新型核電站龍門架安裝質(zhì)量控制

鄒少俊 張仔紅 李小明 毛立陽

摘? 要：該文主要介紹了某新型核電站龍門架施工過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)，從吊裝前的有限元分析計(jì)算、安裝精度及質(zhì)量控制、典型問題的經(jīng)驗(yàn)反饋等三個(gè)方面對(duì)龍門架這類典型的鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。通過設(shè)計(jì)制作安裝吊裝工裝、開發(fā)大型構(gòu)件創(chuàng)新的安裝方法，靈活應(yīng)用吊裝方法等，保證了龍門架安裝高精度要求。

關(guān)鍵詞：有限元分析;龍門架;鋼結(jié)構(gòu)

引言

核電站龍門架是把核島核心設(shè)備起吊和運(yùn)入反應(yīng)堆廠房的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造物，是反應(yīng)堆廠房運(yùn)行期間的檢修設(shè)備運(yùn)輸通道，使用周期貫穿核電站建安及運(yùn)行全過程，做大靜載起重能力達(dá)540t，做大動(dòng)載起重能力達(dá)495t，屬核電站關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件之一。核電站龍門架服役階段被吊設(shè)備就位精度、質(zhì)保等級(jí)、核安全等級(jí)高，在安裝施工時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)安裝要求高、施工周期短構(gòu)件尺寸大、涉及大型吊裝、拼裝施工精度極高。某新型核電站龍門架吊車的噸位比其他堆型大，導(dǎo)致各部件設(shè)計(jì)噸位相應(yīng)較大，對(duì)龍門架施工質(zhì)量要求更高;其結(jié)構(gòu)與其他堆型不同，桁架、吊車梁安裝在混凝土墻體上，由于混凝土存在偏差，給吊車梁、桁架安裝帶來巨大的挑戰(zhàn)。因此對(duì)核電站龍門架的施工質(zhì)量控制進(jìn)行深入的研究和總結(jié)提煉，對(duì)后續(xù)建造類似堆型過程中核島龍門架施工的質(zhì)量控制具有十分重要的借鑒意義。

1? 龍門架簡介

龍門架其作用是核島廠房在施工建造階段和正常運(yùn)行階段把設(shè)備從標(biāo)高±0000m提升到16.500m標(biāo)高的操作平臺(tái)上，再運(yùn)入反應(yīng)堆廠房中。其在施工階段的最大吊運(yùn)能力是4500KN，正常運(yùn)行階段最大吊運(yùn)能力是800KN，龍門架安裝于燃料廠房APC殼一側(cè)的埋件位置。龍門架主體結(jié)構(gòu)輪廓尺寸長×寬×高=30000×16670×31050mm，主體重量約5000t。整體是由兩根大型箱型立柱、上下部桁架及橫向支撐、800KN吊車梁、4500KN吊車梁、16.500m標(biāo)高操作平臺(tái)及檢修小室、樓梯、工作走道、欄桿等組成的大型栓接與焊接組合的鋼結(jié)構(gòu)工程。

2? 龍門架安裝質(zhì)量控制

2.1? 有限元分析

龍門架其結(jié)構(gòu)具有體積大、重量大（鋼柱起吊重量約90t）、就位標(biāo)高高等特點(diǎn)，其吊具一般采用非標(biāo)設(shè)計(jì)，吊裝時(shí)構(gòu)件受力與運(yùn)行狀態(tài)受力不一致，有吊裝失穩(wěn)及變形的風(fēng)險(xiǎn)，必須進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算。龍門架吊具計(jì)算從材料力學(xué)計(jì)算方法入手，依托計(jì)算軟件進(jìn)行有限元分析，模擬吊裝過程，直觀準(zhǔn)確地分析吊裝各階段構(gòu)件著力點(diǎn)受力情況，并結(jié)合應(yīng)力分析，合理分布構(gòu)件受力，保證構(gòu)件受力在強(qiáng)度極限內(nèi)，最終保證吊裝質(zhì)量。

2.2 地腳螺栓安裝精度的控制

核電站龍門架鋼柱地腳螺栓尺寸較大（M110×4700），重量較重，地腳螺栓安裝偏差將直接影響后續(xù)龍門架鋼柱就位，所以對(duì)柱基安裝有較高的精度要求。

加固工裝設(shè)計(jì)：首先通過設(shè)計(jì)制作專用工裝，測(cè)量配合地腳螺栓就位，通過工裝對(duì)其進(jìn)行雙層固定，保證柱基的軸線、標(biāo)高、垂直度及地腳螺栓之間的相對(duì)位置。

混凝土澆筑：混凝土采用分層分段澆筑，控制混凝土的內(nèi)外收縮變形，盡量減小混凝土內(nèi)外溫差，從而減少混凝土變形對(duì)地腳螺栓的影響，采取對(duì)稱布料方式減少側(cè)壓力，布料泵管不能直接對(duì)準(zhǔn)螺栓組及其加固支撐構(gòu)件布料形成沖擊，振搗時(shí)也不能直接觸碰，從而減少混凝土澆筑對(duì)地腳螺栓精度的影響。

監(jiān)測(cè)地腳螺栓位移：根據(jù)澆筑的過程中應(yīng)該對(duì)地腳螺栓進(jìn)行多次測(cè)量，分別為：澆筑前測(cè)量、澆筑過程中測(cè)量、澆筑后復(fù)測(cè)。重點(diǎn)是澆筑過程中的跟蹤測(cè)量，隨著混凝土的澆筑，對(duì)地腳螺栓位置以及垂直度進(jìn)行測(cè)量，地腳螺栓有偏位的及時(shí)糾正，測(cè)量的目的主要是減小混凝土澆筑對(duì)在地腳螺栓安裝位置以及垂直度的影響。

