吊机作业轮胎离地安全风险分析与防范措施探讨

引言

在工程建设、物流运输和工业生产中，吊机（起重机）是不可或缺的重要设备。然而，吊机作业过程中的安全问题一直备受关注，其中”轮胎离地”现象是吊机作业中一种常见但极易被忽视的安全隐患。当吊机的支撑轮胎离开地面时，意味着设备的稳定性基础发生了改变，这可能导致整机倾覆、结构损坏甚至人员伤亡等严重后果。本文将从技术原理、风险成因、事故案例、防范措施等多个维度，对吊机作业轮胎离地安全风险进行深入分析，并提出系统性的防范对策。

一、吊机作业轮胎离地的概念与分类

1.1 轮胎离地的定义

轮胎离地是指吊机在作业过程中，由于各种原因导致部分或全部支撑轮胎脱离地面接触的现象。这种现象在汽车起重机、轮胎式起重机等移动式起重设备中尤为常见。

1.2 轮胎离地的分类

根据离地程度和表现形式，可分为：

完全离地：所有轮胎离开地面，整机重量完全由支腿或履带承担
部分离地：部分轮胎离开地面，其余轮胎仍保持接触
间歇性离地：在吊载过程中轮胎反复离地和着地
隐蔽性离地：轮胎看似接触地面，但实际承载重量极小或已失去支撑作用

【核心章节】二、轮胎离地的主要风险成因分析

2.1 超载作业

主题句：超载是导致轮胎离地最直接、最危险的原因。

详细分析：当吊机实际起重量超过额定起重量时，轮胎承受的压力超过设计极限，导致轮胎变形、悬空。根据《起重机设计规范》（GB/T 3811）和《起重机械安全规程》（GB 6067）规定，吊机必须严格遵守载荷特性曲线。然而在实际作业中，由于以下原因超载现象屡禁不止：

作业人员对重物重量估计不足
为追求效率冒险作业
吊装方案不合理，未考虑吊索具重量
多台吊机协同作业时载荷分配不均

数据支撑：研究表明，当实际载荷达到额定载荷的110%时，轮胎离地风险增加300%；达到120%时，风险增加800%。

2.2 支腿操作不当

主题句：支腿未正确伸出或支撑地面不实是导致轮胎离地的常见原因。

详细分析：汽车起重机作业时必须伸出支腿，使轮胎完全卸载。但以下情况会导致轮胎仍承担部分重量：

支腿未完全伸出，高度不足
�支腿垫板面积不足或垫板下陷
支撑地面松软、不平整，导致支腿下沉
支腿油路系统故障，压力不足
操作顺序错误，未按”先伸水平腿再伸垂直腿”的顺序操作

案例说明：2019年某工地一台50吨汽车起重机在吊装作业时，因支腿垫板下陷导致左侧后支腿支撑失效，作业时轮胎离地约5cm，最终造成整机侧翻，砸坏下方设备，所幸无人员伤亡。

2.3 吊载过程中的动态载荷

主题句：吊载过程中的冲击载荷、惯性载荷会导致轮胎瞬间离地。

详细分析：即使静态载荷在安全范围内，以下动态因素也会导致轮胎瞬间离地：

快速起钩/落钩：产生冲击载荷，动载系数可达1.2-1.5
急转弯或急刹车：产生水平惯性力，改变载荷分配
风载作用：高空吊装时风力导致载荷摆动
吊物摆动：吊物在空中摆动产生离心力
地面不平：行驶或回转时产生颠簸

技术原理：根据动力学公式，冲击载荷 F = m(g + a)，其中a为加速度。当a达到2m/s²时，载荷增加约20%。

2.4 设备自身因素

主题句：轮胎气压不足、悬挂系统故障等设备问题会增加离地风险。

详细分析：

轮胎气压不足：导致轮胎承载能力下降，相同载荷下变形更大
悬挂系统故障：减震器失效、弹簧疲劳，导致载荷分配异常
车架变形：长期超载导致车架变形，改变轮胎接地压力分布
轮胎磨损不均：导致接地面积减小，局部压力过大

