“華龍一號”內層安全殼施工技術研究與應用

單華北

【摘 要】文章主要介紹“華龍一號”內層安全殼與鋼襯里的施工工藝選擇、內層安全殼與外殼及周邊廠房施工邏輯、穹頂結構施工邏輯、特殊部位施工工藝選擇及技術要點，以及自制掛架與懸臂模板體系的運用。在傳統(tǒng)技術、工藝無法滿足“華龍一號”三代核電施工要求的情況下，通過技術優(yōu)化和技術創(chuàng)新，“華龍一號”采用鋼襯里模塊吊裝新工藝、內外兼顧（內殼早于外殼）施工邏輯、穹頂結構與特殊部位施工層段的二次設計和自制掛架等技術措施，解決了內層施工邏輯復雜、特殊部位施工困難、施工進度壓力大等問題，保證了結構施工質量、進度及安全，降低了施工風險，取得了良好的社會效益和經濟效益。

【關鍵詞】華龍一號;內層安全殼;施工邏輯;施工技術;二次設計;自制掛架

【中圖分類號】TU755.2;TU974【文獻標識碼】A【文章編號】1674-0688（2022）03-0083-03

0 引言

“華龍一號”內層安全殼為預應力鋼筋混凝土圓桶狀結構，其外半徑為24.70 m，壁厚為1.30 m;內層安全殼穹頂層位于筒體頂部，結構形狀呈半球形，標高為45.13～70.48 m，厚度為1.05 m;殼體在100°和280°方向共有兩個扶壁柱，用于安裝內層安全殼環(huán)向預應力系統(tǒng)錨頭，每個扶壁柱兩邊為預制錨固塊，其中在穹頂結構上的扶壁柱又為現澆混凝土，在100°和280°方向有用于安裝內層安全殼豎向預應力系統(tǒng)錨頭，并且筒體局部位置有突出結構，如設備閘門、人員閘門及應急閘門。同時，在內層安全殼內側為6 mm厚的鋼襯里，導致常規(guī)模板體系無法使用，在外側間距1.80 m的位置有厚度為1.50 m（1.80 m）外層安全殼結構，其與周邊廠房緊密相連，故施工較為復雜。

1 工程難點

內層安全殼與鋼襯里，內、外層安全殼與周邊廠房施工邏輯相互影響、錯綜復雜，在此條件下，要確保穹頂結構施工邏輯最優(yōu)且結構安全、質量高及進度快。保證特殊部位異型結構的施工安全、質量及進度，同時不能影響周邊結構的施工。

2 施工邏輯對比選擇

2.1 內層安全殼筒體與鋼襯里的施工工藝選擇

內層安全殼混凝土結構按照2 m一個施工層段劃分：鋼襯里只能采用前部分局部模塊吊裝（混凝土結構施工進度與鋼襯里整體模塊吊裝不匹配，導致混凝土結構與鋼襯里標高差超過18.9 m，現場也可以等混凝土結構施工到一定標高后采用模塊吊裝，但對場地條件要求較高，因此會增加成本，同時可能導致鋼襯里作業(yè)不能連續(xù)進行），后續(xù)鋼襯里只能采用高空吊裝焊接，現場施工風險較大，并且需要長期占用大量垂直運輸資源。

內層安全殼混凝土結構按3 m一個施工層段劃分：這樣的劃分方式能大大縮小混凝土結構與鋼襯里的高度差，避免高差太大導致鋼襯里變形，可使鋼襯里達到全模塊吊裝條件。同時，根據1∶1模擬試驗，當內層安全殼混凝土結構層段劃分為3 m時，混凝土澆筑時產生的側壓力對鋼襯里所產生的形變在設計允許范圍，降低了高空焊接拼裝的施工風險和高空作業(yè)風險。

