“4.2”國際展覽中心城市更新項目 全套管連續入巖鉆機事故 技術分析報告
“4.2”國際展覽中心城市更新項目
全套管連續入巖鉆機事故
技術分析報告
深圳市金鼎安全技術有限公司
2017年5月15日
一、事故經過
2017年4月2日15時10分左右，深圳市國際展覽中心城市更新單元基坑支護、土石方工程項目施工工地，一臺租用的TR8341全套管連續入巖機（以下簡稱樁機）在現場進行組裝調試，并采用單根綁帶捆綁固定鉆桿與樁機立柱，防止鉆桿擺動。組裝調試完畢后，樁機向試樁位移動，樁機前行27.1米時，樁機司機張華明發現地面松軟，機架傾斜，立即將樁機回退5.2米，在地面鋪墊鋼板后繼續向試樁位行駛。15時40分左右樁機接近試樁位，樁機4個支腿尚未調整到位時，樁機操作輔助人員松開鉆桿與立柱捆綁固定的綁帶，此時重約30噸的鉆桿向樁機左側擺動，隨后向右側擺動，當再次向左側擺回時，擺動幅度變大，鉆桿底部超出了履帶外緣，鉆桿頂部與動力頭連接處斷裂，瞬間鉆桿向樁機左側甩出，鉆桿錘頭底部砸到地面，樁機立柱受到鉆桿巨大的反作用力，左后側斜撐被扭彎變形，同時立柱最下端高強螺栓全部斷裂，倒向樁機左后方，樁機立桿砸在空壓機、沖孔樁機上，斜撐擊中未及時撤離的樁機雜工鄧友田頭部。事故發生后項目部立即啟動應急措施并撥打120，傷者經120搶救無效死亡。
2017年4月5日，受福田區安監局委托，我公司組織安全技術專家對該事故現場進行了勘察與調查。
1.事故現場平面位置
金鼎安全技術專家對事故現場進行了實地測量，繪制事故現場平面圖，如圖-1所示。
圖-1 事故現場平面圖
2.事故樁機
事故樁機為灤州重工自主研發的全液壓連續入巖樁機，樁機型號為TR8341。樁機回轉速0-0.6r/min，行走速度0-0.35Km/h，機體重量100T，配重20T，標準立柱長度35.3m，液壓系統壓力28Mpa。該樁機適合嵌巖鉆孔灌注樁、嵌巖根植樁、咬合樁連續墻等多種工法施工。本樁機由深圳市基礎工程有限公司租用，樁機出租方為深圳市晟輝機械有限公司（配有樁機操作工：張華明），樁機結構如圖-2所示。
圖-2 樁機結構圖
3.樁機行駛軌跡
樁機從組裝作業點，向試樁位置前行27.1米，在接近試樁位時，司機張華明發現樁機產生沉降與傾斜，立即回退5.2米，在松軟的地面上鋪墊鋼板后，繼續前行至試樁位置，如圖-3所示。
圖-3 樁機行駛軌跡圖
4.樁機行駛的地面
樁機行駛的地面松軟且不平整，第一次向試樁位行駛時地面上未鋪設鋼板，見圖-4所示。
圖-4 樁機行駛軌的地面
5.鉆桿固定捆綁帶
樁機采用單根綁帶捆綁固定鉆桿與樁機立柱，防止鉆桿擺動。樁機到達試樁位置，4個支腿未調整到位時，提前松開鉆桿與立柱捆綁固定的綁帶，導致鉆桿向樁機左側擺動，產生鐘擺效應，捆綁固定綁帶如圖-5所示。
圖-5 捆綁固定綁帶
6.鉆桿擺幅
樁機鉆桿與立柱只有上端動力裝置一處連接點，鉆桿與立柱下端無固定連接裝置，每次作業都是通過人工捆綁固定，增大了鉆桿擺動的機率，鉆桿擺動增加了立柱的彎矩載荷，如圖-6a所示。
