核電站安全殼預應力管道施工技術探討

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關鍵詞:核電站，預應力，管道，安裝

1工程概況

田灣核電站二期工程2×1000MW核反應堆采用雙層鐘罩型安全殼結構，它由反應堆底板、內外筒體墻、內外穹頂組成。內殼為有粘結預應力混凝土結構，預應力采用的是VSLNC6-55后張拉體系。它分布在核島內安全殼底板、筒體墻、穹頂部位。分為水平環(huán)向和豎向預應力管道，水平環(huán)向預應力管道計70根，其中筒體墻57根，穹頂13根，筒體墻水平管道以筒體墻中心為圓心、R=22．95m為半徑繞筒體墻360°環(huán)型單層布置，水平管道的喇叭口分別位于同一個扶壁柱的兩側;50根倒U形管道由一側筒體經過穹頂?shù)竭_另一側筒體，導管兩端喇叭口分布于+4m的廊道底板上，豎向倒U形鋼束在穹頂部位分兩層互成90°布置。預應力管道布置圖如圖1所示。

2施工工藝流程

1)預應力鋼管制作工藝流程:材料驗收→鋼管切割→鋼管彎曲→鋼管擴口→標識→打包→堆放;2)預應力管道安裝工藝流程:測量放線→定位鋼梯安裝→錨座安裝→基準管安裝→穿管→定位→密封→通球檢查。

3技術要素分析

3．1鋼管材料選型

3．1．1鋼管鋼管的主要作用是倒U形孔道及水平彎曲孔道的成孔，管道選型時應考慮管道彎曲、擴口性能，主控的技術指標分別為斷后延伸率及壁厚。原設計鋼管的選型為:165．1×3mm鋼管，材質為S235JRH，斷后延伸率:20%，執(zhí)行歐標EN10219標準。為便于鋼管在國內生產，經過與設計方進行溝通，將鋼管變更為:166×3mm鋼管，材質為20號鋼，斷后延伸率:20%，執(zhí)行標準為GB/T8162—2008。為滿足55束鋼絞線的穿束，設計規(guī)定管道最小內徑為160mm;斷后延伸率指標主要控制擴口的質量，防止擴口時管道開裂。經過實踐驗證，變更后的材料技術指標滿足要求。

3．1．2波紋管波紋管適用于水平孔道的成孔。波紋管選用78×0．6mm鋼帶卷制而成，鍍鋅鋼帶執(zhí)行EN10152標準，鋼帶型號為DC01\+ZE25/25-AP，為減少穿束及張拉時管道內的摩擦，鋼帶需要進行特殊的處理，用皂沫和合成潤滑劑進行潤滑，表面的潤滑涂層應為粉末狀態(tài)，潤滑劑的pH值大于10，鋼帶抗拉強度不小于235MPa。波紋管分為兩個規(guī)格，內徑160mm導管和內徑165mm套管。

3．2管道制作

3．2．1鋼管制作鋼管制作主要工序為彎曲、擴口兩項。管道制作通常在車間內進行，管道切割使用油壓鋸床，管道彎曲與擴口使用中核華興生產的彎管機、擴口千斤頂及配套油泵。1)鋼管彎曲。按照設計的彎曲半徑制作彎曲樣板，調整彎曲機彎曲弧度刻度表指針，將彎曲的鋼管與樣板比對，確定彎曲弧度刻度指針位置進行彎曲弧度標識，其他鋼管彎曲按上述方法調整。鋼管彎曲前，鋼管兩端必須放入抗變形塞，預防彎曲時發(fā)生變形，影響下道工序的開展。2)鋼管擴口。擴口重點控制擴口內徑，內徑偏小現(xiàn)場安裝不便，內徑偏大安裝后會形成偏角，給后期穿束、張拉造成質量風險。初次擴口時應調節(jié)最大擴口壓力，一般為300bar～350bar，擴口一般分兩次完成，第一次擴至200bar，停止數(shù)秒后，再擴至最終壓力。擴口完成后需使用游標卡尺檢查內徑，逐根檢查，并做好擴口檢查記錄。

3．2．2波紋管制作波紋管由鍍鋅鋼帶通過中核華興生產的波紋卷管機制作而成。波紋管制作控制要點為:鋼帶接縫咬合緊密、波距保持一致、減少模具更換次數(shù)、波紋管與連接用的套管匹配，能夠自由旋入。管道首次生產的樣品應按照設計要求開展型式檢驗，試驗合格后，方可批量生產。

