單意志，楊喜云，余世安

(中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司，江蘇 南京 210019)

0 引言

核電工程測量屬精密工程測量，反應(yīng)堆是核電站的核心部位[1]，安全殼是核反應(yīng)堆的最重要安全屏障，如何才能有效利用工作空間、不受其他施工進(jìn)度影響、保證其他工序可以平行進(jìn)展，準(zhǔn)確高效完成穹頂拼裝定位檢測成為工程中的一道難題。

測量定位是工程施工的第一步，經(jīng)常會(huì)遇到定位尺寸不準(zhǔn)、坐標(biāo)定位基準(zhǔn)如何建立的難題[2]，在核電站施工過程中，由于施工周期長，精度要求高，控制點(diǎn)的穩(wěn)定性及精度要求是滿足施工定位質(zhì)量的保證，為了方便準(zhǔn)確定位及安裝檢查，該工藝包括鋼襯里穹頂中心點(diǎn)定位、基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)、穹頂板檢查、中間檢查驗(yàn)收等工序及技術(shù)綜合運(yùn)用。

1 工程概況

核島鋼襯里是核電站第三道防泄漏屏障，穹頂作為安全殼鋼襯里的封頂部分，是質(zhì)保等級(jí)QA1級(jí)、核安全等級(jí)2級(jí)的核安全設(shè)備。鋼襯里穹頂采用8 mm厚P265GH鋼板、外側(cè)焊接L200×125×12和L75×50×6角鋼加勁肋和焊釘組成，車間預(yù)制成多塊分塊板，現(xiàn)場將分塊板、錨固件、吊耳拼裝焊接而成，根據(jù)堆型不同其外形為內(nèi)側(cè)直徑D=36 m、37 m、44 m、46.8 m的雙曲面殼體或半球形殼體。

型號(hào)為D=36 m核反應(yīng)堆廠房的穹頂，第一段理論高度3.606 m，理論內(nèi)口半徑為4.500 m，外口半徑為4.508 m，圓心位于圍繞穹頂?shù)卓谥行?3.500 m半徑圓上；第二段理論高度5.402 m，理論內(nèi)口半徑27.000 m，外口半徑為27.008 m，圓心位于中心，下口與鋼襯里筒體10層上口直接對(duì)接，根據(jù)制作需要，沿高度方向，將穹頂分為5層，由下至上依次命名為DF2-2、DF2-1、DF1-2、DF1-1、DF1/2五層，車間根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙按層分塊進(jìn)行穹頂板加工，預(yù)制完成的穹頂板運(yùn)至現(xiàn)場拼裝后進(jìn)行定位安裝。

穹頂平面示意圖見圖1，穹頂立面示意圖見圖2。

圖1 穹頂平面示意圖Fig.1 Schematic plan of dome

圖2 穹頂立面示意圖Fig.2 Schematic elevation of dome

2 測量控制難點(diǎn)

核電反應(yīng)堆廠房鋼穹頂預(yù)制測量定位組件安裝時(shí)，由于施工條件復(fù)雜、工序交叉干擾因素多，主要具有以下難點(diǎn)：

1)穹頂為非等半徑球面，由于變尺寸穹頂是由不同半徑的板塊通過拼裝構(gòu)成，板塊位置的檢查是一個(gè)難點(diǎn)，需要通過檢測保證各板塊的準(zhǔn)確安裝位置；

2)施工拼裝現(xiàn)場操作腳手架多，視線通視困難，儀器架設(shè)需多處設(shè)站，影響施工測量效率；

3)穹頂上有許多加厚板埋件，位置確定需通過三維坐標(biāo)確定，施工放樣及檢查按立體空間處理，增加了定位難度。

3 測量控制要點(diǎn)

3.1 支墩施工定位測量

在次級(jí)網(wǎng)點(diǎn)上架設(shè)全站儀，采用極坐標(biāo)法放樣出穹頂拼裝場地中心，并將中心點(diǎn)位采用混凝土澆筑，埋設(shè)不銹鋼板鉆1.5 mm孔標(biāo)識(shí)，架設(shè)全站儀于中心點(diǎn)，后視次級(jí)網(wǎng)點(diǎn)，按設(shè)計(jì)角度每10°及半徑放樣出各支墩位置。

