劉霞光，王振中，吳宇翔，邰江，徐春富，賈小攀，劉玉林，謝利平，羅崢嶸，席鈺金

（1.中國(guó)核電工程有限公司，北京 100840；2.中國(guó)核工業(yè)第二二建設(shè)有限公司，湖北 武漢 430051；3.中國(guó)核工業(yè)第二四建設(shè)有限公司，河北 廊坊 065201；4.中國(guó)核工業(yè)華興建設(shè)有限公司，江蘇 南京 210019）

20 世紀(jì)60—70 年代，美國(guó)Bechtel 公司計(jì)劃將核潛艇模塊化建造的成功經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于核電工程建造并進(jìn)行了大量基礎(chǔ)研究，70 年代后將模塊化設(shè)計(jì)和建造理念推向正在大力發(fā)展核電的日本，與日立公司一起推進(jìn)核電工程模塊化技術(shù)的應(yīng)用研究和項(xiàng)目實(shí)施試驗(yàn)。以壓水堆為主的日本三菱重工最初于70 年代開始研究管道與設(shè)備模塊，1970 年在美浜1 號(hào)（Mihama-1）機(jī)組進(jìn)行了小型設(shè)備模塊的吊裝，1974 年在美浜3 號(hào)（Mihama-3）機(jī)組應(yīng)用管道模塊的吊裝。80 年代以后，日本開始對(duì)結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行研究，并在核電站中進(jìn)行了局部應(yīng)用。本世紀(jì)以來，西屋公司在AP1000 機(jī)型上采用了大范圍的模塊化建造技術(shù)，并在我國(guó)三門建造了首堆示范工程。引進(jìn)的AP1000 機(jī)型全面采用了模塊化技術(shù)，在核電建造領(lǐng)域是一個(gè)全新的嘗試，但在實(shí)際建造過程中遇到了很多困難和挑戰(zhàn)，使得建造工期不斷延誤。

我國(guó)自主設(shè)計(jì)的核電站雖然有局部模塊化的應(yīng)用，如反應(yīng)堆廠房穹頂、筒體鋼襯里、核取樣實(shí)驗(yàn)室等，但是模塊化設(shè)計(jì)和建造技術(shù)的系統(tǒng)性開發(fā)和規(guī)?；瘧?yīng)用還處于空白階段。

本文嘗試在總結(jié)AP1000 示范工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，排除環(huán)境中各種風(fēng)險(xiǎn)因素，對(duì)AP1000 的建造工期進(jìn)行重新優(yōu)化和評(píng)估，發(fā)現(xiàn)結(jié)果與采用模塊化技術(shù)宣稱能夠?qū)崿F(xiàn)的理論工期仍有不小差距。因此，有必要深入研究模塊化技術(shù)的應(yīng)用與建造工期之間的聯(lián)系，正確認(rèn)識(shí)模塊化技術(shù)對(duì)于建造工期的各種正面和負(fù)面效應(yīng)，從而為未來核電技術(shù)選擇科學(xué)合理的模塊化設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)。

1 關(guān)于模塊化與工期的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)

模塊化的理念起源于造船業(yè)，在化工行業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用的是機(jī)械模塊，就是將原來現(xiàn)場(chǎng)安裝的設(shè)備、管道、以及鋼制結(jié)構(gòu)等物項(xiàng)提前組裝成模塊，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整體吊裝以及模塊間的現(xiàn)場(chǎng)連接。機(jī)械模塊技術(shù)并未改變?cè)瓉砦镯?xiàng)的材料，主要的施工工藝基本不變，只是將原來大量現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)提前在車間進(jìn)行，然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整體安裝（見圖 1）。由于可以多個(gè)模塊平行預(yù)制，并且不受現(xiàn)場(chǎng)施工邏輯和條件的制約，從而具備大幅度減少現(xiàn)場(chǎng)工作量，縮短現(xiàn)場(chǎng)施工工期的優(yōu)勢(shì)。

圖1 機(jī)械模塊示例[5]Fig.1 Mechanical module example[5]

