蘇光艷 黃巧娟 宋健

摘要：核電常規(guī)島圍護(hù)結(jié)構(gòu)屬核電常規(guī)島關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一，用于常規(guī)島主廠房墻體封閉，是主行車調(diào)試運(yùn)行及發(fā)電設(shè)備安裝的前提條件。文章對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊化進(jìn)行研究，按照工期優(yōu)化思路，從模塊化施工、工藝優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等方面切入，研究高性價(jià)比的標(biāo)準(zhǔn)建造技術(shù)、融合設(shè)計(jì)和建造階段的技術(shù)要求，為后續(xù)形成指導(dǎo)性規(guī)范文件提供參考，為同類項(xiàng)目進(jìn)行模塊化施工提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：華龍一號(hào)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；模塊化；吊裝工裝

中圖分類號(hào)：TU758? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ?文章編號(hào)：1674-0688（2023）03-0064-04

0 引言

我國(guó)核電已進(jìn)入安全、高效的發(fā)展時(shí)期，對(duì)核電工程質(zhì)量、工期、工程造價(jià)等方面均提出了更高的目標(biāo)和要求。核電常規(guī)島工程中，常規(guī)島圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有工程量大、安裝風(fēng)險(xiǎn)高、安裝工期長(zhǎng)、安裝環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)。本文以漳州“華龍一號(hào)”核電站常規(guī)島圍護(hù)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，按照工期優(yōu)化思路，從模塊化施工、工藝優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等方面切入研究，總結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)拼裝、吊裝及安裝施工工藝。在結(jié)合核電施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)采用多種創(chuàng)新性工裝、合理安排施工工序、靈活選用吊裝等方法，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求，有效地提升了工作效率，達(dá)到節(jié)約工期的目的，為項(xiàng)目的批量化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)提供技術(shù)支撐。

1 研究方法

根據(jù)漳州核電工程1號(hào)機(jī)組常規(guī)島圍護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，劃分模塊進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。依據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊化結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)模塊拼裝胎具，合理規(guī)劃拼裝場(chǎng)地，進(jìn)行模塊拼裝，驗(yàn)證模塊平整度和整體尺寸。采用有限元法進(jìn)行分析，創(chuàng)建有限元分析模型。對(duì)模型按受力區(qū)域劃分計(jì)算塊，找出最合理吊點(diǎn)及平衡位置，設(shè)計(jì)專用吊裝工裝以保證吊裝作業(yè)的安全性及穩(wěn)定性。

1.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)二次設(shè)計(jì)

常規(guī)島主廠房為框架梁柱結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)僅提供基本參數(shù)，因此需要進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。通過(guò)建筑要求的風(fēng)荷載、抗震要求、建筑結(jié)構(gòu)尺寸等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并設(shè)計(jì)墻面圍護(hù)結(jié)構(gòu)的埋件布置、墻面檁條規(guī)格、壓型鋼板型號(hào)等內(nèi)容。根據(jù)主廠房結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將圍護(hù)結(jié)構(gòu)劃分為模塊區(qū)和非模塊區(qū)。非模塊區(qū)按傳統(tǒng)工藝施工，模塊區(qū)按地面拼裝、整體吊裝的施工邏輯施工。圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊拼裝的整體尺寸直接影響后續(xù)模塊吊裝就位，因此是拼裝階段的重點(diǎn)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊按照以土建框架為邊界的原則，結(jié)合橫、豎板特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)塔吊負(fù)載率，盡量擴(kuò)大尺寸，減少塔吊臺(tái)班費(fèi)用。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊的檁條設(shè)計(jì)為矩形管，保證抗風(fēng)壓能力，檁條之間采用矩形管連接，保證模塊整體的穩(wěn)定性。圍護(hù)結(jié)構(gòu)最終設(shè)計(jì)模塊190個(gè)，模塊比例約84%［1］。

