核電站超大環(huán)形IRWST水池內(nèi)環(huán)天花后貼法施工技術(shù)*

栗建博，劉 軍，李 斌，康 軍，史宏汝

(中國(guó)建筑第二工程局有限公司，北京 100160)

1 工程概況

華龍一號(hào)三代核電安全殼內(nèi)換料水貯存箱(IRWST水池)圍繞堆腔建造，結(jié)構(gòu)呈不規(guī)則扇形，水池劃分為外環(huán)池和內(nèi)環(huán)池部分，通過3個(gè)通道連成整體，均由底板、墻體和天花部分組成。IRWST水池內(nèi)環(huán)池天花分布在反應(yīng)堆廠房直徑15.59m圓環(huán)中的134°～360°～43°范圍內(nèi)，按照覆面板底標(biāo)高分為-2.600m區(qū)、-0.300m區(qū)、0.600m區(qū)。覆面總面積為571m2，對(duì)接焊縫長(zhǎng)794m。天花主要構(gòu)件包括覆面板、折彎件、預(yù)埋板、套管、U型鋼錨固組件、罩殼。IRWST內(nèi)環(huán)天花上預(yù)埋件數(shù)量眾多、穿樓板套管密集、罩殼尺寸大、標(biāo)高分區(qū)多，覆面板僅4mm厚、空間可變形自由度大，同時(shí)板存在大量對(duì)接焊縫，不銹鋼焊接對(duì)環(huán)境要求非常嚴(yán)格。不銹鋼水池內(nèi)環(huán)天花如圖1所示。

圖1 不銹鋼水池內(nèi)環(huán)天花俯視效果

項(xiàng)目針對(duì)IRWST內(nèi)環(huán)天花，提出以下施工方案。

1)先貼法安裝方案 即先將天花整體預(yù)制成型，再在現(xiàn)場(chǎng)吊裝就位。焊縫基本在車間預(yù)制，焊接環(huán)境較好，且在核電項(xiàng)目中應(yīng)用先貼法技術(shù)較成熟；但該項(xiàng)目?jī)?nèi)環(huán)池天花分區(qū)多，且各分區(qū)不在同一水平面上，導(dǎo)致預(yù)制難度大，存在大量模塊間的現(xiàn)場(chǎng)拼接焊縫，天花成型平整度較難控制。

2)后貼法安裝方案 將U型鋼錨固組件預(yù)埋固定后再安裝覆面板，可減少覆面板空間可變形自由度，解決不銹鋼薄板焊接變形大、焊縫成型質(zhì)量低等難題，保證天花埋件、套管、罩殼、覆面板安裝定位精度。水池內(nèi)部?jī)H焊接天花覆面板，不影響樓板上部土建結(jié)構(gòu)施工，可有效縮短施工場(chǎng)地占用周期，但天花后貼法安裝在以往核電項(xiàng)目中無(wú)參考案例。

通過對(duì)比兩方案，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，選取后貼法安裝方案(見圖2)。

圖2 后貼法示意

2 技術(shù)要點(diǎn)

1)根據(jù)內(nèi)環(huán)天花分區(qū)要求，在預(yù)制車間優(yōu)先預(yù)制U型鋼錨固組件、預(yù)埋件、套管等，即原材下料、零件加工、部件加工，焊接過程中做好防變形、焊縫充氬保護(hù)等措施，同時(shí)劃分預(yù)制車間區(qū)域，實(shí)現(xiàn)工廠流水化作業(yè)。

2)完成現(xiàn)場(chǎng)模板搭設(shè)后，利用塔式起重機(jī)吊裝U型鋼錨固組件、預(yù)埋件、套管，通過控制U型鋼錨固組件安裝半徑與角度、埋件及套管中心定位、支撐架搭設(shè)高度，滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。驗(yàn)收合格后移交施工平面，進(jìn)行土建結(jié)構(gòu)施工，做好成品保護(hù)及尺寸檢測(cè)等工作。

3)在內(nèi)環(huán)天花土建施工至混凝土養(yǎng)護(hù)完成階段，同時(shí)在不銹鋼車間預(yù)制內(nèi)環(huán)天花覆面、罩殼，即土建結(jié)構(gòu)與車間預(yù)制雙線施工。拆模后修復(fù)處理混凝土表面，涂刷防塵漆，并拋光U型鋼表面。采用除濕機(jī)空調(diào)等設(shè)備調(diào)整焊接作業(yè)環(huán)境，采用噴霧方式降塵。

3 后貼法工藝流程

3.1 施工流程

后貼法施工流程如圖3所示。

圖3 后貼法施工流程

3.2 流水化作業(yè)

