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)
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
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。
后貼法施工流程如圖3所示。
圖3 后貼法施工流程
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
4.1.1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。
4.2.1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)。
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。