“華龍一號”反應(yīng)堆廠房土建施工進(jìn)度優(yōu)化研究

□孫傳藝 邢 輝

“華龍一號”是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代核電技術(shù)，福清核電5號機(jī)組為“華龍一號”全球首堆示范工程，在首堆工程現(xiàn)場實(shí)際建設(shè)過程中，反應(yīng)堆廠房土建部分區(qū)域施工對機(jī)組工期造成了一定影響，本文通過對相關(guān)區(qū)域進(jìn)行施工邏輯及工期優(yōu)化分析，研究并尋求了科學(xué)合理的進(jìn)度優(yōu)化方案，以滿足“華龍一號”機(jī)組關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和工期要求，為后續(xù)“華龍一號”堆型工程建設(shè)提供參考和借鑒。

一、反應(yīng)堆廠房外掛水箱施工進(jìn)度優(yōu)化

(一)外掛水箱施工影響簡介?！叭A龍一號”作為三代核電，增設(shè)了PCS(非能動安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng))、PRS(二次側(cè)非能動余熱排出系統(tǒng))等非能動安全設(shè)計(jì)，外掛水箱為其重要組成部分，水箱施工滯后，將直接造成PCS、PRS系統(tǒng)移交調(diào)試滯后，并可能導(dǎo)致機(jī)組熱試節(jié)點(diǎn)滯后。因此，深入優(yōu)化外掛水箱施工工期具有十分重要的意義。

(二)外掛水箱施工進(jìn)度優(yōu)化。

1.主要施工邏輯及優(yōu)化方向。一是外掛水箱生根在反應(yīng)堆廠房外殼，因此施工啟動在邏輯上受反應(yīng)堆廠房外殼施工進(jìn)度驅(qū)控。二是外掛水箱為懸挑結(jié)構(gòu)，首堆工程施工時(shí)通過在反應(yīng)堆周邊廠房屋面搭設(shè)腳手架進(jìn)行底模支設(shè)，即外掛水箱邏輯上受KX、SX、LX等廠房及樓梯間施工進(jìn)度驅(qū)控。三是外掛水箱直接制約PCS、PRS系統(tǒng)施工，進(jìn)而制約機(jī)組熱試。綜上，外掛水箱施工具有啟動晚、滯后影響大的特點(diǎn)。同時(shí)水箱工程量大，在有限施工窗口內(nèi)極易出現(xiàn)施工滯后。為減輕外掛水箱施工對“華龍一號”后續(xù)機(jī)組熱試關(guān)鍵路徑的影響，主要優(yōu)化方向?yàn)橐韵聨追矫妗?/p>

(1)提前外掛水箱施工啟動時(shí)間，降低水箱施工滯后風(fēng)險(xiǎn)。外掛水箱施工啟動前置條件過多，KX、SX、LX等周邊廠房及樓梯間屋面為水箱施工腳手架的生根基礎(chǔ)，而周邊廠房主體結(jié)構(gòu)施工周期長，且任一廠房出現(xiàn)滯后都會外掛水箱施工造成影響；同時(shí)水箱施工腳手架搭設(shè)工程量大(腳手架高度達(dá)20m)，施工風(fēng)險(xiǎn)大且耗時(shí)較長，因此考慮優(yōu)化措施用以切斷該邏輯條件具有重要意義。

(2)在有限時(shí)間窗口內(nèi)縮減外掛水箱施工工期。

2.進(jìn)度優(yōu)化措施。

(1)在外掛水箱下方增設(shè)鋼梁桁架支撐體系承擔(dān)底板施工載荷，切斷周邊廠房與水箱間的邏輯制約。優(yōu)化思路為：在外掛水箱下方增設(shè)鋼平臺支撐體系；鋼支撐體系承擔(dān)外掛水箱底層樓板的施工荷載，水箱以上墻板的施工荷載由底層樓板承擔(dān)；外掛水箱各層墻、板與外殼筒體一次澆筑。通過該思路，設(shè)計(jì)院已完成相關(guān)設(shè)計(jì)及力學(xué)計(jì)算。

通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，在外掛水箱下部增加永久式鋼梁桁架+壓型鋼板構(gòu)成的支撐體系進(jìn)行施工，能夠?qū)λ涫┕ぬ峁┳鳂I(yè)平臺、避免滿堂支撐腳手架的搭設(shè)與拆除、減少高空作業(yè)量，從而降低了施工難度及施工風(fēng)險(xiǎn)，并對水箱周邊廠房的封頂時(shí)間不做要求，有效向前拓展了外掛水箱施工窗口。

(2)外掛水箱鋼覆面先貼法施工，縮短施工工期。外掛水箱不銹鋼工程量約為220噸，焊縫長度約3,450m，探傷底片數(shù)約1.5萬張，在“華龍一號”首堆工程建設(shè)中，外掛水箱鋼覆面施工自FCD+41啟動，至FCD+50.3盛水試驗(yàn)結(jié)束，共耗時(shí)8.7個(gè)月，從而成為首堆工程機(jī)組熱試關(guān)鍵路徑。

