核電站管廊模塊化施工技術(shù)應用研究
——以y核電站為例

宋小霞

（中國核工業(yè)二四建設(shè)有限公司，福建 漳州 363000）

模塊化施工作為一種新興的標準化施工理念，逐漸從傳統(tǒng)的制造領(lǐng)域拓展，并廣泛使用在核電建設(shè)、橋梁施工、石油化工等重大工程中。模塊化施工是一項有別于傳統(tǒng)施工工藝的現(xiàn)代化理念，在繼承傳統(tǒng)工藝優(yōu)點的基礎(chǔ)上進行全方位優(yōu)化。在預制、吊裝、運輸?shù)痊F(xiàn)代化工藝、技術(shù)的支撐下，大量推動模塊作業(yè)，將整個工程模塊進行分項、剖析，實現(xiàn)施工環(huán)節(jié)的整合、重組，逐步實現(xiàn)更大范圍的模塊化施工，從而確保工期的準時，保證項目的最大綜合效益。

基于模塊化施工的關(guān)鍵及核心，在核電施工中，首先，依托平行作業(yè)理論，合理安排結(jié)構(gòu)模塊、設(shè)備模塊的進度，提高電站的建設(shè)工期。其次，依托模塊工廠的集成優(yōu)勢，最大限度地將設(shè)備、管道、電氣儀表、支架等進行組裝與集成，以加快項目的施工速度。最后，管廊施工環(huán)節(jié)的模塊化施工應該在設(shè)計改變量不大的同時迅速進行規(guī)?；a(chǎn)，從而確保整個管廊模塊化施工的能耗低、功效快、安全性高、綜合效益強等特點和需求。因此，研究模塊化施工在核電施工領(lǐng)域的應用，實現(xiàn)工程質(zhì)量和綜合效益齊頭提升，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 y核電站項目概述

y核電站作為我國目前的第三代核電站，在設(shè)計特點方面，相較于第一、二代核電建設(shè)技術(shù)，采用了非能動設(shè)計原理，將傳統(tǒng)的壓水堆核電站進行科學化的簡化，將電廠系統(tǒng)、相關(guān)部件進行簡化，實現(xiàn)施工工期的壓縮、提高維護和運行的高效性、降低維護成本和造價、壓縮發(fā)電成本等多重功效。在建造方面，借助模塊化施工的現(xiàn)代化技術(shù)，在工廠制作子模塊，通過設(shè)備模塊、結(jié)構(gòu)模塊的組裝與整合，在施工現(xiàn)場進行組裝，從而全面提升施工進度[1]。

2 管廊模塊化施工的設(shè)計要點

為有效適應管廊工程的特點，需要在模塊的預制、運輸、安裝等多個環(huán)節(jié)中，對模塊的尺寸、型號、管支架等多個組件進行綜合考量，確保各個環(huán)節(jié)符合模塊化施工的設(shè)計要求。

2.1 模塊長度的技術(shù)設(shè)計

對于模塊長度的選擇，應該充分考慮運輸條件、制造成本、施工便利程度等多方面因素。如果模塊長度過大、重量與尺寸過大，就會使運輸轉(zhuǎn)彎半徑加大，增加運輸?shù)碾y度；也可能因為道路條件達不到要求，耽誤項目施工進度。如果模塊的尺寸過小，則很容易在經(jīng)濟效益低下的情況，導致整個模塊化施工事倍功半，失去了模塊化施工的實際效益。

綜上所述，根據(jù)不同的模塊長度，將管廊分解為若干模塊進行施工，模塊劃分主要從以下3個方面進行考慮。①制造成本：根據(jù)不同的廊道，設(shè)置2 m、5 m的標準段模塊設(shè)計，有效降低施工成本，實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益。②現(xiàn)場運輸：大部分現(xiàn)場道路可以滿足載重的運輸要求，這樣盡可能減少運輸環(huán)節(jié)的道路平整、加厚等工作，提高運輸效率，同時還便于選擇合適的運輸車輛。③管道安裝：標準段長度的管道安裝可以合理調(diào)配吊車型號，要合理安排施工時段，避免出現(xiàn)吊車使用峰、谷期的情況，確保整個安裝工作有序進展[2]。