綜上，現場選擇優(yōu)化設計文件中層段劃分，采用內層安全殼按3 m一個層段進行劃分，以此實現全模塊吊裝和規(guī)避高空拼裝焊接帶來的質量和安全風險。

2.2 內層安全殼筒體與外層安全殼及周邊廠房的施工邏輯

2.2.1 內、外層安全殼及周邊廠房施工邏輯

內、外層安全殼及周邊廠房施工邏輯有3種模式：先內后外、先外后內和內外兼顧，對3種施工組織模式進行對比分析選擇。

（1）先內后外施工組織模式的缺點是周邊廠房在穹頂吊裝時主體均未封頂，主體結構完成率較低，后續(xù)房間移交壓力較大。

（2）先外后內施工組織模式的缺點是內殼和內部結構施工進度緩慢，不滿足整體工期要求，穹頂吊裝無法按期實現。同時，周邊廠房筏基施工完成較早，會增加澆筑時混凝土澆筑的布料難度，外殼一直高于內殼施工，材料吊運困難和施工安全風險較大。

（3）內外兼顧施工組織模式由于外層安全殼筒體設計技術標準要求“為保證內外殼套筒中心在同一軸線上[1]，要求安全殼外殼套筒與已完成施工的內殼相對應的套筒相對位置公差值為±10 mm，在對應套筒中心線方向上，套筒的相對公差值為0～20 mm”，按照“已完成施工的內殼”的標準要求，在內殼施工完成后再啟動外殼施工，在此只分析內外兼顧（外殼晚于內殼啟動）。此施工方式的優(yōu)點是內殼和內部結構施工滿足整體工期要求，能保證穹頂按計劃吊裝;周邊廠房主體結構完成率較高，房間移交壓力較小;各廠房土建階段一次引入設備的大吊車站位點不受影響;KX廠房APC殼施工進度能夠滿足龍門架安裝條件。缺點是周邊廠房墻、板需設置二次澆筑區(qū)，在上層樓板施工時，需投入大量人力、物力對下層樓板二次澆筑區(qū)進行搶工，同時造成上層樓板施工工期延長，對于技術準備和施工措施有較高的要求。

綜上，內外兼顧組織施工模式能夠保證關鍵路徑進度，按期完成穹頂吊裝，周邊廠房主體結構完成率較高，房間移交壓力較小，而且從施工安全風險和材料垂直運輸等方面來看，這種模式也（外殼晚于內殼啟動）優(yōu)于其他兩種模式。

2.2.2 內層安全殼筒體與外層安全殼施工邏輯

（1）當內層安全殼層段劃分為2 m時：為保證模板體系受力要求，內殼模板體系外側部分距離內殼約1.5 m，基本占用了內外殼間的空間（1.8 m），同時外殼內側模板體系外側部分（內、外殼間）距離外殼約1.6 m，也占用了內、外殼間的空間，因此內、外殼施工存在較大的施工交叉。根據內殼模板體系的高度（內殼模板體系與混凝土面約4.9 m，外殼預留鋼筋約5.5 m），外殼施工與內殼施工最少保持10 m以上的高差。經過施工論證，當外殼與內殼形成10 m高差后有以下優(yōu)點：？譹？訛現場內殼和鋼襯里施工不受外殼制約，可保障穹頂吊裝的主線;？譺？訛提升外殼模板施工不需要拆除內殼的外掛架，減少了不必要的內殼和外殼的交叉施工、工期損耗和施工成本。8513CE65-654A-4536-8B39-53836F0A4366

（2）當內層安全殼層段劃分為3 m時：為保證模板體系受力要求，懸臂掛架結合木模板體系中層平臺寬度必須達到1 800 mm，這樣就占用了內、外殼間的空間（1 800 mm）[2]，導致外層安全殼內側如使用懸臂掛架結合木模板體系每次提升時，需拆除內層安全殼外側掛架，影響內殼施工的同時也增大了安全風險;如果使用散拼模板，避免了拆除內層安全殼外側掛架，則需搭設大量腳手架作為作業(yè)平臺，增大了施工成本及腳手架操作風險;當使用液壓爬模時，可有效規(guī)避內層安全殼層段按2 m劃分和3 m劃分所產生的不利影響。

