冷却塔拆除方法与流程

1.本发明属于冷却塔拆除技术领域，具体涉及一种冷却塔拆除方法。

背景技术：

2.随着城市现代化建设的迅速发展，城市中工业厂区土地的重新规划利用势在必行，其中将热电厂从市中心迁往郊区是城市规划发展的重点难点。热电厂的冷却塔占地面积大，建筑高度高，现有技术中采用爆破或人工拆除的方式进行冷却塔的拆除工作，爆破拆除对场地范围要求大，爆破时产生的噪音、飞石和震动对周边设施存在一定程度的影响，市区中工业厂区周边建筑通常较为密集，不利于进行爆破作业，而采用人工拆除的方式进度缓慢，施工周期长，且高空作业存在安全隐患，无论是采用爆破拆除还是采用人工拆除的方式均不能同时满足对周边设施影响小、施工周期短的要求。

技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种冷却塔拆除方法，旨在能够满足冷却塔拆除时对周边设施影响小、施工周期短的要求。

4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种冷却塔拆除方法，包括如下步骤：

5.根据待拆除冷却塔建立冷却塔模型；

6.根据所述冷却塔模型进行有限元分析，得到预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度，当破碎切口的角度在所述预设切口稳定角度以内时，所述冷却塔模型处于稳定状态，当所述破碎切口的角度达到所述预设切口稳定角度时，所述冷却塔模型开始出现变形趋势，当所述破碎切口的角度达到所述预设切口倒塌角度时，所述冷却塔模型开始发生倒塌；

7.根据所述预设切口稳定角度和所述预设切口倒塌角度，融入施工安全系数，得到目标切口稳定角度和目标切口倒塌角度；

8.根据所述待拆除冷却塔的周边环境，确定所述待拆除冷却塔的目标倾倒方向；

9.根据所述目标倾倒方向确定起始点，根据所述目标切口稳定角度和所述目标切口倒塌角度，利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点的两侧进行同步破碎，直至所述待拆除冷却塔发生倒塌；

10.清理所述待拆除冷却塔倒塌后的场地。

11.在一种可能的实现方式中，所述根据所述冷却塔模型进行有限元分析，得到预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度的步骤，具体包括：

12.根据所述冷却塔模型的三维特征，对所述冷却塔模型进行整体屈曲稳定性分析，得到所述预设切口稳定角度和所述预设切口倒塌角度。

13.在一种可能的实现方式中，所述对所述冷却塔模型进行整体屈曲稳定性分析的步骤采用线性稳定性分析方法。

14.在一种可能的实现方式中，所述根据所述冷却塔模型进行有限元分析，得到预设

切口稳定角度和预设切口倒塌角度的步骤，还包括：

15.根据所述冷却塔模型的三维特征，采用显式动力分析方法，对所述冷却塔模型倒塌后的影响区域进行分析。

16.在一种可能的实现方式中，所述利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点的两侧进行同步破碎，直至所述待拆除冷却塔发生倒塌的步骤，具体包括：

17.集中破碎阶段，从所述起始点出发，利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点两侧进行同步破碎，直到所述破碎切口的角度达到所述目标切口稳定角度；

18.对称破碎阶段，在所述集中破碎阶段的基础上，利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点两侧进行同步破碎，直到所述破碎切口的角度达到所述目标切口倒塌角度；

19.放倒破碎阶段，在所述对称破碎阶段的基础上，利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点两侧进行同步破碎，直到所述待拆除冷却塔发生倒塌。

20.在一种可能的实现方式中，在所述利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点的两侧进行同步破碎的步骤中，

21.所述破碎切口邻近所述待拆除冷却塔塔底的端面为水平状，所述破碎切口邻近所述待拆除冷却塔塔顶的端面自所述起始点向两侧呈对称减小趋势。

22.在一种可能的实现方式中，在所述利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点的两侧进行同步破碎的步骤之前，包括以下步骤：

23.在所述待拆除冷却塔的外壁上标记出所述破碎切口的形状轮廓。

24.在一种可能的实现方式中，在所述利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点的两侧进行同步破碎，直至所述待拆除冷却塔发生倒塌的步骤之前，包括以下步骤：

25.对所述待拆除冷却塔的塌落振动速度进行核算，核算公式为：

26.式中式中，v

t

为塌落振动速度，单位为cm/s，m为下落构件的质量，单位为t，g为重力加速度，单位为m/s2，h为构件重心的高度，单位为m，σ为地面介质的破坏强度，单位为mpa，r为测点至塔身冲击地面振源中心的距离，单位为m，k

t

为塌落振动速度衰减系数，β为指数。。

27.在一种可能的实现方式中，在所述利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点的两侧进行同步破碎，直至所述待拆除冷却塔发生倒塌的步骤之前，包括以下步骤：对所述待拆除冷却塔的周围环境进行安全性评估。

28.在一种可能的实现方式中，在根据待拆除冷却塔建立冷却塔模型的步骤之前，包括以下步骤：对所述待拆除冷却塔进行结构安全性检测鉴定。

29.本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，本发明实施例提供的冷却塔拆除方法，通过对冷却塔模型进行有限元分析后得到预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度，后期施工时的破碎切口根据有限元分析的结果进行施工，施工过程可控；将分析结果融入相