根據(jù)鋼板規(guī)格、U型鋼尺寸、工藝流程、不銹鋼生產(chǎn)車間情況、設(shè)備與起重運(yùn)輸能力及施工進(jìn)度要求等布置流水化作業(yè)區(qū)域，如圖4所示。

圖4 流水化作業(yè)區(qū)域

4 施工方法

4.1 車間預(yù)制

4.1.1平臺(tái)、措施工裝設(shè)計(jì)及制作

由于U型鋼組件焊接時(shí)易變形，需專門設(shè)計(jì)帶弧度的組裝平臺(tái)，通過平臺(tái)背部臨時(shí)夾持工裝對(duì)不銹鋼進(jìn)行剛性固定，加以千斤頂頂壓，校正U型鋼焊接產(chǎn)生的變形，保證U型鋼組件成形質(zhì)量。

4.1.2零部件預(yù)制

IRWST水池內(nèi)環(huán)天花主要構(gòu)件包括覆面板、彎板、預(yù)埋板、罩殼、錨固組件。

1)U型鋼背肋網(wǎng)片焊接 U型鋼表面需緊貼覆面板，其平整度直接影響覆面板平整度，錨固組件焊接時(shí)需重點(diǎn)控制與覆面板接觸面的平整度。

2)覆面板下料 覆面板車間下料通常采用激光切割機(jī)切割，短件和薄件也可采用剪板機(jī)下料，需保證坡口角度及直線度，減小組對(duì)間隙偏差。

3)罩殼加工 將罩殼在車間焊成整體，與覆面板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接，應(yīng)重點(diǎn)控制罩殼角鋼框上表面的平面度。

4)彎板加工 直邊彎板按照加工圖下料后折彎。弧面彎板下料時(shí)在寬度方向上預(yù)留≥20mm余量，先折彎成直角，再進(jìn)行弧度加工，需嚴(yán)格控制折彎角度，折彎后進(jìn)行切割。長(zhǎng)度方向上沿覆面板每邊的總余量≥30mm，在現(xiàn)場(chǎng)拼裝時(shí)進(jìn)行切割。

5)預(yù)埋板加工 預(yù)埋板下料后，與覆面板的對(duì)接位置坡口采用機(jī)械加工。預(yù)埋板于車間加工后，在現(xiàn)場(chǎng)焊為一體。

4.2 后貼法安裝

4.2.1支撐體系搭設(shè)

1)根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃，合理安排腳手架搭設(shè)，盡量避免因用于鋼筋施工的腳手架無(wú)法用于鋼覆面板安裝而重復(fù)搭拆。

2)根據(jù)覆面板形狀搭設(shè)腳手架，腳手架設(shè)上、下爬梯，便于施工人員操作。模板鋪設(shè)后抄平模板整體，確保符合天花板位置和平整度公差要求。

3)采用新模板，光滑的一面朝上。

4.2.2一次預(yù)埋構(gòu)件安裝

1)先測(cè)量放線，定出套管、U型鋼骨架、埋件安裝位置，并放出安裝控制線，與U型鋼位置錯(cuò)開適當(dāng)距離，避免U型鋼就位后蓋住控制線，無(wú)法進(jìn)行精調(diào)及復(fù)驗(yàn)。

2)根據(jù)放線情況，在支撐架模板上切割套管安裝孔及預(yù)埋件就位槽。

3)采取措施加固一次預(yù)埋構(gòu)件。將U型鋼焊接成整體。預(yù)埋件安裝后與周圍U型鋼連接固定，鋼筋綁扎后復(fù)核埋件位置，并與鋼筋連接加固。套管安裝后，在模板下部沿套管1周進(jìn)行加固，在套管上部增加不銹鋼型鋼，一端焊接在套管外壁上，另一端與鋼筋或U型鋼連接。通過以上加固措施，將一次預(yù)埋件的水平位置公差控制在±10mm內(nèi)。

4.2.3成品保護(hù)

當(dāng)在水池內(nèi)環(huán)天花預(yù)埋構(gòu)件時(shí)，應(yīng)控制構(gòu)件安裝精度、注意成品保護(hù)。通過控制支撐架沉降，澆筑前加固一次預(yù)埋構(gòu)件，以保證安裝位置，成品保護(hù)措施如下：①鋼筋施工過程中，禁止碰撞不銹鋼構(gòu)件，以免構(gòu)件偏位；②禁止鋼筋直接接觸不銹鋼，可采用不銹鋼墊板隔開鋼筋；③混凝土澆筑前，為防止進(jìn)漿，可在套管上部增加蓋子進(jìn)行密封；④對(duì)預(yù)埋件、套管管板、U型鋼下表面澆筑混凝土前進(jìn)行貼膜保護(hù)。在預(yù)埋件、套管管板與鋼覆板面對(duì)接位置設(shè)置墊板，貼膜必須到位，以免混凝土漿流入墊板縫隙。

