EPR核電站鋼筋混凝土模塊吊裝技術(shù)研究

伍彥均

摘 要：文章以EPR核電機(jī)組鋼筋混凝土模塊吊裝為研究對(duì)象，對(duì)吊裝技術(shù)中的吊裝設(shè)備選擇、吊裝過(guò)程穩(wěn)定性控制、防風(fēng)載側(cè)向擺動(dòng)、地基沉陷等難點(diǎn)進(jìn)行分析論證，提出了吊裝設(shè)備選擇、吊裝過(guò)程穩(wěn)定性控制、地基處理、風(fēng)速控制的解決方案。混凝土模塊吊裝采用技術(shù)《普通廠房?jī)?nèi)吊裝大型工件方法及其液壓頂升設(shè)備》獲得國(guó)家發(fā)明專利（專利號(hào)：ZL200910193221.4），經(jīng)工程應(yīng)用驗(yàn)證，吊裝風(fēng)險(xiǎn)受控，設(shè)備安全可靠就位，成本低工期優(yōu)。

關(guān)鍵詞：EPR核電機(jī)組；鋼筋混凝土模塊；吊裝技術(shù)

1 概述

隨著我國(guó)清潔能源發(fā)展政策導(dǎo)向與實(shí)施，推動(dòng)了核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，隨著核安全要求日趨嚴(yán)格和新型核能技術(shù)不斷創(chuàng)新，以美國(guó)AP1000、法國(guó)EPR為代表的第三代技術(shù)核電機(jī)組引入，模塊化、大型化等施工技術(shù)面臨許多新課題，其中，核電機(jī)組鋼筋混凝土模塊，因穩(wěn)定性控制、防風(fēng)載側(cè)向擺動(dòng)、地基沉陷，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。為此，文章穩(wěn)定性控制、地基處理等吊裝施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行探討，希望為我國(guó)EPR核電站吊裝技術(shù)研究和施工提供借鑒。

2 吊裝方案可行性分析

2.1 難點(diǎn)分析

（1）就位場(chǎng)地狹窄，大型流動(dòng)式起重機(jī)無(wú)法進(jìn)入到設(shè)備就位旁的場(chǎng)地進(jìn)行吊裝作業(yè)，如使用大型流動(dòng)式起重機(jī)進(jìn)行吊裝作業(yè)，必須1000t級(jí)以上履帶起重機(jī)才可以滿足要求，這勢(shì)必造成作業(yè)成本的大量增加。（2）設(shè)備具有外形尺寸大，脆性較大，重量重等特點(diǎn)，而且重心不規(guī)則，吊點(diǎn)的選取以及吊索具掛設(shè)難度大。（3）HDA鋼筋混凝土模塊預(yù)制方向與就位方向不一致，吊裝過(guò)程需要通過(guò)進(jìn)行轉(zhuǎn)向才可以滿足就位要求。

2.2 方案選擇

臺(tái)山核電一期為兩臺(tái)EPR核電站，其1#機(jī)組柴油機(jī)應(yīng)急發(fā)電廠房?jī)杉摻罨炷聊K在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制。單件設(shè)備重量為380t，外形尺寸為11800mm×5900mm×3680mm，就位標(biāo)高為-3.72m。由于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境所限，如使用流動(dòng)式起重機(jī)進(jìn)行吊裝就位，則需要1000t級(jí)以上的履帶起重機(jī)才能滿足要求。由于規(guī)定吊裝時(shí)間（2012年5月中下旬）現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有1000t級(jí)以上履帶起重機(jī)，如重新引入一臺(tái)1000t級(jí)以上履帶起重機(jī)，在時(shí)間上難以保證，而且大大增加作業(yè)成本。由于鋼筋混凝土模塊預(yù)制方向與就位方向不一致，所以鋼筋混凝土模塊需先橫向平移至指定位置存放，再經(jīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，最后再縱向吊裝平移至就位基礎(chǔ)就位。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，經(jīng)多方專家的論證，采用850美噸液壓頂升塔和LSD-3500液壓提升裝置（也稱勞辛格）配合，采用多功能吊裝橫梁進(jìn)行吊點(diǎn)以及吊具掛設(shè)優(yōu)化，通過(guò)設(shè)備起吊、設(shè)備縱向平移、設(shè)備轉(zhuǎn)向、設(shè)備橫向平移、設(shè)備吊裝就位等步驟來(lái)完成鋼筋混凝土模塊的吊裝工作。具體吊裝工藝如圖1、2、3、4所示。