1.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊化拼裝技術(shù)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊拼裝分兩個(gè)階段進(jìn)行，分別為立拼和臥拼。首先在拼裝場(chǎng)地內(nèi)設(shè)置立式胎具，胎具由槽鋼、“H”形鋼制成，要求胎具平整、地基可靠。在臥式拼裝胎具上畫(huà)出龍骨系統(tǒng)位置線，進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊的龍骨系統(tǒng)拼裝。龍骨系統(tǒng)拼裝后，采用塔吊將龍骨系統(tǒng)吊裝至立式胎具上，進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)外墻板、保溫棉的安裝施工。通過(guò)此施工方法實(shí)現(xiàn)拼裝流水線施工，最終保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊拼裝的精度，提高施工效率，達(dá)到節(jié)約工期的目的。

1.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊化安裝技術(shù)

“華龍一號(hào)”常規(guī)島圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊受土建結(jié)構(gòu)偏差影響較大，安裝質(zhì)量控制難度大。模塊安裝前，對(duì)土建基礎(chǔ)埋件軸線標(biāo)高進(jìn)行實(shí)測(cè)，根據(jù)實(shí)測(cè)尺寸調(diào)整小鋼柱及檁托板，保證小鋼柱及檁托板安裝于理論軸線及標(biāo)高位置。圍護(hù)結(jié)構(gòu)龍骨設(shè)計(jì)為長(zhǎng)圓孔，可避免安裝擴(kuò)螺栓孔，提高安裝效率。

2 模塊化安裝流程及操作要點(diǎn)

模塊化區(qū)域設(shè)置了總計(jì)190個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊，安裝施工流程如下：構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收→腳手架搭設(shè)→定位放線→鋼柱安裝→檁托安裝→模塊化安裝→保溫棉施工、包邊包角的安裝→整體驗(yàn)收。

2.1 定位放線

清理鋼柱節(jié)點(diǎn)板安裝位置的預(yù)埋件，除去埋件上的鐵銹，并清理干凈。測(cè)量定位鋼柱安裝軸線及標(biāo)高位置，用記號(hào)筆清晰地標(biāo)注鋼柱安裝位置。每根柱的定位軸線可從下方控制軸線直接引上去，鋼柱就位后用線錘吊線調(diào)整鋼柱的垂直度。

2.2 鋼柱安裝

2.2.1 小鋼柱安裝

根據(jù)測(cè)量的定位線，組對(duì)焊接節(jié)點(diǎn)板。節(jié)點(diǎn)板焊接需嚴(yán)格按照工藝卡執(zhí)行，焊接時(shí)重點(diǎn)控制節(jié)點(diǎn)變形。節(jié)點(diǎn)板焊縫檢查合格后采用捆綁法進(jìn)行鋼柱吊裝［2］，吊裝時(shí)應(yīng)保證鋼柱垂直起吊，以便對(duì)線校正。校核垂直度后，用連接板把墻架柱固定在埋件上，焊接連接板與埋件，并與鋼柱螺栓連接。除了山墻鋼柱，其余均為小型鋼柱，最重約2.7 t，優(yōu)先采用現(xiàn)場(chǎng)塔吊進(jìn)行吊裝［3］，吊裝時(shí)通過(guò)白棕繩牽引就位；針對(duì)部分塔吊無(wú)法吊裝的位置，則采用不小于25 t汽車吊進(jìn)行吊裝或人工倒運(yùn)。

2.2.2 山墻鋼結(jié)構(gòu)安裝

根據(jù)吊裝平面布置圖，將1軸、11軸構(gòu)件分別倒運(yùn)至構(gòu)件臨時(shí)堆放場(chǎng)地內(nèi)，堆放時(shí)根據(jù)吊裝順序擺放整齊，并注意構(gòu)件吊點(diǎn)的一側(cè)應(yīng)靠近吊車位置。山墻鋼梁、鋼柱可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資源配置，合理選擇吊裝設(shè)備，原則是優(yōu)先采用塔吊進(jìn)行吊裝，當(dāng)塔吊負(fù)載率不滿足要求時(shí)，可采用對(duì)應(yīng)的汽車吊進(jìn)行吊裝。山墻鋼構(gòu)件吊裝、安裝具體方法如下。