日本對(duì)于結(jié)構(gòu)模塊的研究和應(yīng)用開展得較早，于20 世紀(jì)80 年代開始鋼板混凝土（SC）結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究和試驗(yàn)工作，90 年代初開始進(jìn)行SC 設(shè)計(jì)和施工的研究工作，并建立了SC 設(shè)計(jì)導(dǎo)則JEAG 4618—2005 和設(shè)計(jì)規(guī)范JEAC 4618—2009，為SC 結(jié)構(gòu)在工程上的規(guī)模化應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

SC 結(jié)構(gòu)首次在核電項(xiàng)目上應(yīng)用是2002 年在沸水堆（柏崎刈羽電站）的廢物焚燒車間和壓水堆的廢物車間，后續(xù)的沸水堆和壓水堆中都開始采用SC 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[1]。相比于RC 結(jié)構(gòu)，SC 結(jié)構(gòu)不需要在現(xiàn)場(chǎng)綁扎鋼筋，減少了支模和拆模的工作，只需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模塊的吊裝和拼接即可進(jìn)行混凝土的澆注，理論上能夠縮短50%的工期（見圖2）。

圖2 RC 和SC 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)施工對(duì)比[4]Fig.2 Comparison of RC and SC structure

西屋公司設(shè)計(jì)的AP1000 機(jī)型采用了大范圍的模塊化技術(shù)，其中結(jié)構(gòu)模塊包括：鋼板混凝土結(jié)構(gòu)模塊（CA）、單鋼板模塊（CB）、鋼結(jié)構(gòu)模塊（CS）、鋼樓梯模塊（CH）、鋼制安全殼模塊（CCV）等。根據(jù)西屋公司的宣傳，示范項(xiàng)目的計(jì)劃工期為50 個(gè)月（從FCD 到首次裝料，見圖3）。針對(duì)后續(xù)AP1000 機(jī)組的建設(shè)，通過“有經(jīng)驗(yàn)的施工經(jīng)理對(duì)施工順序作4-D（三維模型加時(shí)間）模擬審查”，現(xiàn)場(chǎng)施工工期可以在36個(gè)月內(nèi)完成（從FCD 到首次裝料，見圖4）[2]。

圖3 AP1000（從FCD 到裝料）50 個(gè)月關(guān)鍵路徑Fig.3 50 months critical path of AP1000(from FCD to fuel loading)

圖4 AP1000（從FCD 到裝料）36 個(gè)月關(guān)鍵路徑Fig.4 36 months critical path of AP1000(from FCD to fuel loading)

從圖3 和圖4 可以看出，從50 個(gè)月到36個(gè)月，主要是壓縮了土建施工工期13 個(gè)月，以及采購進(jìn)一步提前，而壓縮13 個(gè)月工期相應(yīng)的措施和可行性并不可知。西屋公司曾試圖與國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)單位聯(lián)合研究實(shí)現(xiàn)36 個(gè)月工期的方法，但其缺乏基礎(chǔ)的研究成果和明確的研究方向。

傳統(tǒng)上認(rèn)為，模塊化技術(shù)是縮短核電工期必須依賴的方法，先進(jìn)堆型也將采用模塊化技術(shù)作為其工期縮短的主要支撐，但關(guān)于模塊的劃分和設(shè)置，以及在安裝過程中遇到的技術(shù)難點(diǎn)，如安裝精度要求和變形控制，還需要結(jié)合實(shí)際情況仔細(xì)分析和優(yōu)化。

2 模塊化的施工實(shí)踐

2.1 AP1000 模塊化建造情況

三門核電站是AP1000 機(jī)型的全球首堆，在施工過程中存在設(shè)計(jì)變更頻繁、物項(xiàng)到貨滯后、建安深度交叉等問題，兩臺(tái)機(jī)組建造工期（FCD—商運(yùn)）分別為113.7 個(gè)月和106.8 個(gè)月。海陽核電站兩臺(tái)AP1000 機(jī)組建造工期分別為108 個(gè)月和102.5 個(gè)月。