2.5 环境因素

主题句：恶劣环境条件会间接导致轮胎离地风险增加。

详细分析：

地面条件：雨后泥泞、冻土融化、回填土未沉实等
坡度作业：在坡道上作业，载荷向低侧转移，高侧轮胎易离地 2020年某北方工地冬季作业，因冻土融化导致支腿下陷，轮胎离地后整机倾覆，造成2人死亡。

【核心章节】三、轮胎离地的力学分析与理论计算

3.1 静力学分析模型

当轮胎离地时，吊机的受力状态发生根本变化。以最常见的四支腿汽车起重机为例：

正常状态：

整机重量G由四个轮胎平均分担（理想状态）
每个轮胎受力 F = G/4

支腿支撑状态：

整机重量G由四个支腿承担
轮胎受力为零

危险状态（部分轮胎离地）：

假设左前轮胎离地，则整机重量由其余三个轮胎和支腿共同承担
这种状态极不稳定，容易演变为倾覆

3.2 稳定性计算

根据GB/T 3811，起重机稳定性需满足：

抗倾覆稳定性： $$ M_{倾覆力矩} \leq M_{稳定力矩} / K $$

其中K为稳定性系数，一般取1.15-1.4。当轮胎离地时，稳定力矩臂长减小，稳定性急剧下降。

3.3 轮胎承载力计算

单个轮胎最大承载力： $$ F_{max} = P \times A \times C $$

其中：

P：轮胎气压（MPa）
A：接地面积（mm²）
C：安全系数（0.8-0.9）

当实际载荷超过此值时，轮胎将离地或损坏。

四、典型事故案例分析

4.1 案例一：超载导致轮胎离地倾覆

时间：2018年7月地点：广东某建筑工地设备：QY25汽车起重机经过：吊装22吨钢结构，额定载荷25吨，看似未超载。但未计入吊索具重量（约2吨）和动载系数，实际载荷达24.5吨。支腿未完全伸出，左侧轮胎离地约3cm。回转时载荷摆动，导致整机侧翻。后果：设备报废，1人死亡，直接经济损失180万元。教训：必须精确计算载荷，包括所有附加重量和动载系数。

4.1 案例二：支腿下陷导致轮胎离地

时间：2020年3月地点：江苏某化工厂设备：QY50汽车起重机经过：在回填土区域作业，支腿垫板面积不足（仅用枕木）。作业中支腿下陷，轮胎逐渐离地。司机未察觉，继续吊装30吨设备。当吊物离地瞬间，轮胎突然着地反弹，产生冲击载荷，导致支腿油管爆裂。后果：设备损坏，吊物坠落砸坏下方管道，造成化工原料泄漏。教训：必须确保支腿支撑在坚实地面，使用足够面积的垫板。

4.1 案例三：动态载荷导致轮胎离地

时间：2021年5月地点：上海某港口设备：轮胎式龙门吊（RTG）经过：吊装集装箱时，司机快速起升，动载系数达到1.3。同时地面有轻微坡度（1.5°），导致后侧轮胎离地。此时一阵侧风（风速8m/s）使吊物摆动，整机向后滑移并倾覆。后果：RTG严重损坏，集装箱坠海，砸坏码头设施。 **教训：动态载荷和环境因素叠加是重大风险源，必须严格控制操作速度，避免在坡道或大风天气作业。

五、系统性防范措施

5.1 技术措施

5.1.1 优化设计与制造

主题句：从源头提升设备本质安全水平。

具体措施：

增强轮胎承载能力：选用高承载指数轮胎，气压监测系统（TPMS）实时监控
改进支腿系统：采用双级伸缩支腿，增加接地面积；配置支腿压力传感器，实时显示支撑力
安装防离地监测装置：在关键轮胎安装位移传感器，当离地高度>5mm时自动报警
智能限载系统：集成载荷、幅度、高度、风速等参数，自动计算并限制操作

代码示例（模拟智能限载系统逻辑）：

class CraneSafetySystem:
    def __init__(self):
        self.max_load = 25000  # 额定载荷25吨
        self.load_sensor = LoadSensor()
        self.tire_sensor = TireSensor()
        self.wind_sensor = WindSensor()
        self.support_force_sensor = SupportForceSensor()
    
    def check_safety(self):
        """实时安全检查"""
        current_load = self.load_sensor.get_value()
        tire_status = self.tire_sensor.get_status()  # 返回轮胎离地状态
        wind_speed = self.wind_sensor.get_value()
        support_force = self.support_force_sensor.get_value()
        
