AP1000核電站綜合管廊設(shè)計要點及優(yōu)化

鄭濤

摘 要：本文以AP1000核電站綜合管廊設(shè)計為例，在參考相關(guān)規(guī)范和類似核電站設(shè)計的基礎(chǔ)上，探討核電站綜合管廊的設(shè)計基準，重點分析了綜合管廊總平面、結(jié)構(gòu)、通風、排水、消防及火災(zāi)報警等各專業(yè)的設(shè)計要點，并介紹了后續(xù)該項目的優(yōu)化建議，為相關(guān)核電站綜合管廊的設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：綜合管廊；核電站；總平面；設(shè)計

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）19-0139-02

綜合管廊是在地下建造一個集約化的鋼筋混凝土構(gòu)筑物及附屬設(shè)施，將電力、通訊、給水、工藝管道等兩種以上的管線集中敷設(shè)在管廊內(nèi)，并設(shè)有專門的檢修人孔、吊物安裝孔和各類安全監(jiān)測系統(tǒng)，實施一規(guī)劃、設(shè)計、施工和維護。具有綜合性、長效性、可維護性、抗震防災(zāi)性等特點，有利于地下空間的綜合利用和資源共享。AP1000核電站作為國家三代核電首批項目，是一個復(fù)雜的工程項目，核島、常規(guī)島與核電站配套的工藝子項之間存在大量的地下管線，由于地下管線復(fù)雜、繁多，為減少施工和維修過程中對廠區(qū)反復(fù)開挖和回填，通常將廠區(qū)各種管線納入綜合管廊，統(tǒng)一運維、管理，從而保證各工藝子項對電廠的運行提供可靠、便捷的支持。由此可見，綜合管廊對于核電站而言是重要的管線敷設(shè)載體，探討核電綜合管廊設(shè)計要點及設(shè)計優(yōu)化對于核電站總平面管理工作具有重要意義。

1 綜合管廊設(shè)計規(guī)范及基準

AP1000核電站作為國家三代核電首批依托化項目，在當初進行綜合管廊設(shè)計時，可參考的規(guī)范很少。截至目前，我國尚未出臺電力行業(yè)的綜合管廊相關(guān)規(guī)范，只在GB/T 50294-2014《核電站總平面及運輸設(shè)計規(guī)范》[1]、GB 50745-2012《核電站常規(guī)島設(shè)計防火規(guī)范》[2]中部分章節(jié)提及，GB 50838-2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)劃》[3]是針對綜合管廊的規(guī)范，適用于新建、改建、擴建城市綜合管廊工程。核電站屬于工業(yè)項目，具有一定的特殊性，所以GB 50838-2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》不能作為核電站綜合管廊的設(shè)計依據(jù)，但對于綜合管廊的設(shè)計探討具有一定的參考價值。AP1000綜合管廊的布置時參照以上相關(guān)規(guī)范，滿足以下要求：

（1）綜合綜合管廊內(nèi)應(yīng)設(shè)置人行通道；通道的凈寬不應(yīng)小于0.8m，局部困難時不應(yīng)小于0.6m，凈高不應(yīng)小于2.2m。（2）綜合管廊內(nèi)未布置熱力管道、易燃易爆、有毒、有放射性等危險介質(zhì)的管道，電纜橋架在上，其他管道在下，廠用水管道在最下層。（3）綜合管廊設(shè)人員及設(shè)備出入口，人員出入口間距不大于70m，集水坑在人員出入口正下方布置，以利于管廊積水排除，管廊內(nèi)底通過建筑找坡將地面積水排至集水坑。（4）綜合管廊內(nèi)設(shè)置永久照明、火災(zāi)探測及報警系統(tǒng)。（5）在交叉口處，由于管線的立交影響、電纜橋架或托盤分支方向較多，綜合管廊局部高度增大，底標高下降，以保證管線的正常通過。（6）電纜與其他管線宜分別布置在通道兩側(cè)，當布置在同一側(cè)時，電纜應(yīng)在上，除熱力管外其他管線應(yīng)在下。（7）不宜布置易燃易爆、有毒、放射性等有危險物料的管線，當布置時不應(yīng)設(shè)置閥門、法蘭等容易產(chǎn)生泄漏的裝置或部件，且應(yīng)有安全防護措施。

2 海陽核電綜合管廊設(shè)計基本情況

海陽核電一期工程綜合管廊由上海核工院設(shè)計，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，圍繞主廠房呈日字形布置，全長約2500m，連接核島、常規(guī)島、循環(huán)水泵房、虹吸井；設(shè)置1個人員正常出入口，每隔60m設(shè)置一個人孔，每隔200m設(shè)置吊物孔，人孔和吊物孔均高出地面300mm。綜合管廊中納入的管線包括：SWS廠用水管道、除鹽水管道、工業(yè)水管道 消防水管道、生活水管道、壓縮空氣管道、電纜等。海陽核電一期工程綜合管廊圍繞主廠房封閉布置，與BOP廠房之間設(shè)置支線管廊，綜合管廊總平面布置如圖1所示。