应的施工安全系数，得到目标切口稳定角度和目标切口倒塌角度，施工安全系数的设置降低了施工风险，提高了施工的安全性；采用机械破碎工具对冷却塔进行拆除，使待拆除冷却塔沿目标倾倒方向定向倾倒，与人工拆除相比，机械破碎工具施工时间短，安全隐患小，与爆破拆除的方式相比，利用机械工具拆除时产生的振动、噪音小，所需场地范围小，对周边设施的干扰小。

附图说明

30.图1为本发明一实施例冷却塔拆除方法的流程图；

31.图2为本发明一实施例冷却塔拆除方法中破碎切口示意图；

32.图3为本发明一实施例冷却塔拆除方法中冷却塔外形示意图；

33.图4为本发明一实施例冷却塔拆除方法中冷却塔的位置平面图；

34.图5为本发明一实施例冷却塔拆除方法中冷却塔拆除流程图。

35.图中：001、待拆除冷却塔；002、破碎切口；003、冷却塔；004、铁路；005、铁路桥梁。

具体实施方式

36.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

37.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

38.请参阅图1至图3，本发明实施例提供一种冷却塔拆除方法，包括如下步骤：

39.s100，根据待拆除冷却塔建立冷却塔模型。

40.冷却塔模型可以通过对待拆除冷却塔001进行检测、测量后得到的数据建立，也可以根据待拆除冷却塔001的建筑施工图纸建立。

41.s200，根据冷却塔模型进行有限元分析，得到预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度，当破碎切口的角度在预设切口稳定角度以内时，冷却塔模型处于稳定状态，当破碎切口的角度达到预设切口稳定角度时，冷却塔模型开始出现变形趋势，当破碎切口的角度达到预设切口倒塌角度时，冷却塔模型开始发生倒塌。

42.在施工时，将施工进度与预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度对照，可以推测待拆除冷却塔001的状态，便于对施工风险进行把控。

43.s300，根据预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度，融入施工安全系数，得到目标切口稳定角度和目标切口倒塌角度。

44.考虑到软件计算的模块化，并不能100％模拟实际情况，从施工安全的角度出发，将相对应的施工安全系数分别融入预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度，得到目标切口稳定角度和目标切口倒塌角度，通过增大施工安全系数，使得目标切口稳定角度的数值小于等于预设切口稳定角度，能够避免冷却塔实际拆除过程中，还未达到预设切口稳定角度便开始发生变形，还使得目标切口倒塌角度的数值小于等于预设切口倒塌角度，能够避免冷却塔在实际拆除过程中，还未达到预设切口倒塌角度便开始发生倒塌，提高了施工的安全性。

45.可以理解的是，施工安全系数的数值可以根据实际施工情况进行确定，通过改变施工安全系数的数值，对应计算出不同的目标切口稳定角度和目标切口倒塌角度。例如，当计算得到的预设切口稳定角度为75

°

、预设切口倒塌角度为90

°

时，融入相应的施工安全系数，得到的目标切口稳定角度为50

°

，目标切口倒塌角度为80

°

，防止冷却塔提前发生变形或倒塌,保证施工过程的安全性。

46.s400，根据待拆除冷却塔的周边环境，确定待拆除冷却塔的目标倾倒方向。

47.在实际施工时，待拆除冷却塔001的目标倾倒方向，是根据冷却塔周边环境所确定的，在确定目标倾倒方向时，应使待拆除冷却塔001的倾倒方向尽量远离周边的重要建筑物，尽量减小施工时振动、噪音对周边重要建筑物的影响。

48.s500，根据目标倾倒方向确定起始点，根据目标切口稳定角度和目标切口倒塌角度，利用机械破碎工具沿待拆除冷却塔的圆周方向分别对起始点的两侧进行同步破碎，直至待拆除冷却塔发生倒塌。

49.采用机械破碎工具进行破碎切口的施工，安全可靠，且待拆除冷却塔在破碎切口形成后，能够实现先折放后倾倒，冷却塔倒塌后影响范围小。采取机械破碎切口、定向折放倾倒的施工方法，在保证周边铁路设备及建筑物安全、环保的前提下，定向拆除冷却塔，保证工程项目进度目标的顺利完成。具体的，本实施例中的机械破碎工具可以采用长臂式破碎锤，长臂式破碎锤对待拆除冷却塔001的塔壁进行破碎，以形成破碎切口002，在本实施例中，采用长臂式破碎锤便于对待拆除冷却塔001的塔壁进行破碎，破碎效率高，且长臂式破碎锤与待拆除冷却塔001距离远，施工较安全。当然，在实际施工时，也可采用其他用于拆除的机械工具，如液压剪、挖土机等。

50.s600，清理待拆除冷却塔倒塌后的场地。

51.将倒塌后的冷却塔通过垃圾转运车或货车等运输工具运输至建筑垃圾处理站。

52.本发明实施例所示的方案，与现有技术相比，本发明实施例提供的冷却塔拆除方法，通过对冷却塔模型进行有限元分析后得到预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度，后期施工时的破碎切口002根据有限元分析的结果进行施工，施工过程可控；将分析结果融入相应的施工安全系数，得到目标切口稳定角度和目标切口倒塌角度，施工安全系数的设置降低了施工风险，提高了施工的安全性；采用机械破碎工具对冷却塔进行拆除，使待拆除冷却塔001沿目标倾倒方向定向倾倒，与人工拆除相比，机械破碎工具施工时间短，安全隐患小，与爆破拆除的方式相比，利用机械工具拆除时产生的振动、噪音小，所需场地范围小，对周边设施的干扰小。