在三門和海陽建造經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，排除示范項(xiàng)目存在的制約因素，業(yè)主和施工單位優(yōu)化后的總工期目標(biāo)為54 個(gè)月（從FCD 到首次裝料48 個(gè)月），與西屋公司所宣傳的目標(biāo)還有一定差距。

理論上采用結(jié)構(gòu)模塊可以明顯縮短施工工期，但從AP1000 的實(shí)施情況以及優(yōu)化后的工期目標(biāo)來看，并沒有體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)模塊的明顯優(yōu)勢(shì)。

2.2 應(yīng)用SC 結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)工期

在核電建造過程中，反應(yīng)堆廠房的內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工是整個(gè)核電建設(shè)的關(guān)鍵路徑，是廠房封頂和主回路系統(tǒng)安裝的重要先決條件。因此，縮短內(nèi)部結(jié)構(gòu)的工期，對(duì)縮短核電建造總工期有重要的貢獻(xiàn)。

但SC 結(jié)構(gòu)在實(shí)際的應(yīng)用中并沒有體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，模塊安裝焊接工作的技術(shù)難度和消耗工時(shí)還需根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)詳細(xì)分析。經(jīng)過三門和海陽項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在排除設(shè)備物項(xiàng)延誤、結(jié)構(gòu)變形、天氣等影響因素，AP1000 經(jīng)過優(yōu)化后的工期為：

（1）三門3、4 號(hào)機(jī)組：內(nèi)部結(jié)構(gòu)工期（從CVBH 就位到110 m 平臺(tái)完成，下同）21 個(gè)月；

（2）海陽后續(xù)機(jī)組：內(nèi)部結(jié)構(gòu)工期19 個(gè)月。

經(jīng)評(píng)估，AP1000 反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)采用模塊化施工，在排除風(fēng)險(xiǎn)因素的情況下，優(yōu)化后的最短工期為19 個(gè)月。

我國(guó)經(jīng)消化吸收 AP1000 技術(shù)后研發(fā)的CAP1400 機(jī)型采用同樣的模塊化設(shè)計(jì)理念，工程量相對(duì)AP1000 有所增加，其示范工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)計(jì)劃工期19.5 個(gè)月，實(shí)際內(nèi)部結(jié)構(gòu)工期21.6 個(gè)月。

2.3 應(yīng)用RC 結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)工期

2.3.1 采用施工效率法評(píng)估

根據(jù)核電行業(yè)定額，并結(jié)合工程公司總承包的核電項(xiàng)目實(shí)際建造經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)總結(jié)出一種施工效率評(píng)估工期的方法，輸入土建結(jié)構(gòu)的混凝土量、含筋率、施工面積，考慮施工難度系數(shù)，套用施工效率模型即可以計(jì)算出合理的施工工期。

施工效率模型為：

其中：

F1——基準(zhǔn)項(xiàng)目施工效率指數(shù)，人工時(shí)/m3；

F2——修正后的施工效率指數(shù)，人工時(shí)/m3；

k2、k1——基準(zhǔn)項(xiàng)目含筋率，t/m3；

k2——目標(biāo)項(xiàng)目含筋率，t/m3；

R——定額計(jì)算下，每立方米鋼筋混凝土中，鋼筋含量每增加1 t 所需增加的人力投入，人工時(shí)/t；

t——日工時(shí)，8 h；

E′——施工效率修正系數(shù)；

δ——施工難度修正系數(shù)，與基準(zhǔn)項(xiàng)目對(duì)比，根據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、作業(yè)空間等綜合施工難度評(píng)價(jià)。