綜上，當內層安全殼層段按3 m劃分及外層安全殼內側采用液壓爬升模板時，可以實現鋼襯里全模塊吊裝，也能避免因掛架提升需要使用垂直運輸設備所產生的安全風險。

3 特殊部位施工工藝選擇及技術要點

3.1 穹頂結構施工邏輯選擇及技術要點

3.1.1 施工邏輯的選擇

內層安全殼穹頂施工可分為兩種模式。①一層施工完成后進行下一層施工：優(yōu)點是此施工邏輯比較常規(guī)，材料、機械、技術準備無壓力。缺點是現場施工縫處理次數增加，施工周期較長，增加了施工風險、成本。②對已有文件施工層段進行二次設計優(yōu)化，同時將優(yōu)化后的部分層段合并施工：此方法是將原施工層段17層劃分為11層，同時將穹頂鋼筋施工按62.510 m標高分為上下兩個部分，在62.510 m高程以下鋼筋一層施工完成后綁扎下一層鋼筋，當鋼筋施工62.510 m高程以上時，現場鋼筋一次全部施工完成，同時混凝土澆筑可將10層、11層合并為一次澆筑。優(yōu)點是減少施工縫處理次數，節(jié)約了施工成本，降低了施工安全風險。缺點是材料、機械、技術間歇時間短，對技術準備與技術措施要求較高。

由此可見，為保證現場施工安全，節(jié)約施工成本，保證現場進度，現場選用優(yōu)化后的施工邏輯。

3.1.2 模板體系選用

穹頂1～5層模板：穹頂1～5層坡度較陡，故模板體系與墻面模板類似，采用“膠合板+木方+上平臺”的形式。

穹頂6～9層：穹頂6～9層坡度減緩，采用“西瓜皮”模板。

穹頂10～11層：穹頂10～11層非扶壁柱區(qū)域不設置模板，扶壁柱區(qū)域根據分段設置吊模，混凝土面可通過設置“手榴彈”墊塊或在混凝土表面設置木條進行灰面找平。

3.1.3 模板操作平臺選用

安全殼為半球型結構，挑架隨著使用部位的變化，其傾斜角度越變越大，人員無法站立且堆放材料有較大的安全隱患。為解決這一問題，將焊接固定挑架優(yōu)化為可調節(jié)角度的挑架。

3.1.4 混凝土施工要點

混凝土裂縫一般分為原材料質量引起的裂縫和施工工藝引起的裂縫，其產生與結構設計、材料選擇、施工工藝等多個環(huán)節(jié)相關。施工人員針對裂縫制定了如下措施。①入模溫度控制：將入模溫度控制在30 ℃以內。②混凝土澆筑可以采用兩種澆筑方式：水平分層和斜向分層。水平分層能夠保證每層澆筑混凝土的密實性，避免漏振和欠振的風險。但是，安全殼周長較長，水平分層增大了混凝土的覆蓋面積，如果布料設備不足或設備出現故障，容易出現混凝土覆蓋不及時的情況，增大了質量風險。斜向分層則由于覆蓋速度較快，所以容易出現漏振，但可以有效避免混凝土覆蓋不及時產生冷縫的質量風險。經綜合考慮，現場采用斜向分層的方式澆筑安全殼混凝土，降低了質量風險。③采用二次振搗技術消除混凝土澆筑后混凝土下沉與鋼筋產生縫隙的風險。④提高早期強度：混凝土養(yǎng)護采用保濕保溫養(yǎng)護措施，一般使用灑水覆蓋方法加強混凝土的早期養(yǎng)護，提高早期相應齡期的抗拉強度和彈性模量。

3.2 設備閘門施工邏輯選擇及技術要點

“華龍一號”內層安全殼有3處特殊部位結構：設備閘門、人員閘門、應急閘門，但考慮其人員閘門、應急閘門施工較為常規(guī)，故不做具體研究，以下對設備閘門進行技術研究。設備閘門貫穿件區(qū)域高度為14.6 m，寬度為13.2 m，豎向跨越了筒身第11～18層且設備閘門為異型結構，厚度不一，最厚為1 698 mm，其施工質量不易控制，施工邏輯較為復雜。

3.2.1 施工工藝選擇

（1）考慮施工進度要求，后澆區(qū)如果還采用原劃分成段，將無法滿足現場施工進度要求，故需對設備閘門澆筑區(qū)施工層段進行二次設計。

（2）內、外殼之間的間距僅為1.8 m，若搭設腳手架，將與外層安全殼模板體系沖突，為滿足現場施工的需要，現場采用自制掛架作為施工平臺。同時，為保證每層模板都有足夠的操作面，在掛架平臺上搭設腳手架作為臨時操作平臺。