        # 1. 载荷检查
        if current_load > self.max_load:
            return False, "超载报警"
        
        # 2. 轮胎离地检查
        if tire_status['any_lifted']:
            return False, f"轮胎离地报警：{tire_status['lifted_tires']}"
        
        # 3. 动态载荷检查（考虑冲击）
        dynamic_load = current_load * 1.3  # 动载系数
        if dynamic_load > self.max_load:
            return True, "警告：动态载荷接近极限"
        
        # 4. 支腿支撑力检查
        if support_force < current_load * 0.9:
            return False, "支腿支撑力不足"
        
        # 5. 风速检查
        if wind_speed > 10.8:  # 6级风
            return False, "风速超标"
        
        return True, "安全"
    
    def auto_limit(self):
        """自动限制危险操作"""
        if not self.check_safety()[0]:
            # 自动切断起升和回转动力
            self.cut_power()
            self.alarm()

5.1.2 改进作业工艺

主题句：优化吊装方案，从工艺上消除风险。

具体措施：

精确重量核算：使用电子吊秤，计入吊索具、动载系数（1.1-1.3）
合理选择吊点：确保吊物重心与吊机中心对称限载曲线**：严格遵守载荷特性曲线，留15%安全余量
多机协同：采用平衡梁或计算机控制同步系统
地面处理：作业前对地面进行压实、铺设钢板（面积≥支腿面积3倍）

5.2 管理措施

5.2.1 作业前检查清单

主题句：建立标准化的作业前检查流程。

检查清单：

[ ] 轮胎气压是否正常（标准值±5%）
[ ] 支腿是否完全伸出，垂直度偏差°
[ ] 支腿垫板面积是否足够（≥0.2m²/支腿）
[ ] 地面承载力是否≥15t/m²（用土壤贯入仪检测）
[ ] 载荷是否精确计算（包括吊索具）
[ ] 吊物重心是否确认
[ ] 作业半径是否在载荷曲线内
[ ] 风速是否<10.8m/s（6级风）
[ ] 周边障碍物是否清理
[ ] 应急预案是否到位

5.2.2 作业过程监控

主题句：实施全过程动态监控。

监控要点：

司机操作：平稳起降，避免急操作；回转速度≤2r/min
信号指挥：配备专职指挥，使用标准手势/对讲机
监护人员：设置地面监护，观察轮胎和支腿状态
视频监控：在支腿和轮胎处安装摄像头，司机室实时查看
数据记录：使用黑匣子记录仪，记录载荷、角度、速度等参数

5.2.3 人员培训与资质

主题句：提升人员安全意识和操作技能。

培训内容：

轮胎离地风险机理（理论培训8学时）
设备载荷特性曲线解读（实操培训16学6）
动态载荷识别与控制（模拟器训练）
应急处理（轮胎离地时的紧急处置）
每年复训，考核合格上岗

5.3 应急措施

5.3.1 轮胎离地时的应急处置

主题句：一旦发现轮胎离地，必须立即采取正确应急措施。

应急流程：

立即停止作业：停止起升、回转、变幅动作
平稳降落：缓慢下降吊物至地面或安全位置
检查原因：分析是超载、支腿问题还是地面问题
重新部署：调整支腿、加固地面或减载后重新作业
严禁：在轮胎离地状态下继续作业或强行回转

5.3.2 倾覆应急救援

主题句：制定详细的倾覆应急救援预案。

预案要点：

立即疏散周边人员
切断电源和油路
防止二次伤害（如吊物坠落）
专业救援队伍进场
保护现场，配合调查

六、新技术应用展望

6.1 物联网与远程监控

通过IoT技术，实现：

轮胎离地实时监测与预警
支腿压力远程监控
载荷自动识别与限制
远程专家诊断

6.2 人工智能与机器学习

利用AI算法：

预测轮胎离地风险（基于历史数据）
优化吊装路径规划
自动识别危险操作模式
智能辅助决策

2.3 数字孪生技术

建立吊机数字孪生模型：

实时同步物理设备状态
模拟不同工况下的轮胎离地风险
虚拟调试与培训
预测性维护

七、结论

吊机作业轮胎离地是一个涉及设备、操作、环境、管理等多方面因素的复杂安全问题。其风险根源在于载荷失控、支撑失效和动态扰动。防范轮胎离地必须采取”技术+管理+应急”三位一体的系统性措施：

