核電站屏蔽廠房SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝測(cè)量技術(shù)

明剛

摘 要：本文主要對(duì)核電站屏蔽廠房SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝測(cè)量過程中遇到的問題進(jìn)行分析，遵循先整體后局部、高精度控制低精度的測(cè)量原則，總結(jié)出一套針對(duì)SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝的測(cè)量技術(shù)，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求。

關(guān)鍵詞：SC結(jié)構(gòu)模塊;控制網(wǎng);高程;后方交會(huì)

1 概況

SC結(jié)構(gòu)模塊介紹

核電站核島屏蔽廠房外露筒體采用鋼板混凝土結(jié)構(gòu)（即SC結(jié)構(gòu)模塊），就位于CV筒體外側(cè)，兩者間距為1385mm。墻體厚度為1100mm，墻體為鋼板材質(zhì)，鋼板厚度為20mm（局部加厚為25mm），內(nèi)部填充混凝土。SC結(jié)構(gòu)分為連接區(qū)域（1層）、非閉合區(qū)域（2～7層）、閉合區(qū)域（8～17層）和進(jìn)氣孔（18-19層）四大組成部分。

SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝公差要求

SC屏蔽廠房整體結(jié)構(gòu)由多個(gè)子模塊拼裝而成，平均弧長(zhǎng)15m、高3m、寬1.1m，其尺寸巨大且拼裝技術(shù)公差要求較高：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)/鋼板混凝土結(jié)構(gòu)連接處墻塊彎曲半徑±3mm，非連接處墻塊彎曲半徑±6mm;模塊兩側(cè)面板的上下邊緣水平相對(duì)偏差不超過3mm;子模塊角度偏差要求：角度大于0°，小于2°時(shí)為±0.01°，角度不小于2°時(shí)為±0.02°。

2 測(cè)量方法

建立測(cè)量基準(zhǔn)控制網(wǎng)

控制網(wǎng)為模塊拼裝提供全局及局部性的基準(zhǔn)，是測(cè)量工作的重要基礎(chǔ)。以SC-3號(hào)拼裝場(chǎng)地控制網(wǎng)為例，SC拼裝場(chǎng)地控制網(wǎng)分為平面和高程測(cè)量控制網(wǎng)兩部分，采用TS30型全站儀和NA2型精密水準(zhǔn)儀分別進(jìn)行觀測(cè)，并經(jīng)過平差數(shù)據(jù)處理，使得控制網(wǎng)的精度和可靠性加強(qiáng)，保證了測(cè)量基準(zhǔn)的同一系統(tǒng)性。

1、控制網(wǎng)布設(shè)

1）控制點(diǎn)位置應(yīng)選在不受施工影響并能長(zhǎng)期保存處，且包含平面控制點(diǎn)和高程水準(zhǔn)點(diǎn)，以便于觀測(cè)和統(tǒng)一保護(hù)，同時(shí)應(yīng)注意保證使用過程中有第三點(diǎn)檢查。

2）由于SC結(jié)構(gòu)模塊整體呈圓環(huán)形狀，有內(nèi)、外兩層面板，需要對(duì)內(nèi)、外半徑進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因此，所選取的控制點(diǎn)位要超出模塊外徑范圍，包圍所測(cè)模塊并且布置均勻，形成中心六邊形，點(diǎn)位之間可以相互通視。

3）為方便現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果比對(duì)，將SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝場(chǎng)地控制網(wǎng)坐標(biāo)系設(shè)為與核島坐標(biāo)系一致。

2、控制網(wǎng)的測(cè)量方法

平面控制網(wǎng)采用全站儀全圓方向觀測(cè)法，每半測(cè)回方向宜2次照準(zhǔn)讀數(shù)，各方向值應(yīng)取四個(gè)測(cè)回的平均值;高程控制網(wǎng)采用精密水準(zhǔn)儀與銦鋼尺配合進(jìn)行往返閉合測(cè)量，前后視的距離差不得超過0.5m，前后視的累計(jì)差不超過1.5m。

場(chǎng)地放線與整平

拼裝場(chǎng)地共布置有24個(gè)1.5m×1.5m×1.5m水泥支墩做為模塊的支撐基礎(chǔ)，施工前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，并做好基準(zhǔn)線標(biāo)記。

在每個(gè)支墩頂部預(yù)埋鋼板上布設(shè)4個(gè)測(cè)量點(diǎn)，使用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量;通過最大值與最小值比較，計(jì)算出水泥支墩各測(cè)量點(diǎn)相對(duì)高差，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果加工墊鐵;墊鐵焊接完成后，采集標(biāo)高數(shù)據(jù)，計(jì)算平整度，保證將每個(gè)支墩預(yù)埋板上表面相對(duì)標(biāo)高差控制在±2mm以內(nèi)。

以控制網(wǎng)為基準(zhǔn)，采用極坐標(biāo)法，在水泥支墩墊板上放出SC結(jié)構(gòu)模塊的內(nèi)、外半徑作為基準(zhǔn)線，同時(shí)在地面或水泥支墩預(yù)埋板環(huán)向位置標(biāo)記出SC結(jié)構(gòu)模塊的就位起始點(diǎn)。

