核電站鋼襯里模塊化吊裝技術(shù)的研究與應(yīng)用

潘國(guó)崚 PAN Guo-ling；王業(yè)洛 WANG Ye-luo

（廣東力特工程機(jī)械有限公司，廣州 510735）

0 引言

核電站建設(shè)工期是核電站核心競(jìng)爭(zhēng)力的指標(biāo)之一，縮短建設(shè)工期可以有效提高核電站的經(jīng)濟(jì)效益。采用模塊化，減少現(xiàn)場(chǎng)施工量可縮短核電建設(shè)工期。同時(shí)，采用模塊化后，大量施工作業(yè)在制造廠(chǎng)完成，可以更好地保證施工質(zhì)量。在地面進(jìn)行模塊的拼裝還可避免高空焊接的風(fēng)險(xiǎn)[1]。隨著科技的發(fā)展，大型起重機(jī)的起重能力大大提高，模塊化工程也成為可能。本文針對(duì)核電站鋼襯模塊化吊裝方法進(jìn)行分析。

1 工程背景

核電站模塊鋼內(nèi)襯是反應(yīng)堆運(yùn)行過(guò)程中的重要防漏安全屏障。同時(shí)，鋼襯里也是核反應(yīng)堆施工期間澆筑混凝土的內(nèi)模板。鋼襯里主要由底板、截錐體、筒體、以及穹頂組成[2]，通過(guò)焊接形成一個(gè)密閉的整體，將核反應(yīng)堆與外界隔離，防止泄露。鋼襯里模塊化施工可顯著降低時(shí)間成本，有效提高核電站經(jīng)濟(jì)效益。目前鋼襯里模塊化吊裝技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，下文主要研究鋼襯里三層以下部分的模塊化吊裝技術(shù)。

鋼襯里三層以下部分由底板、截錐體及筒體通過(guò)采用“水平切割法”分成3個(gè)模塊，每個(gè)模塊又由多個(gè)小模塊依次在地面焊接而成。模塊1由底板、截錐體c段及截錐體b段拼裝而成（如圖1所示），模塊2由截錐體a段加筒體一層拼裝而成（如圖2所示），模塊3由筒體二層加筒體三層拼裝而成（如圖3所示）。地面拼裝完成后，模塊1總高度3395mm，下部直徑39412mm，上部直徑43185mm，總重113t；模塊2高度為7981mm，下部直徑43108mm，上部直徑45012mm，總重101.5t；模塊3高度為9550mm，直徑為45012m，總重127t。

2 鋼襯里模塊化吊裝

2.1 吊裝工裝的選取

鋼襯里模塊筒體直徑達(dá)四十多米，且為薄壁結(jié)構(gòu)，剛度差，筒體自身重量以及附屬的大量貫穿件套筒、錨固件安裝物項(xiàng)等總重量達(dá)到了百?lài)嵰陨?，極大的增加了吊裝精度控制難度及風(fēng)險(xiǎn)管控難度。為避免鋼襯里模塊在吊裝過(guò)程發(fā)生變形，導(dǎo)致無(wú)法就位安裝的問(wèn)題，采用網(wǎng)架工裝間接吊裝鋼襯里模塊，保證筒體變形量在工程允許范圍內(nèi)[3]。

吊裝時(shí)，吊鉤通過(guò)吊索具與網(wǎng)架相連接，網(wǎng)架再通過(guò)吊索具與模塊相連接，使得整個(gè)模塊在徑向幾乎不受力，避免筒體徑向變形和筒體端部翹曲變形。鋼襯里模塊吊裝網(wǎng)架工裝上設(shè)計(jì)有12個(gè)吊耳，吊耳與吊鉤通過(guò)鋼絲繩、卸扣和花蘭螺栓等吊具相接。鋼襯里模塊1設(shè)計(jì)48個(gè)主吊耳和225個(gè)底板吊耳與網(wǎng)架通過(guò)鋼絲繩、卸扣和花蘭螺栓等吊具相連接（如圖4所示）；鋼襯里模塊2和模塊3均設(shè)計(jì)48個(gè)主吊耳與網(wǎng)架通過(guò)鋼絲繩、卸扣和花蘭螺栓等吊具相連接（如圖5所示）。