53.本发明实施例的冷却塔拆除方法，用于对热电厂的冷却塔进行拆除，尤其适用于冷却塔邻近高速铁路、客运专线铁路及普速铁路等周边环境复杂情况下的拆除，亦对邻近铁路拆除建筑物、高耸结构物具有参考价值。施工时所需的场地范围小，施工周期短，对周边设施影响小，解决了爆破拆除或人工拆除的施工方法受周边环境限制、项目进度制约从而无法满足施工条件的问题。

54.在一些可能的实施例中，根据冷却塔模型进行有限元分析，得到预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度的步骤s200，具体包括：根据冷却塔模型的三维特征，对冷却塔模型进行整体屈曲稳定性分析，得到预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度。

55.本实施例中，通过有限元分析软件对冷却塔模型进行分析，以得到冷却塔随着开

口范围逐渐增大，由稳定状态到开始变形直至最终倒塌的开口范围，在实际施工时，可以参考有限元分析的结果，方便对施工进度进行把控。

56.在一些可能的实施例中，对冷却塔模型进行整体屈曲稳定性分析的步骤采用线性稳定性分析方法。在进行有限元分析时，可以选择ansys的常规建模方式，即beam188(梁单元)+shell63(壳单元)的建模方式，以冷却塔模型中第一对支柱的中心为0

°

，作为起始位置，确定拆除高度后，左右对称地删除该高度的冷却塔模型上的若干壳单元，就可以模拟不同的开孔范围对冷却塔模型的影响，在本实施例中，拆除高度为标高11m

?

12m。

57.在一些可能的实施例中，s200中根据冷却塔模型进行有限元分析，得到预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度的步骤，还包括：根据冷却塔模型的三维特征，采用显式动力分析方法，对冷却塔模型倒塌后的影响区域进行分析。对于显示动力分析，同样可采用ansys建模软件进行分析，使用常规的建模方式，即b31(梁单元)+s4rsw(壳单元)的建模方式，对冷却塔模型倒塌后影响区域进行分析，以作为后续施工时的参照。

58.值得说明的是，本实施例中对有限元分析软件不作限定，采用有限元分析软件对冷却塔模型进行分析，可以使用ansys软件，也可以使用abaqus(abaqus soil compaction simulation)等软件进行分析。

59.在一些可能的实施例中，利用机械破碎工具沿待拆除冷却塔的圆周方向分别对起始点的两侧进行同步破碎，直至待拆除冷却塔发生倒塌的步骤s500，具体包括：集中破碎阶段，从起始点出发，利用机械破碎工具沿待拆除冷却塔的圆周方向分别对起始点两侧进行同步破碎，直到破碎切口的角度达到目标切口稳定角度。对称破碎阶段，在集中破碎阶段的基础上，利用机械破碎工具沿待拆除冷却塔的圆周方向分别对起始点两侧进行同步破碎，直到破碎切口的角度达到目标切口倒塌角度。放倒破碎阶段，在对称破碎阶段的基础上，利用机械破碎工具沿待拆除冷却塔的圆周方向分别对起始点两侧进行同步破碎，直到待拆除冷却塔发生倒塌。

60.在对铁路周边的冷却塔进行拆除施工时，结合铁路天窗时间进行施工，将拆除破碎过程分为集中破碎阶段、对称破碎阶段和放倒破碎阶段三个工艺阶段，便于根据不同的工艺阶段制定具体施工方案，优化了施工流程，保证施工的顺利进行，使拆除施工在铁路天窗时间内完成，不影响铁路的正常运营。

61.请参阅图2和图3，本实施例将冷却塔的破碎拆除过程分为集中破碎阶段、对称破碎阶段和放倒破碎阶段，以s300中目标切口稳定角度和目标切口倒塌角度为参考，采用两台机械破碎工具分别从相反方向沿待拆除冷却塔001的塔身同步破碎。

62.请参阅图2和图3，当破碎切口002的角度位于目标切口稳定角度范围内时，待拆除冷却塔001处于稳定状态，不会发生倾倒，此时施工风险小，可以采取一些措施加快施工进度，如加快机械破碎工具的破碎频率，靠近待拆除冷却塔001进行破碎施工等方式，以加快施工进度。

63.当破碎切口002的角度超过目标切口稳定角度后，待拆除冷却塔001开始发生变形，此时若近距离施工，安全风险较高，应当远离冷却塔进行破碎。

64.当破碎切口002的角度超过目标切口倒塌角度后，待拆除冷却塔001随时可能发生倒塌，此时机械破碎工具应当尽量远离待拆除冷却塔001，在破碎时其行进方向沿冷却塔径向行进，放慢破碎速度，观察员时刻观察待拆除冷却塔001的情况，当施工人员听到观察员

发布撤离信号时，操作机械破碎工具迅速沿待拆除冷却塔001的径向撤离。通过预先计算出目标切口稳定角度和目标切口倒塌角度，在保证施工安全的前提下加快施工进度。

65.在一些可能的实施例中，在集中破碎阶段之前，在起始点位置预先破碎出一个初始破碎口，以便后续两台长臂式破碎锤根据初始破碎口进行施工。

66.请参阅图2和图3，在一些可能的实施例中，在利用机械破碎工具沿待拆除冷却塔的圆周方向分别对起始点的两侧进行同步破碎的步骤中，破碎切口邻近待拆除冷却塔塔底的端面为水平状，破碎切口邻近待拆除冷却塔塔顶的端面自起始点向两侧呈对称减小趋势。

