高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故研究

GXF360 2017-12-09

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（安徽省特种设备检测院，安徽合肥 230051）

摘要：高处作业吊篮施工方式的低成本、便捷性等优势使得这种方式在实际施工中的应用变得更加广泛。事实上，这种施工方式在应用过程很容易发生钢丝绳断裂事故。文章从高处作业吊篮的概念、应用优势入手，对高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故进行分析和研究。

关键词：高处作业；吊篮；钢丝绳；断裂事故

高处作业吊篮施工方式的特殊性意味着：钢丝绳断裂事故的发生将会对施工人员的人身安全产生极大影响。因此，为了保证施工人员的人身安全，防止施工单位面临经济损失，需要结合高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故引发原因的分析提出可行的预防和控制措施。

1 高处作业吊篮

1.1 高处作业吊篮的概念

高处作业吊篮是指利用架设在构筑物周围的悬挂机，实现悬吊平台钢丝绳纵向距离上的移动。在这种施工方式中，提升机负责为悬吊平台提供相应的驱动力，进而满足平台的移动施工需求[1]。

1.2 高处作业吊篮施工方式的应用优势

与其他施工方式相比，高处作业吊篮施工方式的应用优势主要包含以下几种：

（1）低成本优势。与其他施工方式相比，高处作业吊篮方式所需的设备种类相对较少，因此其整体成本相对较低。对于建筑企业而言，应用高处作业吊篮施工方式进行施工，能够为其带来更多的经济利润。

（2）高度优势。随着高层建筑数量的增加，能够满足施工单位高处作业需求的吊篮施工方式得到了较为广泛的应用。与其他施工方式相比，施工单位可通过提升机、悬挂机等设备的配置，有效开展较高位置的高处作业[2]。

2 钢丝绳断裂事故的引发原因

从整体角度来讲，钢丝绳断裂事故的引发原因主要包含以下几种：

2.1 钢丝绳质量原因

钢丝绳质量是引发钢丝绳断裂事故的主要因素。当钢丝绳本身的破裂拉力不符合相关条例中的规定时，后续施工过程中出现断裂事故的可能性会发生相应提升。

2.2 施工人员操作原因

施工人员的操作会从一定程度上促进钢丝绳断裂事故的产生。例如，施工人员在利用高处作业吊篮施工方式施工时，多次将钢丝绳与构筑物墙体接触，使得钢丝绳出现不同程度的磨损、挤压损伤，为后续施工环节埋下安全隐患[3]。

表1 样品a中3根钢丝的化学成分分析结果

化学成分分析项目（w/%）CuCPSCrSiNiMn外部钢丝1（直径0.59mm）0.0040.680.0150.0150.0180.240.0040.58中部钢丝2（直径0.48mm）0.0590.720.0130.0060.0210.220.0080.58内部钢丝3（直径0.45mm）0.0080.730.0210.200.150.220.0200.61

3 高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故的分析

文章以某施工现场的高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故为例，对其事故引发原因及可行的控制措施进行分析：

3.1 高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故概述

该施工现场的高处作业吊篮各项参数为：直径参数8.1mm、2230MPa的4X31WS+FC型镀锌钢丝绳。当施工工期进展到一半时，刚好使用4.5个月的吊篮用镀锌钢丝绳突然发生断裂事故。此次事故共造成3名施工人员伤亡，该事故带来的经济损失已逾100万元[4]。

3.2 高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故的可能原因分析

主要从以下几方面入手，对该钢丝绳断裂事故的可能引发原因进行分析：

（1）外观方面。为了确定该高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故是否由钢丝绳表面原因引发，分别对4X31WS+FC型镀锌钢丝绳的断裂两端进行取样，并将其分别编号为样品a和样品b。样品a、b的外观检查结果如下：

样品a：在共计3.83m的长度中，镀锌钢丝绳表面分别存在5处不同程度的挤压损伤，这些损伤分布在样品a（从断裂端计算）的0.18m、0.27m、0.88m、1.24m、2.69m位置。除此之外，样品a表面存在肉眼可见的锈蚀问题，且在0.56m、3.18m位置存在两处断丝现象。

样品b：在共计2.98m的长度中，镀锌钢丝绳表面分别存在4处不同程度的磨损损伤和积压损伤。这些损伤的发生位置（从断裂端计算）分别位于0.33m、1.26m、2.48m、2.69m。除此之外，样品b存在肉眼可见的锈蚀问题，且1.35m、2.31m这两处位置存在不同程度的断丝问题[5]。

（2）化学成分方面。这里以样品a作为化学成分的分析对象，分别从样品a钢丝绳的外部、中部以及内部随机抽取3根钢丝，对其进行化学成分分析。这3根钢丝的化学成分分析结果如表1所示。如表1所示，样品a的外部钢丝、中部钢丝以及内部钢丝在在C、CU等化学元素方面存在着不同程度的差异。其中3根钢丝在Si元素上的差异最小；在Cr元素上表现出的差异最为明显。