2.3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）本次鋼筋混凝土模塊吊裝公司是首次將液壓頂升塔和液壓提升裝置相結(jié)合的吊裝工藝引入核電建設(shè)施工，成功解決狹窄空間的超大超重件吊裝作業(yè)難題，堪稱核電建設(shè)狹窄空間的超重件吊裝工藝的典范。（2）鋼筋混凝土模塊通過(guò)縱向平移、轉(zhuǎn)向、橫向平移等步驟，解決預(yù)制方向與就位方向不一致的難題。（3）多功能吊裝橫梁的應(yīng)用，成功解決吊點(diǎn)的選取以及吊索具掛設(shè)難題。

3 吊裝方案的技術(shù)論證

3.1 液壓頂升裝置在吊裝階段的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

此次鋼筋混凝土模塊吊裝共使用4臺(tái)頂升塔對(duì)稱布置，吊裝重為380t的鋼筋混凝土模塊，頂升塔在平移過(guò)程中設(shè)備會(huì)產(chǎn)生水平方向的擺動(dòng)（即做單擺運(yùn)動(dòng)），現(xiàn)為了方便計(jì)算防止頂升塔傾翻時(shí)設(shè)備的最大擺動(dòng)角度，由對(duì)稱性可知，每臺(tái)頂升塔的受力一致，現(xiàn)單獨(dú)對(duì)其中一臺(tái)頂升塔進(jìn)行受力分析，頂升塔底部與軌道梁接觸的4排輪子呈1400mm×1600mm的一個(gè)矩形，此次吊裝平移過(guò)程，頂升塔最大高度為7748mm，頂升塔頂部承載豎直力F及水平力T，由力矩平衡定理可知：當(dāng)F×700=T×7748時(shí)，此時(shí)頂升塔存在傾翻危險(xiǎn)，既T=0.09F。

已知每臺(tái)頂升塔上方豎直承載113t，既T<10.17t時(shí)，頂升塔系統(tǒng)是穩(wěn)定。此時(shí)由單擺的受力分析得，tana=10.17/113，a=5.2°，既當(dāng)鋼絲繩偏角小于5.2°時(shí)，設(shè)備的偏擺量控制在705mm時(shí)，系統(tǒng)是安全的。

3.2 風(fēng)載的驗(yàn)算校核

鋼筋混凝土模塊的結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，其最大的有效迎風(fēng)面積為A=43.424m2。

根據(jù)風(fēng)載荷公式：F=C·Kh·q·A

其中：C-風(fēng)載體形系數(shù)，取C=1.2；Kh-風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按高度10～20m，取Kh=1.56；q-標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓，q=V2/16，V為風(fēng)速；A-迎風(fēng)面積，A=43.424m2；當(dāng)風(fēng)速為6級(jí)大風(fēng)時(shí)，風(fēng)速為10.8m/s，F(xiàn)=5.2t<10.17t安全；所以，即使是在6級(jí)大風(fēng)條件下作業(yè)，吊裝系統(tǒng)是安全的；但按照大件吊裝相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，6級(jí)及以上大風(fēng)條件禁止吊裝作業(yè)。

3.3 地基承載力計(jì)算

鋼筋混凝土模塊縱向平移時(shí)，中間單個(gè)均載板承重265.5t，均載板面積14.4m2，則地壓為18.44t/m2。鋼筋混凝土模塊橫向平移時(shí)，中間單個(gè)均載板承重288t，均載板面積14.4m2，則地壓為20t/m2。鋼筋混凝土模塊吊裝時(shí)，外側(cè)單個(gè)均載板承重142t，均載板面積14.4m2，則地壓為9.86t/m2；中間單個(gè)均載板承重285t，均載板面積14.4m2，則地壓為20t/m2，廠房?jī)?nèi)側(cè)單個(gè)均載板承重170.5t，均載板面積9.6m2，則地壓為17.76t/m2?，F(xiàn)要求作業(yè)區(qū)域地基全部按25t/m2來(lái)處理，滿足施工要求。

4 方案實(shí)施

4.1 施工工藝流程（見圖5）

4.2 方案現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（見圖6-圖9）

5 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

臺(tái)山核電站EPR第三代核電機(jī)組鋼筋混凝土模塊共8臺(tái)，至今為止，我司通過(guò)優(yōu)化吊裝引入方案采用850美噸液壓頂升塔和LSD-200液壓提升裝置成功完成了2件柴油機(jī)混凝土吊裝引入工作 ，后續(xù)還有6件次的吊裝工作。后續(xù)的吊裝工作也將采用本方案進(jìn)行吊裝作業(yè)。這彰顯了我司的吊裝實(shí)力，贏得業(yè)主的對(duì)我司大件吊裝工作充分的肯定。本次鋼筋混凝土模塊吊裝公司是首次將液壓頂升塔和液壓提升裝置相結(jié)合的吊裝工藝引入核電建設(shè)施工，堪稱核電建設(shè)狹窄空間的超重件吊裝工藝的典范。該吊裝工藝在臺(tái)上核電常規(guī)島設(shè)備在庫(kù)房的裝卸車工作中得到了推廣應(yīng)用。endprint