3．3管道安裝

3．3．1管道安裝要點分析管道安裝前主要工作有:1)錨座組裝與安裝;2)測量放線;3)鋼梯制作與安裝;4)透氣孔、泌水孔制作;5)基準管安裝。錨座組裝一般在車間內完成，組裝需要控制錨座與短鋼管的同心度與垂直度，連接處需連接牢固，使用環(huán)氧樹脂對接縫進行密封處理。錨座的安裝通過門式鋼梯進行定位及加固。測量放線是在現(xiàn)場鋼襯里的水平環(huán)向支撐桁架上面測放10度線，每間隔2層～3層水平桁架打一次點，通過線錘10度線標識到每層桁架上面，用于水平管道支撐的定位。鋼梯在車間內預制完成，采用角鋼焊接而成。透氣孔、泌水孔使用短鋼管兩端擴口，在短鋼管的中心位置鉆一個圓孔，焊接1．5in短絲頭，配合短管、彎頭使用。為了定位豎向鋼管，需設置定位參考管，參考管使用全站儀進行定位，其他豎向管使用卷尺通過徑向以及相鄰方向測量進行定位。

3．3．2管道安裝支撐的設計管道支撐主要用于水平預應力管道的定位，鋼梯的設計主要考慮以下五個方面:1)筏基預應力豎向管道支撐;2)水平錨座安裝用支撐;3)扶壁柱處水平管道支撐;4)穹頂管道支撐;5)典型水平管道支撐。典型水平管道支撐數(shù)量大，其余相對較少。除典型水平管道支撐在車間預制外，其余均無需預制直接在現(xiàn)場安裝。典型水平管道支撐如圖2所示。筏基預應力豎向管道支撐如圖3所示。

3．3．3管道安裝技術要點設備閘門處管道的安裝較為復雜，該處鋼筋密集，管道數(shù)量布置密集，且該處的水平管道呈雙曲面布置，但彎管機不能制作出雙曲面的管道，增加了現(xiàn)場管道定位的難度，通過安裝經驗總結，由于雙曲面管道標高方向彎曲半徑小于水平方向彎曲半徑，對于雙曲面管道安裝先保證標高方向彎曲，再通過管道接口間隙調整水平彎曲，實踐證明安裝偏差可以滿足設計要求。反應堆廠房筏基延伸出的立筋阻擋預應力波紋管的位置，管道無法穿入。內安全殼第一層(+7．0m～+9．25m)在35°～95°之間的立筋(錨固于筏基中)阻擋預應力水平波紋管H1，H2管道的位置，如圖4所示，該處插筋需要經設計院同意后進行切割處理。豎向預應力管道與鋼襯里骨架的橫梁上的20圓鋼、［14槽鋼沖突。在UJA內安全殼中，豎向預應力鋼管共計100束，鋼管中心所在半徑R=22．6m，位于鋼襯里支撐骨架中，鋼襯里骨架橫梁上增強剛度的20圓鋼、［14鋼槽會阻擋豎向預應力鋼管。經設計同意后將阻擋預應力豎向鋼管的圓鋼、槽鋼切除，在預應力豎向管道安裝完成后恢復切割的圓鋼，進行補焊，如圖5所示。

3．4管道密封

3．4．1鋼管間連接鋼管連接主要控制接口處的密封。鋼管接口的密封，為了防止混凝土澆筑過程中水泥漿流入管道內堵塞管道，以及后期預應力灌漿時的漏漿，一般鋼管間的密封采用環(huán)氧樹脂加熱縮膠套密封，4根監(jiān)測鋼束的密封采用對接縫處滿焊，鋼管接口在混凝土施工縫標高上下400mm范圍內，鋼管的連接也采用對接縫處滿焊。采用焊接連接的管道接縫處，需要進行無損檢查，檢查項目包括:目視檢查、滲透檢查。

3．4．2波紋管間連接波紋管間的連接采用波紋管套管，套管長度500mm，套管應處于居中位置，在套管兩側接縫處采用熱縮膠套密封。

3．4．3鋼管與波紋管間連接鋼管與波紋管連接時，鋼管一端進行擴口，波紋管插入鋼管擴口端，接縫采用熱縮膠套密封。

3．5通球檢查管道安裝階段的關鍵

在于通球檢查，通球檢查合格方可確定管道安裝工序最終合格。管道通球檢查分三個階段進行，分別在混凝土澆筑前、混凝土澆筑過程中以及混凝土澆筑完成后進行。通球一般采用硬質塑料球，其形狀呈橢圓形，最大直徑為150mm。混凝土澆筑中的通球應在覆蓋整根管道、振搗結束后進行，以免出現(xiàn)通球結束后對管道造成的破壞不能在第一時間發(fā)現(xiàn)，增大后續(xù)處理的難度。

4結語

自日本福島核事故以來，核安全的關注進一步提高，我國提高核電的準入門檻，目前，陸續(xù)開工的核電項目都具備三代核電技術要求。為了總結管道安裝階段施工中存在的問題以及對后續(xù)該堆型預應力施工的不斷改進提供參考，在結合田灣一期預應力管道安裝施工的基礎上，對3號島預應力管道安裝階段進行了技術總結，希望對后續(xù)的核電站預應力工程施工有所幫助和啟發(fā)。

參考文獻:

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作者：王祥德 單位：江蘇中核華興特殊建筑工程有限公司