鋼襯里模塊起吊重量包含模塊結(jié)構(gòu)重量、模塊的附件重量、吊具重量、網(wǎng)架重量等重量；經(jīng)計(jì)算，模塊1、模塊2和模塊3的計(jì)算起吊重量（不含起重機(jī)鋼絲繩和起重機(jī)吊鉤等重量）分別為197.457t、168.12t、193.62t。

吊裝鋼絲繩受力計(jì)算：

吊裝使用6條WBW70mm×72m鋼絲繩，其破斷拉力為2185kN，鋼絲繩中部掛于吊鉤，兩端通過(guò)一個(gè)THL45t-00（45t）花蘭螺絲和一個(gè)T-BW80-21/2（80t）卸扣與網(wǎng)架吊耳連接。其中花蘭螺絲長(zhǎng)度1.33m（最短），卸扣長(zhǎng)度267mm。網(wǎng)架吊耳到中心距離為20.984m。

吊索具與豎直方向夾角為：sin-1[20.984/（72/2+1.33+0.267）]=33.9°

吊裝鋼絲繩受力為：[（197.457/12）×1.1]/cos33.9°=21.8t

吊裝安全系數(shù)為：2185/（21.8×9.8）=10.2

選擇的吊索具滿(mǎn)足鋼襯里模塊吊裝要求。

2.2 起重機(jī)的選擇

根據(jù)核電站現(xiàn)場(chǎng)布置情況，起重機(jī)布置的位置較遠(yuǎn)，最小作業(yè)半徑需達(dá)到70m，且吊運(yùn)路線(xiàn)需跨越58m高的塔式起重機(jī)，綜合以上情況及吊裝鋼襯里模塊的最大起吊重量，選擇SCC20000A履帶起重機(jī)進(jìn)行鋼襯里模塊化吊裝。SCC20000A履帶起重機(jī)工況采用HJDB138m工況。模塊通過(guò)吊索具與網(wǎng)架工裝相接，網(wǎng)架工裝再通過(guò)吊索具與起重機(jī)吊鉤連接（如圖6所示）。

起重機(jī)載荷率驗(yàn)算：

吊裝過(guò)程中，最大吊裝重量為197.457t，由鋼襯里模塊、網(wǎng)架工裝及吊索具重量構(gòu)成。SCC20000A履帶起重機(jī)吊鉤重量加起重臂臂頭至吊鉤間鋼絲繩最大重量為26.8t。SCC20000A履帶起重機(jī)HJDB138m工況，選用30m超起半徑，疊加640t超起配重時(shí)，70m作業(yè)半徑的起重能力為251t。性能表如表1所示[4]。

表1 SCC20000A履帶起重機(jī)性能表

由此，可算出載荷率為：（197.457+26.8）/251=89.3%，滿(mǎn)足鋼襯里模塊吊裝要求。

當(dāng)SCC20000A履帶起重機(jī)作業(yè)半徑達(dá)到70m時(shí)，履帶起重機(jī)起重臂臂頭距離地面為119m。鋼襯里模塊吊裝時(shí)，模塊底部距離起重機(jī)臂臂頭的最小安全距離為46.75m。故吊裝時(shí)，模塊底部距離地面的距離為：119-46.75=72.25m，起升高度滿(mǎn)足吊裝要求。