國外同類產品鉆桿與立柱下端，采用的是剛性固定導向裝置如圖-6b所示。
(a)事故樁機無剛性固定導向裝置固定
(b)同類樁機用剛性固定導向裝置固定
圖-6 樁機鉆桿下端固定裝置
7.樁機立柱使用的高強度螺栓連接副
從事故現場收集到的樁機立柱高強度螺栓，未發現銹蝕和裂紋現象，但部分螺栓斷裂面不規整，如圖-7所示。
圖-7 樁機立柱使用的高強度螺栓連接副
8.致害物
樁機傾倒時,樁機立柱的斜撐擊中鄧友田（男，64歲，湖南人），傷者經120搶救無效死亡，見圖-8所示。
圖-8 致人死亡的斜支承構件
1.操作工持證情況：樁機司機張華明持有唐山灤州重型工程機械制造有限公司樁機操作培訓合格證，經過培訓考核合格上崗。
2.專項施工方案：制定了《深圳市國際展覽中心城市更新單元基坑支護及土石方工程潛孔錘綜合成孔施工專項方案》。
3.操作環境：作業場地為松軟且地面不平整，行走路線局部坡度在3°左右，樁機第一次平移時，行走路面未鋪墊鋼板。樁機在松軟且不平整的地面上行駛，在加速、制動過程中產生動載荷作用。
4.鉆桿與樁機立柱固定：使用柔性捆綁帶捆綁固定。在樁機前、后支腿還沒有完全展開接觸地面前，鉆桿底端與樁機立柱捆綁帶已被提前取下，增大了鉆桿擺幅。
5.現場指揮：現場作業指揮為深圳市晟輝機械有限公司總經理尚增弟。
6.現場人員：與樁機無關的人員未撤離至安全地點。
7.本樁機由深圳市基礎工程有限公司租用，樁機出租方為深圳市晟輝機械有限公司。
三、相關計算
1.整機重心高度（G）計算
重心高度G=c×tanα
式中：c為履帶寬度，α為穩定角。（《TR8341全液壓連續入巖樁機使用說明書》）中，履帶寬度為5570 mm，穩定角為5°）
G =(5570 mm÷2) ×tan 5°
=2785 mm ×0.0875
=2437 mm
2.失穩狀態破壞力力臂（L）計算
破壞力力臂L=重心高度×tan β
式中：β為桅桿左右傾斜角，為1.5°（見《TR8341全液壓連續入巖樁機使用說明書》5.4.1.3）
L=24.37×tan1.5°
=0.638m。
在樁機前、后支腿尚未調整到位時，解開了鉆桿底端與樁機立柱的左側端頭固定捆綁帶，導致積聚的能量迅速釋放，重約30噸的鉆桿向樁機左側擺動，隨后向右側擺動，產生鐘擺效應。當再次向左側擺回時，鉆桿頂部與動力頭連接處斷裂，瞬間鉆桿向樁機左側甩出，鉆桿錘頭底部砸到地面上，樁機立柱受到鉆桿巨大的反作用力，左后側斜撐被扭彎變形，同時立柱最下端高強螺栓全部斷裂，倒向樁機左后方。
依據1：《TR8341全液壓連續入巖樁機使用說明書》第一章第1.4條“運轉操作時的注意事項”警告：“不準野蠻操作，尤其是急停、急行、回轉；立柱、斜撐的慣性力過大，會造成機械各部的損壞，而且安全必下降，因此絕對禁止。”
依據2：《深圳市國際展覽中心城市更新單元基坑支護及土石方工程潛孔錘綜合成孔施工專項方案》第4.3.2.2安全操作要點規定：“潛孔錘樁機移位前，采用鋼絲繩將鉆頭固定，防止鉆頭左右來回晃動碰觸造成安全隱患。”
依據3：現場勘察固定捆綁帶無斷裂痕跡。