3.2 基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置

支墩施工完成后，確定穹頂中心線及設(shè)立控制坐標(biāo)系，在支撐墩內(nèi)側(cè)面上設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)(含平面和標(biāo)高)，如圖3、圖4所示，基準(zhǔn)點(diǎn)0、1～12呈圓弧形排列在穹頂中心線的外圍，位于支撐墩內(nèi)側(cè)面上。

圖3 基準(zhǔn)點(diǎn)布置圖Fig.3 Datum point layout

圖4 基準(zhǔn)點(diǎn)示意圖Fig.4 Datum point diagram

3.3 基準(zhǔn)點(diǎn)的測量

在中心點(diǎn)上架設(shè)全站儀TCA2003，以廠區(qū)次級(jí)網(wǎng)點(diǎn)為方向，按拼裝場地施工坐標(biāo)系，分別測量支墩上控制點(diǎn)坐標(biāo)，點(diǎn)位坐標(biāo)偏差小于2 mm即符合要求。

測得各基準(zhǔn)點(diǎn)在該坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo)及高程后，以基準(zhǔn)點(diǎn)作為檢測起算參照依據(jù)，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)測設(shè)支撐墩的支撐面高程。

3.4 支墩支撐面標(biāo)高檢測

測量基準(zhǔn)建立后，測量出支撐墩上埋件標(biāo)高，采用水準(zhǔn)儀對(duì)支撐墩埋件標(biāo)高進(jìn)行檢查，選取最高埋件點(diǎn)作為基準(zhǔn)面。

3.5 穹頂板分塊線放線

在中心點(diǎn)上架設(shè)儀器，每10°放出穹頂拼裝分塊線，并放出半徑控制線，并在支墩側(cè)面用儀器測設(shè)0O、90O、180O、270O四個(gè)角度控制線，用紅色油漆對(duì)角度控制線進(jìn)行標(biāo)識(shí)。角度控制線誤差小于2 mm，標(biāo)高控制線誤差小于2 mm。

3.6 穹頂?shù)撞恐卧O(shè)置

在支墩埋件上，按埋件最高標(biāo)高控制焊接支撐工字鋼，工字鋼上面焊接止擋塊，以作為穹頂?shù)撞康墓潭ㄑb置。

3.7 穹頂板吊裝就位

成形的穹頂襯里板運(yùn)輸?shù)狡囱b現(xiàn)場，利用現(xiàn)場布置的塔吊或汽車吊，將穹頂預(yù)制構(gòu)件逐件吊放到拼裝臺(tái)座上，按號(hào)就位，調(diào)整焊縫間隙，并與馬板進(jìn)行臨時(shí)固定。

3.8 穹頂板位置檢測及調(diào)整

穹頂板定位檢測步驟如下：

第一步，選擇在穹頂板塊的通視處設(shè)立全站儀，后視兩個(gè)已知點(diǎn)，交會(huì)出全站儀測站三維坐標(biāo)。

第二步，使用全站儀測量得到穹頂板塊上檢測點(diǎn)的三維實(shí)測坐標(biāo)(X測，Y測，H測)。

第三步，計(jì)算穹頂板塊檢測點(diǎn)的實(shí)測高程與支墩支撐基準(zhǔn)面高程的差值，根據(jù)差值判斷該板塊所處的段位，根據(jù)板塊的段位確定其圓心點(diǎn)與穹頂中心線的關(guān)系及其理論半徑值，即：若(H測-H基)<3.600 m，則該板塊的半徑應(yīng)取4.500 m；否則取27.000 m。

第四步，換算所述檢測點(diǎn)的實(shí)際半徑；

當(dāng)檢測點(diǎn)所在穹頂板塊的圓心點(diǎn)位于穹頂中心線外圍時(shí)，檢測點(diǎn)的實(shí)際半徑為

(1)

式中：(X測，Y測，H測)為穹頂點(diǎn)位實(shí)測值；R設(shè)為該段位板塊圓心點(diǎn)與穹頂中心線的預(yù)設(shè)理論距離(圓心位于半徑13.5 m圓上)；H基為支撐基準(zhǔn)面高程。

