國產(chǎn)三代核電抗撞擊防護(hù)門施工關(guān)鍵點(diǎn)及工藝改進(jìn)

李 兵 潘 濤 楊紅梅 王旋旋 劉啟斌 吳 敏

中國核工業(yè)二四建設(shè)有限公司 四川 綿陽 621000

我國自主研發(fā)的第三代核電技術(shù)，奉行 高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求 的執(zhí)行理念。作為核電站的重要組成部分，K702-M01抗大飛機(jī)撞擊防護(hù)門（以下簡(jiǎn)稱 K702-M01 ）因其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、安裝物項(xiàng)的多樣性，以及受其質(zhì)量、安裝地點(diǎn)周邊環(huán)境影響而產(chǎn)生的極高吊裝倒運(yùn)難度，其整個(gè)安裝過程需要制定縝密的技術(shù)措施，并針對(duì)各個(gè)安裝環(huán)節(jié)做好質(zhì)量控制[1-2]。同時(shí)K702-M01在整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)屬首次安裝使用，其成功安裝對(duì)后續(xù)同類型的建造具有借鑒及充當(dāng)標(biāo)桿的深遠(yuǎn)意義。

1 工程概況

K702-M01安裝在ACP1000項(xiàng)目核島防護(hù)廠房與龍門架相接的墻體進(jìn)出口處，門洞口通道底標(biāo)高16.45 m，下軌道標(biāo)高15.50 m，抗大飛機(jī)撞擊防護(hù)門尺寸8 000 mmh 8 000 mmh 800 mm，設(shè)計(jì)門質(zhì)量約80 t，主要由碳鋼組成，用于抵抗大型商用飛機(jī)的撞擊力。其施工流程大致為：門洞主體施工（含預(yù)埋件安裝）→門洞復(fù)核（含預(yù)埋件）→下導(dǎo)軌安裝→門扇吊裝→二次澆筑區(qū)施工→上導(dǎo)軌安裝→其他配件及構(gòu)件安裝→整體調(diào)試→安裝交付完成。門開啟方式總體為單扇橫向電動(dòng)推拉，在門處于開啟狀態(tài)時(shí)，輕軌上聯(lián)動(dòng)蓋板可同步進(jìn)行關(guān)閉。

2 施工重點(diǎn)、難點(diǎn)

此次工程難點(diǎn)主要在于K702-M01在核電現(xiàn)場(chǎng)屬于首次安裝，無任何可借鑒經(jīng)驗(yàn)。為避免刮擦，損傷門體，以及門洞上下寬度不一致導(dǎo)致門體傾斜出現(xiàn)安裝隱患，門扇運(yùn)行路徑中的主體門洞垂直度是下軌道安裝前需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的重要一環(huán)。K702-M01門體質(zhì)量高達(dá)80 t，屬于下導(dǎo)軌承重設(shè)計(jì)，槽底埋件的安裝精度將直接決定下軌道的安裝質(zhì)量進(jìn)而影響門體的正常運(yùn)行。另一方面K702-M01在進(jìn)行吊裝前，吊裝工具以及繩索的選用也需進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治稣撟C來進(jìn)行確定，從而避免吊裝過程中出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 門洞垂直度控制

K702-M01門洞處于KB0009墻與KB0010墻之間，門體運(yùn)行路徑穿過KB0009墻，KB0009墻與KB0010墻結(jié)構(gòu)采用φ40 mm的鋼筋綁扎，澆筑C60混凝土構(gòu)成。因K702-M01門體運(yùn)行路徑穿過KB0009墻，同時(shí)K702-M01閉合狀態(tài)下需運(yùn)行至KB0010凹槽中，因此為保證所涉及墻體的垂直度及尺寸符合K702-M01的安裝運(yùn)行要求，在KB0009與KB0010結(jié)構(gòu)施工時(shí)應(yīng)注意通過以下幾點(diǎn)來進(jìn)行質(zhì)量控制。

1）鋼筋綁扎前施工隊(duì)?wèi)?yīng)先對(duì)該部位區(qū)域的變更及澄清進(jìn)行梳理確認(rèn)，確保設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)無誤，再將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)反饋至測(cè)放隊(duì)，由測(cè)放隊(duì)安排專業(yè)人員進(jìn)行鋼筋綁扎前的定位放線以及標(biāo)高抄測(cè)。