（1）1軸：1軸有11根HA9055-2535鋼柱，除1/A—5/A軸鋼柱分2段安裝外，其余每根鋼柱分3段安裝，單段鋼柱最大重量為5.12 t；鋼梁HA6030-1625分為7層，最大重量鋼梁為1.35 t，第1段有2層鋼梁、第2段有3層鋼梁、第3段有2層鋼梁。首先吊裝第1段鋼柱，采用不小于260 t吊車站將鋼柱吊至標(biāo)高8.96 m的地腳螺栓基礎(chǔ)上并進(jìn)行固定，然后進(jìn)行鋼柱垂直度校正。鋼柱與混凝土柱用地腳螺栓連接，鋼柱吊裝完成后將再吊裝第1段鋼梁，將下層結(jié)構(gòu)加固穩(wěn)定，鋼梁與鋼柱采用螺栓、焊接連接；待鋼柱、鋼梁調(diào)整、固定完成之后，再將腳手架往上搭設(shè)至下一段鋼柱頂端，進(jìn)行第2段鋼柱、鋼梁吊裝，鋼柱與鋼柱采用螺栓、焊接連接；接著對(duì)第3段鋼柱、鋼梁進(jìn)行安裝、調(diào)整、固定直至完成。1軸5/A-B底段、中段采用不小于300 t汽車吊（60 m主臂模式）吊裝，頂段采用不小于260 t汽車吊（65.2 m主臂模式）吊裝（如圖1所示）。

（2）11軸：11軸共有11根鋼柱，分3段安裝。第1、2段鋼柱型號(hào)為HA9055-2535，第3段為鋼柱型號(hào)為HA9055-2535、HA5055-2535，單段鋼柱最大重量為5.12 t。首先吊裝下段鋼柱，吊裝鋼柱時(shí)，鋼柱較長(zhǎng)，為便于起鉤，減少鋼柱變形，采用不小于80 t吊車起吊，鋼梁用塔吊與汽車吊配合起吊。吊車站位于11軸外側(cè)，將第1段鋼柱底吊至標(biāo)高8.96 m的腳螺栓基礎(chǔ)上進(jìn)行固定，然后進(jìn)行鋼柱垂直度校正；第1段鋼柱完成后吊裝第1層的鋼梁，鋼梁與鋼柱采用螺栓、焊接連接；待鋼柱、鋼梁調(diào)整、固定完成之后，再將腳手架往上搭設(shè)至下一段鋼柱頂端，按第1段的方法進(jìn)行第2、3段鋼柱、鋼梁的吊裝和安裝。

（3）摘鉤說(shuō)明：吊裝鋼柱就位后，應(yīng)及時(shí)將腳手架抱柱連接，施工人員可在腳手架操作平臺(tái)上進(jìn)行摘鉤（腳手平臺(tái)高度為每段鋼柱頂標(biāo)高下方0.5 m左右的位置），也可采用升降機(jī)平臺(tái)或掛籠進(jìn)行摘鉤，摘鉤時(shí)需做好安全防護(hù)。

2.2.3 鋼柱校正

（1）標(biāo)高調(diào)整：安裝前對(duì)地腳螺栓進(jìn)行找平測(cè)量，用墊塊將鋼柱底座標(biāo)高控制在設(shè)計(jì)標(biāo)高范圍內(nèi)，再通過(guò)加楔鐵的方法調(diào)整控制，使柱底面標(biāo)高平整。

（2）垂直度校正：使用纜風(fēng)繩斜拉鋼柱校正，用經(jīng)緯儀或線錘找垂直，在校正過(guò)程中不斷調(diào)整墊塊及柱底板上面的緊固螺母，調(diào)整完成后，纜風(fēng)繩松開(kāi)不受力，柱身呈自由狀態(tài)，再用經(jīng)緯儀復(fù)核，無(wú)誤后，將上螺母全部擰緊。在調(diào)整過(guò)程中，應(yīng)保持一個(gè)角的地腳螺栓固定不動(dòng)，做好標(biāo)記，以免引起鋼柱標(biāo)高的變化。