“華龍一號”堆型后續(xù)機(jī)組外掛水箱可采用先貼法施工，通過在車間進(jìn)行池壁覆面板及池頂覆面板組對、焊接及無損檢測，完成覆面板子模塊制作，利用平板車依次倒運(yùn)至現(xiàn)場，采取多吊點(diǎn)平衡梁吊裝(根據(jù)不同模塊背肋布置，在豎向槽鋼背肋上設(shè)置吊耳孔)，在主體結(jié)構(gòu)澆筑前進(jìn)行鋼覆面子模塊整體吊裝，實(shí)現(xiàn)覆面板先貼。采用先貼法施工，可有效減少外掛水箱現(xiàn)場焊接工程量(同時(shí)減小降雨潮濕天氣對不銹鋼焊接工期的影響程度)、減小不銹鋼覆面吊運(yùn)次數(shù)(同時(shí)減小大風(fēng)天氣對不銹鋼焊接工期的影響程度)，減小探傷拍片數(shù)(同時(shí)減小探傷窗口對施工工期的影響)，從而消除外掛水箱施工對機(jī)組關(guān)鍵路徑造成的影響。

二、反應(yīng)堆廠房外穹頂施工進(jìn)度優(yōu)化

(一)外穹頂施工影響簡介?！叭A龍一號”反應(yīng)堆廠房為雙層安全殼結(jié)構(gòu)，具有施工復(fù)雜、施工工期緊、標(biāo)準(zhǔn)要求高等特點(diǎn)，外穹頂作為雙層安全殼施工的重要環(huán)節(jié)，在首堆示范工程施工時(shí)需借助內(nèi)層安全殼頂部搭設(shè)的滿堂腳手架進(jìn)行模板支設(shè)，同時(shí)，在外穹頂施工養(yǎng)護(hù)完成后需對滿堂腳手架進(jìn)行拆除。由于反應(yīng)堆廠房內(nèi)、外層穹頂間施工空間狹小，外穹頂模板體系的支設(shè)十分困難，且腳手架搭設(shè)工程量大、拆除倒運(yùn)難度高，因此在外穹頂施工關(guān)鍵路徑中占有較大的工期比例，而外穹頂施工滯后將影響到機(jī)組“安全殼A類試驗(yàn)”、“殼間負(fù)壓試驗(yàn)”，并可能對機(jī)組總工期造成影響。

(二)外穹頂施工進(jìn)度優(yōu)化。

1.主要施工邏輯及優(yōu)化方案。

(1)外穹頂B層混凝土在反應(yīng)堆廠房APC外殼(以下簡稱外殼)第21層混凝土完成后施工，A層混凝土可與外殼第21層同時(shí)施工(見圖1：反應(yīng)堆廠房內(nèi)外殼施工分段示意圖)。

圖1 反應(yīng)堆廠房內(nèi)外殼施工分段示意圖 圖2 首堆工程外穹頂腳手架搭設(shè)示意圖

(2)反應(yīng)堆廠房外殼第21層混凝土需在第20層混凝土完成后施工，第20層混凝土為變徑結(jié)構(gòu)，若在預(yù)應(yīng)力張拉小車拆除前施工，將會導(dǎo)致張拉小車無法順利用塔吊拆除并吊出，因此，第20層邏輯上需待預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束后進(jìn)行施工，同時(shí)還受其下層外殼混凝土施工所驅(qū)控。

(3)外穹頂混凝土需在內(nèi)穹頂上搭設(shè)滿堂架及定型模板體系進(jìn)行施工。因此，在內(nèi)穹頂混凝土施工過程中，需提前在內(nèi)穹頂混凝土上預(yù)埋工裝，用作外穹頂施工腳手架搭設(shè)的基礎(chǔ)。類似工裝在外殼第16層混凝土施工過程中也需要提前進(jìn)行預(yù)埋，作為外穹頂施工腳手架支撐平臺的施工。

(4)外殼第19層施工完成后，可在內(nèi)外殼間非扶壁柱區(qū)域+45.13米標(biāo)高位置安裝支撐平臺，扶壁柱區(qū)域需待預(yù)應(yīng)力張拉小車拆除后施工(見圖2：首堆工程外穹頂腳手架搭設(shè)示意圖)。

(5)外穹頂施工、養(yǎng)護(hù)完成后，需在拆除滿堂腳手架前進(jìn)行外穹頂內(nèi)側(cè)油漆涂刷，油漆完成后進(jìn)行+45.13米以上殼間次鋼安裝。

(6)拆除內(nèi)外穹頂間滿堂腳手架后才可進(jìn)行安全殼A類試驗(yàn)。

綜上，“華龍一號”后續(xù)項(xiàng)目外穹頂施工優(yōu)化可考慮使用內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼襯里方案，利用大吊車整體吊裝并焊接就位，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)滿堂腳手架模板體系，起到外穹頂混凝土底層模板的作用，可以很好地避免在內(nèi)外穹頂間高空狹窄空間內(nèi)搭拆腳手架帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)對邏輯優(yōu)化具有積極意義。