利用修正后的施工效率指數(shù)F2，可以計(jì)算施工工期，公式如下：

其中：

QF1——鋼筋混凝土工程量，m3；

ρF2——施工強(qiáng)度，人/m2；

Ak2、Ak1——施工作業(yè)面積，m2。

通過施工效率模型計(jì)算，M310 機(jī)型內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工工期為13.85 個(gè)月，“華龍一號(hào)”內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工工期為20.23 個(gè)月。而根據(jù)以往M310機(jī)型的實(shí)際建造情況，反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的平均施工工期約13.77 個(gè)月（見表2），“華龍一號(hào)”與M310 內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)比，混凝土量增加了69.8%，含筋率增加了75.7%（見表1），實(shí)際建造工期平均為20.35 個(gè)月（見表3）。采用施工效率模型進(jìn)行工期計(jì)算的結(jié)果，與實(shí)際工期有很好的符合性，可以用來進(jìn)行類似結(jié)構(gòu)的工期評(píng)估。

表1 各種核電機(jī)型內(nèi)部結(jié)構(gòu)工程量對(duì)比Table 1 Comparison of internal structural quantities of various nuclear power models

表2 M310 內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)際施工工期統(tǒng)計(jì)Table 2 Actual construction period statistics of internal structure of M310

表3 “華龍一號(hào)”內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)際施工工期統(tǒng)計(jì)Table 3 Actual construction period statistics of internal structure of Hualong One

由于施工效率法考慮了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，引入了難度系數(shù)δ，同時(shí)也考慮了施工作業(yè)面積和能夠投入的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以，若AP1000 機(jī)型內(nèi)部結(jié)構(gòu)改為RC 結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)布置和工程量不變，也可以采用施工效率法進(jìn)行施工工期計(jì)算評(píng)估。

根據(jù)表1 中的工程量和其他參數(shù)，經(jīng)計(jì)算，AP1000 按照M310 的含筋率，施工工期為12.85個(gè)月，按照“華龍一號(hào)”的含筋率，施工工期為17.68 個(gè)月，均比采用結(jié)構(gòu)模塊型式的的施工工期更短。

2.3.2 采用專家法評(píng)估

若AP1000 內(nèi)部結(jié)構(gòu)改為RC 結(jié)構(gòu)，布置和混凝土工程量不變，采用專家法進(jìn)行評(píng)估，不同專家評(píng)估的工期分別為18.7 個(gè)月和17.5 個(gè)月，平均施工工期為18.1 個(gè)月。

2.4 小結(jié)

通過對(duì)比分析，AP1000 反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)模塊，施工工期最短為19 個(gè)月；而在同樣的工程體量下采用RC 結(jié)構(gòu)，通過施工效率法計(jì)算，按M310 的含筋率工期為12.85個(gè)月，按“華龍一號(hào)”的含筋率工期為17.68，采用專家法評(píng)估工期為18.1 個(gè)月，均比結(jié)構(gòu)模塊工期短。AP1000 的結(jié)構(gòu)模塊應(yīng)用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在節(jié)省工期方面沒有體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。以下將對(duì)具體原因開展進(jìn)一步分析。

3 結(jié)構(gòu)模塊分析

3.1 AP1000 內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

AP1000 反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)底部為坑道結(jié)構(gòu)（見圖 5），上部是以最大的模塊——CA01為核心，周圍設(shè)置許多小模塊——主要有單鋼板模塊CB 和樓板模塊CA3X 和CA5X 系列與其拼接。內(nèi)部結(jié)構(gòu)雖然房間較少，以CA 和CB模塊分割成各個(gè)房間，但結(jié)構(gòu)錯(cuò)層較多（見圖 6），而且CA01 結(jié)構(gòu)模塊底部錯(cuò)層多，CA01安裝就位后還需要進(jìn)行多次常規(guī)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工，才能進(jìn)行模塊內(nèi)側(cè)的混凝土澆筑。AP1000 反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)施工工序如圖 7所示。

圖5 AP1000 坑道結(jié)構(gòu)剖面圖Fig.5 AP1000 tunnel structure sectional drawing

圖6 AP1000 內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維圖Fig.6 AP1000 internal structure 3D model

圖7 AP1000 反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)施工工序Fig.7 AP1000 reactor building internal structure construction process

