埋入地下物件不吊，为什么？

施工从业人员可能都知道起重吊装“十不吊”中有一项是“埋入地下物件不吊”，但不是所有人都知道为什么不能吊。

在此就来深度剖析“埋入地下物件不吊”的原理，洞悉起吊埋入地下物件的危害性，再延展研究哪几种工况可能会造成类似的危害。

1   起吊埋入地下物件的危害性剖析

从字面上理解，“埋入地下”就是起吊物部分或全部被土体或其他物体（以下简称约束物）埋住，约束物对吊物就存在一个约束力，这个力的大小跟吊物的形状、埋入深度、接触面大小、约束物的物理特性都有关系，非专业人士根本不能准确计算其大小，绝大部分塔式起重机司机、指挥工、司索工都不具备估算其大小的能力。

起吊埋入地下物件时起吊荷载就等于吊物荷载再加上约束力，这种情形起吊有以下几种工况，并对每种工况产生的后果做以下剖析。

1.1   力矩限制器及重量限制器有效，起吊荷载大于额定起吊重量

在这种工况下，当超过两大限制器设定的限制值时，塔式起重机会自动停止上升动作，吊物还是被埋入地下。如果此时停止作业，塔式起重机是安全的。

1.2   力矩限制器及重量限制器有效，起吊荷载小于额定起吊重量

在这种工况下，起吊荷载低于两大限制器设定的限制值，塔式起重机不会自动停止上升动作，吊物就会被吊离约束物，在吊离约束物的一瞬间，约束力变为0，起吊荷载就只有吊物荷载，这种工况就相当于GB/T 13752—2017《塔式起重机设计规范》中规定的“突然卸除部分起升荷载”。这一条是如此规定的：“对于以在空中突然卸除部分起升荷载为正常工作的塔式起重机，如使用抓斗或电磁盘在空中卸载的塔式起重机，作用在其上的最大动力效应，可用起升荷载乘以动力系数 φ ₃ 来考虑。 ”

根据GB/T 13752—2017《塔式起重机设计规范》中表25 “抗倾覆稳定性验算的工况和计算荷载”“正常工作状态”的第三项“抗后倾覆稳定性（有向后吹的风，突然空中卸载）”，这个验算主要是考虑“以在空中突然卸除部分起升荷载为正常工作的”塔式起重机，比如使用抓斗或电磁盘在空中卸载的塔式起重机。

而一般施工现场使用的不是“以在空中突然卸除部分起升荷载为正常工作”的塔式起重机。

出现这种突然卸载的工况对于普通塔式起重机来说属于偶然荷载。

虽然普通塔式起重机按设计规范要求也会进行“抗后倾覆稳定性（有向后吹的风，且突然空中卸载）”验算，但并不代表这样的工况就是正常、安全的。特别是当塔式起重机本身存在陈旧裂纹、疲劳损伤等缺陷时更容易出现事故。

如何计算“突然卸除部分起升荷载”引起的最大动力效应（冲击荷载）有多大？根据GB/T 13752—2017《塔式起重机设计规范》规定：“作用在其上的最大动力效应，可用起升荷载乘以动力系数 φ ₃ 来考虑。”动力系数 φ ₃ 按以下计算式计算。

根据上面的计算式结合本工况，式中符号意义或取值如下：

φ ₃ 为突然卸载动力系数； m _H 为起升荷载质量为吊物质量加上约束力（kg）； ? m _H 为约束力（kg）； β ₃ 为因离地瞬间脱离约束，应按快速卸载装置取1.0。

由于 m _H 及? m _H 的值无法确定，虽不能准确确定动力系数 φ ₃ 的取值，但取值范围是能够确定的。当约束力? m _H 很小无限接近0，吊物质量很大时，? m _H / m _H 的取值为大于0；当约束力? m _H 很大，吊物质量很小无限接近0时? m _H / m _H 的取值为小于1。则? m _H / m _H 的取值范围为0<? m _H / m _H <1；按公式推算出动力系数 φ ₃ 的取值范围为：–1< φ ₃ <1；针对动力系数 φ ₃ 取值范围产生的影响做如下剖析。

（1）当 φ ₃ 无限接近1时，代表着? m _H —约束力很小。

此时起升荷载的动力效应值无限接近于起升荷载，即冲击荷载很小，对塔式起重机造成的不利影响较小。

（2）当 φ ₃ 无限接近–1时，代表着? m _H —约束力很大。

此时起升荷载的动力效应值的绝对值无限接近于起升荷载，但方向与正常工作状况下的相反。

正常工作状况下，起升荷载的作用力是向下的，与起重臂自重荷载叠加，平衡臂自重荷载通过塔身作为支点与这两个荷载 配平。

根据起升荷载的大小，对塔身及基础可能会产生不平衡弯矩（方向不确定）。但只要起升荷载是在额定起吊重量范围内，塔式起重机便是安全的，因为这本来就是设计的正常工作状况。

