电厂双曲线型凉水塔拆除方案

一、工程概况

拟拆除凉水塔始建于1982年，位于市区主要地段，并临近人流稠密的一期工程施工场地及市政道路，在电厂西南门的西侧。西邻老厂供热管网支架，东面为进入西南门的重要通道，与这条道路相隔为一期工程主厂房。

凉水塔为双曲线形构筑物，总高71m，底面最大半径28.479m，标高56m处半径最小为14.5m，顶部70m标高处半径为15.678m，凉水塔为筒形结构，壁厚125～375mm，砼标号250^#。筒体内9.05标高以上为中空，以下为淋水装置及砼支架，-1.4m～6m为人字柱，支承上部环梁及筒体，人字柱共40根。见图1：

二、施工技术难点

因电厂内生产不能停止，厂方将施工安全列为第一重要，特规定拆除方案必须遵守以下几条：

1、不允许采用爆破拆除。

2、施工中不允许上人搭设脚手架。

3、现场必须严格控制明火。

因此，如何将整体拆除变为分体（割）拆除是本工程施工的难点和关键。

三、施工布署及施工方法                                                  

（一）施工布署                                     

根据凉水塔为双曲线型薄壁筒体结构特点，本着经济、安全、高效的原则，塔身主要采用液压长臂剪和破碎锤“由下及上”拆除，整个拆除过程按先后顺序布署为六个阶段：

第一阶段：拆除内部结构及设施（包括托架、淋水架沟、配水槽、竖井、砼梁柱等）；

第二阶段：拆除标高7.2m～15.8m部分（该阶段为关键性阶段）；

第三阶段：拆除标高7.2m～-1.4m部分；

第四阶段：拆除标高15.8m～52m部分（该阶段为主要阶段）；

第五阶段：拆除标高52m～71m部分；

第六阶段：清运-1.4m以上废墟及基础拆除。

（二）施工方法

第一、六阶段（从略）。

1.      第二阶段：标高7.2m～15.8m部分的拆除

该部分拆除目的是将标高为15.8m以上部分（筒壁为薄壁钢筋砼）整体缓慢落在水池底面，以便于地面作业，该部分拆除采用液压长臂剪和破碎锤“由下及上”拆除（详见“关键阶段施工方法”）。标高7.2m～15.8m部分拆除后，标高15.8m以上部分被套在环梁内部，见图2示意：

2、第三阶段：标高7.2m～-1.4m部分

该部分拆除目的是将第二阶段落地（标高为-1.4m）部分的外围障碍拆除。外围障碍指人字柱及环梁。该部分拆除采用由上及下的方法，使用采用液压长臂剪和2台日本小松PC300液压破碎锤分段捣碎环梁后再分别捣碎人字柱。外围障碍拆除后成为图3实线所示筒体。

3、第四阶段：标高15.8m～52m部分

该部分是整个拆除工程的主要阶段，因为该部分经过第二、第三阶段的拆除后，实际成为一个由地面（-1.4m）“站立”的57.4m高的薄壁筒体，其拆除采用液压长臂剪和破碎锤3台套，沿筒周围均匀布置，同方向（顺时针或逆时针）、高度、匀速开凿（破碎筒壁砼），筒体缓慢下移到底，即“蚕食”型拆除完毕。

5.第五阶段：标高52m～71m部分

该部分是整个筒体拆除的最后阶段，因为该部分经过第二、第三、第四阶段的拆除后，实际成为一个由地面（-1.4m）“站立”的19m高的薄壁筒体（见图4），其高度满足液压长臂剪和破碎锤的拆除高度，所以该部分“由上及下”拆除筒壁砼，一拆到底。

图3

（三）关键部位拆除施工方法

方案中第二阶段（拆除标高7.2m ～15.8m 部分）为关键性阶段，施工方法详述如下：                       

1、15.8m以上部分筒体落地（池底-1.4m标高）防倾覆及定向设施布置：                            

经计算，该部分筒体总重量约为2380 吨，选用20道三角钢支架，在环梁内侧沿周长均匀布置，平面布置(见图5)及支架形式(见图6)。（三角钢支架杆件选型计算书从略）

2、筒壁砼拆除：

采用液压长臂剪和3台破碎锤，沿筒周围均匀布置，同方向（顺时针或逆时针）、同高度、匀速开凿（破碎筒壁砼），筒体缓慢下移到底。根据计算，需拆除8.6（=1.4m＋7.2m）米，筒体同时下移8.6米、至地面，该阶段拆除完成。

3.该阶段施工中应注意的问题：

三角钢支架制作要严格按设计尺寸及要求，保证制作质量（钢支架的节点设计从略）。支架布置安装时要保证标高、位置准确，做好20榀支架的整体性连接。除按图在支架内端采用[20连接外，还做好保证支架的整体稳定性的措施。

筒壁砼拆除时，破碎锤机械进入塔内部施工（由2根人字柱之间进入塔内）。

四、结束语

本拆除方案的突破口就是打破“由上及下”拆除（在方案的第二、第五阶段采用）的常规思路，设计“由下及上”拆除是否可行。施工前我们对可行性进行了大量分析论证，其中最重要的有以下两点：

1、设计第二阶段的思路

环梁及其筒体由40根人字柱支撑，标高为6m（环梁底）较高，若先将人字柱拆除不加支撑构件，上部筒体将自由下落（或倾斜落地，或竖直落地），其中竖直落地很难控制，并且自由落地可能“摔”碎整个筒体，由于场地不允许爆破，即标高6m以上自由落地为不可控制落地，该阶段的技术措施设计目的就是将筒体自由落地不可控制性转化为可控制性落地。

由不可控制性落地转化为可控制性落地，实际上还有其它方法，比如采用一定数量大吨位的液压千斤顶制作一套顶升设备，支托环梁及其以上筒体，稳定后拆掉人字柱，再缓慢将筒降至地面。但经测算，制作一套满足要求的顶升设备造价太高、制作工期较长，不能满足合同要求。

2、第二、第五阶段拆除过程中不存在筒体整体突然倾覆的可能性。

因为该筒体为上小（直径为15.678 m）下大（直径为25.762 m）,重心位置较低（在+19.78m标高处），拆除时沿筒体周围匀速、同高度破碎筒壁，破碎砼高度按每层0.2～0.5m，筒体只能缓慢倾斜，倾斜角度不大于1°（按砼壁破碎高度为1米时计算），重心在支点半径范围内，不存在倾覆现象。重心计算从略。