CA01 模塊為SC 結(jié)構(gòu)，由雙鋼板和錨筋、連接件組成，中間澆注混凝土。雙鋼板的剛度與機(jī)械模塊相比要弱很多，在SC 模塊的運(yùn)輸、吊裝、以及混凝土澆注時(shí)，模塊的變形控制和變形處理難度較大，因此需要在SC 模塊混凝土澆筑前，確定合理的施工工藝，制定模塊變形監(jiān)測(cè)措施，加強(qiáng)施工過程的檢查，確保在混凝土澆筑之后，SC 模塊結(jié)構(gòu)滿足施工精度要求。

另外，樓板模塊與CA01 主模塊拼接精度要求較高，安裝難度大，工期較長(zhǎng)。以典型的CA3X 和CA5X 系列樓板模塊施工為例，海陽核電一期工程，CA3X 樓板模塊實(shí)際施工工期100d，CA5X 樓板模塊實(shí)際施工工期183 天。在考慮預(yù)引入物項(xiàng)及時(shí)交付、模塊驗(yàn)收合格的情況下，經(jīng)過施工單位優(yōu)化后的平均工期也需要65 天，樓板模塊具體施工流程為：模塊吊裝（1 天）模塊調(diào)整就位（2 天）模塊焊接（15 天）螺栓連接（5 天）模塊檢查驗(yàn)收（3 天）鋼筋綁扎（30 天）埋件安裝（7 天）模塊混凝土澆筑（2 天）。樓板模塊在現(xiàn)場(chǎng)的施工工期為65天，而普通混凝土結(jié)構(gòu)樓板施工只需約42 天。

因此，AP1000 內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置的特點(diǎn)對(duì)土建的建造工期有著很大的影響，內(nèi)部結(jié)構(gòu)坑道和模塊底部的錯(cuò)層增加了混凝土施工工序。根據(jù)三門和海陽項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)模塊的施工還存在以下技術(shù)難點(diǎn)：

（1）SC 模塊安裝精度要求較高，模塊吊裝防變形控制難度大；

（2）樓板模塊和墻體模塊連接時(shí)，一旦發(fā)生偏差，處理難度較大；

（3）SC 結(jié)構(gòu)就位時(shí)，內(nèi)部的連接型鋼與底部混凝土預(yù)留的插筋容易形成相互干涉，需要對(duì)插筋進(jìn)行調(diào)整或切割模塊內(nèi)的連接型鋼。

綜合以上分析可以看出，SC 結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)模塊的應(yīng)用，優(yōu)缺點(diǎn)都很突出，如果處理不好，容易造成現(xiàn)場(chǎng)工作的延誤。

3.2 結(jié)構(gòu)模塊化對(duì)安裝的影響

AP1000 結(jié)構(gòu)模塊的應(yīng)用，可以使安裝作業(yè)提前開始，實(shí)現(xiàn)土建和安裝平行施工。但從反應(yīng)堆廠房的安裝物項(xiàng)來看，除了主回路系統(tǒng)的安裝，其他設(shè)備和系統(tǒng)的安裝量并不大，采用傳統(tǒng)的施工方式同樣可以滿足安裝進(jìn)度要求。

關(guān)于主回路系統(tǒng)的安裝，采用結(jié)構(gòu)模塊和開頂法施工，可以使主回路安裝工作提前開始。若AP1000 改為RC 結(jié)構(gòu)施工，在采取隔離防護(hù)措施和裝修提前介入的情況下，主回路設(shè)備同樣可以實(shí)現(xiàn)開頂引入和安裝提前開始，同樣能夠達(dá)到縮短工期的效果，并且成本遠(yuǎn)低于SC結(jié)構(gòu)。

3.3 CAP1400 建造情況

我國(guó)研發(fā)CAP1400 機(jī)型，首堆于2019 年4月開工建設(shè)，計(jì)劃總工期56 個(gè)月。2021 年7月安全殼頂封頭完成吊裝，符合進(jìn)度計(jì)劃，但輔助廠房滯后約7 個(gè)月，主要滯后原因如下：