4.2.4混凝土面修整

當(dāng)混凝土澆筑完、模板拆除后，應(yīng)復(fù)驗(yàn)水池內(nèi)環(huán)天花緊貼的混凝土面標(biāo)高及位置，修整混凝土面標(biāo)高有超差的地方，對(duì)混凝土面進(jìn)行修磨或抹灰，打磨拋光因混凝土澆筑導(dǎo)致表面污染的一次預(yù)埋構(gòu)件，如U形槽鋼、套管、預(yù)埋板等。

因-0.300，0.600m處的天花混凝土面與池底間距過大，需搭設(shè)移動(dòng)平臺(tái)腳手架。修整混凝土面后，在其表面涂刷防塵漆，避免混凝土面集結(jié)灰塵影響覆面板清潔度及焊接質(zhì)量。

4.2.5倒運(yùn)工裝布置

為方便水池內(nèi)環(huán)天花不銹鋼覆面板倒運(yùn)，將內(nèi)環(huán)池-2.600m處的天花B，C區(qū)設(shè)置為二次澆筑區(qū)，并在0.600m天花處設(shè)置單軌吊，將單軌吊和天花預(yù)埋板固接在一起。

根據(jù)07SG359—5《懸掛運(yùn)輸設(shè)備軌道圖集》，單軌吊為平行于斜梁且在斜梁下的軌道，采用Q235B的I20a，與天花預(yù)埋板連接的不銹鋼板為10mm 厚的022Cr19Ni10，選用M16受拉螺栓，現(xiàn)場(chǎng)固定單軌吊所用埋件位置如圖5所示。單軌吊兩側(cè)需設(shè)置車擋，如圖6所示。

圖5 單軌吊布置

圖6 車擋形式及尺寸

4.2.6支撐架搭設(shè)

完成池壁池底龍骨安裝及二次抹灰后，在池底鋪設(shè)硬木板進(jìn)行防護(hù)，然后搭設(shè)支撐架，以便安裝天花覆面板。

水池內(nèi)環(huán)池底標(biāo)高為-5.240m，天花標(biāo)高分別為-2.600，-0.300，0.600m，除-2.600m處天花可不搭設(shè)支撐架外，其余部分由于天花與池底高差過大，均需搭設(shè)支撐架。

1)-2.600m處天花無(wú)須搭設(shè)支撐架，焊接時(shí)焊工可站在臨時(shí)腳手架上。

2)-0.300，0.600m處天花由于距池底過遠(yuǎn)，需根據(jù)施工進(jìn)度合理搭設(shè)支撐架，支撐架應(yīng)有上下爬梯，便于施工人員上下。支撐架應(yīng)在距天花板垂直距離約1.9m處搭設(shè)操作平臺(tái)，方便施工人員進(jìn)行材料轉(zhuǎn)運(yùn)及覆面板焊接。-0.300m處天花D區(qū)操作平臺(tái)邊緣需設(shè)置承重腳手架，便于材料轉(zhuǎn)運(yùn)。

4.2.7覆面板定位放線

將一次預(yù)埋構(gòu)件打磨拋光后，放出覆面板安裝線，作為覆面板就位基準(zhǔn)線?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求，放出安裝控制線，用于檢查焊接后尺寸位置。

4.2.8覆面板余量切割

1)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)實(shí)量所有天花覆面板四邊長(zhǎng)度、對(duì)角線長(zhǎng)度及一次預(yù)埋構(gòu)件(預(yù)埋板、套管管板)在天花覆面板上的相對(duì)位置后，車間應(yīng)根據(jù)該尺寸下料，內(nèi)池內(nèi)環(huán)天花共8個(gè)區(qū)，-2.600m處A區(qū)天花面積最大，為防止累積偏差，由中間向兩側(cè)第4列長(zhǎng)邊預(yù)留≥10mm的余量，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)切割(見圖7)。其余7個(gè)區(qū)域面積較小，綜合考慮，不留余量邊。

圖7 -2.600m A區(qū)天花覆面板

2)覆面板下料后，在車間按照?qǐng)D紙規(guī)定布置覆面板四邊塞焊圓孔，并在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)一次預(yù)埋構(gòu)件(預(yù)埋板、套管管板)及有余量邊的位置進(jìn)行鉆機(jī)開孔，塞焊圓孔布置如圖8所示。