2.2 預制管廊接頭形式

根據(jù)接頭型號，預制綜合管廊接頭可以分為承插式接頭和平口式接頭。相較于傳統(tǒng)的承插式接頭，平口式接頭有以下3個優(yōu)勢：①制作流程難度系數(shù)較低。②接頭精度要求更低，提高操作效率。③承受的應力更大，適用于管廊施工環(huán)節(jié)之中。但是，由于接縫的上下通透特點，導致防滲效果不盡如人意。

承插式接頭在精度、防滲方面，相較平口式接頭更佳。

作為目前比較常用的接頭型號，凹槽式承插頭即企口接頭，根據(jù)具體的接頭細節(jié)，可以分為以下幾個類型：A型、B型、C型企口式預制管廊接頭。

圖1 接頭型號劃分示意圖

在企口接頭的結(jié)構(gòu)中，水平面又稱工作面，豎直面又稱端面。在A型接頭中，企口的水平面稱為工作面，豎直面稱為端面。工作面不需要止膠臺，只需要在端面預留出凹槽，進行密封膠圈的安裝工作。但是，由于施工對接阻力相對較小，銜接處的防滲能力有限，因此主要應用在防水、防滲要求較低的工程之中。

B型接頭在承插頭、插口工作面均有止膠臺的相關(guān)設(shè)計，但端面則沒有凹槽設(shè)計，需要在工作面上安裝密封膠圈，因此施工對接阻力較A型接頭大，防水、防滲效果也略勝A型接頭。

C型接頭在工作面設(shè)置有止膠臺，在承口端面預留凹槽，可以將兩道密封膠圈安裝在工作面和端面之上，防水效果好、對接阻力更大[3]。

2.3 預制管廊接頭連接防水構(gòu)造形式

在預制拼裝式綜合管廊的施工過程中，目前業(yè)內(nèi)常用的防水構(gòu)造，主要以雙膠圈防水為主、結(jié)合預應力連接的方式進行施工，在施工過程中，一般會去掉聚乙烯泡沫。傳統(tǒng)的聚乙烯泡沫會導致縫隙較大，不利于橡膠圈壓縮和接縫壓緊，影響施工效果。

在內(nèi)側(cè)密封膠的選擇方面，可以采用手刮聚脲涂層或者聚氨酯防水涂層的方式，沿接縫兩側(cè)，按照厚度1～2 mm、寬度約10 cm進行涂抹。

在預應力方面，應該確保大小適宜。過大容易導致結(jié)構(gòu)接頭柔性減弱、剛性變大的情況，最終使整個模塊適應變性能力降低。過小則易導致無法對膠圈提供充足的壓應力，導致防水效果不佳，出現(xiàn)滲漏的情況。這就需要在膠圈內(nèi)側(cè)，事先預留好灌漿孔道，方便對其進行及時補救。在孔道位置和數(shù)量設(shè)置方面，應該堅持合理化原則，確保其不受到線纜和管道分布的影響，在出現(xiàn)防水失效的情況下，能夠及時補救。

在伸縮處的選擇方面，往往不另設(shè)連接鋼筋，僅采用承插式接頭即可。

2.4 管支架部件（焊在鋼結(jié)構(gòu)上的部分）的技術(shù)設(shè)計

根據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計理念，管支架部件的設(shè)計在管道的專業(yè)圖紙之上，導致整個管支架部件存在施工周期較長、工作效率低下、工作地點分散等問題。因此需要對管支架部件進行一體化考慮，確保鋼結(jié)構(gòu)的完整性。

①在設(shè)計環(huán)節(jié)，應該在初步的構(gòu)件圖紙設(shè)計層面，清晰標注管支架、結(jié)構(gòu)連接的尺寸和明細，確保在焊接管支架的過程中，與整個鋼結(jié)構(gòu)保持一體化。②在鋼結(jié)構(gòu)的制作環(huán)節(jié)中，應該將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、管支架等同步制造、同步防腐。③在施工過程中，應該將管支架的安裝進度提前，有效優(yōu)化安裝流程，降低施工現(xiàn)場焊接的工作量[4]。