（1）由于是首堆，經(jīng)驗(yàn)不足，前期人員配置不足，未能按施組要求進(jìn)行人員配置，現(xiàn)場(chǎng)施工滯后進(jìn)度計(jì)劃。

（2）建安深度交叉影響。輔助廠房墻體內(nèi)布置大量安裝物項(xiàng)，同時(shí)樓板下方布置大量設(shè)備及機(jī)械模塊，樓板施工必須等安裝設(shè)備及模塊安裝完成后啟動(dòng)，合同計(jì)劃未完全考慮交叉施工降效。

（3）甲供物項(xiàng)方面。甲供物資供貨及時(shí)性尚能滿足進(jìn)度要求，但供貨質(zhì)量很多都不能滿足要求，造成現(xiàn)場(chǎng)施工難度增加、返工、工期增加。

（4）墻體鋼筋密集、埋件數(shù)量多。輔助廠房樓板、墻體鋼筋密集且非標(biāo)埋件多，造成施工難度大。

（5）受與相鄰廠房固有施工邏輯影響。如輔助廠房徑向內(nèi)墻、環(huán)區(qū)樓板與屏蔽廠房外部基礎(chǔ)、RC 結(jié)構(gòu)直接相連，施工作業(yè)面相互重疊，在確保屏蔽廠房施工連續(xù)的前提下，輔助廠房施工出現(xiàn)停滯狀態(tài)。

與AP1000 首堆相比，CAP1400 主線進(jìn)度控制較好，反應(yīng)堆廠房按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)穹頂?shù)跹b。主要做了以下改進(jìn)：

（1）設(shè)計(jì)優(yōu)化。對(duì)施工難度大的位置進(jìn)行優(yōu)化，如優(yōu)化鋼筋間距、優(yōu)化鋼筋布置形式、優(yōu)化埋件類型等措施，減少現(xiàn)場(chǎng)碰撞和施工難度，保障現(xiàn)場(chǎng)施工順利進(jìn)行。

（2）自主模塊化施工。在固有模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將樓板零散鋼結(jié)構(gòu)拼裝成整體進(jìn)行安裝，減少關(guān)鍵路徑施工時(shí)間。

（3）優(yōu)化施工工藝。研發(fā)自動(dòng)焊工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工焊，加快現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)焊接施工效率。

另外，主線作為工程形象和關(guān)鍵路徑，在資源安排方面有所傾斜，從而優(yōu)先保證了主線進(jìn)度。

但模塊化施工存在的一些問題，與AP1000類似。

3.4 小結(jié)

根據(jù)以上分析，AP1000 采用了模塊化技術(shù)卻沒有明顯縮短工期，這主要是由AP1000 結(jié)構(gòu)模塊特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)模塊施工技術(shù)難點(diǎn)決定的，具體說來，包括以下幾個(gè)方面：

（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)的坑道和模塊底部錯(cuò)層較多，增加了混凝土施工工序；

（2）模塊與鋼筋、埋件等物項(xiàng)存在沖突碰撞，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整困難；

（3）模塊的制造、運(yùn)輸、吊裝等環(huán)節(jié)變形控制難度大，很難滿足安裝精度要求；

（4）土建、安裝作業(yè)深度交叉，增加了施工難度和施工降效。

4 未來核電優(yōu)化工期的發(fā)展方向

建造工期是體現(xiàn)核電技術(shù)先進(jìn)性、保證核電經(jīng)濟(jì)性的重要考量指標(biāo)。根據(jù)先進(jìn)輕水堆用戶要求文件（URD），核電站建造從第一罐混凝土到商業(yè)運(yùn)行的時(shí)間，改進(jìn)型電站不超過54 個(gè)月，非能動(dòng)型電站不超過42 個(gè)月。歐洲用戶要求文件（EUR）要求從第一罐混凝土到商業(yè)運(yùn)行的時(shí)間為60 個(gè)月?？v觀世界各國(guó)的三代核電機(jī)型，如韓國(guó)APR1400、法日合作的Atmeal-1、西屋AP1000 和俄羅斯VVER-Toi，都是以48個(gè)月甚至更短的建造工期為目標(biāo)開拓國(guó)際市場(chǎng)。但是目前真正實(shí)現(xiàn)48 個(gè)月工期的只有日本柏崎刈羽核電站的ABWR 機(jī)組。