67.值得说明的是，本实施例中破碎切口002的高度由中部向两侧逐渐减小，从实际施工的角度出发，由于机械破碎工具本身具有一定的形状和尺寸，破碎切口002的高度不可能一直无限减小到接近0，因此本实施例中在集中破碎阶段和对称破碎阶段中破碎切口002的高度逐渐降低，当到达放倒破碎阶段后，破碎切口002的高度维持不变，直至待拆除冷却塔001倒塌。

68.请参阅图2和图3，本实施例在对待拆除冷却塔001进行破碎时，破碎切口002的高度位置靠近地面，由于待拆除冷却塔001为双曲线外形，下半部分的直径自下而上逐渐减小，本实施例中破碎切口002邻近待拆除冷却塔001塔顶的端面自起始点向两侧呈对称减小趋势，使得当待拆除冷却塔001在发生倒塌变形时，关于破碎切口002对称的两侧塔壁先向内折叠，待拆除冷却塔001在折叠后沿倾倒方向上的直径减小，然后整个塔身再沿目标倾倒方向发生倾倒，折叠后的待拆除冷却塔001倒塌后影响范围小。

69.本实施例中采用机械破碎工具进行破碎切口002的施工，使待拆除冷却塔001在倒塌时先向内折叠再发生倾倒，减小了倒塌后的影响范围。本实施例中采用机械破碎切口、定向折放倾倒的方式，在保证周边铁路设备及建筑物安全、环保的前提下，定向拆除冷却塔，保证工程项目进度目标的顺利完成。

70.在一些可能的实施例中，在利用机械破碎工具沿待拆除冷却塔的圆周方向分别对起始点的两侧进行同步破碎的步骤之前，包括以下步骤：在待拆除冷却塔的外壁上标记出破碎切口的形状轮廓。

71.在确定待拆除冷却塔的目标倾倒方向以及起始点之后，在待拆除冷却塔的外壁上标记出破碎切口的形状轮廓，如此设置，能够便于在施工时操作人员根据标记进行拆除。具体的，标记可以采用红色颜料喷涂于待拆除冷却塔001外壁，夜间施工时，可以采用荧光颜料喷涂于待拆除冷却塔001外壁。

72.在一些可能的实施例中，在利用机械破碎工具沿待拆除冷却塔的圆周方向分别对起始点的两侧进行同步破碎，直至待拆除冷却塔发生倒塌的步骤之前，包括以下步骤：对待拆除冷却塔的塌落振动速度进行核算，得到核算结果。

73.在对待拆除冷却塔的塌落振动速度进行核算时，在得到所需的相关计算数值后即可开始进行，为了提高核算结果的准确性，也可以在对冷却塔模型进行有限元分析之后进行，根据建立冷却塔模型时的相关数据，如质量、重心等，以及有限元分析结果，如倒塌点的位置距离等，对待拆除冷却塔的塌落振动速度进行核算，使核算结果更可靠。根据相关规程和标准，参照我国爆破振动安全允许标准核算塌落振动安全允许标准，将核算结果与规定的数值进行对比，以确定采用本拆除方法是否满足规定。核算公式为

74.式中：

75.v

t

为塌落振动速度，单位为cm/s，m为下落构件的质量，单位为t，g为重力加速度，单位为m/s2，h为构件重心的高度，单位为m，σ为地面介质的破坏强度，单位为mpa，r为测点至塔身冲击地面振源中心的距离，单位为m，k

t

为塌落振动速度衰减系数，β为指数。

76.在一些可能的实施例中，在利用机械破碎工具沿待拆除冷却塔的圆周方向分别对起始点的两侧进行同步破碎，直至待拆除冷却塔发生倒塌的步骤之前，包括以下步骤：对待拆除冷却塔的周围环境进行安全性评估。

77.为了使评估结果更可靠，对待拆除冷却塔的周围环境进行安全性评估，可以在对冷却塔模型进行有限元分析之后进行，可以参考有限元分析结果，如冷却塔倒塌后的影响范围进行评估。冷却塔拆除工程施工期间可能会引起地层移动和变形，对周围环境进行安全性评估能够减小施工风险，防止周边设施受到施工的影响。具体的，本实施例中采用理论计算和有限元模型相结合的方法开展数值模拟计算，对照评估标准开展定量安全评估，采用软件是成熟的大型岩土工程通用软件midas gts

?

nx。

78.在一些可能的实施例中，在根据待拆除冷却塔建立冷却塔模型的步骤之前，包括以下步骤：对待拆除冷却塔进行结构安全性检测鉴定。

79.在拆除施工前，对待拆除冷却塔001进行结构安全性检测鉴定，或者委托专业机构对待拆除冷却塔001进行结构安全性检测鉴定，根据对现场检测数据综合处理和分析后，出具检测鉴定报告，作为施工工艺可行性的依据之一。检测内容包括：依据竣工图，对待拆除冷却塔001分东、南、西、北四个区域，分别选取有代表性的环形基础、人字柱、支柱环梁、塔壁等不同的构件进行检测。检测方法与手段包括：检查待拆除冷却塔001的外观形状、检测构件尺寸、检测构件混凝土强度、检测构件混凝土碳化深度、检测构件钢筋保护层厚度、检测构件钢筋数量和直径等。检测使用的主要仪器设备有：zbl

