ПАДЕНИЕ САМОХОДНОГО АВТОКРАНА ИЗ-ЗА ПРОДАВЛИВАНИЯ ВЫНОСНОЙ ОПОРЫ

Где и когда произошло:

Казахстан, Жамбылская область, г. Тараз, строительная площадка цеха сухого помола известняка ТОО «Жамбылгипс». Монтажный горизонт нового дробильно-обжигового отделения, четырехосный гидравлический автомобильный кран грузоподъемностью 70 тонн (Liebherr LTM 1070-4.1). Декабрь 2021 года, первая смена, 11:40.

Что произошло (хроника ЧП):

Автокран выполнял операцию по подаче и монтажу стального циклонного теплообменника массой 9,4 тонны на железобетонный постамент высотой 14 метров. Для обеспечения требуемого вылета (18 метров) четырехсекционная телескопическая стрела крана была выдвинута на длину 30 метров.

Площадка установки крана представляла собой песчано-гравийную насыпь поверх засыпанной за два месяца до этого технологической траншеи кабельной трассы. Грунт в зоне засыпки не был послойно уплотнен виброкатком. Машинист автокрана 6-го разряда (44 года) выдвинул все четыре гидравлические выносные опоры (аутригеры) на полную опорную базу, однако пренебрег установкой инвентарных подкладок: вместо жестких сталедеревянных щитов под круглые стальные подпятники диаметром 400 мм он подложил обрезки сосновых досок толщиной всего 40 мм.

После строповки циклона кран поднял конструкцию на высоту 1,5 метра, выполнил паузу и начал плавный поворот башни с грузом влево, в сторону технологической траншеи. По мере смещения центра тяжести крановой установки в сторону левого заднего сектора нагрузка на левую заднюю выносную опору лавинообразно возросла. Сосновая доска треснула вдоль волокон, после чего стальной подпятник штока гидроцилиндра прорезал рыхлый насыпной грунт и провалился в скрытую пазуху траншеи на глубину 1,2 метра.

Механика аварии:

Колоссальное удельное давление на грунт: При повороте башни с грузом на критическом вылете на одну нагруженную выносную опору приходится до 75–80% суммарного веса крана, противовесов и груза (реакция опоры $R$ превышает 450–500 кН / 45–50 тонн силы). Без широкой распределительной площадки удельное давление под штатным подпятником диаметром 400 мм ($S \approx 0{,}126\text{ м}^2$) подскочило до:
$$P = \frac{R}{S} = \frac{500\,000}{0{,}126} \approx 3{,}97\text{ МПа (около 40 кгс/см}^2\text{)}$$
Несущая способность неуплотненного песчано-гравийного грунта составляет не более 1,5–2,0 кгс/см². Предел прочности основания был превышен более чем вдвое.
Срез и пластический сдвиг грунтового массива: Произошел мгновенный сдвиг грунтовой призмы обрушения в сторону кабельного коллектора. Опора ушла вниз за доли секунды.
Геометрический крен и смещение опрокидывающего момента: Провал одной опоры на 1,2 метра вызвал резкий динамический крен шасси крана на угол более 9°. На вылете стрелы 30 метров отклонение оголовка стрелы по горизонтали составило свыше 4,5 метров.
Переход через ребро опрокидывания: Вектор результирующей силы тяжести системы «кран + противовес + груз» мгновенно вышел за пределы опорного контура (за линию опрокидывания, проходящую через соседние аутригеры). Возник неуправляемый опрокидывающий момент, превышающий удерживающий момент машины в 1,7 раза.
Динамический удар стрелы: 30-метровая стальная стрела массой более 12 тонн вместе с подвешенным 9-тонным циклоном описала дугу свободного падения, ударившись о металлоконструкции строящегося каркаса здания и переломившись в зоне телескопического стыка второй секции.

Последствия:

В зоне монтажа на бетонном постаменте и под ним находились двое монтажников стальных и железобетонных конструкций.

Мгновенное раздавливание конструкциями: Падающая стрела крана снесла временные трубчатые строительные леса, на которых находился монтажник 4-го разряда (38 лет). Рабочего сбросило с высоты 14 метров на арматурные выпуски фундамента с последующим придавливанием сорвавшимся 9-тонным стальным циклоном. Смерть наступила мгновенно от разрушения костей скелета, открытой травмы черепа и размозжения внутренних органов.
Травма второго рабочего: Находившийся внизу подсобный монтажник был сбит фрагментами разлетевшихся сосновых подкладок и деформированной балки лесов: закрытый перелом обеих костей левой голени со смещением, тяжелое сотрясение головного мозга.
Травма машиниста крана: Кабина автокрана при перевороте шасси на бок рухнула на бетонные блоки с высоты 2,5 метров. Машинист получил компрессионный перелом поясничного отдела позвоночника, перелом ключицы и травматический шок.
Ущерб объекту: Разрушен пролет стального каркаса цеха, автокран получил не подлежащие восстановлению деформации стрелы, рамы и опорно-поворотного круга (списание машины в металлолом).

Грубейшие нарушения:

Установка стрелового самоходного крана на неутрамбованном насыпном грунте над свежезасыпанными траншеями и подземными коммуникациями без согласования со строительным генпланом.
Применение случайных деревянных подкладок (тонких сосновых досок) вместо инвентарных щитов расчетной площади (деревянных шпальных выкладок или композитных инвентарных плит).
Отсутствие проверки плотности грунта и пренебрежение правилом пробного вывешивания крана с грузом перед выполнением поворота стрелы.
Работа в зоне строящихся конструкций без ограждения опасной зоны возможного падения стрелы и груза сигнальной лентой.
Несоблюдение допустимых расстояний от выносных опор крана до откоса выемок (траншей) по СНиП/СП.

Как выжить (инструкция по безопасности при установке и работе стреловых кранов на выносных опорах):

Инвентарные подкладки — закон физики: Площадь подкладки под подпятник рассчитывается исходя из несущей способности грунта. Для кранов грузоподъемностью свыше 50 тонн применяются только инвентарные стальные распределительные щиты или сплошные брусковые щиты из твердых пород дерева (дуб, береза) толщиной не менее 100–120 мм, площадью от $1{,}0\text{–}1{,}5\text{ м}^2$ под каждую опору. Никаких досок, кирпичей или обрезков фанеры.
Дистанция от края траншеи и откоса: Запрещено устанавливать кран на краю откосов, котлованов или траншей ближе безопасного расстояния. При глубине траншеи $H$ расстояние от основания откоса до ближайшей опоры крана в песчаных и насыпных грунтах должно составлять не менее $1{,}5 \cdot H$ плюс 1 метр.
Контроль горизонтальности (пузырьковый уровень и датчики): Кран должен быть выставлен строго горизонтально (отклонение не более 0,5 градуса). Все колеса шасси обязаны быть полностью оторваны от земли — вся нагрузка передается исключительно на выдвинутые балки аутригеров.
Тестовое вывешивание и маневр: Перед началом основных работ обязателен цикл проверки:

Поднять груз массой 100% от текущего плана на высоту 100–200 мм;
Выдержать паузу 5 минут, визуально контролируя осанку подпятников;
Медленно провести стрелу по всей рабочей дуге поворота над землей, убеждаясь в отсутствии проседания грунта под опорными узлами.

Зона падения стрелы — пустая зона: Нахождение стропальщиков и монтажников под стрелой, в плоскости ее возможного падения и в радиусе вылета груза плюс 7 метров во время перемещения и подъема конструкций строжайше запрещено. Монтажники выходят на узел только после полной остановки стрелы над посадочным местом и опускания груза на высоту не более 30 см до проектной отметки.