2.3 吊裝過(guò)程

每一個(gè)鋼襯里模塊吊裝過(guò)程均分為9個(gè)步驟：

①起重機(jī)提升網(wǎng)架工裝，將網(wǎng)架底部提升至高于周邊塔吊高度；

②起重機(jī)回轉(zhuǎn)，將網(wǎng)架工裝吊運(yùn)至鋼襯里模塊拼裝場(chǎng)地上空；

③起重機(jī)松鉤，將網(wǎng)架工裝下降到襯里模塊上方約1m處（連接吊具）；

④起重機(jī)提升網(wǎng)架及鋼襯里模塊，將鋼襯里模塊提升至底部高于周邊塔吊高度；

⑤起重機(jī)回轉(zhuǎn)，將鋼襯里模塊吊運(yùn)在核島中心上方；

⑥起重機(jī)松鉤，將鋼襯里模塊下降到離堆芯下部構(gòu)件約1m處（調(diào)整就位，解除鋼襯里模塊與網(wǎng)架的連接）；

⑦起重機(jī)提升網(wǎng)架工裝，將網(wǎng)架底部提升至高于周邊塔吊高度；

⑧起重機(jī)回轉(zhuǎn)，將網(wǎng)架工裝吊運(yùn)至網(wǎng)架工裝存放場(chǎng)地上空；

⑨起重機(jī)松鉤，將網(wǎng)架工裝放置到地面。

至此，鋼襯里模塊吊裝結(jié)束，起重機(jī)收車(chē)。（圖7）

3 經(jīng)驗(yàn)反饋

①鋼襯里模塊吊裝過(guò)程中，起吊瞬間及模塊就位階段應(yīng)盡可能緩慢，以減小起鉤和松鉤時(shí)速度變化過(guò)快造成的應(yīng)力增大。

②吊裝過(guò)程中，嚴(yán)格按起重機(jī)作業(yè)要求及性能表進(jìn)行吊裝作業(yè)，避免發(fā)生超出起重機(jī)性能的作業(yè)狀態(tài)。

③在已安裝的鋼襯里模塊上口預(yù)先制作楔形限位，方便上層鋼襯里模塊順利就位。

4 安全質(zhì)量保證措施

①模塊吊裝施工前，對(duì)參與施工的全體人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，確保全員熟悉作業(yè)內(nèi)容、存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，掌握相應(yīng)的防范措施及應(yīng)急聯(lián)絡(luò)方式。②施工中，全體作業(yè)人員按遵循各工種安全操作規(guī)程和現(xiàn)場(chǎng)安全管理制度的規(guī)定，安全管理人員切實(shí)承擔(dān)監(jiān)督職責(zé)，防止觸犯紅黃線(xiàn)行為的發(fā)生。③所有參與人員及作業(yè)人員，按照自己所持有的證件進(jìn)入相應(yīng)區(qū)域，嚴(yán)禁無(wú)證或轉(zhuǎn)借他人證件進(jìn)入作業(yè)施工現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域。④施工前，對(duì)使用到的吊索具和工機(jī)具進(jìn)行檢查，確認(rèn)施工器械合格，并在有效期內(nèi)使用。⑤對(duì)于安全管理職能部門(mén)專(zhuān)職安全員或其他部門(mén)安全施工管理人員提出的安全隱患整改項(xiàng)，要立即響應(yīng)，第一時(shí)間整改，在經(jīng)過(guò)驗(yàn)收復(fù)查合格后，才可重新進(jìn)行施工。⑥每日早班會(huì)，工長(zhǎng)、班組長(zhǎng)檢查全員身體精神狀態(tài)，嚴(yán)禁施工人員帶病作業(yè)。⑦特殊工種作業(yè)人員持證上崗，證件隨身攜帶，隨時(shí)接受安全部門(mén)及工程公司安全管理人員的監(jiān)督檢查。⑧班組兼職安全員切實(shí)負(fù)起工作職責(zé)，檢查驗(yàn)收全體作業(yè)人員的安全用品，對(duì)于破損嚴(yán)重的予以更換，不得穿戴不符合安全要求的防護(hù)用品進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

核電站鋼襯里模塊化吊裝技術(shù)的應(yīng)用，可以縮短核電站建造工期，有利于現(xiàn)場(chǎng)施工資源調(diào)配，有效提高核電站的經(jīng)濟(jì)效益；相比于傳統(tǒng)施工，能更好地進(jìn)行質(zhì)量控制；同時(shí)，創(chuàng)造了更安全的施工環(huán)境，減少了許多垂直面的交叉作業(yè)，大幅度降低施工風(fēng)險(xiǎn)。鋼襯里模塊化吊裝技術(shù)為核電站建設(shè)提供了一種經(jīng)濟(jì)、高效和安全的解決方案。