?

s201型数显混凝土回弹仪、zbl

?

r630型钢筋扫描仪、混凝土碳化深度测量仪、盒尺、钢卷尺。

80.在一些可能的实施例中，在利用机械破碎工具沿待拆除冷却塔的圆周方向分别对起始点的两侧进行同步破碎，直至待拆除冷却塔发生倒塌的步骤之前，在施工区域附近设置振动监测仪器，以采集待拆除冷却塔发生倒塌后的振动数值。

81.本发明实施例在进行拆除施工前，针对“机械破碎切口、定向折放倾倒”特殊施工工序下的各风险因素，采取了对待拆除冷却塔进行结构安全性检测鉴定、对冷却塔模型进行有限元分析、对塌落振动速度进行核算、对周围环境进行安全性评估四项措施，能够确保方案实施的可行性和安全性，能够最大限度减小施工风险。通过对待拆冷却塔进行结构安全性检测鉴定、对冷却塔模型进行有限元分析两项工艺措施方案确定破碎切口高度、各施工阶段的破碎切口开口角度及倾倒临界状态的破碎切口角度等施工参数，通过对塌落振动速度进行核算、对周围环境进行安全性评估两项工艺措施方案确保工艺的可行性和安全性。

82.在对冷却塔模型进行有限元分析之后，根据有限元分析结果，如冷却塔倒塌后的影响范围，在施工区域附近设置相关的监测仪器，以实现铁路沉降监测和振动监测，并保证监测数据的及时汇总分析，通过铁路沉降监测、振动监测两项工艺措施方案验证工艺的实际效果

83.值得说明的是，上述对待拆除冷却塔的周围环境进行安全性评估、在施工区域附近设置振动监测仪器、对待拆除冷却塔的塌落振动速度进行核算的步骤在实施时，其先后顺序对本发明实施例的技术效果没有影响，可以同时进行，也可以先后进行，在本发明实施例中不作要求。

84.在一些可能的实施例中，在利用机械破碎工具沿待拆除冷却塔001的圆周方向分别对起始点的两侧进行同步破碎前采取一些安全措施，具体包括：

85.(1)施工区域四周进行全封闭，施工期间安排专人对隔离区域进行巡逻值守，严禁非施工人员进入。

86.(2)施工现场设置醒目的警示标志及警戒线，采取警戒措施派专人负责。

87.(3)严格按照批准的施工方案组织施工。严格按与各设备管理单位签订的安全协议和划定的界限施工，严禁私自扩大施工范围。

88.(4)当施工区域靠近铁路时，与设备管理单位签订施工配合协议，拆除施工结束后，委托设备管理单位上线对线路设备进行检查。

89.(5)当施工区域靠近铁路时，在铁路营业线及其附近施工时，所有机械、工具、材料不得侵入铁路行车限界。

90.(6)施工现场必须由负责人统一指挥，严格遵循拆除方法和拆除程序。

91.(7)破碎施工由经验丰富的专业观察员统一指挥，观察员与设备机械拆除工具操作人员采用对讲机实时联络。

92.(8)对现场的施工人员进行技术交底和安全教育，严格按操作规程作业。

93.(9)施工前将切口位置、长度用红油漆进行标注，便于施工控制。

94.(10)施工准备阶段，在冷却塔倾倒范围及向外延伸5m范围地面摊铺1m厚素土，作为减振措施。

95.(11)冷却塔倾倒方向为产生飞石方向，现场飞石区域为厂区内厂房等设备，对重要设备采取搭设钢管彩钢板防护墙方式进行防护。拆除施工时，人员、机械设备撤离飞石警戒区域。

96.(12)夜间施工设置满足施工要求的照明设施，照明覆盖全部施工区域。

97.在一些可能的实施例中，在对待拆除冷却塔001进行破碎施工时应当采取环保节能措施，具体包括：

98.(1)采用高度不低于1.8米的钢板对施工场地进行围挡，施工现场设置警示标志。

99.(2)在施工场地出入口设置洗车池和洗车装置，车辆出入现场时全部进行清洗，使驶出工地的车辆不带泥土。

100.(3)拆除前对塔身和倾倒范围地面预先洒水湿润，进行抑尘处理。

101.(4)垃圾清运委托具有垃圾运输资格的运输单位进行，不乱卸乱倒垃圾，对于车辆运输，场地设限速，然后派专人在施工道路上定时洒水清扫。

102.(5)使用符合国家规定的汽油和优质柴油做燃料，尾气排放符合第三阶段及以上排放标准要求，以减少对大气污染。

103.(6)施工现场严格控制机械使用数量，机械设备使用符合排放量为国ⅲ及以上标准。

104.在一些可能的实施例中，当施工地点靠近铁路时，在铁路天窗时间完成拆除作业。

105.在上述实施例的基础上，下面以一个具体的实施例进行说明。

106.请参阅图4，为某市需要拆除的冷却塔003的位置平面图，该冷却塔003总高度85m，冷却塔003北侧邻近铁路004和铁路桥梁005，冷却塔003基础外缘距铁路004最近投影距离16m。施工处距铁路桥梁005高度21m，该高度冷却塔003距铁路桥梁005水平距离为24m，需要重点考虑冷却塔003拆除对铁路004和铁路桥梁005的影响。

