華龍一號核電站汽輪機基座運轉(zhuǎn)層施工技術(shù)*

汪 虎，蔡尊瑞，張海方，蔣生文

(中國核工業(yè)二四建設(shè)有限公司，河北 廊坊 065201)

1 工程概況

華龍一號核電站常規(guī)島主廠房汽輪機基座長58.6m，寬20m，基座柱底標(biāo)高-16.850m，在±0.000m標(biāo)高處設(shè)置中間層梁板，部分柱頂為牛腿構(gòu)造，柱頂標(biāo)高存在差異，牛腿上共設(shè)置62組彈簧隔振器，用于支撐運轉(zhuǎn)層平臺。運轉(zhuǎn)層平臺標(biāo)高為2.050～9.250m，主體結(jié)構(gòu)由5道橫梁(編號為CB1～CB5)、2道縱梁(編號為LB1，LB2)組成(見圖1)。運轉(zhuǎn)層平臺鋼筋密集，預(yù)埋件尺寸大且精度要求高，采用C35混凝土澆筑，澆筑量約2 500m3，要求一次性整體澆筑完成，施工質(zhì)量要求高。

圖1 汽輪機基座

2 運轉(zhuǎn)層施工重難點

2.1 平臺和構(gòu)件尺寸大

汽輪機基座運轉(zhuǎn)層平臺尺寸大，南北向長58.6m，東西向?qū)?0m。梁高度和寬度相差較大，斷面及預(yù)留孔洞復(fù)雜，鋼筋分層多且密集。

2.2 預(yù)埋件精度要求高

汽輪機基座運轉(zhuǎn)層平臺軸線、標(biāo)高、預(yù)埋件偏差控制嚴(yán)格，精度要求高，其中預(yù)埋件標(biāo)高允許偏差為±2mm，平面度允許偏差為±0.07%，平面位置高度允許偏差為±1mm。部分預(yù)埋件需采取特殊的加固措施，以保證精度。

2.3 混凝土澆筑難度大

汽輪機基座運轉(zhuǎn)層平臺混凝土強度等級高，體量大，且要求一次性整體澆筑，澆筑難度大。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 異形模板模塊化施工

根據(jù)運轉(zhuǎn)層特點，本工程采用普通模板與異形模板組合施工，異形模板主要采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化施工技術(shù)，由工廠統(tǒng)一加工制成定型模板，運至現(xiàn)場后進行整體吊裝。采用異形模板的結(jié)構(gòu)和部位包括低壓支持軸承箱牛腿、彈簧隔振器支撐、豎向窄縫(狹小空間)、蒸汽管道、三角形陽角、貫穿洞口等。

3.1.1低壓支持軸承箱牛腿模板

低壓支持軸承箱在橫梁CB2，CB4一側(cè)和橫梁CB3兩側(cè)各有1個異形牛腿，每個牛腿由13面組成。因牛腿面多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大(長4 400mm、寬1 100mm、高1 320mm)，牛腿模板控制精度要求較高。牛腿模板由15mm厚覆面膠合板、30mm厚襯板、60mm×100mm木方組成，在加工車間按1∶1比例放樣制作，模板內(nèi)側(cè)面板組成13面牛腿結(jié)構(gòu)形狀(見圖2a)，外側(cè)面板為4面(見圖2b)，中間通過襯板、木方等龍骨拼裝固定，可保證模板整體穩(wěn)定性及受力性能。

圖2 低壓支持軸承箱牛腿模板

3.1.2彈簧隔振器支撐模板

彈簧隔振器支撐模板進行零間隙施工，在柱頂側(cè)面焊接鋼框架，在鋼框架上設(shè)置木方支撐，用于調(diào)節(jié)整體高度(見圖3)。鋼框架需具有足夠的強度與剛度，以提供臺座支撐力。柱頂至底模的距離為彈簧隔振器設(shè)計工作高度，高度誤差控制為-5～0mm，隔振器上預(yù)埋鋼板與模板搭設(shè)長度≥50mm，保證支撐強度，減小沉降量。

