AP1000反應(yīng)堆穹頂?shù)跹b施工測量方法的探討

文/董輝、胡志平 中國核工業(yè)二四建設(shè)有限公司海陽核電項目部 山東煙臺 265100

AP1000反應(yīng)堆穹頂?shù)跹b施工測量方法的探討

文/董輝、胡志平 中國核工業(yè)二四建設(shè)有限公司海陽核電項目部 山東煙臺 265100

反應(yīng)堆是核電站的關(guān)鍵部位，穹頂既是反應(yīng)堆的安全殼，又是各種構(gòu)件和設(shè)備的懸掛點或安裝處。穹頂體積大，重量大、吊裝高差大，安裝精度要求高。從實際出發(fā)，對反應(yīng)堆穹頂拼裝場地和重型吊車基礎(chǔ)定位、穹頂各層標(biāo)高與半徑測定、穹頂構(gòu)件的定位和安裝測量進行探討，提出切實可行的測量方法。

反應(yīng)堆穹頂；基礎(chǔ)定位；徑向主梁

1 引言

反應(yīng)堆的穹頂是核電反應(yīng)堆重要組成部分，正常稱為安全殼。AP1000核島穹頂為類圓臺狀，頂面直徑?12.50m（外徑），底面直徑?41.30m（外徑），高10.95m。由于穹頂體積大，重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝點相對高差大，精度要求高，是核電工程施工和測量難度最大的工程之一。本文結(jié)合海陽1#核島反應(yīng)堆穹頂?shù)膶嶋H，對反應(yīng)堆穹頂施工測量方法進行探討。

2 吊裝施工控制測量

為了將重718.4噸（包括CH67、CH72、CH73附屬模塊）、高十米左右的穹頂一次準(zhǔn)確無誤的吊裝到30多米高的反應(yīng)堆頂部，必須建立高精度的工程控制網(wǎng)，并采用獨立坐標(biāo)系統(tǒng)。一般以反應(yīng)堆中心作為坐標(biāo)原點，以反應(yīng)堆主十字線方向為起始方向，在反應(yīng)堆周圍布設(shè)一個小型的高精度邊角網(wǎng)。海陽1#核島反應(yīng)堆施工控制網(wǎng)網(wǎng)圖（圖1）采用TC2003全站儀觀測，水平角測4個測回，邊長往返觀測，平差結(jié)果點位最大誤差為2mm，滿足精密工程控制網(wǎng)精度要求。

2.1 控制測量方法與技術(shù)要求

通過已確定的穹頂拼裝場地中心點QJM0與兩個已知控制點，首先精確測量出0°角度線和0°角度線上的半徑（一般取穹頂拼裝半徑的1.5—3倍），做為穹頂拼裝場地測量基準(zhǔn)點；其次分別精確測量出90°、180°、270° 3條角度線和角度線上的半徑（一般取穹頂拼裝半徑的1.5—3倍）。分別命名為：0°角度線控制點QJM01、90°角度線控制點QJM02、180°角度線控制點QJM03、270°角度線控制點QJM04。最后利用0°角度線上的QJM0和QJM01為已知測量控制點，與QJM02、QJM03、最后利用0°角度線上的QJM0和QJM01為已知測量控制點，與QJM02、QJM03、QJM04形成三角網(wǎng)進行外業(yè)測量和內(nèi)業(yè)平差。根據(jù)平差結(jié)果進行現(xiàn)場修正。平面控制網(wǎng)的建立保證了穹頂拼裝過程中測量精度的相對統(tǒng)一，也最大限度的避免了因測量產(chǎn)生的誤差。制網(wǎng)網(wǎng)圖如圖1所示：

圖1 穹頂?shù)跹b場地平面控制網(wǎng)網(wǎng)圖

2.1.1 邊角網(wǎng)水平角觀測

水平角觀測按全圓觀測法4個測回，照準(zhǔn)同一目標(biāo)的時候照準(zhǔn)兩次，讀數(shù)兩次。在水平角觀測時，除符合以上各項要求外，外業(yè)觀測均在下午成像清晰穩(wěn)定的有利時間內(nèi)進行。

2.1.2 水平角觀測技術(shù)參數(shù)統(tǒng)計

表1

2.1.3 距離測量

距離測量往返各觀測四測回，一測回為照準(zhǔn)目標(biāo)一次，讀數(shù)三次，取其算術(shù)平均值。測回間應(yīng)重新照準(zhǔn)目標(biāo)。每個測站測定儀器所在環(huán)境下的溫度、大氣壓及相對濕度參數(shù)，對邊長進行氣溫改正。

2.1.4 距離外業(yè)觀測技術(shù)參數(shù)統(tǒng)計

表2

3 重型吊車基礎(chǔ)和穹頂拼裝場地定位

穹頂拼裝好以后，在吊裝、安裝過程中，要求一次準(zhǔn)確到位。由于重型吊車的原因，在吊裝過程中沒有調(diào)節(jié)的機會，增大了吊裝、安裝的難度。必須先進行圖上設(shè)計，確定重型吊車中心坐標(biāo)和穹頂中心坐標(biāo)，同時必須充分考慮吊車起重臂的回轉(zhuǎn)半徑，并顧及起吊時不與其它廠房和建筑物相撞，保證穹頂順利吊裝到位。吊車選用3200t履帶吊SFSL工況，超起配重1580t，在36m工作半徑狀態(tài)下，完成穹頂?shù)钠鸬?、順時針旋轉(zhuǎn)92.59°，與吊車前行方向一致，沿著該方向向前行走15.18m，到達吊車吊裝就位站位點，加超起配重至1740t，主臂趴臂變幅使吊裝半徑達到38m，將穹頂?shù)跹b就位。穹頂?shù)跹b平面布置如下圖所示。