3 模塊化預制廠的設(shè)置

3.1 模塊化預制廠的位置

模塊化預制廠的位置應該保持在主裝置適宜范圍之內(nèi)，確保預制廠不影響整個施工現(xiàn)場的工作，同時也減少距離過遠導致運輸不便的問題。

3.2 模塊化預制廠的結(jié)構(gòu)設(shè)置

根據(jù)預制廠的設(shè)備要求，整個預制廠應該滿足防雨、防曬、照明等多方面需求，同時應該配備必要的起重機、模塊生產(chǎn)制造設(shè)備等。

預制廠可以采用輕鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，利用成片輕鋼大棚，能夠有效節(jié)省材料，易于場地施工及后期制造，同時兼顧防雨、防曬等功能。

3.3 模塊化預制廠起重機的布置

①在起重機數(shù)量選擇方面，可以采用前后布置的形式，安裝2臺門式起重機。②根據(jù)不同的區(qū)域和特點，選擇不同噸位的起重機。③起重機軌道可以向大棚外延伸數(shù)米，便于模塊的運輸及原材料進廠[5]。

3.4 模塊化預制廠的功能

在模塊化預制廠的功能設(shè)置方面，主要分為模塊組裝區(qū)和管線預制區(qū)兩個部分。①模塊組裝區(qū)首先要保證組裝場地的平整度，避免因為場地不平，出現(xiàn)模塊誤差的情況。②管線預制區(qū)涉及預制工作臺、輸送機、滾胎等多個部件，需要完全置于大棚之內(nèi)，保證整個預制安裝工作都在大棚內(nèi)完成，借助良好的施工環(huán)境，確保整個管線預制的質(zhì)量。

3.5 模塊化預制廠其他設(shè)施布置

（1）針對管廊工程的特點，可以在模塊的頂層部分另建預制區(qū)域并對其進行預制，從而有效加快預制速度。

（2）預制廠的附屬設(shè)備還應該包括成品擺放區(qū)域以及原材料堆放區(qū)域[6]。

4 管廊模塊化施工要點

4.1 節(jié)段裝配式技術(shù)

在目前國內(nèi)的管廊施工中，一般采用節(jié)段裝配式技術(shù)，主要技術(shù)特點如下：根據(jù)綜合管廊的長度方向，按照固定尺寸將其分割成若干節(jié)段，在預制廠制作環(huán)節(jié)，按照固定的模具和尺寸，對每個節(jié)段進行整體性預制，然后將成品運抵施工現(xiàn)場，在現(xiàn)場由一線工人通過預應力筋、螺栓的形式，對節(jié)段進行拼裝，使綜合管廊成為一個整體。整個安裝施工環(huán)節(jié)的裝配率基本上可以實現(xiàn)100%，其優(yōu)點在于現(xiàn)場的安裝工人較少、工期更快，也不需要進行濕作業(yè)。

其劣勢主要有以下4個方面：①節(jié)段的單個質(zhì)量過大，導致運輸成本成倍上漲；其體積過于龐大，對于存放場地也有更高的要求。②整個項目對于防水質(zhì)量的要求過高，導致現(xiàn)場安裝的精確度要求更高、安裝難度加大，對吊裝機械的操作性要求提升，從而影響整個安裝效率。③節(jié)段及組裝之后的整體存在結(jié)構(gòu)整體性差的特點。④在標準節(jié)段，可以使用同一模具，一旦出現(xiàn)非標節(jié)段，則需要定制模具，適用性較差。

4.2 安裝環(huán)節(jié)的注意點

在吊裝之前，應該仔細核對設(shè)計圖紙，檢查節(jié)段是否完好。為確保吊裝順利進行，應該在節(jié)段運輸送達之后，有序合理地安排堆放場地，方便后期的吊裝工作。在場地選擇方面，場地應該進行平整和壓實，并兼顧排水效果，將節(jié)段之間用墊木隔開，確保穩(wěn)定性，構(gòu)件吊裝時應做到慢起、快升、緩放。