2）KB0010凹槽內(nèi)共有4塊C形預(yù)置埋件，在埋件安裝過程中，由施工隊(duì)委托測(cè)放隊(duì)，通過全站儀對(duì)埋件標(biāo)高及位置進(jìn)行確定，標(biāo)高及定位無誤后方可對(duì)埋件進(jìn)行點(diǎn)焊加固，加固完成后再次測(cè)量，確保埋件位置精準(zhǔn)無誤后進(jìn)行滿焊。

3）混凝土澆筑前，需對(duì)墻體進(jìn)行模板支設(shè)，模板支設(shè)遵循穩(wěn)固、準(zhǔn)確的原則。墻體模板在驗(yàn)收前、混凝土澆筑過程中、混凝土澆筑完成后且未初凝前校正3次，確保墻體垂直度及定位誤差在要求范圍內(nèi)。每次校正原則上都由同一個(gè)人完成。

4）混凝土澆筑過程中需進(jìn)行振搗，振搗時(shí)振搗棒要盡可能避免接觸預(yù)埋件，以免造成預(yù)埋件脫落與位移，導(dǎo)致埋件施工質(zhì)量缺陷影響后續(xù)施工。

5）墻體拆模后，由測(cè)放人員對(duì)埋件及墻體進(jìn)行垂直度觀測(cè)，若存在垂直度偏差（局部凸出或凹陷），則立刻對(duì)墻體進(jìn)行剔鑿或抹灰處理，埋件則進(jìn)行打磨或測(cè)算并記錄好后期加裝墊板的尺寸以便后期順利施工。

門洞上口二次澆筑區(qū)控制要點(diǎn)與上述一致。

2.2 下導(dǎo)軌安裝

下導(dǎo)軌的軌道槽總長(zhǎng)18.15 m，共安裝預(yù)埋件30塊（A形埋件17塊，B形埋件13塊），預(yù)埋件整體平整度要求為1.5 mm，即30塊預(yù)埋件最高點(diǎn)與最低點(diǎn)標(biāo)高相差不超過f 1.5 mm。埋件整體平整度要求精度高，因此需在預(yù)埋件進(jìn)行溝槽結(jié)構(gòu)施工時(shí)進(jìn)行初步精度控制，規(guī)避后期混凝土澆筑后平整度差異過大的情況，造成處理困難影響后續(xù)下導(dǎo)軌安裝精度。主要控制要點(diǎn)有以下2點(diǎn)。

2.2.1 埋件平整度控制

溝槽在進(jìn)行鋼筋綁扎前，施工隊(duì)對(duì)溝槽區(qū)域變更及澄清進(jìn)行梳理，確保溝槽設(shè)計(jì)標(biāo)高及物項(xiàng)的準(zhǔn)確性。溝槽整體預(yù)埋件共30塊，其中A形埋件17塊、B形埋件13塊，由測(cè)放隊(duì)根據(jù)施工隊(duì)測(cè)量委托通過普通水準(zhǔn)儀進(jìn)行鋼筋綁扎標(biāo)高抄測(cè)控制。

預(yù)埋件通過全站儀確定其平面位置后，再通過精密光學(xué)水準(zhǔn)儀（型號(hào)NA2＋GPM3）以及配套的2 m銦鋼尺進(jìn)行標(biāo)高及平整度調(diào)整，調(diào)至符合設(shè)計(jì)標(biāo)高要求后，再對(duì)埋件進(jìn)行點(diǎn)焊加固，再次進(jìn)行平整度觀測(cè)，觀測(cè)無誤后進(jìn)行滿焊加固（圖1）。

圖1 埋件平整度測(cè)量

溝槽在混凝土澆筑前進(jìn)行模板支設(shè)，支設(shè)遵循穩(wěn)固、尺寸及位置無偏差的原則。溝槽屬于門體運(yùn)行路徑，模板在驗(yàn)收前、混凝土澆筑過程中、混凝土澆筑完成后且未初凝前校正3次，確保墻體垂直度及定位要求誤差在要求的范圍內(nèi)。

混凝土澆筑過程中需進(jìn)行振搗，振搗時(shí)振搗棒要盡可能地避免接觸預(yù)埋件，以免造成預(yù)埋件位移、下沉及上翹，導(dǎo)致埋件施工質(zhì)量缺陷影響后續(xù)施工。

拆模后，由測(cè)放隊(duì)對(duì)埋件進(jìn)行灰后復(fù)測(cè)，若出現(xiàn)平整度偏差，則立即對(duì)標(biāo)高過高的埋件面板進(jìn)行打磨處理，針對(duì)標(biāo)高過低的埋件測(cè)算并記錄好后期加裝墊板的尺寸。需注意，取與標(biāo)高差距最大的兩個(gè)值的均值相近的埋件標(biāo)高為參考值，后續(xù)平整度測(cè)量中設(shè)其標(biāo)高為0。

