核電廠大尺寸深埋環(huán)水管道不均勻沉降問(wèn)題應(yīng)對(duì)措施

周義江

摘要：文章介紹了某AP1000核電一期工程大尺寸深埋循環(huán)水管道不均勻沉降問(wèn)題及其處理過(guò)程，分析了循環(huán)水管道不均勻沉降對(duì)管道安全穩(wěn)定存在的潛在影響，從設(shè)計(jì)和施工角度分析了循環(huán)水管道不均勻沉降問(wèn)題產(chǎn)生的原因，針對(duì)性地提出了循環(huán)水管道不均勻沉降問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：核電廠；核電工程；大尺寸深埋循環(huán)水管道；不均勻沉降；沉降測(cè)量 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM623 文章編號(hào)：1009-2374（2015）28-0147-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.073

1 循環(huán)水管道工程概況

該核電廠的循環(huán)水系統(tǒng)冷卻水取自東海三門灣，一期工程2臺(tái)AP1000 核電機(jī)組循環(huán)冷卻水量約為155.32m3/s，每臺(tái)機(jī)組的循環(huán)水管道采用二路進(jìn)水管和二路出水管。循環(huán)水管道管徑主要有DN4100、DN3550、DN2700三種規(guī)格，埋地管道均采用剛性環(huán)進(jìn)行加固，循環(huán)水管道鋼管材質(zhì)為Q235A，加強(qiáng)環(huán)材質(zhì)為Q345A。

循環(huán)水管道母管管溝底部標(biāo)高為-3.0m（地面廠坪標(biāo)高+12.3m），管道中心標(biāo)高為+0.13m，循環(huán)水支管管溝底部標(biāo)高為-6.9m，管道中心標(biāo)高為-4.45m，所有管道回填到地面標(biāo)高為+12.0m。1、2號(hào)機(jī)組循環(huán)水管道全長(zhǎng)約1800m，其中循環(huán)水管道與大件道路、核島吊裝區(qū)域交叉段長(zhǎng)約250m。最初設(shè)計(jì)所有管段均采用砂石回填，后因核島吊裝區(qū)上部荷載的增加以及SWS管廊穿越重件道路等原因?qū)⑸鲜鰞蓚€(gè)區(qū)域管溝回填改為素混

凝土。

2 循環(huán)水管道不均勻沉降問(wèn)題

2.1 循環(huán)水管道不均勻沉降問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)及確認(rèn)

循環(huán)水管道不均勻沉降問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)源于B1段循環(huán)水管道局部變形處理過(guò)程。2009年5月，在對(duì)已完工循環(huán)水管道進(jìn)行例行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)B1段存在5處變形，其后分析B1段循環(huán)水管道局部變形原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中一處變形是由于管道臨時(shí)支撐未拆除，循環(huán)水管道安裝后沉降造成管道局部集中受力所致。為弄清管道沉降量和沉降的范圍，施工單位對(duì)2009年3月之前已施工完成的循環(huán)水管道A1段、B1段、A2段進(jìn)行了沉降觀測(cè)。

從沉降觀測(cè)結(jié)果可以看出，1#機(jī)、2#機(jī)循環(huán)水管道均出現(xiàn)了不同程度的不均勻沉降，其中A1段大件道路與1#核島吊裝區(qū)之間循環(huán)水管道最大沉降達(dá)115mm，1#核島吊裝區(qū)域南側(cè)B1段循環(huán)水管道最大沉降達(dá)182mm，A2段大件道路與2#核島吊裝區(qū)之間循環(huán)水管道最大沉降達(dá)171mm，測(cè)量結(jié)果超出了施工規(guī)范的允許偏差，且所有沉降較大點(diǎn)均集中在砂石回填區(qū)域。至此，循環(huán)水管道不均勻沉降的問(wèn)題得到確認(rèn)。