技术层面：通过智能监测、本质安全设计和工艺优化，从源头降低风险
管理层面：建立标准化作业流程，强化人员培训和过程监控
应急层面：制定科学预案，确保一旦发生能快速正确处置

最终目标是实现从”被动应对”到”主动预防”的转变，将轮胎离地风险控制在可接受范围内，保障人员、设备和环境安全。随着新技术的发展，智能化、无人化将成为未来吊机安全作业的重要方向。

参考文献：

GB/T 3811-2008《起重机设计规范》
GB 6067.1-2010《起重机械安全规程》
GB/T 5031-2019《塔式起重机》
中国建筑业协会机械安全分会事故案例库
OSHA 1926.1400 起重机和吊装作业标准

作者声明：本文仅供专业技术人员参考，实际作业请严格遵守国家法规和企业操作规程。# 吊机作业轮胎离地安全风险分析与防范措施探讨

引言

一、吊机作业轮胎离地的概念与分类

1.1 轮胎离地的定义

轮胎离地是指吊机在作业过程中，由于各种原因导致部分或全部支撑轮胎脱离地面接触的现象。这种现象在汽车起重机、轮胎式起重设备中尤为常见。

1.2 轮胎离地的分类

根据离地程度和表现形式，可分为：

完全离地：所有轮胎离开地面，整机重量完全由支腿或履带承担
部分离地：部分轮胎离开地面，其余轮胎仍保持接触
间歇性离地：在吊载过程中轮胎反复离地和着地
隐蔽性离地：轮胎看似接触地面，但实际承载重量极小或已失去支撑作用

二、轮胎离地的主要风险成因分析

2.1 超载作业

主题句：超载是导致轮胎离地最直接、最危险的原因。

作业人员对重物重量估计不足
为追求效率冒险作业
吊装方案不合理，未考虑吊索具重量
多台吊机协同作业时载荷分配不均

数据支撑：研究表明，当实际载荷达到额定载荷的110%时，轮胎离地风险增加300%；达到120%时，风险增加800%。

2.2 支腿操作不当

主题句：支腿未正确伸出或支撑地面不实是导致轮胎离地的常见原因。

详细分析：汽车起重机作业时必须伸出支腿，使轮胎完全卸载。但以下情况会导致轮胎仍承担部分重量：

支腿未完全伸出，高度不足
支腿垫板面积不足或垫板下陷
支撑地面松软、不平整，导致支腿下沉
支腿油路系统故障，压力不足
操作顺序错误，未按”先伸水平腿再伸垂直腿”的顺序操作

2.3 吊载过程中的动态载荷

主题句：吊载过程中的冲击载荷、惯性载荷会导致轮胎瞬间离地。

详细分析：即使静态载荷在安全范围内，以下动态因素也会导致轮胎瞬间离地：

快速起钩/落钩：产生冲击载荷，动载系数可达1.2-1.5
急转弯或急刹车：产生水平惯性力，改变载荷分配
风载作用：高空吊装时风力导致载荷摆动
吊物摆动：吊物在空中摆动产生离心力
地面不平：行驶或回转时产生颠簸

技术原理：根据动力学公式，冲击载荷 F = m(g + a)，其中a为加速度。当a达到2m/s²时，载荷增加约20%。

2.4 设备自身因素

主题句：轮胎气压不足、悬挂系统故障等设备问题会增加离地风险。

详细分析：

轮胎气压不足：导致轮胎承载能力下降，相同载荷下变形更大
悬挂系统故障：减震器失效、弹簧疲劳，导致载荷分配异常
车架变形：长期超载导致车架变形，改变轮胎接地压力分布
轮胎磨损不均：导致接地面积减小，局部压力过大