墊板加工完成，用記號(hào)筆、鋼尺進(jìn)行分中標(biāo)記，埋件通過墨線彈線分中，將墊板安放在標(biāo)高過低的埋件面板上，確保分中線與墨線重合（圖2）。通過精密光學(xué)水準(zhǔn)儀及銦鋼尺對(duì)處理完成的全部埋件進(jìn)行平整度測(cè)量，確保整體埋件平整度符合要求。

圖2 埋件彈線分中

平整度滿足要求后，對(duì)埋件與墊板進(jìn)行四面點(diǎn)焊，再次進(jìn)行平整度觀測(cè)，符合要求后對(duì)墊板進(jìn)行滿焊。滿焊完成后進(jìn)行埋件平整度最終觀測(cè)，確保符合要求。焊縫質(zhì)量遵循滿焊、無漏焊假焊、無任何明顯外觀質(zhì)量缺陷（焊瘤、焊渣、氣孔、裂紋等）原則。

2.2.2 下導(dǎo)軌質(zhì)量控制

預(yù)埋件平整度精度達(dá)到要求后，下導(dǎo)軌進(jìn)入安裝工序。下導(dǎo)軌底座由導(dǎo)軌底座、滾柱組件、墊板組成，導(dǎo)軌底座進(jìn)行焊接安裝前需由測(cè)放隊(duì)進(jìn)行彈線分中后，再進(jìn)行安裝定位。確定導(dǎo)軌底座位置后，在13個(gè)底座中加裝墊板，并在墊板上安放滾柱組件（圖3）。需注意的是墊板在放置前，要充分考慮到室外條件下埋件表面可能存在細(xì)砂或水漬，因此需提前對(duì)埋件表面進(jìn)行清理，同時(shí)涂抹防銹漆，防止配件銹蝕（圖4）。上述配件安裝完成后，對(duì)軌道底座與埋件進(jìn)行焊接。焊縫質(zhì)量遵循滿焊、無漏焊假焊、無任何明顯外觀質(zhì)量缺陷（焊瘤、焊渣、氣孔、裂紋等）原則。

圖3 軌道底座分中

圖4 涂刷防銹漆

下導(dǎo)軌活動(dòng)軌吊裝就位后放置在軌道底座上，通過夾板、螺栓等方式進(jìn)行連接，并與下導(dǎo)軌底座部分組裝完成（圖5）。安裝完后導(dǎo)軌滑動(dòng)必須靈活，不能有刮、卡、異聲等現(xiàn)象存在。后續(xù)施工的上導(dǎo)軌中心線與下導(dǎo)軌中心線最終在同一豎直面，且保持平行。

圖5 下導(dǎo)軌活動(dòng)部分總成安裝

下導(dǎo)軌固定部分總成共分為4段，分段進(jìn)行吊裝，將下導(dǎo)軌固定部分經(jīng)過畫線、找正、找平、與預(yù)埋件板配鉆孔，用螺栓將下導(dǎo)軌固定部分總成與預(yù)埋件板固定并調(diào)整導(dǎo)軌的高低，保證下導(dǎo)軌固定部分與下導(dǎo)軌活動(dòng)部分在同一條直線上。需要特別注意的是，4段固定部分總成的相鄰端頭禁止焊接，因?yàn)镵702-M01在啟閉過程中會(huì)造成焊縫開裂。

下導(dǎo)軌整體安裝完成后，需要進(jìn)行下導(dǎo)軌整體平整度的最終復(fù)測(cè)，并做好數(shù)據(jù)記錄。下導(dǎo)軌所有配件都為廠家提供，在進(jìn)場(chǎng)之前均已經(jīng)過驗(yàn)收，質(zhì)量合格。因此，理論上只需控制好槽底埋件平整度即可滿足下導(dǎo)軌整體平整度要求。

考慮下導(dǎo)軌所在區(qū)域?yàn)槭彝馇姨幱谕ㄐ袇^(qū)域，因此在下導(dǎo)軌安裝完畢后需實(shí)施成品保護(hù)措施。

下導(dǎo)軌表面采用防火布包裹覆蓋，防止細(xì)砂掉落表面，同時(shí)防止雨水浸濕下導(dǎo)軌表面導(dǎo)致銹蝕。

軌道槽上口用蓋板覆蓋，避免人員踩踏跌落的同時(shí)也防止物品掉落。

2.3 門扇吊裝

K702-M01因在核電現(xiàn)場(chǎng)屬首次安裝，且質(zhì)量高達(dá)80 t，因此門扇吊裝需要有充分的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并制定專項(xiàng)吊裝方案。同時(shí)門扇整體吊裝過程也需對(duì)起吊用繩索進(jìn)行力學(xué)計(jì)算[3]。