2.2 循環(huán)水管道不均勻沉降問(wèn)題的潛在影響

循環(huán)水管道在砂石回填區(qū)域和混凝土回填區(qū)域產(chǎn)生的不均勻沉降，使得循環(huán)水管道在砂與混凝土回填的施工接口處承受較大的集中應(yīng)力，長(zhǎng)期作用下可能造成管道破壞的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

3 循環(huán)水管道不均勻沉降原因分析及其應(yīng)對(duì)措施

3.1 原因分析

結(jié)合循環(huán)水管道沉降觀測(cè)曲線和循環(huán)水管道施工方案，從設(shè)計(jì)和施工角度分析循環(huán)水管道不均勻沉降產(chǎn)生的原因，主要有以下三點(diǎn)：

3.1.1 大件道路和核島吊裝區(qū)域采用混凝土回填，而其余管段采用砂石回填，兩種不同的回填方式造成的循環(huán)水管道基礎(chǔ)不同的結(jié)構(gòu)形式，兩種回填方式典型斷面?；炷粱靥顓^(qū)域管道基礎(chǔ)為剛性基礎(chǔ)，而砂石回填區(qū)域管道基礎(chǔ)為柔性基礎(chǔ)。循環(huán)水管道安裝完成后，隨著管溝回填的進(jìn)行，管道上部荷載的增加，沙石回填區(qū)域管道基礎(chǔ)被壓縮，管道隨之產(chǎn)生沉降。而大件道路和核島吊裝區(qū)域管溝范圍基本上全部回填混凝土，如果混凝土澆筑過(guò)程中管道不發(fā)生沉降，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，管道就基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.1.2 從現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度上分析，由于汽輪機(jī)廠房外墻施工完成時(shí)間和B1段循環(huán)水管道完工時(shí)間晚了近一年半時(shí)間，B1段循環(huán)水管道在安裝結(jié)束后，砂回填到管頂一定高度后形成邊坡，由于長(zhǎng)期雨水沖刷影響邊坡穩(wěn)定，容易造成管底回填砂的流失，從而造成B1段管道沉降更加明顯。

3.1.3 管底砂墊層設(shè)計(jì)密實(shí)度相對(duì)較低，一定程度上擴(kuò)大了管道沉降的幅度。按照循環(huán)水管道回填設(shè)計(jì)要求，管底砂墊層的回填密實(shí)度達(dá)到90%即可。通常情況下，級(jí)配碎石的回填壓實(shí)度能做到了93%～94%，相對(duì)而言，循環(huán)水管道砂墊層90%密實(shí)度的設(shè)計(jì)要求偏低。

3.2 應(yīng)對(duì)措施

鑒于循環(huán)水管道不均勻沉降對(duì)管道安全和穩(wěn)定存在的影響，設(shè)計(jì)院、施工單位和監(jiān)理單位對(duì)其處理方案進(jìn)行了多次專題討論，在弄清不均勻沉降的原因的前提下，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，分段采取措施進(jìn)行處理，具體如下：

3.2.1 針對(duì)循環(huán)水管道B1段，由于其沉降幅度大（最大182mm），鋼管自身結(jié)構(gòu)（特別是焊縫位置）是否遭到破壞尚不得而知，且級(jí)配碎石回填尚未進(jìn)行，管道上部荷載還將隨著級(jí)配碎石的回填逐步增加，管道繼續(xù)沉降的概率以及由此帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)都非常大。為了確保管道安全，需對(duì)該段管道開挖并對(duì)管道進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)不合格的管道進(jìn)行重新焊接，然后再進(jìn)行混凝土包管加固處理。

3.2.2 對(duì)于尚未施工的B2段、C1段、C2段循環(huán)水管道，為了防止管道不均勻沉降問(wèn)題的繼續(xù)產(chǎn)生，對(duì)其同樣采取混凝土包管處理。綜合考慮循環(huán)水管道工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性，采取同B1段相同的方式和范圍進(jìn)行混凝土加固，直管管段混凝土包管至管底以上1/3標(biāo)高。