2.5 环境因素

主题句：恶劣环境条件会间接导致轮胎离地风险增加。

详细分析：

地面条件：雨后泥泞、冻土融化、回填土未沉实等
坡度作业：在坡道上作业，载荷向低侧转移，高侧轮胎易离地 2020年某北方工地冬季作业，因冻土融化导致支腿下陷，轮胎离地后整机倾覆，造成2人死亡。

三、轮胎离地的力学分析与理论计算

3.1 静力学分析模型

当轮胎离地时，吊机的受力状态发生根本变化。以最常见的四支腿汽车起重机为例：

正常状态：

整机重量G由四个轮胎平均分担（理想状态）
每个轮胎受力 F = G/4

支腿支撑状态：

整机重量G由四个支腿承担
轮胎受力为零

危险状态（部分轮胎离地）：

假设左前轮胎离地，则整机重量由其余三个轮胎和支腿共同承担
这种状态极不稳定，容易演变为倾覆

3.2 稳定性计算

根据GB/T 3811，起重机稳定性需满足：

抗倾覆稳定性： $$ M_{倾覆力矩} \leq M_{稳定力矩} / K $$

其中K为稳定性系数，一般取1.15-1.4。当轮胎离地时，稳定力矩臂长减小，稳定性急剧下降。

3.3 轮胎承载力计算

单个轮胎最大承载力： $$ F_{max} = P \times A \times C $$

其中：

P：轮胎气压（MPa）
A：接地面积（mm²）
C：安全系数（0.8-0.9）

当实际载荷超过此值时，轮胎将离地或损坏。

四、典型事故案例分析

4.1 案例一：超载导致轮胎离地倾覆

4.2 案例二：支腿下陷导致轮胎离地

4.3 案例三：动态载荷导致轮胎离地

时间：2021年5月地点：上海某港口设备：轮胎式龙门吊（RTG）经过：吊装集装箱时，司机快速起升，动载系数达到1.3。同时地面有轻微坡度（1.5°），导致后侧轮胎离地。此时一阵侧风（风速8m/s）使吊物摆动，整机向后滑移并倾覆。后果：RTG严重损坏，集装箱坠海，砸坏码头设施。教训：动态载荷和环境因素叠加是重大风险源，必须严格控制操作速度，避免在坡道或大风天气作业。

五、系统性防范措施

5.1 技术措施

5.1.1 优化设计与制造

主题句：从源头提升设备本质安全水平。

具体措施：

增强轮胎承载能力：选用高承载指数轮胎，气压监测系统（TPMS）实时监控
改进支腿系统：采用双级伸缩支腿，增加接地面积；配置支腿压力传感器，实时显示支撑力
安装防离地监测装置：在关键轮胎安装位移传感器，当离地高度>5mm时自动报警
智能限载系统：集成载荷、幅度、高度、风速等参数，自动计算并限制操作

代码示例（模拟智能限载系统逻辑）：

class CraneSafetySystem:
    def __init__(self):
        self.max_load = 25000  # 额定载荷25吨
        self.load_sensor = LoadSensor()
        self.tire_sensor = TireSensor()
        self.wind_sensor = WindSensor()
        self.support_force_sensor = SupportForceSensor()
    
    def check_safety(self):
        """实时安全检查"""
        current_load = self.load_sensor.get_value()
        tire_status = self.tire_sensor.get_status()  # 返回轮胎离地状态
        wind_speed = self.wind_sensor.get_value()
        support_force = self.support_force_sensor.get_value()
        
        # 1. 载荷检查
        if current_load > self.max_load:
            return False, "超载报警"
        
        # 2. 轮胎离地检查
        if tire_status['any_lifted']:
            return False, f"轮胎离地报警：{tire_status['lifted_tires']}"
        
        # 3. 动态载荷检查（考虑冲击）
        dynamic_load = current_load * 1.3  # 动载系数
        if dynamic_load > self.max_load:
            return True, "警告：动态载荷接近极限"
        
