离很小，现成的测力扳手无法就位。塔机生产厂一般均不把测力扳手作为附件随机出厂，工地上通常采用大扳手加长套筒来拧紧高强度螺栓，在高空作业中很难达到预紧要求。如10.9级M30的高强度螺栓，其预紧力约为368kN,实际使用的预紧力矩达 1800N.m，即使采用 1.5m长的扳手，其操作力也需1200N。国外大中型塔机，其塔身的连接一般均采用受剪销轴方式，究其原因，大概也在于大规格高强度螺栓不能保证预紧力的缘故。另一方面，高强度钢材对应力集中比较敏感，高强度螺栓在制造中的缺陷和使用中造成的损伤，在交变载荷作用下很容易形成疲劳裂缝，直至破坏。笔者在塔机事故中看到多次高强度螺栓断裂情况，均属于疲劳破坏。
我国建筑机械与设备行业标准《高强度紧固件技术条件》中，要求定期检查预紧力矩防松，在第一次安装后使用100h应普遍地均匀地检查拧紧，以后每工作 500h均应检查一次。而对于重复使用的高强度螺栓，则建议再次使用一般不得超过二次，且拆下的螺栓必须无任何损伤、变形，否则就应更换。这两个要求，我国现有塔机可能多数没有达到。
② 销轴的轴向固定。塔机构件的连接很多都采用受剪销轴连接方式，这些销轴在设计计算中主要承受剪切力。但在实际使用中，由于各工作机构的起动、制动和吊臂正反回转等影响，经常会产生轴向移动，因此其轴向固定是一个不容忽视的问题。我国塔机的多次事故中，均发现由于轴向固定不可靠，引起销轴脱落，造成折臂、倒塔等重大事故。 2001年2月北京某工地的 1台250t•m级轨道式塔机，其底架四角由斜撑杆与塔身基础节用销轴连接，原结构在销轴一端开有横向孔，装有专用的横插销作为轴向定位。可能在塔机拆装运输中横插销丢失，现场用一段钢筋将一端敲扁后代替横插销。使用中由于塔机不断正反向回转及起吊、下放，使销轴受力不断变化，并引起转动，直到代替插销的钢筋脱落。缺少了轴向固定，该销轴在各种载荷联合使用下，逐渐向外退出，直至某一时刻，直径约100mm的销轴完全脱落，使该处斜撑杆滑出，从而导致底架变形破坏，造成整机倒塌的重大事故。在塔机拆装作业中，要特别注意连接销轴的轴向固定，决不能随意将小规格开口销甚至钢筋铁丝来代替原设计的横向插销，某些采用焊接挡轴板方式的也不能随意用点焊代替。轴端挡板本是轴向固定的一种常用方式，但在实际使用中特别是塔机臂节之间的连接销，由于受安装位置的限制，轴端挡板及其固定螺栓往往不能达到设计手册的规格要求。因此塔机工作时经常发生轴端挡板或其固定螺栓被剪切损坏，造成销轴脱落和折臂事故，应当引起注意。
③ 顶升横梁与顶升踏步的可靠支承。我国自升式塔机在顶升方式上绝大多数均采用液压油缸的顶升横梁支撑在塔身顶升踏步上的结构形式，踏步上的支承槽一般为开口形式。这种顶升方式操作比较方便，并已为大多数安装人员所熟悉，但也存在一些事故隐患。当塔身加节顶升时，安装人员往往很注意将顶升横梁两端的销轴可靠地支承在踏步的槽内，一般不会发生什么问题; 而塔身减节降落时，当标准节移出套架后，液压油缸活塞杆回缩，按理此时液压油缸所支承的上部结构应随同下落，但可能由于顶升套架与塔身之间的间隙过小、滚轮卡滞或套架变形等原因，上部结构有时并未下降，而顶升横梁两端销轴却已与踏步支承槽脱开。液压油缸与顶升横梁在自重作用下向外侧摆动，受到多种因素扰动后，原由套架支承的上部结构就会自由下落，而此时塔身标准节与回转下支座之间的距离大于标准节的长度(一般约为2.5m)，重达十多吨的上部结构(包括吊臂、平衡臂、平衡重和塔顶等)突然冲击在塔身标准节上，其后果可想而知。全国范围内这类事故已发生多起，今年 7月份北京市延庆的一台QTZ63塔机就因上述原因，发生上部结构下落，造成平衡臂折弯及安装人员死伤的重大事故。