107.请参阅图5，对冷却塔003进行拆除包括如下步骤：

108.步骤一、对待拆除冷却塔进行结构安全性检测鉴定，并根据检测结果为参考建立冷却塔模型。

109.步骤二、对冷却塔模型进行有限元分析。得到预设切口稳定角度为75

°

，预设切口倒塌角度为90

°

，融入相应的安全系数后，将目标切口稳定角度确定为50

°

，目标切口倒塌角度为90

°

，即，当切口角度小于50

°

时处于稳定状态，切口角度超过50

°

开始发生变形，切口角度超过90

°

随时可能发生倒塌。

110.步骤三、对塌落振动速度进行核算。

111.通过公式计算，其中m为4629.3吨，g为9.8m/s2，h为42.79m，σ取10mpa，考虑到塔体倒塌时的变形破碎消耗掉部分落地冲击能量，k

t

取3.37，β取

?

1.66，计算结果如表1所示：

112.表1拆除塌落振动速度计算值

[0113][0114]

根据相关规程和标准，参照我国爆破振动安全允许标准核算塌落振动安全允许标准，冷却塔003设计倒塌振源距离铁路004最近距离为63m，计算振动速度为2.89cm/s，小于振动安全允许标准(10

?

12cm/s)。

[0115]

步骤四、对铁路影响安全性评估。冷却塔003拆除工程施工期间可能会引起地层移动和变形，导致铁路桥梁005随之发生移动和变形，进而引起铁路桥梁005受力的变化。针对工程的特殊性以及铁路运营安全的重要性，通过对铁路桥梁005沉降变形及结构安全进行计算，对铁路桥梁005安全影响进行评估，确保铁路004运营安全。

[0116]

本实施例中冷却塔003临近铁路桥梁005的64

?

68号桥墩，桥墩均采用圆端型实体墩，基础均采用钻孔灌注桩基础。采用理论计算和有限元模型相结合的方法开展数值模拟计算，对照评估标准开展定量安全评估，采用软件是成熟的大型岩土工程通用软件midas gts

?

nx(new experience of geo

?

technical analysis system)。评估一般从结构及附属设施变形、结构强度及稳定性等方面来考虑，且一般采用变形作为主要控制指标。根据铁路现状及周边设施，参考国内类似工程经验并结合理论计算分析，制定了本工程变形控制指标及标准。本次项目控制内容包括：桥梁的沉降、差异沉降、横向水平变形和纵向水平变形等。主要控制指标及限值如表2所示：

[0117]

表2安全评估控制指标及限值

[0118][0119][0120]

根据上述控制指标计算结果，得出本次冷却塔003拆除作业的安全评估结论：

[0121]

对于项目序号1：上述施工过程中引起的铁路阶段附加沉降量为

?

0.970mm

?

1.242mm，阶段累计附加最大沉降量为

?

0.970mm，满足《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》规定的附加最大沉降量3mm的限值要求；叠加设计值后的累计沉降量最大值为

?

11.507mm，满足《铁路桥涵设计规范》规定的工后沉降量30mm的限值要求。

[0122]

对于项目序号2：上述施工过程中引起的铁路阶段附加差异沉降量为0.000mm

?

0.674mm，累计附加差异沉降最大值为0.522mm，叠加设计值后的累计差异沉降量最大值为3.352m，满足《铁路桥涵设计规范》规定的工后差异沉降量15mm的限值要求。

[0123]

对于项目序号3：上述施工过程中引起的铁路阶段附加横向水平变形量为

?

1.129mm

?

2.474mm，累计附加最大横向水平变形量为1.345mm，满足《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》规定的附加最大横向水平变形量3mm的限值要求，叠加设计值后累计附加

最大横向水平变形量为8.394mm。满足《铁路桥涵设计规范》规定的工后沉降量16.35mm的限值要求。

[0124]

对于项目序号4：上述施工过程中引起的铁路阶段附加纵向水平变形量为

?

0.501mm

?

0.668mm，累计附加最大纵向水平变形量为

?

0.415m，满足《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》规定的附加最大纵向水平变形量3mm的限值要求，叠加设计值后累计附加最大纵向水平变形量为

?

13.097mm。满足《铁路桥涵设计规范》规定的工后沉降量28.28mm的限值要求。

[0125]

值得说明的是，本实施例中，对步骤二、步骤三和步骤四实施的先后顺序不做要求，其先后顺序对本实施例的技术效果没有影响，可以同时进行，也可以先后进行。

[0126]

步骤五、对待拆除冷却塔进行破碎。

[0127]

具体破碎过程包括：

[0128]

(1)确定破碎施工工程量及时间参数

[0129]

集中破碎阶段：集中破碎区域为破碎起始点两侧各25

°

，共需要破除混凝土19.75m3，使用两台破碎锤2小时完成；

[0130]

对称破碎阶段：对称破碎区域为破碎起始点两侧25

°

～45

°

，需要破除混凝土4.9m3，使用两台破碎锤两侧对称破碎45分钟完成；

[0131]

放倒破碎阶段：放倒破碎需要破碎0.5m3，使用两台破碎锤对称点击破碎15分钟完成。根据上述施工阶段建立如表3所示破碎切口参数表：

[0132]

表3破碎切口参数表

[0133][0134]

(2)根据铁路运营时间确定施工时间

[0135]

在进行破碎拆除前，在破碎起始点位置预先破碎出一个初始破碎口，以便后续施工。

[0136]

根据铁路运营时间，施工时应当位于铁路天窗期，当施工地点附件有多条铁路时，应当选择多个铁路共同的天窗时间进行施工。在本实施例中，冷却塔003的拆除涉及到两条铁路，两条铁路的天窗时间分别为0:20

?