当起升荷载的作用力向上时，这个向上的力与平衡臂（含配重）产生的自重荷载叠加，塔身的另一端就只有起重臂的自重荷载，在这种工况下，平衡臂方向产生的弯矩肯定大于起重臂方向产生的弯矩。起升荷载越大，不平衡弯矩就越大，在这种情况下，如果不平衡力矩大于塔式起重机的设计抗倾覆力矩时，就可能会在塔身薄弱位置或弯矩最大位置造成构件破坏而导致塔式起重机倾覆。

这种工况对塔式起重机的安全影响很大。

（3）当 φ ₃ 等于0时，代表? m _H —约束力与吊物质量完全相等。

只有当约束力与吊物质量完全相等时，? m _H / m _H =1/2，按式可以计算得出动力系数φ3为0。

在这种工况下，在吊物脱离约束物的一瞬间，起升荷载的动力效应为0，换句话说就是此时相当于空载。因为吊物荷载方向是垂直向下，约束力方向是垂直向上，而两者大小完全相等，就互相抵消了。

但这不代表这种工况是安全的，因为过了这一瞬间，约束力解除后吊物重量在很短的时间内就加载到塔机上，依然会对塔机产生向下的冲击荷载，只是此时的 m _H 就只有吊物质量了，如果吊物质量大，短时间加载导致的冲击荷载依然会造成塔式起重机剧烈晃动，甚至倒塌的严重后果。

1.3   力矩限制器及重量限制器失效，起吊荷载小于额定起吊重量

由于起吊荷载（含约束力）小于额定起吊重量，在不主动停止作业的情况下，吊物最终会被调离约束物。

这时对塔式起重机的影响与第二种工况相同，当约束力较小时，对塔式起重机安全不构成危险，当约束力较大时，可能就会发生构件破坏、塔式起重机倾覆事故。

1.4   力矩限制器及重量限制器失效，起吊荷载大于额定起吊重量

如果不及时停止作业，可能会出现以下3种情况。

（1）在吊物还未被吊离约束物时就已经因为超载发生钢丝绳断裂、起重臂折断或塔式起重机倾覆事故。

（2）在吊物被吊离约束物时发生构件破坏、塔式起重机倾覆事故。

其原理与第二种工况的第二种情形相同，但由于起吊荷载很大，所以造成倒塌的风险也越高，可能性极大。

（3）如果塔式起重机质量足够好，抗倾覆能力足够大，也可能只会造成塔身剧烈晃动，最终未造成构件破坏、塔式起重机倾覆事故。

以上分4种工况对“起吊埋入地下物件”对塔式起重机造成的影响及危险性做了深入分析。从分析中可以看出，起吊埋入地下物件对塔式起重机安全会造成或多或少的影响，当起升荷载很大时，很有可能会造成折臂或倾覆的事故，在塔式起重机使用中应严格预防此种情况发生。

2   其他类似工况

以下几种工况所产生的后果与起吊埋入地下物件的后果类似。

（1）在起吊过程中，钢丝绳（塔式起重机钢丝绳或吊索吊具）突然发生断裂，吊物脱落。

（2）由于捆绑不牢固或者吊物本身物理形状发生改变，在起吊过程中吊物脱落。

（3）在钢丝绳被吊物压住的情况下用塔式起重机硬拽，在钢丝绳被拽出来的一瞬间也相当于突然卸荷，也有类似危险。

（4）在正常使用中卸荷太快。比如在用混凝土料斗浇筑混凝土时，混凝土坍落度很大，料斗很光滑，在打开料斗出口门的速度非常快的情况下混凝土卸料速度很快，在很短的时间内就全部卸完，其效果也相当于突然卸荷。如果混凝土很重、卸料位置的幅度又很大的情况下会造成起重臂急速上扬，如果塔式起重机的抗倾覆能力不够，就完全有可能造成构件破坏、塔式起重机倾覆事故。

3   受力相反，危害差不多的工况

在施工中另外一种工况是塔式起重机突然加载，比如将吊物搁置在临边位置或不稳定的支架上，在钢丝绳已经松弛但未脱开吊钩的情况下吊物突然往下掉，吊物下落一段距离后钢丝绳会重新受力，在受力的一瞬间会对塔式起重机造成一个向下的冲击荷载，冲击荷载的大小与吊物质量、下落高度有直接关系，吊物质量越大、下落高度越大，冲击荷载越大，塔式起重机就越危险。

从以上分析可以看出，无论是突然加载，还是突然减载，均会对塔式起重机造成非常不利的影响，轻者造成塔式起重机晃动，结构件受损，重者造成折臂或塔式起重机倾覆事故。所以在起重吊装作业中要遵守以下 规定：

（1）埋入地下物件不能吊；

（2）及时检查、更换钢丝绳；

（3）绑扎牢固，防止吊物滑落；

（4）根据吊物物理特性选择合理吊运方式，防止空中变形脱落；

（5）严禁利于塔式起重机硬拽被吊物压住的钢丝绳；

（6）吊物落地位置要安全稳固，防止吊物自身滑落或落地点坍塌造成吊物一起塌落。