为了防止上述事故，除了应在塔机拆装时特别注意顶升横梁与踏步之间的可靠支承外，还应在结构上加以改进，保证顶升作业的安全。目前国内已有一些塔机采用封闭式踏步的结构，即顶升踏步上不开槽而改为打孔，而顶升横梁两端的固定销轴则改为插销，每次顶升或降节作业时均由人工插拔，虽然操作稍嫌麻烦，但可杜绝上述事故。另外还可采用增加保险销的结构，即顶升踏步上的开口支承槽形式不变，另在踏步上开孔，而顶升横梁两端则各增加一个较小直径的保险销，其作用与上述结构相同。
④ 安装和顶升时上部结构的平衡。塔式起重机的安装工况是一个非常重要的工况，对某些构件来说，安装工况的载荷往往比工作工况更为危险，因此必须根据塔机的构造形式和安装架设、拆卸程序计算各个阶段的安装载荷。而塔机的安装拆卸也必须按照规定顺序进行，不得随意改动，否则就会引发重大事故。2002年4月，北京某建筑工地一台63t•m塔顶斜撑杆式(无塔帽)塔机，在安装过程中，当塔身和平衡臂已安装就位，起重臂和塔顶撑杆尚未安装，在平衡臂最远端刚安装了一块平衡重，正将第二块平衡重缓慢就位时，平衡臂突然折弯，造成一名安装人员坠落重伤。事后检查分析，该机技术文件未规定在安装平衡臂后，配重块的安装数量和具体位置，以及配重块与起重臂的安装顺序，结果造成平衡臂超载，杆件失稳而折弯。这类事故全国也已发生多起，至今还未引起特别注意。
另外塔机在顶升加节或降节过程中，上部结构的平衡也是一个很重要的问题。塔机顶升时，塔身标准节已与回转下支座分离，上部结构仅通过顶升套架及其滚轮与塔身相连。而顶升套架相对塔身而言，其强度较弱，此时如承受较大的不平衡力矩，将会引发事故。因此塔机有关技术文件中均规定了顶升时上部结构的平衡措施，一般均采用变幅小车吊挂一个标准节开至经过计算的中间位置，以达到前后基本平衡，此时才能进行顶升作业。而在上部结构基本平衡之前，包括吊运标准节时，塔身与回转下支座之间的连接均不能松开。有些塔机安装人员，为嫌麻烦，在顶升两节标准节之间，用小规格螺栓将塔身与回转下支座作临时性连接，或者不拧紧螺母及未将塔身四角全部连接，就用变幅小车去吊运标准节，往往就在这个时刻引发事故，需要加以特别关注。
(2) 塔机使用说明书(每种型号塔机各一份)。
产品使用说明书是产品出厂时最重要的一项技术文件，是用户安装、使用、维护产品的重要依据。塔机作为一种大型特种安全设备，产品使用说明书必须对性能、结构以及安装、使用和维护保养等内容进行详细说明，对安装方法和程序作出明确的规定，对涉及安全的问题应作醒目的警示，必要时还应用图示说明。综观国内大多数塔机生产厂的产品使用说明书，与国外同类产品相比，内容不够详细，文字表达不够清晰明确，图示要求相差更远。更有一些小厂为了节省费用，将原设计单位提供的使用说明书加以简化，甚至把不同规格产品的说明书统一印制，仅改动一些性能参数。殊不知为节省少量费用却带来极大的安全隐患，造成数百倍甚至数千倍的经济损失。
使用说明书中有关塔机安装拆卸的内容，主要应包括以下几个方面 :
① 各安装单元的重量、吊装位置和安装高度，以及各安装部件之间的连接方法和要求。