4:20和1:05

?

3:05，故将施工时间确定为两条铁路共同的天窗时间1:05

?

3:05。

[0137]

根据表3所示破碎切口参数表，确定相应的施工阶段以及具体施工时间如下：

[0138]

23:30

?

0:00：施工前先进行初始破碎口施工，在破碎起始点的位置破除宽度3m切

口；

[0139]

0:00

?

1:30：集中破碎阶段施工，实际开始施工时间为点前最后一列列车通过后开始施工；

[0140]

1:30

?

2:30：对称破碎阶段施工、放倒破碎阶段施工；

[0141]

2:30

?

3:05对拆除场地进行检查。

[0142]

(3)集中破碎阶段

[0143]

集中破碎采用两台破碎锤集中对该区域实施破碎，破碎区域占总圆周的5/36，角度50

°

，根据计算破碎该区域时冷却塔003处于稳定状态。采用450长臂式破碎锤对塔壁破碎起始点两侧50

°

的区域实施破碎。

[0144]

(4)对称破碎阶段

[0145]

采用两台破碎锤分别站在洞口的两侧对该区域实施破碎，要求两台机械破碎速度一样，破碎区域占总圆周的4/36，角度40

°

，根据计算破碎该区域时冷却塔003处于变形状态。

[0146]

(5)放倒破碎阶段

[0147]

放倒破碎阶段意为洞口宽度占9/36时，角度90

°

，冷却塔003会在自重作用下倒塌。当洞口占9/36时未倒塌，采用两台长臂式破碎锤分别站在待破碎的塔壁两侧对该区域实施破碎，直到冷却塔003倒塌为此。

[0148]

破碎至临界区域时，机械破碎工具的站位尽量远离塔壁，且使行进方向为塔径向，放慢破碎速度。当听到观察员发布撤离信号时迅速沿塔径向撤离。

[0149]

步骤六、清理破碎场地

[0150]

本次施工采用的主要机械设备如表4所示。

[0151]

表4主要机械设备表

[0152]

序号设备名称数量规格型号1长臂式破碎锤2pc4502挖掘机1xe245dk3装载机1zl504自卸汽车5336马力5洒水车19方6雾炮车612方

[0153]

本次施工利用铁路004天窗时间完成拆除作业，施工工期短，在保证铁路004、铁路桥梁005和周边结构物安全的前提下，不影响铁路004的正常运营，技术经济效益明显；采用机械破碎方式，避免了使用大量劳力和脚手架材料，共计节约成本40余万元。本工程拆除施工结束后在原址新建热力站为周边居民生活区供暖，本次施工工期短，极大缩短了后续工程建设周期，具有良好的经济效益。

[0154]

本实施例所提供的冷却塔拆除方法解决了城市中邻近客运专线铁路复杂环境下拆除高耸建筑物的难题，经济效益和社会效益显著。本实施例针对冷却塔周边铁路沉降限值要求高、防振防尘要求高的难点，采用机械破碎工具进行破碎切口的施工，安全可靠，且待拆除冷却塔在破碎切口形成后，能够实现先折放后倾倒，冷却塔倒塌后影响范围小，在保证周边铁路设备及建筑物安全、环保的前提下，定向拆除冷却塔，保证工程项目进度目标的

顺利完成。

[0155]

本实施例在进行拆除施工前，采取了对待拆除冷却塔进行结构安全性检测鉴定、对冷却塔模型进行有限元分析、对塌落振动速度进行核算、对周围环境进行安全性评估四项工艺措施，能够最大限度减小施工风险。

[0156]

本实施例在拆除施工时，结合铁路天窗时间，将拆除破碎阶段分为集中破碎阶段、对称破碎阶段和放倒破碎阶段三个工艺阶段，优化施工流程，保证拆除施工不影响铁路运营。

[0157]

本实施例在实施过程中，设置相关仪器设备以实现铁路沉降监测和振动监测，并保证监测数据的及时汇总分析，用以验证方案的实际效果。

[0158]

本实施例对冷却塔003拆除施工情况汇总如下：

[0159]

(1)冷却塔003倾倒时切口破碎角度，采用有限元分析结果为90

°

，实际施工时该角度为92

°

，满足施工要求。

[0160]

(2)冷却塔003倾倒方向与有限元建模分析时检算方向一致。

[0161]

(3)倾倒后覆盖范围，有限元建模分析时最大范围为基础以外30m，实际为25m，符合要求。

[0162]

(4)距冷却塔003最近的66号桥墩，计算振动速度为2.89cm/s，实测值0.53cm/s，满足要求。

[0163]

(5)施工影响范围内的铁路桥梁005的第64号

?

68号桥墩，沉降限值

±

1.8mm，拆除当日至后续持续观测15日内，最大沉降值

?