3 綜合管廊設(shè)計要點

AP1000主廠區(qū)主要是指核島、常規(guī)島及其工藝相關(guān)的BOP子項相對比較集中的布置區(qū)域。在該區(qū)域范圍內(nèi)，所涉及的工藝系統(tǒng)（尤其管道布置于室外的工藝系統(tǒng)）相對較多，管道的設(shè)計標準較高，管道的布置對綜合管廊布置產(chǎn)生的干涉影響比較嚴重。根據(jù)核電站綜合管廊涉及系統(tǒng)多、功能復(fù)雜、接口繁瑣等特點，理順廠區(qū)各廠房之間的關(guān)系，合理進行總圖布局，依據(jù)功能分類對綜合管廊進行合理的綜合設(shè)計，同時完成綜合管廊內(nèi)部各系統(tǒng)的具體布置。其難點是接口配合復(fù)雜、布置協(xié)調(diào)困難，方案固化前需要統(tǒng)籌配合才能有效開展工作。綜合管廊設(shè)計主要可分為以下幾個部分。

3.1 綜合管廊總平面設(shè)計

綜合管廊的總平面設(shè)計主要包括平面布置設(shè)計、豎向布置設(shè)計及斷面選取三個方面，每個方面應(yīng)考慮的因素包括：

（1）平面布置設(shè)計。避讓室外已有的建（構(gòu)）筑物及吊裝場地等。（2）豎向布置設(shè)計。避讓外部的雨、污水管等大型不能輕易彎曲的管線（溝），并兼顧廠用水管的彎頭對豎向標高的影響，以及管廊底部排水等因素。（3）斷面選取。根據(jù)相關(guān)規(guī)范及不同單位的設(shè)計控制要求確定管廊內(nèi)應(yīng)布置管線的種類、數(shù)量，而后根據(jù)管線介質(zhì)類型、系統(tǒng)設(shè)計要求、管線相互影響關(guān)系等進行排列布置，確定相互關(guān)系，并結(jié)合安裝檢修、人員逃生等要求綜合確定管廊的標準斷面。對于交叉口位置，考慮了管徑較大的管線與人行通道的交叉，保證人員可以從較大的管線的上方通過；還應(yīng)考慮上方電纜托架在交叉口時層數(shù)加高、管廊覆土、下方循環(huán)水管等因素綜合確定。綜合管廊的斷面設(shè)計需重點考慮滿足廠用水管道的布置、安裝、檢修需求；為廠用水管道提供合理的安裝及維修空間，成為影響綜合管廊斷面的主要因素之一，需要結(jié)合合理可行的工程措施、廠用水管材的選取等多方面因素，綜合確定綜合管廊的最優(yōu)斷面尺寸。

3.2 綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計

綜合管廊與核安全無關(guān)，不屬于抗震構(gòu)筑物，可參照相關(guān)國標和行業(yè)標準進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。綜合管廊宜布置在穩(wěn)定的、巖土性質(zhì)均勻的地基上，地基承載力特征值不小于200kPa，不能達到要求的地段應(yīng)換填砂石后夯實至設(shè)計要求。綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計所考慮的荷載一般包括設(shè)備荷載、靜荷載、活荷載、車輛荷載、地震荷載等。跨重件道路段需要考慮重件運輸時的最大重車荷載。廠區(qū)管廊和蓋板考慮覆土2000厚和地面均布荷載10KN/m2，道路下方管廊和蓋板考慮車輛荷載和道路自身荷載，此外綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計還必須考慮必要的地基處理、伸縮縫設(shè)置、密封設(shè)計等，并設(shè)置一定數(shù)量出入人孔以及安裝孔。對于高出廠坪的正常出入口。

3.3 綜合管廊通風設(shè)計

目前國內(nèi)完工的核電站綜合管廊普遍沒有設(shè)置通風系統(tǒng)，AP1000核電綜合管廊也沒有設(shè)置相關(guān)通風措施。根據(jù)現(xiàn)有綜合管廊的布置及結(jié)構(gòu)形式，管廊內(nèi)可設(shè)置機械通風系統(tǒng)與自然通風系統(tǒng)。

3.4 綜合管廊排水設(shè)計

綜合管廊內(nèi)布置了大量的水管道，在調(diào)試、運行階段不可避免的會出現(xiàn)“跑冒滴漏”現(xiàn)象，因此在管廊內(nèi)每隔60m設(shè)置一個集水坑，管廊內(nèi)底采用建筑面層找坡，沿管廊長度方向至集水坑3‰找坡，集水坑均位于人孔下方，便于水滿時排水。集水坑內(nèi)設(shè)置液位監(jiān)測系統(tǒng)，當集水坑內(nèi)水位達到設(shè)計標高時報警，提醒運維人員及時抽水、排水。

