核岛反应堆厂房钢衬里底板+截锥体模块技术研究应用

核岛反应堆厂房钢衬里底板+截锥体模块技术研究应用

罗海军   胡安

中广核工程有限公司     广东深圳     518031

摘要：反应堆厂房位于华龙一号核岛土建关键路径，是决定华龙一号建造总工期的关键因素。为实现反应堆厂房快速施工，提升华龙一号核心竞争力，近年来，施工管理中心联合设计院开展了行业对标和重点攻坚，开创性提出“钢衬里底板+截锥体模块”设想，并积极稳妥推进相关技术在惠州、三澳、陆丰项目批量落地，有效缩短了华龙一号项目建设工期，降低了建造成本。

关键词：华龙一号、模块、钢衬里、接椎体、工期

一、前言

近年来，装配式模块化先进建造技术迅猛发展，已逐步改变和颠覆传统的核电施工模式，不仅大幅提高了工效，实现关键路径下模块预制与主体结构平行施工，同时减少了高空作业量，降低安全风险，创造了良好的安全文明施工环境，施工更安全、更快捷。批量采用先进建造工艺、大量应用机械化、机器人替代人力等技术，将成为未来建造行业发展趋势，核电施工现场也不例外。

二、技术方案

3.1理念及设想

将钢衬里底板（含加强节点1）、截锥体c、截锥体b（含加强节点2、3）合并成整体模块（上口直径43.1m，模块高度3.339m，钢衬里板厚6mm，模块净重量达114.7t）一次吊装就位，创新实现了钢衬里底板预制拼装与FCD准备平行搭接3个月的新记录，创造钢衬里底板FCD-2完工新纪录，快速打开内部结构及安全壳施工窗口，节约关键路径2个月，同时有效减少了探伤对核岛周边厂房施工组织干扰，提高了施工组织效率。

3.2底板变形控制优化

1）优化底板分块拼装方案

调整底板分片，使底板无限接近对称分布，减少底板焊缝73.91m。

2）首创加强节整体折弯成型工艺

首创加强节点整体折弯工艺，将钢衬里底板与截锥体c\b\a加强节（R=19700/21589mm处，厚度3cm）由焊接改为整体折弯，减少现场焊缝382m，大幅减少了加强节焊接变形风险，缩短了工期。

3.3建立一整套底板模块平整度控制标准方法和体系

1）设置平整度过程控制指标

明确预制过程平整度控制要求10mm/2m，安装过程平整度控制要求15mm/2m，模块就位后平整度要求20mm/2m；预制及安装过程标高控制要求30mm，底板就位后标高要求60mm。

2）调整配重加载顺序和方式

焊接之前将压重块放置就位，焊接前进方向左侧、右侧放置钢板压重（0.62t）待焊缝焊接完成后，将配重替换为混凝土压重（0.3t）。压重块优先选在变形较大区域，逐步向变形较小区域铺压。

3）U型铁设置

MAG焊施焊过程中，沿着焊缝长度方向，用U型铁及型钢进行防变形固定，提高结构刚性，减少焊缝的波浪变形。

4）优化平整度验收指标

推动设计明确底板平整度测量方式：

钢衬里底板吊装就位后，底板同一平面局部高差(平整度)公差为：20mm/2m。

若不满足第 1 条要求，在内层安全壳截锥体段混凝土没有浇筑，且钢衬里底板上部未进行后续施工的前提下，现场可采取施工措施进行测量（如加设合理配重后带载测量）。

若采取现场施工措施后，仍不能满足第 1 条要求，由设计部门进行评估，各方根据评估结果共同确定后续采取的措施。

3.4吊装阶段防变形

整体模块薄壁钢板结构柔性很大，容易在吊装阶段发生变形。严格控制整体模块吊装变形的核心思路是确保整体模块在吊装过程中始终保持在弹性变形范围内，而不发生塑性变形，以确保模块就位后的底板平整度可控。

3.5.1建立一套整体模块吊点布置分析方法

在吊装阶段，吊点布置方案对整体模块吊装过程中的变形控制起到决定性作用。由于整体模块吊装在国内尚属首次，且施工技术涉及薄壁钢板结构整体吊装，对于吊点布置受力和变形的分析方法并无成熟的标准和经验可以参考，只能根据整体模块结构形式特点及吊装实际工况假定边界条件，从而通过有限元建模计算验证吊点布置方案合理性。

3.5.2根据整体模块结构形式，初步布置吊点位置

由内到外均匀布置吊点，中心吊点为0，向外以2.46m间距环圈依次向外布置8组，吊点布置数量为1+8+24+24+24+48+48+48+48=273个，其中底板吊点布置7圈，共计225个吊点，截锥体B上口布置1圈吊点，共计48个。

3.6创新设计组合式吊装网架工装

根据吊点布置方案，委托专业网架厂家创新设计出一套可拆卸组合的圆形+环形组合式吊装网架，同时满足底板、截锥体整体模块吊装和钢衬里筒体模块吊装需求。

主次吊索连接方案为：

吊钩下部主钢丝绳连接 12 个均布主吊点，网架下部次吊点 48（外圈）+189（中间部分，底板对应吊点 225个），吊索具自上而下连接顺序依次为吊钩、主钢丝绳、主卸扣、主花篮螺丝、网架上吊点、网架、网架下吊点、次花篮螺丝、无接头绳圈、卸扣、模块吊耳。

3.7根据实测底板平整度数值，计算吊索具长度

采集底板实测数据后计算吊索具长度，以确保吊索具可调范围内受力均衡。

吊索具连接完成后，调节花篮螺丝调整钢丝绳的松紧程度，并使用力矩扳手辅助判断，确保受力均衡，防止出现个别点受力集中而产生较大变形的情况。

3.8模块环向、径向限位措施

由于模块整体尺寸较大，其就位难度高，需使用辅助工装进行定位，现场设计了一套适用于整体模块吊装就位的环向定位（5处）、径向限位（12处）、以及支撑工装，以实现底板和截锥体模块整体吊装精确就位。

3.9网架荷载试验

为了验证网架的实际工作性能，在正式吊装前，需要进行网架的荷载试验，本次试验除了采用常规的目测检查和变形观测外，还在网架受力较大的杆件上粘贴了应力应变片，实际检测应力应变数值，以检验网架整体受力性能和承载力是否满足模块整体吊装要求。

3.9实施效果

钢衬里底板和截锥体薄壁钢板结构整体模块化施工在惠州项目2号机组成功实施，吊装完成后，底板标高实测值为-15.5mm~+33.7mm（设计要求±50mm），平整度最大值为19mm/2m（设计要求20mm/2m），满足设计要求。

五、结束语

综上所述，钢衬里底板+截锥体模块技术均属行业内首次创新和应用，该技术开创了国内核电领域薄壁钢板结构模块施工的记录，建立了一整套薄壁钢板模块施工方法，整体技术水平已达到国内先进水平。经惠州、苍南、陆丰项目批量化应用实践，充分证明了技术成熟性和稳定可靠性，可为行业模块技术应用和推进提供良好的借鉴和参考意义。

钢衬里底板和截锥体整体模块施工技术，可以在核电行业内形成标准工法并予以推广，在后续核电项目中广泛使用。

参考文献:

无