0.021mm，满足要求。

[0164]

(6)冷却塔003倾倒后，经检查铁路004的运行线路，未发现飞石等影响列车运行的杂物。

[0165]

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。技术特征：

1.冷却塔拆除方法，其特征在于，包括如下步骤：根据待拆除冷却塔建立冷却塔模型；根据所述冷却塔模型进行有限元分析，得到预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度，当破碎切口的角度在所述预设切口稳定角度以内时，所述冷却塔模型处于稳定状态，当所述破碎切口的角度达到所述预设切口稳定角度时，所述冷却塔模型开始出现变形趋势，当所述破碎切口的角度达到所述预设切口倒塌角度时，所述冷却塔模型开始发生倒塌；根据所述预设切口稳定角度和所述预设切口倒塌角度，融入施工安全系数，得到目标切口稳定角度和目标切口倒塌角度；根据所述待拆除冷却塔的周边环境，确定所述待拆除冷却塔的目标倾倒方向；根据所述目标倾倒方向确定起始点，根据所述目标切口稳定角度和所述目标切口倒塌角度，利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点的两侧进行同步破碎，直至所述待拆除冷却塔发生倒塌；清理所述待拆除冷却塔倒塌后的场地。2.根据权利要求1所述的冷却塔拆除方法，其特征在于，所述根据所述冷却塔模型进行有限元分析，得到预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度的步骤，具体包括：根据所述冷却塔模型的三维特征，对所述冷却塔模型进行整体屈曲稳定性分析，得到所述预设切口稳定角度和所述预设切口倒塌角度。3.根据权利要求2所述的冷却塔拆除方法，其特征在于，所述对所述冷却塔模型进行整体屈曲稳定性分析的步骤采用线性稳定性分析方法。4.根据权利要求1至3任一项所述的冷却塔拆除方法，其特征在于，所述根据所述冷却塔模型进行有限元分析，得到预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度的步骤，还包括：根据所述冷却塔模型的三维特征，采用显式动力分析方法，对所述冷却塔模型倒塌后的影响区域进行分析。5.根据权利要求1所述的冷却塔拆除方法，其特征在于，所述利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点的两侧进行同步破碎，直至所述待拆除冷却塔发生倒塌的步骤，具体包括：集中破碎阶段，从所述起始点出发，利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点两侧进行同步破碎，直到所述破碎切口的角度达到所述目标切口稳定角度；对称破碎阶段，在所述集中破碎阶段的基础上，利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点两侧进行同步破碎，直到所述破碎切口的角度达到所述目标切口倒塌角度；放倒破碎阶段，在所述对称破碎阶段的基础上，利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点两侧进行同步破碎，直到所述待拆除冷却塔发生倒塌。6.根据权利要求1所述的冷却塔拆除方法，其特征在于，在所述利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点的两侧进行同步破碎的步骤中，所述破碎切口邻近所述待拆除冷却塔塔底的端面为水平状，所述破碎切口邻近所述待拆除冷却塔塔顶的端面自所述起始点向两侧呈对称减小趋势。7.根据权利要求1或6所述的冷却塔拆除方法，其特征在于，在所述利用机械破碎工具

沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点的两侧进行同步破碎的步骤之前，包括以下步骤：在所述待拆除冷却塔的外壁上标记出所述破碎切口的形状轮廓。8.根据权利要求1所述的冷却塔拆除方法，其特征在于，在所述利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点的两侧进行同步破碎，直至所述待拆除冷却塔发生倒塌的步骤之前，包括以下步骤：对所述待拆除冷却塔的塌落振动速度进行核算，核算公式为式中，v

t

为塌落振动速度，单位为cm/s，m为下落构件的质量，单位为t，g为重力加速度，单位为m/s2，h为构件重心的高度，单位为m，σ为地面介质的破坏强度，单位为mpa，r为测点至塔身冲击地面振源中心的距离，单位为m，k

t

为塌落振动速度衰减系数，β为指数。9.根据权利要求1所述的冷却塔拆除方法，其特征在于，在所述利用机械破碎工具沿所述待拆除冷却塔的圆周方向分别对所述起始点的两侧进行同步破碎，直至所述待拆除冷却塔发生倒塌的步骤之前，包括以下步骤：对所述待拆除冷却塔的周围环境进行安全性评估。10.根据权利要求1所述的冷却塔拆除方法，其特征在于，在根据待拆除冷却塔建立冷却塔模型的步骤之前，包括以下步骤：对所述待拆除冷却塔进行结构安全性检测鉴定。

技术总结

本发明提供了一种冷却塔拆除方法，包括步骤根据待拆除冷却塔建立冷却塔模型；根据冷却塔模型进行有限元分析，得到预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度；根据预设切口稳定角度和预设切口倒塌角度，融入施工安全系数，得到目标切口稳定角度和目标切口倒塌角度；根据待拆除冷却塔的周边环境，确定待拆除冷却塔的目标倾倒方向；根据目标倾倒方向确定起始点，利用机械破碎工具沿待拆除冷却塔的圆周方向分别对起始点的两侧进行同步破碎，直至待拆除冷却塔发生倒塌；清理待拆除冷却塔倒塌后的场地。采用本方法对冷却塔进行拆除，施工时间短，安全隐患小，利用机械工具拆除时产生的振动、噪音小，所需场地范围小，对周边设施的干扰小。对周边设施的干扰小。对周边设施的干扰小。

技术研发人员：吕雪飞 汪学军 李会波 张伟 安立永 陈天彦 孙俊涛 于大明 苗俊杰 董会川 李强盛 周正 王策策

受保护的技术使用者：中铁六局集团有限公司

技术研发日：2021.06.10

技术公布日：2021/9/3