使用说明书应该按照各型号塔机分拆运输时的部件详细说明其重量、吊装位置及安装高度，以便安装单位据此选择安装用的起重设备。有的塔机因设计改动和材料代用，其实际重量有了较大的改变，因此安装单位必要时应采用称重装置(如弹簧吊秤或通过安装用移动式起重机的力矩限制器)检查其实际重量。安装部件的上述有关数据最好列表说明并加图示。各安装部件的连接零件应注意保管，连接方法和要求也应作详细说明，特别是销轴的固定和高强度螺栓的预紧力等。塔机在分拆运输时往往易将连接零件丢失，而安装现场则常用其它零件代替，甚至采取临时措施连接，均会造成安全隐患。
② 不同臂长工况吊臂拉杆的配置。
塔机的臂长不断加大是目前塔机的一个发展趋势，生产厂一般是按最大臂长供货的，有的还给出了不同臂长的起重性能曲线。实际使用中，也需要根据工地的具体施工要求，配置所需的臂架。但不少塔机在安装时，往往发现不同臂长工况下的吊臂拉杆不匹配，拉杆长度无法调节，吊点位置更未作考虑。因此造成塔机只能用于单一臂长工况，不但限制了塔机的使用性能，而且有时还会影响施工(如塔机周围有障碍物时)。因此使用说明书应该详细给出不同臂长时的拉杆配置、安装位置及相应的起重性能，以供用户选 择。
③ 塔机安装拆卸和塔身顶升、降节的详细程序。
大多数塔机使用说明书对整机安装、拆卸及塔身加节、降节的程序说明不够详细，对其中关键点的警示不够醒目，更缺乏对安装程序的详细图示。有的对安装顺序说得比较清楚，而对拆卸顺序往往一带而过。实际上塔机拆卸时，大部分程序虽按安装逆程序进行即可，但其中也有一些特殊的要求。比如前面所述塔身降节时，因上部结构卡住，当顶升横梁脱离踏步后造成自由下落的事故就是一例。因此使用说明书必须对塔机拆卸时的特殊要求和可能发生的问题，进行详细而明确的提示，引起安装人员的注意。
④ 平衡重的安装顺序和位置。
每种塔机在设计时均对各重要受力构件按其危险工况进行计算，而危险工况不一定就是塔机工作时的最大载荷工况。塔机的结构形式不同，其某些构件的危险工况也不一定相同，所以安装人员决不能凭经验加以确定，而应该严格按照使用说明书的规定进行安装。如塔顶斜撑杆式(无塔帽)塔机，其平衡臂的危险工况就在其全部安装后(包括起升机构)，未装起重臂前，再吊装平衡重的时候。使用说明书必须根据构件计算的工况，详细而明确地规定平衡重和起重臂的安装顺序以及安装位置。有的塔机根据设计需要，还设有不同重量平衡重，则应该对其编号，在说明书中明确区别，以免装错。
⑤ 附着装置的安装位置及附着杆的最大载荷。
很多塔机使用说明书中，一般只规定了附着式塔机的最大自由高度和各道附着装置之间的距离。但这是不够的，附着框架相对于塔身的安装位置是一个很重要的问题。塔身是一个桁架结构，其节点处有腹杆支撑，强度和刚度较大，可以承受水平载荷，而节间特别是两个节点的中间部位，其侧向刚度很小。因此说明书应该根据塔身的具体结构和计算，明确规定附着框架位于节点的距离范围，以免因安装位置错误造成塔身弦杆失稳。此外国外塔机使用说明书还给出了附着点的最大载荷和附着杆内力的计算方法，这是值得我们借鉴的。由于每次施工时塔机相对于建筑物的位置不可能固定不变，建筑结构也各有不同，因此附着式塔机与建筑物之间的距离会有变动，给出上述内容，可为安装使用单位自行设计或改装附着杆提供方便。
⑥ 与产品实物相符的电气原理图、接线图以及塔机基础图与其承受的载荷。