圖8 塞焊圓孔布置示意

3)覆面板上的預(yù)埋板、套管管板等位置需在現(xiàn)場(chǎng)開洞或開槽口，切割要求如下：①根據(jù)一次預(yù)埋構(gòu)件與覆面板相對(duì)位置，劃出切割線；②由經(jīng)驗(yàn)豐富的鉚工使用砂輪切割機(jī)沿切割線切割，監(jiān)火人員注意切割情況；③同一人員切割一段時(shí)間后，更換人員繼續(xù)切割，防止因疲憊導(dǎo)致切割錯(cuò)誤；④進(jìn)行切割或其他打磨作業(yè)時(shí)，應(yīng)用木方墊起覆面板，使用防火布、擋火板做好隔擋，防止飛濺。

4.2.9覆面板定位

水池內(nèi)環(huán)天花覆面板單塊最大尺寸為5 000mm×1 250mm×4mm，重約200kg，人工將覆面板倒運(yùn)至安裝位置的腳手架上，利用頂升裝置頂升覆面板就位，貼合混凝土樓板面后，使標(biāo)高、平整度滿足設(shè)計(jì)要求。

內(nèi)環(huán)天花覆面板共約150塊，因此部分覆面板采用液壓頂升裝置進(jìn)行輔助就位，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，合理選用人工或液壓頂升方式進(jìn)行覆面板就位。液壓頂升就位如圖9所示。

圖9 液壓頂升就位示意

液壓頂升就位后，將覆面板放置在平臺(tái)上，通過頂升緩緩撐起覆面板，直至與混凝土面貼合，調(diào)整液壓頂升位置使覆面板精確就位。使用腳手架管加頂托形式頂緊覆面板，頂托與覆面板間應(yīng)用木方隔開。

4.2.10覆面板組對(duì)、焊接、加固

將每塊覆面板四邊設(shè)置φ12的圓孔，用于加固覆面板。覆面板就位精調(diào)后，進(jìn)行點(diǎn)焊固定，覆面板焊接接縫后，進(jìn)行圓孔填充、蓋面。

為保證覆面板焊接質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)采用分段退焊的方法，將整條焊縫按照≤500mm間距進(jìn)行分段。焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制焊接環(huán)境，按焊接工藝規(guī)定的參數(shù)施焊，環(huán)境溫度≥-10℃，焊件溫度≥5℃，現(xiàn)場(chǎng)相對(duì)濕度<90%，風(fēng)速≤2m/s?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，應(yīng)防止空氣對(duì)流影響電弧穩(wěn)定。

作業(yè)區(qū)域應(yīng)設(shè)置溫濕度表，每天至少記錄2次溫濕度情況，一旦發(fā)現(xiàn)溫濕度超標(biāo)，應(yīng)立即停止焊接作業(yè)，并使用除濕機(jī)或其他工具控制濕度。每天進(jìn)入作業(yè)區(qū)域后，安排專人檢查作業(yè)區(qū)域，觀察是否存在墻面滲水情況，一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理，以免影響焊接作業(yè)。

水池內(nèi)環(huán)為受限空間，焊接時(shí)應(yīng)注意空氣流通及施工人員身體狀況，一旦發(fā)現(xiàn)不適癥狀，及時(shí)撤出。

4.2.11整體尺寸檢查及成品保護(hù)

覆面板焊接完成后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，合格后驗(yàn)收水池內(nèi)環(huán)天花整體尺寸，IRWST水池內(nèi)環(huán)天花覆面板的安裝公差為-5～20mm，覆面板平整度公差為20mm/m。尺寸驗(yàn)收合格后，對(duì)覆面板進(jìn)行成品保護(hù)。

5 結(jié)語(yǔ)

華龍一號(hào)三代核電IRWST水池內(nèi)環(huán)天花采用后貼法施工技術(shù)，在不影響天花使用功能的前提下，先安裝天花鋼覆面板，再進(jìn)行U型鋼錨固組件，然后安裝覆面板，減少覆面板空間可變形自由度，有效解決不銹鋼薄板焊接變形大、焊縫成型質(zhì)量低等難題，并保證天花埋件、套管、罩殼、覆面板的安裝定位精度。同時(shí)水池內(nèi)部?jī)H天花覆面板存在焊接工作，不影響樓板上部土建結(jié)構(gòu)施工，可有效縮短施工場(chǎng)地占用周期。