2.3 鋼柱安裝精度控制

鋼柱安裝主要控制鋼柱的水平標(biāo)高，十字軸線位置和垂直度。測(cè)量是安裝的關(guān)鍵工序，在整個(gè)施工過程中，以測(cè)量為主。鑒于鋼柱長度尺寸大、重量大，就位后現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，安裝操作空間狹小，測(cè)量空間小、視線受阻，但安裝進(jìn)度要求高;為了保證27186mm高的鋼柱安裝垂直度偏差控制在15mm，必須采取措施實(shí)施精確測(cè)量，特別根據(jù)鋼柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)筑物的情況設(shè)置了鋼柱垂直度測(cè)量度數(shù)標(biāo)識(shí)，并根據(jù)度數(shù)調(diào)整垂直度調(diào)節(jié)裝置;用兩臺(tái)呈90°的經(jīng)緯儀測(cè)量調(diào)平鋼柱的垂直度，在校正過程中不斷調(diào)整柱底板下墊塊及螺母，直至垂直度符合要求。龍門架安裝過程中，還應(yīng)多次復(fù)測(cè)鋼柱垂直度：上下部桁架安裝前復(fù)測(cè)、上下部桁架安裝前復(fù)測(cè)、吊車梁安裝前后復(fù)測(cè)。

2.4 桁架墻體節(jié)點(diǎn)板安裝精度控制

新型核電站龍門架其桁架一端安裝在鋼柱節(jié)點(diǎn)板上，另一端安裝在混凝土埋件節(jié)點(diǎn)板上，桁架與節(jié)點(diǎn)板采用高強(qiáng)螺栓連接，螺栓孔均為圓孔且與螺栓孔之間間隙僅2mm，墻體節(jié)點(diǎn)板的安裝精度是實(shí)現(xiàn)桁架順利就位的關(guān)鍵。節(jié)點(diǎn)板車間預(yù)制時(shí)，節(jié)點(diǎn)板墻體端需預(yù)留一定切割余量;在墻體埋件上對(duì)節(jié)點(diǎn)板安裝位置提前進(jìn)行平整度測(cè)量，根據(jù)測(cè)量值切割節(jié)點(diǎn)板長度余量。節(jié)點(diǎn)板吊裝就位后，上方焊接型鋼，型鋼上打出節(jié)點(diǎn)板安裝的位置軸線，作為安裝、檢測(cè)節(jié)點(diǎn)板軸線的依據(jù)。根據(jù)輔助型鋼定位，調(diào)整節(jié)點(diǎn)板位置，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)板三維空間的精準(zhǔn)定位。為保證熱絲TIG自動(dòng)焊的持續(xù)高效的焊接，準(zhǔn)備工作有：①焊接設(shè)備集成，熱絲TIG自動(dòng)焊設(shè)備部件較多，現(xiàn)場(chǎng)焊接移動(dòng)不方便，內(nèi)置換料水箱焊接時(shí)，制作焊接設(shè)備集成箱，集成箱底部設(shè)置4個(gè)車輪，焊接過程中可將焊接設(shè)備隨焊接位置移動(dòng);②軌道鋪設(shè)，焊接小車與焊槍的距離是固定的，焊接前在焊道旁邊標(biāo)識(shí)出軌道固定位置，方便焊接設(shè)備快速精確就位。

2.5 吊車梁安裝精度控制工藝

核電站龍門架是反應(yīng)堆廠房的大型核設(shè)備運(yùn)輸通道。4500KN、800KN吊車梁是核設(shè)備吊裝主要承載構(gòu)件，整體尺寸、安裝精度要求較高。吊車梁一端安裝在鋼柱牛腿上，另一端焊接在混凝土埋件上，對(duì)安裝精度要求高。

提前測(cè)量吊車梁安裝節(jié)點(diǎn)高度、吊車梁安裝基礎(chǔ)（埋件）標(biāo)高，計(jì)算出安裝后吊車梁頂標(biāo)高。若計(jì)算值高于設(shè)計(jì)值，打磨吊車梁支腿;若計(jì)算值低于設(shè)計(jì)值，可提前在安裝位置放置墊板，減少了吊裝就位后標(biāo)高調(diào)整時(shí)間。吊裝前，通過定位放線，找出各限位板的理論安裝位置，點(diǎn)焊三面限位塊作為吊車梁就位的基準(zhǔn)，減少了吊裝就位后軸線調(diào)整時(shí)間。通過此施工方法，最終實(shí)現(xiàn)吊車梁精確就位，提高施工效率，保證了吊車梁安裝質(zhì)量，并達(dá)到節(jié)約工期的目的。

3? 結(jié)論

龍門架施工通過PDCA循環(huán)管理，使施工質(zhì)量得到有效控制，通過了4500t吊車的動(dòng)載試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)。

施工質(zhì)量管理應(yīng)從人機(jī)料法環(huán)等方面入手，排除影響安裝精度的諸因素，避免累計(jì)誤差。質(zhì)量控制應(yīng)該從人入手，基于思想層面，對(duì)施工與安裝質(zhì)量控制應(yīng)引起重視，切忌存在重視進(jìn)度而輕視質(zhì)量的思想。同時(shí)，努力提升自身素質(zhì)，在施工前周密策劃，加強(qiáng)過程控制，完工后不斷總結(jié)。施工中利用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，提高建造質(zhì)量，提升管理水平和能力，把鋼結(jié)構(gòu)安裝工程的技術(shù)、管理提高到一個(gè)新的高度和新的水平。

參考文獻(xiàn)

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