这是安装企业安装调试塔机所必需的技术资料。对于塔机基础，应该按照该塔机规定的安装方式提供不同的基础图，包括整体式基础以及安装在底架下的分体式基础，同时还应提供作用在基础上的最大载荷，以便安装使用单位制作塔机基础时考虑对地基的要求。
塔机基础上的地脚螺栓或其他形式的连接件承受塔身的最大载荷，其重要性超过了标准节的连接零件。但在实际安装使用中，人们往往将注意力集中在塔机本身，而忽略了塔机基础及其连接件。 2001年12月甘肃天水一台 QTZ40塔机，在工作时突然整体倒塌，砸向正在上课的小学教学楼，造成死伤近百人的特大安全事故。事后调查分析，该机底部埋设于混凝土基础中的基础节有三根主弦杆断裂，并发现不仅有新断痕，还有老断痕和补焊痕迹，而塔机检测单位在进行常规检测时，未包含对基础部分的检测。该机的基础节并非生产厂出厂时的原配构件，而是由使用单位自行加工，其质量和强度不符合要求。埋设在基础中的连接装置应视为塔身的延续，必须加以特别注意和检查。另外还有人提出对已断裂的地脚螺栓采用焊接方法补救，甚至采用在混凝土基础中钻孔，用环氧树脂等粘结剂“种植”地脚螺栓，这些都是绝对不能允许的。
(3) 塔机拆装方案
应包括拆装时塔机与安装用移动式起重机的平面布置，拆装部件的存放位置等。对于拆卸困难的工地或者必需采用特殊方法(与使用说明书中规定的方法不同)拆塔，应事先制订可行的详细书面方案，经过论证和批准后才能实施。
1.2.3 技术交底管理制度
每次拆装前应对安装人员进行技术交底，其内容包括上述现场人员必读的技术文件和拆装环节中的安全控制点。
1.3 质量管理
(1) 建立安全质量管理制度及健全的机构，拆装现场要有负责人和专职安全员;
(2) 用合同明确施工和安装企业各自应承担的责任(在安全方面不能遗漏无人负责的中间环节);
(3) 建立明确的岗位责任制;
(4) 建立完善的完全操作规程;
(5) 制定验收制度：
① 基础、轨道(或地基)的检测和检验;
② 整机安装后的检测，包括塔身垂直度检测，安全装置调整、检测，接地电阻检测等;
③ 安装质量检验，缝、标准节位置顺序等。
(6) 塔机存放;
建立塔机及零部件存放、出入库管理制度，避免重要零部件的混用。
(7) 外购件、外协件管理制度。
其中高强度螺栓、钢丝绳、主要承载钢材等要有明确的强度级别。
1.4 安装工具与设备
主要拆装工具及仪器仪表包括：
(1) 吊具(包括塔机安装用的一些专用吊具);
(2) 专用高强螺栓扳手(与塔身、回转支承螺栓配套，要能保证预紧力);
(3) 吊重块或砝码(标定清楚、准确，满足力矩限制器、起重量限制器调整的要求);
(4) 经纬仪及水平仪。
2 国外塔机拆装使用安全的有关规定
2.1 澳大利亚关于塔机拆装工作安全问题的一些规定
国外塔机安装后和使用前的验收一般是由经管理部门授权的特许工程师来执行的，需经其签字后方能投入使用。这一规定比我国的现行做法要求更加严格，责任也更为明确。澳大利亚也是如此，他们对塔机的安装工作从场地检查开始，必须保证土壤的承载能力，能够支承塔机结构并经受至少 43m/s的非工作风速。安装和拆卸程序要按安全审计部门的格式文件书写，内容应包括有关安装人员的职责，并由专业工程师负责。
在安装工作中，特别注意以下各点:
(1) 检查安装部件的实际重量，必要时通过安装塔机用轮式起重机的力矩限制器进行检查。
(2) 必要时由技术人员对塔身连接螺栓的拧紧力矩进行检查。
