双曲线冷却塔作为生产企业循环冷却水系统中的重要构筑物，在钢铁、电力等各大工业企业中大量使用。该结构是一种大型薄壳型构筑物，建在水源不十分充足的地区，目的是为了节约用水，以使得冷却器中排出的热水在其中冷却后可重复使用。
冷却塔的结构安全直接影响企业安全生产。然而随着该结构的快速发展与大量应用，也曾发生过垮塌事故，造成巨大经济损失和人员伤亡。
2016年11月24日，某发电厂冷却塔施工平台发生坍塌事故，造成73人死亡、2人受伤；
2019年3月，某化工厂的冷却塔倒塌，造成至少10人死亡、多人受伤；
2022年8月14日，某电厂1号冷却塔拆除过程中发生坍塌事故，造成1人死。
上述冷却塔垮塌事故的背后，企业付出了生产线停产或人员伤亡的惨重代价，造成了巨大的损失，也产生了恶劣的社会影响。本文结合相关工程案例，对冷却塔结构存在的相关问题做一个简单介绍，希望能够引起大家足够的重视，避免类似事故再度发生。
双曲线冷却塔的塔身采用双曲线薄壁钢筋混凝土空间结构，冷却塔结构由基础环梁、人字柱、筒身下部环梁、筒身、上部刚性环组成。筒身自重及所承受的其他荷载均通过下环梁传递至人字柱，然后传到基础。
1-塔壁 2-人字柱 3-环梁 4-刚性环 5-爬梯 6-塔内淋水架构 7-储水池
冷却塔结构组成示意图
通过大量的工程经验总结既有双曲线冷却塔的工艺特点、结构特性，目既有双曲线冷却塔存在施工质量、耐久性损伤及使用维护不当等问题。
施工过程及监管制度不规范，导致施工过程中材料不合格、不正规施工等问题，例如：混凝土强度不足，混凝土颗粒配不对，混凝土振捣不均匀，钢筋保护层过薄，施工时存在较大偏差导致筒壁凹陷等。
从结构环境中看，冷却塔处于潮湿、冻融环境，混凝土结构腐蚀损伤的情况尤为突出，导致结构的使用年限远远小于设计年限，冷却塔在使用五到十年左右，便会出现严重的耐久性损伤问题。主要表现为混凝土脱落、胀裂，钢筋锈蚀、锈断等。若不及时进行处理或处理不当，随着使用年限的增长，加速恶化，会严重影响结构的安全。
部分企业循环水补水的水源改为城市中水或煤矿再生水后，循环水水质下降，同时浓缩倍率提高、加硫酸辅助处理和混凝土构件的防腐涂层年久失效等原因导致了硫酸盐腐蚀，造成混凝土构件强度下降，缩短了冷却塔使用寿命。
冷却塔属于高耸构筑物，现场检测难度较大，除了常规检测方法外，重点要对冷却塔损伤进行详细检查，现场需要采用高空作业车、吊篮、滑板并结合无人机对冷却塔筒内外表面及斜支柱外观损伤进行检查。通过数字图像法建立的三维几何模型，可定量检测及三维展示冷却塔的表面损伤及缺陷，为业主提供可视化损伤数据，提升了检测效率和智能程度。为后续处理提供依据。下面介绍几个冷却塔检测鉴定案例：
某钢厂ABCD四座双曲线冷却塔，建于1978年， 高度为70m，塔底直径：55m，喉部直径：30m，筒壁厚度0.14m-0.4m，后期拟进行结构改造。
经检测鉴定，存在如下问题：
1、环梁钢筋外露，保护层顺筋开裂；
2、人字柱箍筋锈胀锈蚀、保护层开裂脱落；
3、塔壁混凝土存在多处钢筋锈蚀、锈断、保护层开裂脱落，严重影响结构安全及耐久性。
某钢厂双曲线冷却塔，建于2012年，塔高约65 m，出口直径28.493m，喉部高度52m，喉部直径27.3m，进风口高度5.0m，环形基础外侧直径26.703m，人字柱对数32，壳体小厚度140mm，厚度500mm。
经检测鉴定，存在如下问题：
1、冷却塔人字柱顺筋锈胀开裂，个别部位混凝土离析，振捣不均；
2、由于施工质量差，造成筒身内壁局部鼓包，筒外凹陷；
3、筒身内壁混凝土大面积剥落，锈胀开裂、钢筋锈蚀、锈断。
某电厂1号冷却塔建于2013年，塔顶标高为147.375m，喉口高度104.300m。冷却塔上部塔筒出口中面半径36.680m，喉口中面半径为35.628m，进风口中面半径为49.922m。上部塔筒为现浇钢筋混凝土薄壳结构，筒壁厚度为0.255m~1.300m，下部人字柱共36对。
经检测鉴定，存在如下问题：
（1）15根（占比21%）人字柱局部混凝土浇筑不密实，混凝土浇筑不密实部位深为100mm。
（2）13根（占比18%）人字柱局部后浇筑混凝土补强，且后补混凝土普遍与原混凝土存在脱开情况，未能共同工作。
（3）人字柱普遍存在温度裂缝，且西南侧人字柱裂缝较多，裂缝长为1.8m。
人字柱多条裂缝开裂，长度1.4m，宽度0.26mm
依据国家标准《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144-2019的相关规定，工业建筑在下列情况下，应进行可靠性鉴定：
1、达到设计使用年限拟继续使用时；
2、使用用途或环境改变时；
3、进行结构改造或扩建时；
4、遭受灾害或事故后；
5、存在较严重的质量缺陷或者出现较严重的腐蚀、损伤、变形时。
依据中国工程建设标准化协会标准《双曲线冷却塔可靠性鉴定标准》T/CECS 1068-2022规定，双曲线冷却塔在下列情况下，应进行检测鉴定 ：
1、存在不符合现行国家标准《双曲线冷却塔施工与质量验收规范》GB50573的缺陷或出现严重腐蚀、渗漏、损伤、变形冻融现象时；
2、超过设计使用年限或目标使用年限，拟继续使用时；
3、使用条件或使用环境改变，对双曲线冷却塔安全性不利时；
4、厂区冷却塔进行扩建，周边增加或减少影响塔筒风荷载的结构；
5、需要进行大规模维修时；
6、遭受超出设计基准条件的严重灾害或事故后，需要继续使用时；
7、进行工艺改造或改建时；
8、在因故停建、缓建后，需复工；
9、其他需要掌握双曲线冷却塔可靠性水平时；
双曲线冷却塔在下列情况下，可进行项鉴定：
1、进行维修改造有门要求时；
2、存在局部损伤影响其正常使用时；
3、对附属设施的完好性存在疑问时；
4、结构构件受到一般腐蚀或存在其他问题时；
5、耐久性评估时。
双曲线冷却塔是企业生产的重要基础设施，冷却塔的结构安全直接影响企业安全生产，但在施工阶段、使用维护阶段都可能存在一定问题。业主的管理单位和使用单位应给予足够的重视，加强双曲线冷却塔的安全运维，建立安全运维管理制度，进行定期检查测量，发现问题及时进行检测鉴定和加固修复，冷却塔安全使用。
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