核電站安全殼預(yù)應(yīng)力管道施工技術(shù)探討

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關(guān)鍵詞:核電站，預(yù)應(yīng)力，管道，安裝

1工程概況

田灣核電站二期工程2×1000MW核反應(yīng)堆采用雙層鐘罩型安全殼結(jié)構(gòu)，它由反應(yīng)堆底板、內(nèi)外筒體墻、內(nèi)外穹頂組成。內(nèi)殼為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力采用的是VSLNC6-55后張拉體系。它分布在核島內(nèi)安全殼底板、筒體墻、穹頂部位。分為水平環(huán)向和豎向預(yù)應(yīng)力管道，水平環(huán)向預(yù)應(yīng)力管道計(jì)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(gè)扶壁柱的兩側(cè);50根倒U形管道由一側(cè)筒體經(jīng)過穹頂?shù)竭_(dá)另一側(cè)筒體，導(dǎo)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(yù)應(yīng)力管道布置圖如圖1所示。

2施工工藝流程

1)預(yù)應(yīng)力鋼管制作工藝流程:材料驗(yàn)收→鋼管切割→鋼管彎曲→鋼管擴(kuò)口→標(biāo)識→打包→堆放;2)預(yù)應(yīng)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(zhǔn)管安裝→穿管→定位→密封→通球檢查。

3技術(shù)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(shí)應(yīng)考慮管道彎曲、擴(kuò)口性能，主控的技術(shù)指標(biāo)分別為斷后延伸率及壁厚。原設(shè)計(jì)鋼管的選型為:165．1×3mm鋼管，材質(zhì)為S235JRH，斷后延伸率:20%，執(zhí)行歐標(biāo)EN10219標(biāo)準(zhǔn)。為便于鋼管在國內(nèi)生產(chǎn)，經(jīng)過與設(shè)計(jì)方進(jìn)行溝通，將鋼管變更為:166×3mm鋼管，材質(zhì)為20號鋼，斷后延伸率:20%，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T8162—2008。為滿足55束鋼絞線的穿束，設(shè)計(jì)規(guī)定管道最小內(nèi)徑為160mm;斷后延伸率指標(biāo)主要控制擴(kuò)口的質(zhì)量，防止擴(kuò)口時(shí)管道開裂。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，變更后的材料技術(shù)指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)，鋼帶型號為DC01\+ZE25/25-AP，為減少穿束及張拉時(shí)管道內(nèi)的摩擦，鋼帶需要進(jìn)行特殊的處理，用皂沫和合成潤滑劑進(jìn)行潤滑，表面的潤滑涂層應(yīng)為粉末狀態(tài)，潤滑劑的pH值大于10，鋼帶抗拉強(qiáng)度不小于235MPa。波紋管分為兩個(gè)規(guī)格，內(nèi)徑160mm導(dǎo)管和內(nèi)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?yàn)閺澢?、擴(kuò)口兩項(xiàng)。管道制作通常在車間內(nèi)進(jìn)行，管道切割使用油壓鋸床，管道彎曲與擴(kuò)口使用中核華興生產(chǎn)的彎管機(jī)、擴(kuò)口千斤頂及配套油泵。1)鋼管彎曲。按照設(shè)計(jì)的彎曲半徑制作彎曲樣板，調(diào)整彎曲機(jī)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(jìn)行彎曲弧度標(biāo)識，其他鋼管彎曲按上述方法調(diào)整。鋼管彎曲前，鋼管兩端必須放入抗變形塞，預(yù)防彎曲時(shí)發(fā)生變形，影響下道工序的開展。2)鋼管擴(kuò)口。擴(kuò)口重點(diǎn)控制擴(kuò)口內(nèi)徑，內(nèi)徑偏小現(xiàn)場安裝不便，內(nèi)徑偏大安裝后會形成偏角，給后期穿束、張拉造成質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。初次擴(kuò)口時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)最大擴(kuò)口壓力，一般為300bar～350bar，擴(kuò)口一般分兩次完成，第一次擴(kuò)至200bar，停止數(shù)秒后，再擴(kuò)至最終壓力。擴(kuò)口完成后需使用游標(biāo)卡尺檢查內(nèi)徑，逐根檢查，并做好擴(kuò)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(chǎn)的波紋卷管機(jī)制作而成。波紋管制作控制要點(diǎn)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(chǎn)的樣品應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求開展型式檢驗(yàn)，試驗(yàn)合格后，方可批量生產(chǎn)。

3．3管道安裝

3．3．1管道安裝要點(diǎn)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(zhǔn)管安裝。錨座組裝一般在車間內(nèi)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(jìn)行密封處理。錨座的安裝通過門式鋼梯進(jìn)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(diǎn)，通過線錘10度線標(biāo)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(nèi)預(yù)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(kuò)口，在短鋼管的中心位置鉆一個(gè)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(shè)置定位參考管，參考管使用全站儀進(jìn)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(jìn)行定位。

3．3．2管道安裝支撐的設(shè)計(jì)管道支撐主要用于水平預(yù)應(yīng)力管道的定位，鋼梯的設(shè)計(jì)主要考慮以下五個(gè)方面:1)筏基預(yù)應(yīng)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(yù)制外，其余均無需預(yù)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(yù)應(yīng)力豎向管道支撐如圖3所示。

3．3．3管道安裝技術(shù)要點(diǎn)設(shè)備閘門處管道的安裝較為復(fù)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(jī)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(jīng)驗(yàn)總結(jié)，由于雙曲面管道標(biāo)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(biāo)高方向彎曲，再通過管道接口間隙調(diào)整水平彎曲，實(shí)踐證明安裝偏差可以滿足設(shè)計(jì)要求。反應(yīng)堆廠房筏基延伸出的立筋阻擋預(yù)應(yīng)力波紋管的位置，管道無法穿入。內(nèi)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(yù)應(yīng)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(jīng)設(shè)計(jì)院同意后進(jìn)行切割處理。豎向預(yù)應(yīng)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(nèi)安全殼中，豎向預(yù)應(yīng)力鋼管共計(jì)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(qiáng)剛度的20圓鋼、［14鋼槽會阻擋豎向預(yù)應(yīng)力鋼管。經(jīng)設(shè)計(jì)同意后將阻擋預(yù)應(yīng)力豎向鋼管的圓鋼、槽鋼切除，在預(yù)應(yīng)力豎向管道安裝完成后恢復(fù)切割的圓鋼，進(jìn)行補(bǔ)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(nèi)堵塞管道，以及后期預(yù)應(yīng)力灌漿時(shí)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(biāo)高上下400mm范圍內(nèi)，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(jìn)行無損檢查，檢查項(xiàng)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(yīng)處于居中位置，在套管兩側(cè)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(shí)，鋼管一端進(jìn)行擴(kuò)口，波紋管插入鋼管擴(kuò)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(guān)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(gè)階段進(jìn)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(jìn)行。通球一般采用硬質(zhì)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(yīng)在覆蓋整根管道、振搗結(jié)束后進(jìn)行，以免出現(xiàn)通球結(jié)束后對管道造成的破壞不能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，增大后續(xù)處理的難度。

4結(jié)語

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

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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