為了保證穹頂與反應(yīng)堆正確對接，即零方位完全重合，重合點的最大誤差應(yīng)小于±5mm。因此，必須計算穹頂在地面組裝時零方位與反應(yīng)堆零方位的夾角。以海陽核電1#核島反應(yīng)堆為例，設(shè)計穹頂中心坐標(biāo)A=369.9330m,B=310.8710m; 穹頂起吊吊車站位點坐標(biāo)A=351.6330m,B=280.0710m;穹頂?shù)跹b吊車站位點坐標(biāo) A=338.1620m，B=287.0660m。反應(yīng)堆、吊車、穹頂3者在吊裝前的地面相對位置見圖2

設(shè)計結(jié)束以后，利用吊裝施工控制網(wǎng)，精密放出穹頂中心和吊車中心的位置。在檢查確認(rèn)無誤后，以穹頂中心為圓心，以穹頂?shù)撞肯驴诎霃綖殚L度，放樣出其邊線。以穹頂零方位定向，全圓法檢查0°，90°，180°，270°四個方位線，最后進行歸零觀測，確保四個方向線在精度范圍內(nèi)。以零方向線為起始，每隔11.25°，半徑r=20.65m放樣出1個穹頂支墩的點位，共32個。每個支墩點上澆筑出高地面120cm的支墩。在整個澆筑過程中，用精密水準(zhǔn)儀進行監(jiān)測，保持32個支撐墩的高度在同一高程面上，限差±1mm。

4 穹頂各層標(biāo)高與半徑的測定

穹頂是異地制造后運到實地的。因為穹頂為半球形，各層半徑不完全相同。穹頂各層標(biāo)高與半徑的測定，目的是檢查各部分是否符合設(shè)計的要求；其次，保證按設(shè)計要求拼裝，若某一項指標(biāo)超過限差，可在現(xiàn)場進行切割或焊接等工作。因此，對測量要求極高。穹頂?shù)臉?biāo)高（高度）測量是假定各支撐墩的上表面為零點，相當(dāng)于穹頂下口標(biāo)高為零.各層上口的標(biāo)高，因高差較大，均采用精密水準(zhǔn)儀與懸掛鋼尺的方法測定。每層環(huán)次梁上測量15-20個點，半徑的測量是將全站儀架設(shè)在穹頂?shù)闹行纳希瑴y定穹頂各層的半徑。觀測結(jié)果按規(guī)范要求進行一系列的改正，各觀測點高程之差應(yīng)不大于±4mm。

5 穹頂徑向梁的安裝及鋼筋支架的定位

穹頂既是反應(yīng)堆的安全殼，又是各種構(gòu)件和設(shè)備的懸掛點或安裝處。穹頂?shù)?2 根W36＊395 的徑向主梁構(gòu)成整個穹頂是個曲面（圖3所示），定位難度大，一般先在穹頂安裝地面中心點架設(shè)測量儀器，按徑向主梁的設(shè)計半徑和方位，在地面上放出投影點位，放線班配合進行細部放樣。并通過各點間的幾何關(guān)系（如測量弦長）進行檢查，點位誤差應(yīng)小于±2mm。經(jīng)檢查無誤后，各投影點位在地面做出明顯標(biāo)記，并繪出點位圖。待各徑向主梁按照放樣的線拼裝好后，還需第二次測量，以檢查其實際位置的準(zhǔn)確性。待焊接完成后，進行第三次測量。整個過程精度要求高，難度大。

圖 3

待穹頂焊接完以后，在穹頂?shù)跹b前，對其位置進行全面的復(fù)核。放樣的方法與徑向主梁大致相同，在穹頂?shù)捻敳看钤O(shè)測量腳手架，通過測量的方法，將儀器安置在穹頂中心點上，根據(jù)支架點的各個參數(shù)，將各支架點的放樣到徑向主梁上，與前面介紹方法不同的是，各支架點的定位由3維參數(shù)確定，及方位、半徑和高程。還需要用精密水準(zhǔn)儀檢查相對高差，確保精度的可靠性。

6 結(jié)論

穹頂各層拼裝和內(nèi)部的錨固件、環(huán)梁等安裝后，經(jīng)反復(fù)復(fù)核無誤，地面拼裝、固體安裝等工作結(jié)束，接著就是整個穹頂?shù)牡跹b工作。從實際來看，整個穹頂施工測量難度大，精度要求高，必須把握住每個環(huán)節(jié)，重點是穹頂中心和重型吊車中心的確定，同時考慮重型吊車起重臂的特點。海陽核電站1#核島反應(yīng)堆的穹頂?shù)跹b一次成功，為反應(yīng)堆內(nèi)部的設(shè)備安裝、調(diào)試工作創(chuàng)造了條件，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益

[1]GBT15314-94，精密工程測量規(guī)范[S].

[2]張正祿，等.工程測量學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2005.

[3]趙吉先.核電工程控制網(wǎng)布設(shè)及特點[J].測繪工程，1998，（4）.

[4]吳俊昶，等.控制網(wǎng)測量平差[M].北京：測繪出版社，2006.

[5] ANSI/AISC N690-1994 核設(shè)施安全相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制造和安裝規(guī)范；HY1-1270-S0H-300002 《1#核島屏蔽廠房疊合式穹頂鋼結(jié)構(gòu)拼裝方案》CFC.1； HY1-1000-A0H-300010 《1#核島穹頂拼裝測量方案》CFC.1

[6] 1#核島區(qū)吊裝場地加固設(shè)計計算書、HY1-1270-S0H-300008《1#核島屏蔽廠房疊合式穹頂鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝方案》、《海陽AP1000 項目CC8800-1 TWIN 型履帶吊車場地、道路要求.