（3）物理性能方面。就物理性能方面而言，主要检测样品b中3根钢丝在力学性能方面存在的差异。样品b的拉力测验结果表明，该样品可承受拉力的最大值为32.75kN。随机选出的外部钢丝1、中部钢丝2以及内部钢丝3在两次抗拉强度测试中所得的测试结果如表2所示。如表2所示，在样品b的外部、内部以及中部位置的3根钢丝中，三者之间的抗拉强度参数排序为（从大到小）：内部钢丝、中部钢丝以及外部钢丝。

表2 样品b中3根钢丝的抗拉强度测试结果

外部钢丝1（直径0.63mm）内部钢丝3（直径0.40mm）2050MPa2120MPa2480MPa 2150MPa2180MPa2580MPa中部钢丝2（直径0.42mm）

（4）宏观方面。从宏观角度来讲，样品a中包含的斜断口、缩径断口钢丝数量分别为32根、41根，其占样品87根钢丝总数的比例分别为36.78%和47.12%。就样品b而言，其斜端口钢丝数量及缩径断口钢丝数量分别为37根和35根，占87根钢丝总数的比例分别为42.53%和40.23%[6]。

（5）微观方面。样品a、b两种镀锌钢丝绳的微观检验是通过显微镜完成的。这两种样品断口处组织的微观检验结果如下：外部、内部以及中部的钢丝均为点状、条状铁素体和索氏体。除此之外，就外层钢丝而言，其所有斜断口位置全部存在白亮层。

样品a、b在非断口位置的微观检测结果如下：钢丝以条状铁素体、索氏体为主，点状铁素体的比例为0.17%。

3.3 高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故原因的综合分析

（1）钢丝绳样品a、b的抗拉强度综合分析。抗拉强度实验结果表明，样品a、b镀锌钢丝绳的实验结果分别为32.75kN和41.23kN。事实上，相关条例对用于高处作业吊篮用钢丝绳破断拉力参数的要求为51.0kN（最小值）。这种检测结果表明，被检测钢丝绳的破断拉力参数并不符合这一要求，这种现象为镀锌钢丝绳断裂事故的产生奠定了基础。

（2）钢丝绳样品a、b的损伤综合分析。就微观层面而言，分析对象在非端口位置的缩径断口较为正常。随着磨损及挤压作用力的产生，样品a、b出现白亮的硬化组织。除了较高的硬度之外，这种组织的脆性参数也比较高。因此，当有外力作用于镀锌钢丝绳非断口位置时，该镀锌钢丝绳很容易产生断裂事故；在断裂位置上，斜断口是由表面产生的磨损力和挤压力产生的。当镀锌钢丝绳所承受的荷载超出承受阈限时，钢丝绳比较容易发生断裂事故[7]。

就宏观层面而言，被检测镀锌钢丝绳存在的磨损损伤和挤压损伤表现出一定的规律性特征。结合该施工现场进行推断，吊篮用镀锌钢丝绳的这种规律性损伤可能是由施工人员的不合理使用操作引发的。

4 高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故的预防与控制措施

为了降低高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故的发生概率，避免施工单位产生极大的经济损失，需要将以下几种预防和控制措施应用在实际的高处作业中：

4.1 高空作业吊篮及钢丝绳质量控制措施

结合以往施工经验可知，当高空作业吊篮或者钢丝绳的质量存在问题时，其施工过程可能会出现钢丝绳断裂事故。为了预防这种事故的发生，在应用这种施工方式之前，相关人员应该结合抗拉强度测验、表面检验等措施对钢丝绳的质量进行检查。如果检测结果表明，被检测钢丝绳存在安全隐患，则应该根据相关条例中对钢丝绳的规定，利用质量合格的钢丝绳替代原本的钢丝绳，以此保障施工过程的顺利进行。

4.2 钢筋环、钢丝绳加设措施

高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故的主要危害：当钢丝绳断裂时，高处作业吊篮完全丧失稳定性，施工人员无法通过相关措施或设备保证自身的安全。对此，可以利用加设钢筋环、钢丝绳的方式，控制高处作业吊篮用钢丝绳断裂事故引发的不良影响。具体设施方式为：在施工对象构筑物的墙体上按照一定的比例设置多个钢筋环，然后将钢丝绳绕过钢筋环与吊篮固定在一起。这种控制措施可以产生的以下作用：①由钢丝绳本身质量问题或超出吊篮荷载阈限问题引发钢丝绳断裂事故时，固定钢丝绳与钢筋环能够方式吊篮从高处掉落，保障施工人员的人身安全；②该措施的应用可以促进吊篮整体稳定性的提升。在这种情况下，小幅度的抖动问题不会引发钢丝绳断裂，进而起到降低钢丝绳断裂事故发生概率的作用[8]。