（3）設備閘門增厚區(qū)內弧形模板均無法使用，需配置異型模板，如異型模板在現場進行拼裝，施工周期及混凝土施工質量得不到保證，但采用提前放樣，并在后臺加工成定型模板，可降低現場模板支設難度，提升模板支設效率，并提高混凝土澆筑質量。

3.2.2 殼特殊部位施工技術要點（設備閘門）

（1）施工層段的劃分（設備閘門）。綜合考慮貫穿件安裝、鋼襯里模塊化吊裝及施工進度要求，設備閘門澆筑區(qū)施工層段進行二次規(guī)劃。第11～16層設備閘門區(qū)域留設二次澆筑區(qū)，其中第12～14層二次澆筑區(qū)三段合并為兩次澆筑，第15～16層二次澆筑區(qū)和17層分為兩次澆筑，并留設階梯狀豎向施工縫，有效提高現場施工效率。

（2）外掛架的設計及驗算。由于設備閘門貫穿件較大，所以在其周圍的混凝土結構層均已突出筒體表面進行加強，而內、外殼之間的間距僅為1.8 m，若搭設腳手架，將會與外層安全殼模板體系沖突，故為滿足現場施工的需要，設備閘門下方安裝6榀懸挑寬度為2 970 mm的自制掛架。作為施工平臺，為保證自制掛架滿足現場施工，需對在荷載最不利情況下進行受力計算，同時現場需進行荷載試驗，保證施工安全。

（3）異型定型模板的制作與安裝。設備閘門增厚區(qū)內弧形模板均無法使用，需配置異型模板，采用提前放樣，并在后臺加工成定型模板，降低了現場模板支設難度，提升了模板支設效率，提高了混凝土澆筑質量。同時，為了保證每層模板有足夠的操作面，在掛架平臺上搭設腳手架作為臨時操作平臺。操作平臺使用盤扣腳手架搭設。腳手架搭設高度標高從特制掛架平臺11.19 m搭設至25.45 m。腳手架水平方向用鋼管腳手架連接，豎向與安全殼墻體預埋件連接;在預埋椎體時，水平方向間距≤2 m且充分利用預埋椎體將腳手架連接牢固，以保證其穩(wěn)定性。

（4）混凝土施工質量控制。設備閘門半徑較大，考慮到設備閘門底部的平緩段較，其切線方向角度小不宜振搗，容易出現振搗不密實和漏振的情況。同時，閘門區(qū)域預應力導管及鋼筋密集，混凝土不易從閘門的一側向另一側流動，容易在閘門下方出現空洞等質量問題。為了避免出現這種情況，在設備閘門區(qū)域澆筑細石混凝土的同時，在設備閘門貫穿件下口留設7個振搗孔[3]，其中直徑為250 mm的振搗孔1個，直徑為180 mm的振搗孔6個。閘門下方的定型模板上相應的位置預留幾個排氣孔，孔徑為180 mm，并作為了解混凝土密實情況的觀察孔，當混凝土的水泥漿涌出時，用圓形木板封住排氣孔。對振搗棒難以到達的部位，應預先留置鋼筋籠、波紋管等引導振搗棒。

4 結束語

本施工技術解決了“華龍一號”內層安全殼與鋼襯里的施工工藝選擇，內層安全殼與外層安全殼及周邊廠房施工邏輯復雜，穹頂結構施工風險及施工成本較大，特殊部位施工困難，施工質量不易保證等難題。同時，通過對懸臂模板體系的巧妙運用，對特殊部位自制掛架與模板體系的設計，以及采用科學合理的大體積混凝土施工措施，提高了“華龍一號”核島反應堆廠房內層安全殼的施工質量，降低了施工風險，加快了工程進度，縮短了施工工期，減少了資源的投入，降低了成本，提高了工作效率，取得了較大的社會效益與經濟效益。

參 考 文 獻

[1]GB 50204—2015，混凝土結構施工質量驗收規(guī)范[S].

[2]1188JT0115，A技術規(guī)格書-1.15混凝土工程模板工程[S].

[3]1188JT0101，A技術規(guī)格書-1.01混凝土工程總則[S].8513CE65-654A-4536-8B39-53836F0A4366