對(duì)于改進(jìn)型的三代核電機(jī)型，工藝系統(tǒng)和土建工程量均比二代機(jī)型有所增加，在經(jīng)過若干項(xiàng)目的實(shí)踐之后，可以滿足EUR 要求的60個(gè)月建造工期，但是要滿足URD 要求的54 個(gè)月還有很大壓力。為此需要在工藝系統(tǒng)布置和土建工程量上做“減法”，開展進(jìn)一步的設(shè)計(jì)優(yōu)化，在關(guān)鍵路徑上采用“模塊化+開頂法”，才能實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于非能動(dòng)型的三代核電機(jī)型，由于系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，整體工程量也會(huì)隨之減少，無論是否采用模塊化建造，均能夠?qū)崿F(xiàn)EUR 要求的60個(gè)月工期目標(biāo)。但是要實(shí)現(xiàn)URD 要求的42 個(gè)月工期，則需采用“模塊化+開頂法”，并且模塊化設(shè)計(jì)還要根據(jù)AP1000 的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)做出改進(jìn)，改進(jìn)方向如下：

（1）模塊盡量大型化和規(guī)格化，使模塊的拼裝工作提前在車間進(jìn)行，減少現(xiàn)場(chǎng)模塊安裝工作之間的接口；

（2）盡量減少模塊底部的錯(cuò)層，使模塊底部就位在同一標(biāo)高基礎(chǔ)上，從而為模塊的施工創(chuàng)造有利條件；

（3）簡(jiǎn)化樓板結(jié)構(gòu)和墻體模塊間的連接方式，使樓板施工更加便捷；

（4）制定合理的模塊防變形措施，減少施工中的不符合項(xiàng)，避免工期的延誤。

5 結(jié)論

理論上模塊化設(shè)計(jì)和建造技術(shù)的應(yīng)用可以顯著縮短核電建設(shè)工期，但是AP1000 的工程實(shí)踐卻與傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)相悖，即使在排除首堆工程風(fēng)險(xiǎn)因素的情況下，AP1000 反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)工期相比RC 結(jié)構(gòu)工期也沒有任何優(yōu)勢(shì)甚至存在劣勢(shì)。這是由AP1000 內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征和模塊化施工技術(shù)難點(diǎn)等原因造成的。

因此要破除“模塊化一定就能縮短工期”的認(rèn)識(shí)，正確認(rèn)識(shí)模塊化技術(shù)和工期優(yōu)化之間的關(guān)系。在核電的研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，SC 結(jié)構(gòu)和RC 結(jié)構(gòu)的選擇需根據(jù)具體機(jī)型的結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行分析，對(duì)質(zhì)量、造價(jià)、工期等因素進(jìn)行綜合評(píng)估。無論采用SC 結(jié)構(gòu)還是RC 結(jié)構(gòu)，在工藝系統(tǒng)和土建工程量上做減法，開展設(shè)計(jì)優(yōu)化，都是縮短核電建造工期最直接和有效的手段。

綜上所述，未來核電技術(shù)如果要實(shí)現(xiàn)顯著的工期優(yōu)化，應(yīng)當(dāng)從以下方面綜合考慮各種措施：

（1）盡可能簡(jiǎn)化系統(tǒng)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而顯著降低土建和安裝工程量；

（2）采用各種先進(jìn)施工技術(shù)，如開頂法，提高施工效率，實(shí)現(xiàn)土建和安裝并行；

（3）優(yōu)化結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)，如模塊盡量大型化和規(guī)格化，減少模塊底部錯(cuò)層，簡(jiǎn)化模塊間連接方式等；

（4）解決模塊化施工的技術(shù)難點(diǎn)，制定合理的模塊防變形措施。