2.邏輯優(yōu)化分析。

(1)在外殼第19層，即最后一段標(biāo)準(zhǔn)層施工時(shí)，提前在其內(nèi)側(cè)預(yù)埋一圈環(huán)形連接件，作為后期與外穹頂鋼襯里的焊接區(qū)域。

(2)外穹頂鋼襯里需在預(yù)應(yīng)力施工完成前拼裝并油漆完成。

(3)預(yù)應(yīng)力完成后，進(jìn)行外穹頂鋼襯里吊裝、焊接；鋼襯里焊接完成后，對焊縫進(jìn)行油漆。

(4)外穹頂鋼襯里施工完成后進(jìn)行外殼第20層、21層及外穹頂混凝土施工。

(5)外穹頂鋼襯里施工完成后，在反應(yīng)堆廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件允許的情況下可進(jìn)行安全殼A類試驗(yàn)。

首堆施工方案中，安全殼A類試驗(yàn)受外穹頂混凝土施工所驅(qū)控，需在內(nèi)外穹頂間滿堂腳手架拆除后方可進(jìn)行,由于預(yù)應(yīng)力施工工期和外穹頂施工工期較長且容易出現(xiàn)滯后，因此安全殼A類試驗(yàn)按期實(shí)現(xiàn)具有很大風(fēng)險(xiǎn)；而外穹頂內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼襯里方案則解除了外穹頂與安全殼A類試驗(yàn)間的邏輯關(guān)系，使安全殼A類試驗(yàn)在反應(yīng)堆廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件具備后即可施工。

首堆施工方案中，外穹頂施工需待APC外殼施工至21層后進(jìn)行。而外穹頂內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼襯里方案則將外穹頂施工的部分工作提前到預(yù)應(yīng)力階段平行進(jìn)行，在邏輯上減小了施工滯后風(fēng)險(xiǎn)及其影響。同時(shí)避免了首堆方案因腳手架等材料倒運(yùn)而留設(shè)二次澆筑孔洞，更好地保證外穹頂結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，在提高外穹頂結(jié)構(gòu)整體性的同時(shí)縮減了二次澆筑環(huán)節(jié)工期。

外穹頂內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼襯里方案，可為內(nèi)外殼間貫穿件安裝等施工作業(yè)提供相對良好的作業(yè)環(huán)境，有利于相關(guān)系統(tǒng)施工工期的縮減；可以避免首堆方案高處密閉空間作業(yè)，更利于“華龍一號”工程建設(shè)。

3.工期優(yōu)化分析。

(1)首堆方案在內(nèi)穹頂混凝土上預(yù)埋工裝，將增加錐體預(yù)埋工期，考慮每層內(nèi)穹頂混凝土結(jié)構(gòu)增加1天工期，共計(jì)增加10天工期，優(yōu)化后可節(jié)省該工期。

(2)首堆方案預(yù)應(yīng)力張拉小車拆除后，在+45.13米支撐平臺及內(nèi)穹頂上搭設(shè)滿堂架及定型模板體系，預(yù)計(jì)增加工期1個(gè)月，優(yōu)化后可節(jié)省該工期。

(3)首堆方案外穹頂施工后需進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)完成后需借助滿堂腳手架進(jìn)行外穹頂內(nèi)側(cè)油漆施工、滿堂腳手架拆除，腳手架拆除后具備安全殼A類試驗(yàn)條件。優(yōu)化后外穹頂鋼襯里焊接完成后，內(nèi)外殼即可具備安全殼A類試驗(yàn)條件，減少邏輯制約25天。

(4)優(yōu)化后外穹頂鋼襯里拼裝可提前進(jìn)行，外穹頂油漆可在拼裝期間進(jìn)行，不占用主線施工工期。

(5)優(yōu)化后外殼第19層預(yù)埋件預(yù)計(jì)增加工期7天。

(6)優(yōu)化后外穹頂鋼襯里雖增加了吊裝及焊接工期，但同時(shí)減少了外穹頂模板支設(shè)工期。

三、結(jié)語

“華龍一號”首堆示范工程建設(shè)中，反應(yīng)堆廠房外掛水箱及外穹頂施工均出現(xiàn)較大幅度滯后，給機(jī)組熱試及裝料關(guān)鍵路徑造成了一定程度的影響。通過分析，“華龍一號”后續(xù)機(jī)組可采用外掛水箱不銹鋼覆面先貼法施工，有效縮短水箱主線施工工期；采用外掛水箱下方增設(shè)鋼梁桁架支撐體系承擔(dān)水箱底板的施工載荷，有效切斷周邊廠房施工進(jìn)度對外掛水箱施工的邏輯制約；采用外穹頂內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼襯里方案，在外穹頂施工與安全殼A類試驗(yàn)邏輯中植大量浮時(shí)的同時(shí)減少了高空作業(yè)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，并提高了機(jī)組整體進(jìn)度的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，上述措施對中國自主研發(fā)的三代核電技術(shù)“華龍一號”核電機(jī)組的建設(shè)與推廣具有重要的意義。