組對(duì)、焊接過程監(jiān)測(cè)

由于SC子模塊尺寸巨大，且墻體結(jié)構(gòu)為雙面弧型鋼板結(jié)構(gòu)，在吊裝就位及焊接過程中易產(chǎn)生變形，需要在模塊關(guān)鍵部位（能夠反映變形特征的敏感部位，上/下、左/右邊緣150mm處，距焊縫很近且不易破壞）做好固定的觀測(cè)標(biāo)記進(jìn)行監(jiān)控，才能行之有效的把控其尺寸公差，保證最終拼裝質(zhì)量。

SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝完成以后，采集所有特征點(diǎn)及基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并計(jì)算出SC結(jié)構(gòu)模塊內(nèi)、外側(cè)半徑等相關(guān)尺寸。

3 測(cè)量難點(diǎn)分析

環(huán)境溫度影響大

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析證明，外界環(huán)境對(duì)測(cè)量精度影響最大的當(dāng)屬溫度的影響。究其原因有二：其一，SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝場(chǎng)地靠近海邊，且為露天，SC結(jié)構(gòu)模塊屬于鋼結(jié)構(gòu)模塊，受太陽直射影響，存在熱脹冷縮現(xiàn)象;其二，上午與下午太陽照射方位不同，模塊受熱不均勻。

模塊尺寸大，測(cè)量點(diǎn)數(shù)多

屏蔽廠房鋼板混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)±0.000mm至47.950mm，由167塊子模塊拼成，總重約2300t。SC結(jié)構(gòu)子模塊最大尺寸為15.5m、高2.85m、寬1.1m，單個(gè)最重為15.8 t，組合件由兩層子模塊拼裝而成。

測(cè)量點(diǎn)數(shù)量多，為快速便捷的獲取數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)使用全站儀無棱鏡測(cè)距模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

當(dāng)目標(biāo)物正對(duì)儀器時(shí)，返回的信號(hào)最大，測(cè)量結(jié)果也最精確;在入射角度大于30°以后，測(cè)距精度明顯下降;由于SC結(jié)構(gòu)模塊呈圓弧形狀，儀器正對(duì)反射物體測(cè)量效果最好，此時(shí)全站儀激光束在SC結(jié)構(gòu)模塊表面形成的光斑最小。

4 測(cè)量技術(shù)分析

平面控制網(wǎng)精度分析：

根據(jù)測(cè)量技術(shù)規(guī)定中技術(shù)指標(biāo)要求，控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差以及相鄰點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)中誤差應(yīng)在2mm范圍內(nèi)，SC-3號(hào)拼裝場(chǎng)地控制網(wǎng)聯(lián)測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算后觀測(cè)平差結(jié)果。測(cè)量點(diǎn)位誤差最大為0.55mm，相鄰點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)中誤差為0.42mm，兩項(xiàng)指標(biāo)差都滿足平面控制網(wǎng)技術(shù)要求。

高程控制網(wǎng)精度分析：

SC-3號(hào)拼裝場(chǎng)地高程控制網(wǎng)共架設(shè)16測(cè)站，根據(jù)精密水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求：

則：（往）閉合差，（返）閉合差

往返較差、環(huán)線閉合差滿足水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求。

后方交會(huì)

由于模塊呈圓弧形狀，為滿足無棱鏡測(cè)距入射角的要求，需要在模塊外側(cè)選擇合適的位置架設(shè)儀器，將會(huì)造成轉(zhuǎn)站次數(shù)增加，轉(zhuǎn)站次數(shù)越多，累積誤差就越大，會(huì)影響測(cè)量精度。

采用后方交會(huì)設(shè)站位置相對(duì)自由，可以有效減少轉(zhuǎn)站次數(shù)，避免測(cè)量累計(jì)誤差過大;后方交會(huì)法的應(yīng)用能適應(yīng)復(fù)雜施工現(xiàn)場(chǎng)的特殊要求，能夠有效的解決測(cè)量模塊外側(cè)尺寸問題;后方交會(huì)法的應(yīng)用也能滿足無棱鏡模式激光入射角度的需求，使測(cè)量工作變得快捷、準(zhǔn)確，提高了工作效率。

全站儀后方交會(huì)（測(cè)邊交會(huì)）精度，不僅與S1和S2的測(cè)距精度有關(guān)，而且與交會(huì)角度的大小有關(guān)，在分子相同的情況下，分?jǐn)?shù)的分母越大，它的分?jǐn)?shù)單位就越小，因此，選擇在30°～120°的角度范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)站，可以滿足施工要求。

減少人為因素影響

人員是測(cè)量工作得以進(jìn)行的主要載體，在測(cè)量工作中產(chǎn)生的誤差是不可避免的。因此，減少人因誤差，降低人為干預(yù)，能夠有效控制誤差對(duì)測(cè)量精度的影響。

5 結(jié)論

應(yīng)用本文所提供的測(cè)量技術(shù)，通過各種測(cè)量控制方法及技術(shù)手段，可以有效的解決拼裝過程中的所遇到的難點(diǎn)，保證SC結(jié)構(gòu)模塊的拼裝質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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