3.2.3 對(duì)于大件道路至核島吊裝區(qū)之間的循環(huán)水管道A1、A2段，由于管底下部砂墊層對(duì)管道的支承情況相對(duì)較為復(fù)雜，無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的受力結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)其安全性進(jìn)行核算和評(píng)估，而且管溝回填已經(jīng)完成，管道主要荷載均已達(dá)到設(shè)計(jì)值，因此，在未弄清管道受力的情況下，需要采集較長(zhǎng)時(shí)間多次沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)后，綜合進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析。

3.3 處理現(xiàn)狀

按照循環(huán)水管道各管段不均勻沉降的處理方案，施工單位對(duì)各管段進(jìn)行了處理，并對(duì)已完工循環(huán)水管道定期連續(xù)進(jìn)行了沉降觀測(cè)。各管段經(jīng)過(guò)處理后的現(xiàn)狀

如下：

3.3.1 經(jīng)過(guò)對(duì)焊縫進(jìn)行射線探傷（RT）和表面液體滲透檢查（PT）檢測(cè)，結(jié)果表明B1段焊縫質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，管道結(jié)構(gòu)未因管道不均勻沉降造成破壞。在砂開挖、管道檢測(cè)和混凝土回填期間，施工單位對(duì)該段管道進(jìn)行了連續(xù)11次的沉降觀測(cè)結(jié)果顯示管道沉降一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3.2 對(duì)于B2、C1、C2段，管溝回填按照混凝土包管的方式實(shí)施，為了防止管道安裝和回填過(guò)程中沉降，施工單位還在混凝土回填、砂回填之前對(duì)管道標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，以確保管道基準(zhǔn)標(biāo)高的正確。根據(jù)目前已經(jīng)進(jìn)行的多次沉降觀測(cè)結(jié)果，管道標(biāo)高保持穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)循環(huán)水管道工程施工過(guò)程中遇到的不均勻沉降問(wèn)題的分析和處理，不難發(fā)現(xiàn)不同的基礎(chǔ)形式對(duì)于循環(huán)水管道整體性造成的影響。經(jīng)過(guò)對(duì)B1、B2、C1、C2段循環(huán)水管道的混凝土包管加固，目前循環(huán)水管道不均勻沉降問(wèn)題得到了較好的處理，管道的安全和穩(wěn)定也得到了保障。結(jié)合循環(huán)水管道不均勻沉降問(wèn)題的處理，對(duì)其后續(xù)運(yùn)行以及類似的大型深埋循環(huán)水管道工程設(shè)計(jì)和施工提出如下建議：（1）對(duì)于已經(jīng)完成的不均勻沉降問(wèn)題處理的循環(huán)水管道，在后續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)長(zhǎng)期對(duì)其進(jìn)行沉降觀測(cè)，并與施工期間的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比跟蹤，以掌握管道沉降動(dòng)態(tài)，確保管道運(yùn)行安全；（2）對(duì)于循環(huán)水管道這樣的大管道在安裝和回填期間，應(yīng)加強(qiáng)管道的沉降觀測(cè)，在各道工序完成后都應(yīng)對(duì)管道標(biāo)高、軸線進(jìn)行復(fù)核，以便形成連續(xù)的測(cè)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，更好地跟蹤管道在安裝和回填過(guò)程中的狀態(tài)；（3）目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范尚無(wú)法滿足特殊工程大尺寸循環(huán)水管道的建設(shè)需求，隨著國(guó)內(nèi)核電的發(fā)展需要，建議國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)單位適時(shí)對(duì)現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行修訂或更新。

參考文獻(xiàn)

[1] 盧洪濤，鄭宏練，楊國(guó)棟.秦山核電站海水系統(tǒng)防腐蝕措施及管理[J].中國(guó)核電，2010，2（1）.

（責(zé)任編輯：蔣建華）endprint