1.樁機行走移位的地面松軟，安全防護措施不到位。
樁機行走移位的地面未按《TR8341全液壓連續入巖樁機使用說明書》的要求采取有效措施確保地基能承受最大比壓。樁機第一次在松軟且不平整的地面上行駛，司機發現樁機有沉降與傾斜時立即回退，鋪墊鋼板后繼續前行（現場鋪墊鋼板的厚度為18MM，低于說明書中25MM要求）。在此過程中，由于樁機加速、制動所產生的動載荷作用，導致鉆桿晃動，能量積聚。
依據1：《TR8341全液壓連續入巖樁機使用說明書》第一章第1.2條“基本注意事項”警告：“本樁架的立柱不允許左右傾斜，否則會引起各部件損壞及整機傾斜的危險。為此，必須要求作業地面水平”；1.3條“一般注意事項”警告：“對于松軟地面必須進行改造或墊鋪鐵質墊板以確保地基能承受最大比壓。防止因地面下沉而導致樁架傾倒”；第1.9條“行走時注意事項”警告：“行走時，地面上必須鋪設鋼板（建議鋼板厚度30MM以上）”；第二章第2.2.3.9“安全操作規程”：“3、檢查施工地面，必須鋪設25MM厚以上的鋼板以確地面滿足樁機的接地比壓要求”；第三章3.5.9條“注意”：“經過路面必須仔細平整，軟弱地面要采用墊板保護”。
依據2：《深圳市國際展覽中心城市更新單元基坑支護及土石方工程潛孔錘綜合成孔施工專項方案》第4.3.2.2安全操作要點規定：“因大型、重型機械及設備較多，現場工作面需進行平整壓實，防止機械下陷，甚至發生機械傾覆事故”、“當旋挖樁機、潛孔錘、履帶吊等機械行走移位時，施工作業面保持基本平整，設專人現場統一指揮，無關人員撤離現作業現場，避免發生樁機傾倒傷人事故。”
2.現場作業指揮未及時發現隱患，未平整壓實松軟的地面；第一次行走平移未鋪鋼板；第二次行走平移時鋪設的鋼板厚度不滿足要求；樁機移動行走區域的無關人員未撤離至安全區域。
依據：現場勘察與調查。
違規作業導致樁機傾覆事故。
1.作業施工前現場工作面需進行平整壓實，防止機械下陷，甚至發生機械傾覆事故。
2.機械設備操作人員和指揮人員嚴格遵守安全操作技術規程，工作時集中精力，謹慎工作，不擅離職守，嚴禁酒后操作。
3.樁機作業前，檢查機械性能，不得在螺栓松動或缺失狀態下啟動；作業中，保持樁機液壓系統處于良好的潤滑；施工現場所有設備、設施、安全裝置、工具配件以及個人勞動保護用品必須經常檢查，保持良好使用狀態，確保完好和使用安全。
4.當樁機機械行走移位時，施工作業面保持基本平整，設專人現場統一指揮，無關人員撤離現作業現場，避免發生樁機傾倒傷人事故。
5.樁機潛孔錘就位前，在樁位附近地面鋪設鋼板，防止因自重過大，發生機械下陷及孔口地面垮塌。已完成的樁孔和臨時坑洞，及時回填、壓實，防止樁機陷入發生機械傾覆傷人。
6.樁機潛孔錘作業前，檢查振動樁錘減振器與連接螺栓的緊固性，不得在螺栓松動或缺件的狀態下啟動；夾持器與振動器連接處的緊固螺栓不得松動，液壓缸根部的接頭防護罩應齊全。
7.懸掛振動樁錘的起重機吊鉤上設防松脫的保護裝置，振動樁錘懸掛鋼架的耳環上加裝保險鋼絲繩；潛孔錘混氣罐、霧氣罐屬高壓容器，使用前進行壓力測試，確保使用安全可靠。