2.3.1 幾何與力學(xué)參數(shù)

防護(hù)門扇外形尺寸8 000 mmh 8 000 mmh 800 mm，防護(hù)門的總質(zhì)量為80 t，吊裝所需吊索具質(zhì)量約20 t。

2.3.2 力學(xué)模型建立

門扇吊裝如圖6所示，以起重鉤節(jié)點(diǎn)A進(jìn)行受力分析，受力圖如圖7所示。

圖6 門扇吊裝示意

圖7 受力示意

由于對(duì)稱性，兩側(cè)鋼絲繩受力相等，Y軸列平衡方程：F－2hF1h cos 25e ＝0，F(xiàn)1＝F/（2h cos 25e ）＝100/（2h cos 25e ）＝55.17 t，鋼絲受力結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 鋼絲繩受力結(jié)構(gòu)示意

根據(jù)鋼絲繩的受力情況可知：每根鋼絲繩受到的力F2＝F1/2＝27.58 t，鋼絲繩選取第7組8h 37類，根據(jù)GB/T 8918ü 2006《重要用途鋼絲繩》規(guī)定[4]，鋼絲繩最小破斷力為2 650 kN。鋼絲繩的安全系數(shù)S＝2 650h 103/（27.58h 1 000h 9.8）＝9.8，吊裝用鋼絲繩安裝系數(shù)大于8即為符合安全要求，施工中的鋼絲繩符合安全要求。

進(jìn)行吊裝前將鋼絲繩兩端插接成環(huán)形，使鋼絲繩凈長(zhǎng)13 m，以保證鋼絲繩起重時(shí)的受力角度。

2.3.3 門扇試吊裝

起重機(jī)站位如圖9所示，門扇質(zhì)量為80 t，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選用2臺(tái)起重機(jī)配合進(jìn)行吊裝，1臺(tái)650 t起重機(jī)主吊，1臺(tái)200 t起重機(jī)輔吊。650 t起重機(jī)吊住門扇上端吊耳時(shí)，使用200 t起重機(jī)通過專用鐵扁擔(dān)吊住門扇下部吊桿兩端同時(shí)起吊，待門扇底部小車充分離開地面后，慢慢將門扇翻轉(zhuǎn)，保證門扇底部小車不與地面接觸。門扇吊離地面高度200 mm，靜態(tài)觀察15～20 min，檢查所有施工機(jī)具情況、起重機(jī)起重臂情況、地基變化情況等，若一切正常，則拆除門扇下部吊桿及鋼絲繩和鐵扁擔(dān)。吊裝前現(xiàn)場(chǎng)所使用施工機(jī)具必須經(jīng)過檢定合格。試吊若出現(xiàn)問題，則必須將重物放回原位，針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行整改，直至檢查合格，才能重新起吊。在確認(rèn)吊索具安全、可靠的情況下方可進(jìn)行吊裝。

圖9 現(xiàn)場(chǎng)門扇吊裝吊車站位示意

2.3.4 門扇吊裝

門扇吊裝前，在KB0009與KB0001之間上固定導(dǎo)軌安裝處，增加1段臨時(shí)固定導(dǎo)軌，導(dǎo)軌長(zhǎng)度1 800 mm，形式與正式固定導(dǎo)軌類似，防止門扇在水平移動(dòng)過程中發(fā)生傾覆。

門扇落在下導(dǎo)軌固定部分總成上后，用預(yù)先在門扇右側(cè)安裝好的手動(dòng)葫蘆和鋼絲繩環(huán)繞門扇并拉住門扇，防止門扇向左移動(dòng)，保證門扇處于靜止?fàn)顟B(tài)。

門扇在摘鉤之前，在門扇上方增加3處F形臨時(shí)卡槽?？ú壑饕珊?5 mm的Q235B鋼板焊接而成，卡槽寬度600 mm。F形臨時(shí)卡槽與切割之后剩余的鋼筋進(jìn)行滿焊，滿焊時(shí)留出套筒擠壓長(zhǎng)度，其余部位均進(jìn)行滿焊，防止門在倒運(yùn)過程中發(fā)生傾覆。起重機(jī)緩慢落鉤，將鋼絲繩及吊耳完全摘除，門扇吊裝完成。

