AP1000反應(yīng)堆穹頂?shù)跹b施工測(cè)量方法的探討

董輝 胡志平

【摘要】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(diǎn)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(shí)際出發(fā)，對(duì)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(cè)定、穹頂構(gòu)件的定位和安裝測(cè)量進(jìn)行探討，提出切實(shí)可行的測(cè)量方法。

【關(guān)鍵詞】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(tái)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(diǎn)相對(duì)高差大，精度要求高，是核電工程施工和測(cè)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?shí)際，對(duì)反應(yīng)堆穹頂施工測(cè)量方法進(jìn)行探討。

2 吊裝施工控制測(cè)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(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。一般以反應(yīng)堆中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)，以反應(yīng)堆主十字線方向?yàn)槠鹗挤较?，在反?yīng)堆周圍布設(shè)一個(gè)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(cè)，水平角測(cè)4個(gè)測(cè)回，邊長往返觀測(cè)，平差結(jié)果點(diǎn)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(cè)量方法與技術(shù)要求

通過已確定的穹頂拼裝場地中心點(diǎn)QJM0與兩個(gè)已知控制點(diǎn)，首先精確測(cè)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(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)；其次分別精確測(cè)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(diǎn)QJM01、90°角度線控制點(diǎn)QJM02、180°角度線控制點(diǎn)QJM03、270°角度線控制點(diǎn)QJM04。最后利用0°角度線上的QJM0和QJM01為已知測(cè)量控制點(diǎn)，與QJM02、QJM03、最后利用0°角度線上的QJM0和QJM01為已知測(cè)量控制點(diǎn)，與QJM02、QJM03、QJM04形成三角網(wǎng)進(jìn)行外業(yè)測(cè)量和內(nèi)業(yè)平差。根據(jù)平差結(jié)果進(jìn)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(cè)量精度的相對(duì)統(tǒng)一，也最大限度的避免了因測(cè)量產(chǎn)生的誤差。制網(wǎng)網(wǎng)圖如圖1所示：

2.1.1 邊角網(wǎng)水平角觀測(cè)

水平角觀測(cè)按全圓觀測(cè)法4個(gè)測(cè)回，照準(zhǔn)同一目標(biāo)的時(shí)候照準(zhǔn)兩次，讀數(shù)兩次。在水平角觀測(cè)時(shí)，除符合以上各項(xiàng)要求外，外業(yè)觀測(cè)均在下午成像清晰穩(wěn)定的有利時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。

2.1.2 水平角觀測(cè)技術(shù)參數(shù)統(tǒng)計(jì)

2.1.3 距離測(cè)量

距離測(cè)量往返各觀測(cè)四測(cè)回，一測(cè)回為照準(zhǔn)目標(biāo)一次，讀數(shù)三次，取其算術(shù)平均值。測(cè)回間應(yīng)重新照準(zhǔn)目標(biāo)。每個(gè)測(cè)站測(cè)定儀器所在環(huán)境下的溫度、大氣壓及相對(duì)濕度參數(shù)，對(duì)邊長進(jìn)行氣溫改正。

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

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(jī)會(huì)，增大了吊裝、安裝的難度。必須先進(jìn)行圖上設(shè)計(jì)，確定重型吊車中心坐標(biāo)和穹頂中心坐標(biāo)，同時(shí)必須充分考慮吊車起重臂的回轉(zhuǎn)半徑，并顧及起吊時(shí)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(shí)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(dá)吊車吊裝就位站位點(diǎn)，加超起配重至1740t，主臂趴臂變幅使吊裝半徑達(dá)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(duì)接，即零方位完全重合，重合點(diǎn)的最大誤差應(yīng)小于±5mm。因此，必須計(jì)算穹頂在地面組裝時(shí)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(jì)穹頂中心坐標(biāo)A=369.9330m，B=310.8710m； 穹頂起吊吊車站位點(diǎn)坐標(biāo)A=351.6330m，B=280.0710m；穹頂?shù)跹b吊車站位點(diǎn)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(duì)位置見圖2

設(shè)計(jì)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(gè)方位線，最后進(jìn)行歸零觀測(cè)，確保四個(gè)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(gè)穹頂支墩的點(diǎn)位，共32個(gè)。每個(gè)支墩點(diǎn)上澆筑出高地面120cm的支墩。在整個(gè)澆筑過程中，用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保持32個(gè)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(cè)定

穹頂是異地制造后運(yùn)到實(shí)地的。因?yàn)轳讽敒榘肭蛐危鲗影霃讲煌耆嗤?。穹頂各層?biāo)高與半徑的測(cè)定，目的是檢查各部分是否符合設(shè)計(jì)的要求；其次，保證按設(shè)計(jì)要求拼裝，若某一項(xiàng)指標(biāo)超過限差，可在現(xiàn)場進(jìn)行切割或焊接等工作。因此，對(duì)測(cè)量要求極高。穹頂?shù)臉?biāo)高（高度）測(cè)量是假定各支撐墩的上表面為零點(diǎn)，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(cè)定。每層環(huán)次梁上測(cè)量15-20個(gè)點(diǎn)，半徑的測(cè)量是將全站儀架設(shè)在穹頂?shù)闹行纳?，測(cè)定穹頂各層的半徑。觀測(cè)結(jié)果按規(guī)范要求進(jìn)行一系列的改正，各觀測(cè)點(diǎn)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(diǎn)或安裝處。穹頂?shù)?2 根 W36*395 的徑向主梁構(gòu)成整個(gè)穹頂是個(gè)曲面（圖3所示），定位難度大，一般先在穹頂安裝地面中心點(diǎn)架設(shè)測(cè)量儀器，按徑向主梁的設(shè)計(jì)半徑和方位，在地面上放出投影點(diǎn)位，放線班配合進(jìn)行細(xì)部放樣。并通過各點(diǎn)間的幾何關(guān)系（如測(cè)量弦長）進(jìn)行檢查，點(diǎn)位誤差應(yīng)小于±2mm。經(jīng)檢查無誤后，各投影點(diǎn)位在地面做出明顯標(biāo)記，并繪出點(diǎn)位圖。待各徑向主梁按照放樣的線拼裝好后，還需第二次測(cè)量，以檢查其實(shí)際位置的準(zhǔn)確性。待焊接完成后，進(jìn)行第三次測(cè)量。整個(gè)過程精度要求高，難度大。

待穹頂焊接完以后，在穹頂?shù)跹b前，對(duì)其位置進(jìn)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(cè)量腳手架，通過測(cè)量的方法，將儀器安置在穹頂中心點(diǎn)上，根據(jù)支架點(diǎn)的各個(gè)參數(shù)，將各支架點(diǎn)的放樣到徑向主梁上，與前面介紹方法不同的是，各支架點(diǎn)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(duì)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(gè)穹頂?shù)牡跹b工作。從實(shí)際來看，整個(gè)穹頂施工測(cè)量難度大，精度要求高，必須把握住每個(gè)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)是穹頂中心和重型吊車中心的確定，同時(shí)考慮重型吊車起重臂的特點(diǎn)。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(jì)效益和社會(huì)效益

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