節(jié)段裝配式技術(shù)，因為較高的精度要求和安裝難度，對于施工人員、安裝人員的技術(shù)要求較高，因此在施工之前，應該做好充分的準備工作。及時完成對項目前期策劃的籌備、施工進度的隨時調(diào)整優(yōu)化及施工技術(shù)人員的專業(yè)培訓等工作[7]。

5 模塊運輸

在節(jié)段運輸之前，應該確定混凝土強度達到100%的設(shè)計強度；同時在運輸環(huán)節(jié)中，應該堅持側(cè)向立方，墊好木板，避免出現(xiàn)傾倒、移動等情況。在模塊運輸環(huán)節(jié)，可以采取自行式模塊運輸車，該模塊運輸車具備自裝卸能力、無頭式牽引能力，以及多模塊轉(zhuǎn)向、自由組合、智慧化操控系統(tǒng)等多重優(yōu)勢，適用于核電站這類大噸位的管廊模塊的運輸工作。

在模塊整體運輸環(huán)節(jié)中，應該重點考慮以下兩個方面的問題：①基于自行式模塊運輸車的運輸能力，在模塊整體運輸環(huán)節(jié)中應該與模塊重量充分結(jié)合，確保運力的最大效益。②在加固支撐的運輸過程中，應該留出足夠的預留空間便于自行式模塊運輸車進入模塊下方，同時也便于自行式模塊運輸車操作，完成平臺升降功能，確保模塊的順利托起，實現(xiàn)整個模塊的裝車工作。

6 模塊安裝

在模塊安裝的準備環(huán)節(jié)，對基礎(chǔ)進行全方位檢測與驗收主要集中在標高、中心線位置兩個層面。完成驗收之后才能進行模塊的運輸工作。在劃定安裝位置時，將模塊運輸其中，利用自行式模塊運輸車進行微調(diào)工作。在調(diào)整完成之后，將其落在基礎(chǔ)之上，然后對柱腳、基礎(chǔ)等進行焊接；完成了單個模塊的安裝工作，即可開始兩個模塊之間的工藝管線安裝環(huán)節(jié)，有序地完成腳手架搭建，以及工藝管線的組裝、焊接、檢查等工作。

待所有工序完成之后，必須對工藝管線進行試壓，符合要求方可驗收通過。

7 改進措施

模塊化施工能夠為一線施工人員提供更為安全的施工環(huán)境，將傳統(tǒng)的高空作業(yè)轉(zhuǎn)化為近地面施工作業(yè)，能夠有效減少高空作業(yè)的頻率和腳手架作業(yè)的安全風險。模塊化施工使得大部分工作能夠在預制廠完成，有效減少預制現(xiàn)場的交通擁堵情況，避免多處施工產(chǎn)生的安全風險和隱患。

在很多以往的項目，管廊模塊化施工一般先完成鋼結(jié)構(gòu)的廠外預制工作，同步完成管段廠內(nèi)的預制工作，之后在廠區(qū)大棚內(nèi)，完成整個模塊配裝的工作，這樣效果頗佳。但是如果項目在預制廠環(huán)節(jié)的預算、場地比較充分，可以選擇將管段采用廠外預制的模式，實現(xiàn)大規(guī)模、大批量預制管段的方式，實現(xiàn)整個管段預制環(huán)節(jié)的安全性、質(zhì)量、功效的全面提升[8]。

8 結(jié)語

通過實踐發(fā)現(xiàn)，管廊工程借助模塊化施工的技術(shù)，利用大量平行作業(yè)的流水線式操作方式，能夠有效提高施工進度，確保短周期內(nèi)完成項目交付工作，同時還能減少勞動力投入、降低高空作業(yè)的頻率、確保交叉作業(yè)的有序性和方便性，有利于保障整個項目的質(zhì)量和安全系數(shù)。此外，對減少施工現(xiàn)場噪聲、散裝物料和廢水廢料的排放都有著可觀的效益，有利于環(huán)保需求和降低管廊施工的成本。模塊化技術(shù)在工程進度、施工安全、項目質(zhì)量、人員安全、項目成本等多方面都具有不錯的綜合效益，必將會在各個領(lǐng)域的工程建設(shè)中獲得更加廣泛的應用。