2.3 檁托安裝

檁托安裝前，先清理混凝土梁柱埋件表面雜物，除去埋件上的鐵銹，按測(cè)量的檁托安裝軸線及標(biāo)高位置，在埋件上把檁托安裝的位置放線標(biāo)示出來(lái)。采用手工電弧焊將檁托焊接于梁柱的埋件上，焊接時(shí)需嚴(yán)格按照施工圖紙上的要求進(jìn)行，焊接完成后及時(shí)清理焊縫位置的焊渣等雜質(zhì)，并按要求涂刷油漆。檁托使用腳手架、井字梯、吊籃施工。由于檁托數(shù)量較多，所以安裝前應(yīng)做好標(biāo)識(shí)，以便安裝時(shí)根據(jù)編號(hào)對(duì)應(yīng)就位。

2.4 模塊化安裝

2.4.1 胎具搭設(shè)

在A列、1/C列、11軸外分別就近規(guī)劃設(shè)置拼裝場(chǎng)地，在場(chǎng)地內(nèi)搭設(shè)用于臥式、立式拼裝圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊的胎具，胎具使用槽鋼或“H”形鋼制成。胎具與龍骨系統(tǒng)的接觸位置應(yīng)墊設(shè)白鐵皮或橡膠墊或其他軟防護(hù)措施，做好成品保護(hù)。立式拼裝胎具設(shè)置3榀（具體數(shù)量可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求調(diào)整），在每榀兩側(cè)設(shè)置操作用腳手架，同時(shí)腳手架兩側(cè)應(yīng)設(shè)置防傾倒支撐，保證立拼腳手架的穩(wěn)固性。

2.4.2 現(xiàn)場(chǎng)拼裝、圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊組裝

在臥式拼裝胎具上將模塊化墻面圍護(hù)結(jié)構(gòu)的龍骨系統(tǒng)拼裝完成后，就近使用塔吊或汽車吊將龍骨放置在立式拼裝胎具上。就位需平穩(wěn)且應(yīng)采取防傾倒措施。

在立式拼裝胎具上，進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外墻板、保溫棉的安裝施工，施工人員站立在腳手架操作平臺(tái)上，通過(guò)手槍鉆等專用工具，將內(nèi)外墻板、保溫棉按圖紙固定在模塊龍骨上，需保證相關(guān)連接穩(wěn)固。

2.4.3 吊裝

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)塔吊、汽車吊將圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊安裝至檁托板上，需注意使相鄰圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊上外墻板壓型鋼板的橫向或豎向紋路基本保持一致［4］。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)總計(jì)設(shè)置190個(gè)模塊，經(jīng)核算，最重模塊為YZB-72，重量約3.1 t，位于A列6-7軸標(biāo)高35.9～42.35 m，最重小鋼柱重量約2.7 t?，F(xiàn)場(chǎng)1C塔吊58 m吊裝半徑為3.2 t負(fù)載能力，2C塔吊50 m吊裝半徑為3.8 t負(fù)載能力，3C塔吊50 m吊裝半徑為3.5 t負(fù)載能力，6A塔吊58 m吊裝半徑為3.2 t負(fù)載能力（如圖2所示）。常規(guī)島所有范圍內(nèi)的模塊化圍護(hù)結(jié)構(gòu)，使用塔吊均可滿足需求，實(shí)際施工中如需使用汽車吊等，應(yīng)提前核實(shí)需求，使吊機(jī)承載率低于90%，以保障施工安全［5］。

吊裝模塊使用平衡桿進(jìn)行（如圖3所示），平衡桿根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，用槽鋼或“H”形鋼或“工”字鋼制成，在平衡桿上下部焊接Q235B鋼板吊耳。選用制作平衡桿的鋼應(yīng)牢固，使用前，進(jìn)行約1.25倍荷載試驗(yàn)（按最重模塊3.1 t，荷載試驗(yàn)取≥3.9 t），經(jīng)荷載試驗(yàn)驗(yàn)收合格的平衡桿方可用于吊裝。