3 后續(xù)施工工藝改進(jìn)

3.1 方案改進(jìn)

吊裝環(huán)節(jié)受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境制約，施工順序在后序機(jī)組抗大飛機(jī)撞擊大門施工前需進(jìn)一步優(yōu)化，應(yīng)提前對(duì)吊裝環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)條件排查，并具體細(xì)化體現(xiàn)在方案中。

左側(cè)懸挑區(qū)鋼筋預(yù)留過長(zhǎng)，前序機(jī)組發(fā)起變更對(duì)該區(qū)域鋼筋進(jìn)行切割預(yù)留400 mm，吊裝完成后，鋼筋采用錐套鎖緊鋼筋機(jī)械連接進(jìn)行恢復(fù)，接頭率為100%。建議后序機(jī)組抗大飛機(jī)撞擊大門吊裝前對(duì)此區(qū)域鋼筋長(zhǎng)度進(jìn)行核實(shí)，如存在過長(zhǎng)影響門扇吊裝落位的情況，同樣沿用前序機(jī)組處理措施。后續(xù)工程施工時(shí)，該區(qū)域預(yù)留鋼筋可事先采用錐套鎖緊鋼筋，吊裝時(shí)將錐套拆卸，待吊裝完成后再進(jìn)行恢復(fù)，避免切割鋼筋。

前序機(jī)組電機(jī)構(gòu)物項(xiàng)安裝完成后，未對(duì)電機(jī)實(shí)施有效的成品保護(hù)措施，存在電機(jī)浸水銹蝕，導(dǎo)致門扇無法正常啟閉的風(fēng)險(xiǎn)。建議在方案中增加固化電機(jī)構(gòu)物項(xiàng)的成品保護(hù)要求及措施。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)施工工藝改進(jìn)

前序機(jī)組在進(jìn)行電機(jī)構(gòu)物項(xiàng)安裝時(shí)存在埋件面與門洞墻體不垂直，且部分埋件位置存在偏差，導(dǎo)致電機(jī)構(gòu)物項(xiàng)安裝無法順利安裝。建議在后序機(jī)組抗大飛機(jī)撞擊大門安裝前加大對(duì)門洞垂直度復(fù)核力度，同時(shí)將平整度質(zhì)量控制前移至預(yù)埋件安裝階段，避免預(yù)埋件在混凝土澆筑后位置出現(xiàn)偏差。

槽底預(yù)埋件因平整度精度要求高，在埋件安裝階段調(diào)整工期較長(zhǎng)，制約了現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，因此可考慮在后序機(jī)組抗大飛機(jī)撞擊防護(hù)門預(yù)埋件安裝階段引入T形埋件工裝，保障現(xiàn)場(chǎng)工期。鋼筋、2個(gè)螺絲、2個(gè)螺母，具體選型由預(yù)埋件大小而定。鋼筋不宜過長(zhǎng)，鋼筋本身具有彈性，過長(zhǎng)容易產(chǎn)生形變，影響安裝精度。鋼筋準(zhǔn)備好后，鋼筋兩端穩(wěn)固焊接好螺母。

焊縫應(yīng)飽滿，焊點(diǎn)需牢靠，避免安裝過程中支架受外力造成焊接位置斷裂。

前序機(jī)組安裝電機(jī)構(gòu)件的預(yù)埋件多為B形和C形埋件，埋件周邊區(qū)域多有預(yù)留空間，建議在后序機(jī)組抗大飛機(jī)撞擊大門預(yù)埋件加工時(shí)，可適當(dāng)擴(kuò)大其尺寸，借以在后續(xù)物項(xiàng)安裝時(shí)能中和掉預(yù)埋件澆筑過程中移位的變化量，方便電機(jī)構(gòu)件的安裝焊接。

4 結(jié)語

我國自主研發(fā)的第三代核電技術(shù)，肩負(fù)走出國門的歷史重任。每一個(gè)子項(xiàng)的完工、每一樘門的安裝都是在創(chuàng)造歷史。

本項(xiàng)目從提上日程到安裝完成到最后調(diào)試移交歷時(shí)一年，其間克服了種種困難，最終成功運(yùn)行，并得到了上游單位的一致認(rèn)可，充分證明了安裝過程中所運(yùn)用的工藝和技術(shù)的可行性。同時(shí)，K702-M01的成功安裝也為后序機(jī)組抗大飛機(jī)撞擊防護(hù)門的安裝，以及同類型工程施工提供了借鑒。