當(dāng)檢測點(diǎn)所在的穹頂板塊的圓心點(diǎn)與穹頂中心線重合時(shí)，檢測點(diǎn)的實(shí)際半徑為

(2)

式中：H設(shè)為該穹頂板塊圓心的預(yù)設(shè)理論高程，本工程預(yù)設(shè)理論高程為29.000 m。

例如：本項(xiàng)目穹頂中心線的坐標(biāo)(X0，Y0)為(1 762.517 m，501.156 m)，支撐墩支撐基準(zhǔn)面的高程為47.000 m，第一段板塊圓心點(diǎn)與穹頂中心線的預(yù)設(shè)理論距離為13.5 m，第二段板塊圓心的預(yù)設(shè)理論高程為29 m。

如板塊檢測點(diǎn)的實(shí)測值(X測，Y測，H測)為(1 778.985 m，507.676 m，48.587 m)，則H測-H設(shè)=(48.587-47.000)m=1.587 m<3.600 m，由此可判斷出該檢測點(diǎn)所在板塊位于第一段，其半徑應(yīng)取4.500 m。將上述數(shù)據(jù)代入式(1)可計(jì)算出該檢測點(diǎn)實(shí)際半徑R=4.502 m。將板塊檢測點(diǎn)的理論半徑與實(shí)際半徑進(jìn)行比較，得出的誤差值作為檢測結(jié)果，則偏差值Rδ=(4.502-4.500)m=0.002 m。

如板塊檢測點(diǎn)的實(shí)測值(X測，Y測，H測)為(1 774.250 m，511.426 m，51.055 m)，則H測-H設(shè)=(51.055-47.000)m=4.055 m>3.600 m，由此可判斷出該檢測點(diǎn)所在板塊位于第二段，其半徑應(yīng)為27.000 m。將上述數(shù)據(jù)代入式(2)可計(jì)算出該檢測點(diǎn)實(shí)際半徑R=27.010 m。將板塊檢測點(diǎn)的理論半徑與實(shí)際半徑進(jìn)行比較，得出的誤差值作為檢測結(jié)果，則偏差值Rδ=(27.010-27.000)m=0.010 m。

之后，如偏差不滿足要求，可根據(jù)誤差值調(diào)整板塊的位置，再進(jìn)行檢測，直至誤差小于允許偏差值。

在拼裝階段，由于板塊高度可知，選擇板塊上部左、右、中三點(diǎn)作為調(diào)整特征點(diǎn)位，測量其坐標(biāo)，半徑理論數(shù)據(jù)可預(yù)知。

3.9 測量數(shù)據(jù)的整理

對(duì)每個(gè)穹頂板進(jìn)行位置檢查，使每一個(gè)穹頂板位置滿足設(shè)計(jì)要求，再經(jīng)自查無誤后，對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，編制測量成果報(bào)告，將測量成果進(jìn)行報(bào)驗(yàn)，位置檢測及調(diào)整結(jié)果(示意)如表1所示。

表1 穹頂位置檢測及調(diào)整結(jié)果(示意)Tab.1 Results for detection and adjustment of dome position

調(diào)整后的結(jié)果均滿足技術(shù)要求，工效大大提高，保證了工程質(zhì)量和進(jìn)度。

4 結(jié)束語

本文介紹了一種核電反應(yīng)堆廠房鋼穹頂預(yù)制測量定位的方法，該方法可解決核電工程施工中的復(fù)雜測量問題[3]，且具有以下特點(diǎn)：

1)施工基準(zhǔn)統(tǒng)一，保證定位、檢查整體性。

2)采用后方交會(huì)設(shè)站，測量檢查點(diǎn)、定位點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并通過反算方法得到穹頂半徑及位置，能夠較好地控制穹頂弧度，確保工程質(zhì)量。

3)施工操作方便、工藝簡單，容易掌握，可加快施工進(jìn)度，縮短施工工期，提高生產(chǎn)效率。

4)數(shù)據(jù)處理通過計(jì)算器編程實(shí)現(xiàn)，測量人員現(xiàn)場均能快速處理數(shù)據(jù)，偏差值及時(shí)反饋，方便現(xiàn)場調(diào)整。

5)施工場地?zé)o需硬化處理，可有效節(jié)約資源，節(jié)能環(huán)保，減少成本支出，降低工程造價(jià)。