吊裝安裝時(shí)，在地面通過(guò)安裝人員使用纜風(fēng)繩進(jìn)行牽引就位，安裝人員需提前站立于廠房?jī)?nèi)側(cè)搭設(shè)好的腳手架上，并保持一定距離的避讓，防止吊裝模塊或小鋼柱造成物體打擊傷害，待模塊穩(wěn)定至安裝位置后再進(jìn)行螺栓緊固。還可以先進(jìn)行模塊吊裝就位，安裝人員站位于內(nèi)墻腳手架或混凝土框架上進(jìn)行臨時(shí)固定，然后通過(guò)吊籃下降至需操作位置，在廠房外側(cè)操作固定或拆卸吊裝點(diǎn)。

2.5 保溫棉、包邊包角的安裝

模塊吊裝完成后，每2個(gè)模塊間存在一定的間隙，因此需進(jìn)行保溫棉、包邊包角的安裝。首先，用繩子將玻璃保溫棉綁扎牢靠，通過(guò)固定滑輪緩緩提升到彩板高度；其次，用壓條將保溫棉固定于圍護(hù)系統(tǒng)外墻板與檁條之間，壓條自攻螺絲間距為200～300 mm；最后，固定外墻板。注意保溫棉與外墻板應(yīng)連續(xù)施工，安裝時(shí)保持保溫棉的張緊、對(duì)齊、卷與卷之間的接縫緊密；縱向需要搭接時(shí)，搭接處應(yīng)安排在檁條處，保溫棉中帶有隔熱層的一面朝向內(nèi)墻板。保溫棉施工完成后，應(yīng)及時(shí)安裝包邊、包角板。

3 應(yīng)用結(jié)論與改進(jìn)措施

“華龍一號(hào)”常規(guī)島圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊屬于大件吊裝，安裝精度高、焊接變形控制難度大，受土建埋件偏差影響大，設(shè)計(jì)圖紙不成熟會(huì)導(dǎo)致不能完全按圖施工，經(jīng)過(guò)漳州核電工程1號(hào)機(jī)組的應(yīng)用實(shí)踐，通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)、優(yōu)化施工邏輯、開(kāi)發(fā)大型構(gòu)件、創(chuàng)新安裝工藝等，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到安裝要求，降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中的難度，有利于加快安裝施工進(jìn)度、提升施工效率、節(jié)約安裝成本。在后續(xù)的施工中，還應(yīng)注意以下問(wèn)題。

（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)模塊焊接較多，處于室外焊接，現(xiàn)場(chǎng)采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的方式進(jìn)行焊接，焊縫出現(xiàn)氣孔較多。改進(jìn)措施：對(duì)施焊區(qū)域增設(shè)防風(fēng)圍擋，避免風(fēng)速超過(guò)2 m/s，焊接前對(duì)檁條焊縫處鍍鋅層打磨。

（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)檁托安裝受埋件軸線及標(biāo)高影響較大。改進(jìn)措施：埋件施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制標(biāo)高、軸線，模板支設(shè)和埋件安裝須牢固。對(duì)于凸出的墻體埋件，需進(jìn)行打磨或切割檁托板，對(duì)于凹陷及偏移的埋件，需增設(shè)墊板，相應(yīng)焊縫的焊腳高度應(yīng)滿足焊縫強(qiáng)度要求。

（3）模塊安裝過(guò)程中部分模塊檁條與檁托之間出現(xiàn)間隙。改進(jìn)措施：對(duì)于存在間隙的部位，根據(jù)間隙高度制作與檁托相同材質(zhì)的鋼板，并將鋼板與檁托進(jìn)行焊接。

4 參考文獻(xiàn)

［1］GB 50017—2017，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］GB/T 3811—2008，起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

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［4］NB/T20022-2010，壓水堆核電廠反應(yīng)堆廠房鋼襯里穹頂?shù)跹b施工技術(shù)規(guī)程［S］.

［5］王金諾，起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2002：53-55.