3.5 綜合管廊消防和火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計

綜合管廊內(nèi)管線的布置原則為上方是二到四層電纜橋架，下方為各類工藝水管，因此綜合管廊內(nèi)消防和火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計主要針對電氣、儀控等電纜進行連續(xù)監(jiān)測，一旦發(fā)生火災(zāi)，各類報警裝置聯(lián)動響應(yīng)，將火災(zāi)危害性降到最低。

管廊內(nèi)的防火設(shè)計包括：（1）綜合管廊內(nèi)設(shè)置感煙探測器；在綜合管廊的中壓電纜橋架和低壓電纜橋架上敷設(shè)纜式線型感溫器，在人員出入口的位置處設(shè)置手動報警按鈕和聲光報警器。（2）管廊內(nèi)凈空從4.1m到7.5m不等，各類火災(zāi)探測及報警系統(tǒng)除特殊要求外，均安裝在最下層電纜橋架以下，便于人員報警。（3）綜合管廊交叉口設(shè)置防火封堵，直線段每隔50m設(shè)置防火封堵。（4）采用阻燃電纜。（5）管廊內(nèi)就地布置滅火器，每隔20米布置兩具磷酸銨燕干粉滅火器。

4 綜合管廊設(shè)計優(yōu)化

海陽核電一期工程綜合管廊在施工、運行中存在若干問題，結(jié)合AP1000依托項目及海陽3、4號機組綜合管廊經(jīng)驗反饋；國內(nèi)同類項目類似管廊經(jīng)驗反饋；相關(guān)大管道或特殊管道（如SWS供、排水管等）的布置特性及安裝、檢修空間需求等。對綜合管廊的設(shè)計需進一步研究與優(yōu)化。對于一期工程，由于綜合管廊已移交，建議維持目前的現(xiàn)狀；對于3、4號機組工程，考慮其對00工程的影響，綜合管廊已參照一期工程先行設(shè)計，并完成主體結(jié)構(gòu)施工，同時進行了必要的改進，即將有廠用水管區(qū)域的管廊斷面增大500mm，滿足HDPE管道采用熱熔焊接工藝的維修要求。為適應(yīng)SWS系統(tǒng)安全等級不斷提高的要求，將一列SWS電纜移出綜合管廊，設(shè)置獨立電纜溝。對于后續(xù)項目綜合管廊的設(shè)計優(yōu)化工作需要進一步進行深入研究，研究的內(nèi)容建議與主廠區(qū)管道“立體布置”的概念相結(jié)合，主要包括：

（1）綜合管廊作為主廠區(qū)管線布置的載體，擴大斷面，在規(guī)范允許的前提下或采取必要的隔離措施，盡可能多的將廠區(qū)直埋管道納入。（2）擴充后的斷面應(yīng)滿足HDPE管道熱熔安裝及維修要求。（3）綜合管廊內(nèi)SWS系統(tǒng)電纜及管道，其他系統(tǒng)管道應(yīng)具備有效規(guī)避共模事故的措施。（4）2015年實施的《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》在廠區(qū)綜合管廊設(shè)計中的適用性評估。（5）優(yōu)化方案與施工、生產(chǎn)相結(jié)合的經(jīng)濟性評價，如減少其他管溝工程量、降低開挖量及減少二次開挖、施工組織難度降低、熱熔焊機在管廊內(nèi)行走減少的施工工裝等方面。（6）管廊內(nèi)增加通風措施的可行性研究。

綜合管廊設(shè)計優(yōu)化是以室外管道立體布置為目標，管廊布置采用“主管廊+支管廊”的布置形式，支管廊與子項接口。以當前AP1000機組的“日字形”管廊作為優(yōu)化基礎(chǔ)，涉及的管線參照依托項目及后續(xù)CAP項目，最終形成主管廊及支管廊典型斷面、管廊在主廠區(qū)的總體布置方案。

5 結(jié)語

綜合管廊作為廠區(qū)工藝管線、電纜的重要敷設(shè)載體，在節(jié)約廠區(qū)用地、避免廠區(qū)重復(fù)開挖、便于檢修維護等方面具有重要作用?？偨Y(jié)AP1000海陽核電站綜合管廊的設(shè)計要點及經(jīng)驗反饋，提出后續(xù)項目綜合管廊設(shè)計優(yōu)化建議，希望可以對其他核電綜合管廊設(shè)計提供參考。

參考文獻

[1]GB/T 50294-2014.核電廠總平面及運輸設(shè)計規(guī)范[S].

[2]GB 50745-2012.核電站常規(guī)島設(shè)計防火規(guī)范[S].

[3]GB 50838-2015.城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范[S].