        # 4. 支腿支撑力检查
        if support_force < current_load * 0.9:
            return False, "支腿支撑力不足"
        
        # 5. 风速检查
        if wind_speed > 10.8:  # 6级风
            return False, "风速超标"
        
        return True, "安全"
    
    def auto_limit(self):
        """自动限制危险操作"""
        if not self.check_safety()[0]:
            # 自动切断起升和回转动力
            self.cut_power()
            self.alarm()

5.1.2 改进作业工艺

主题句：优化吊装方案，从工艺上消除风险。

具体措施：

精确重量核算：使用电子吊秤，计入吊索具重量、动载系数（1.1-1.3）
合理选择吊点：确保吊物重心与吊机中心对称
遵守载荷曲线：严格遵守载荷特性曲线，留15%安全余量
多机协同：采用平衡梁或计算机控制同步系统
地面处理：作业前对地面进行压实、铺设钢板（面积≥支腿面积3倍）

5.2 管理措施

5.2.1 作业前检查清单

主题句：建立标准化的作业前检查流程。

检查清单：

[ ] 轮胎气压是否正常（标准值±5%）
[ ] 支腿是否完全伸出，垂直度偏差°
[ ] 支腿垫板面积是否足够（≥0.2m²/支腿）
[ ] 地面承载力是否≥15t/m²（用土壤贯入仪检测）
[ ] 载荷是否精确计算（包括吊索具）
[ ] 吊物重心是否确认
[ ] 作业半径是否在载荷曲线内
[ ] 风速是否<10.8m/s（6级风）
[ ] 周边障碍物是否清理
[ ] 应急预案是否到位

5.2.2 作业过程监控

主题句：实施全过程动态监控。

监控要点：

司机操作：平稳起降，避免急操作；回转速度≤2r/min
信号指挥：配备专职指挥，使用标准手势/对讲机
监护人员：设置地面监护，观察轮胎和支腿状态
视频监控：在支腿和轮胎处安装摄像头，司机室实时查看
数据记录：使用黑匣子记录仪，记录载荷、角度、速度等参数

5.2.3 人员培训与资质

主题句：提升人员安全意识和操作技能。

培训内容：

轮胎离地风险机理（理论培训8学时）
设备载荷特性曲线解读（实操培训16学时）
动态载荷识别与控制（模拟器训练）
应急处理（轮胎离地时的紧急处置）
每年复训，考核合格上岗

5.3 应急措施

5.3.1 轮胎离地时的应急处置

主题句：一旦发现轮胎离地，必须立即采取正确应急措施。

应急流程：

立即停止作业：停止起升、回转、变幅动作
平稳降落：缓慢下降吊物至地面或安全位置
检查原因：分析是超载、支腿问题还是地面问题
重新部署：调整支腿、加固地面或减载后重新作业
严禁：在轮胎离地状态下继续作业或强行回转

5.3.2 倾覆应急救援

主题句：制定详细的倾覆应急救援预案。

预案要点：

立即疏散周边人员
切断电源和油路
防止二次伤害（如吊物坠落）
专业救援队伍进场
保护现场，配合调查

六、新技术应用展望

6.1 物联网与远程监控

通过IoT技术，实现：

轮胎离地实时监测与预警
支腿压力远程监控
载荷自动识别与限制
远程专家诊断

6.2 人工智能与机器学习

利用AI算法：

预测轮胎离地风险（基于历史数据）
优化吊装路径规划
自动识别危险操作模式
智能辅助决策

6.3 数字孪生技术

建立吊机数字孪生模型：

实时同步物理设备状态
模拟不同工况下的轮胎离地风险
虚拟调试与培训
预测性维护

七、结论

技术层面：通过智能监测、本质安全设计和工艺优化，从源头降低风险
管理层面：建立标准化作业流程，强化人员培训和过程监控
应急层面：制定科学预案，确保一旦发生能快速正确处置

参考文献：

GB/T 3811-2008《起重机设计规范》
GB 6067.1-2010《起重机械安全规程》
GB/T 5031-2019《塔式起重机》
中国建筑业协会机械安全分会事故案例库
OSHA 1926.1400 起重机和吊装作业标准

作者声明：本文仅供专业技术人员参考，实际作业请严格遵守国家法规和企业操作规程。