(3) 在工地卸载前，需由电器、机械工程师对电器系统进行检查，包括规定载荷的起升试验，并作详细报告，记入起重机日志。
(4) 塔身螺栓(或受剪销轴)在重复使用前应作磁粉探伤(裂缝)试验(抽检10%，如未发现缺陷，其余螺栓可免检安装)。
(5) 塔机使用后返回存放场地时，需对塔身节和吊臂、A形架(动臂式塔机)进行可视检查，包括裂纹、缺口(凹痕)、弯曲和腐蚀等情况。
(6) 起升机构制动器应拆开检查，需要时应更换衬块。
(7) 起升钢丝绳应在塔机从竖立位置下降前从卷筒上放出，并在绕入卷轴时进行外观检查和涂油，并标记其长度;钢丝绳破断证书及其使用记录应归档保存。
2.2 欧洲关于塔机经受暴风后安全性问题的建议
塔机安装后，一般竖立在工地的时间较长，不可避免会遭受大风甚至暴风的侵袭，特别是对于安装在沿海地区或大风地区的塔机更是如此。1999年12月，56m/s的暴风袭击了法国的许多地区，使Potain公司的20台塔机倒塌，造成了重大损失。我国 1994年在山东沿海地区也因大风刮倒了许多小型塔机，甚至在北京地区也有关于大风倒塔的的报道。这些事故引发了塔机结构在大风中的稳定性问题的讨论，尽管只有很少比例的塔机发生倒塌，但未倒塌的塔机是否存在不安全因素，结构是否受到损害。这种损害不易看出，并且其危险性将在较长时期内存在。为此在 2000年2月，法国有关管理机构召开了一个由主要建筑承包商、塔机制造商(包括 Potain、Liebherr和Terex Peiner公司)以及有关起重机标准和安全问题的专家等参加的会议。经过讨论后，为塔机用户起草了一个指导性文件，对经受暴风袭击后的塔机的安全使用问题提出了建议。该文件对经受暴风后的塔机建议由专业人员进行检查，经修复或更换零部件后方可投入使用。
2.2.1 检查的范围
如塔机已经进行过法定检验，则推荐对以下范围进行检查:
(1) 塔机安装地区的风速在33m/s以上;
(2) 塔机所处工地及其附近曾经发生过大风引起的意外事故;
(3) 租赁公司的塔机(偶而检查)。
如暴风后塔机未经检验而已被拆除，则必须检查所有部件。吊钩高度小于 25m的自装式塔机，除塔身上已有可见的扭曲变形外，在下一次法定检验前不需检查。肯定未处于33m/s以上风速的塔机也不需检查。
2.2.2 需检查的部件
主要是由于风力作用而产生最大应力的部件，包括:
(1) 整个塔身(特别是下部塔身节)及其装配件;
(2) 直接位于建筑物锚固点附近的零件及锚固件;
(3) 底架，基础;
(4) 固定斜撑杆;
(5) 支承物(轨道、枕木、混凝土块、螺杆千斤顶和台车等);
(6) 压重及平衡臂配重的托架;
(7) 附件(风速仪、投光灯、走台、梯子等)。
2.2.3 检查人员及检查报告
检查工作必须由具有所检验项目资格的技术人员指挥，可从用户、租赁公司、制造商或某检验单位中抽调。检查后应起草一份书面报告，由检查人员签名，并报经过授权的单位批准。报告应包含以下内容:
(1) 起重机的许可证;
(2) 检查部位表;
(3) 特殊检查项目;
(4) 用于检查并经标定的器具。
2.2.4 检查方式
(1) 塔机的检查应停放足够的时间后进行。如确实因工程需要，其下部塔身节的检查(可视检查)可在塔机工作期间进行。
(2) 在有明显异常的情况下(如永久变形)，应考虑整个起重机已发生缺陷，在继续工 作或更新任何部件前应向塔机制造商进行咨询。