圖3 彈簧隔振器模板示意

運轉(zhuǎn)層次龍骨采用100mm厚木方沿梁滿鋪，其起拱高度按梁跨度的1/1 000計，可不進行承重支撐體系預(yù)壓試驗。

3.1.3豎向窄縫模板

運轉(zhuǎn)層縱橫梁與擱置柱之間存在200mm寬豎向窄縫，且上下貫通，由于空間狹窄，采用上開口定型模板盒，并灌入細砂。定型模板盒由15mm厚覆面膠合板制成，短邊模板兩側(cè)采用100mm×60mm木方支撐連接，按間距300mm布置，同時根據(jù)保護層厚度及結(jié)構(gòu)邊線，在運轉(zhuǎn)層縱梁鋼筋一側(cè)提前設(shè)置墊塊，用于支撐定型模板。待定型模板吊裝就位后，灌入細砂，保證密實且不漏砂，并及時做好表面覆蓋或封堵，嚴(yán)禁被雨水淋泡，避免脹模，施工完成后打開模板下口，細砂掉落后拆除模板盒。擱置柱區(qū)灌砂法支模如圖4所示，其他類似豎向狹小洞口模板均可采用此方法施工。

圖4 擱置柱區(qū)灌砂法支模示意

3.2 高精度預(yù)埋件安裝

華龍一號汽輪機基座運轉(zhuǎn)層多為重型對板式預(yù)埋件，精度要求高，施工難度大，尤其是軸向?qū)蜴I預(yù)埋件和支撐臂預(yù)埋件。采用大型樣板架和固定裝置安裝預(yù)埋件，并在混凝土澆筑過程中不斷調(diào)整。

3.2.1樣板架

為控制預(yù)埋件、預(yù)埋地腳螺栓套管安裝精度，制作大型整體樣板架，樣板架安裝以汽輪機組縱橫向中心線及9.750m標(biāo)高線為基準(zhǔn)，按施工工序逐排安裝樣板架。樣板架平面布置如圖5所示。

圖5 樣板架平面布置

3.2.2軸向?qū)蜴I預(yù)埋件

軸向?qū)蜴I預(yù)埋件為對板式、水平中埋式預(yù)埋件，位置調(diào)整及控制難度大，因此采用樣板架進行連接固定，以保證位置準(zhǔn)確。在底模設(shè)置長度、寬度均≥300mm的埋板，采用工字鋼或H型鋼焊接鋼支架，側(cè)埋板需保證水平位置在控制范圍內(nèi)，防止在混凝土澆筑過程中產(chǎn)生較大的位移。在預(yù)埋件上部設(shè)置高強度螺栓+蝴蝶扣作為提升裝置，并通過微調(diào)螺栓保證預(yù)埋件標(biāo)高準(zhǔn)確。在預(yù)埋件每側(cè)焊接2個測量控制樁，對預(yù)埋件平面位置進行控制。軸向?qū)蜴I預(yù)埋件標(biāo)高及平面位置調(diào)整裝置如圖6所示。

圖6 軸向?qū)蜴I預(yù)埋件標(biāo)高及平面位置調(diào)整裝置

3.2.3支撐臂預(yù)埋件

支撐臂預(yù)埋件為對板式重型預(yù)埋件，共8塊，單塊重達8t，是運轉(zhuǎn)層最大、最重的預(yù)埋件，為此采用樣板架進行連接固定，以保證位置準(zhǔn)確。在底模設(shè)置長度、寬度均≥300mm的埋板，采用工字鋼或H型鋼制作預(yù)埋件固定型鋼支座，需在預(yù)埋件底部設(shè)置用于調(diào)整標(biāo)高的可調(diào)托座裝置，保證標(biāo)高在控制范圍內(nèi)，防止在混凝土澆筑過程中產(chǎn)生較大的位移。在預(yù)埋件上部設(shè)置高強度螺栓+蝴蝶扣作為提升裝置，并通過微調(diào)螺栓保證預(yù)埋件標(biāo)高準(zhǔn)確。在預(yù)埋件四周設(shè)置側(cè)埋調(diào)節(jié)螺栓和可調(diào)托座，對預(yù)埋件平面位置進行控制。支撐臂預(yù)埋件標(biāo)高及平面位置調(diào)整裝置如圖7所示。

圖7 支撐臂預(yù)埋件標(biāo)高及平面位置調(diào)整裝置

3.3 混凝土澆筑

3.3.1彈簧隔振器支座混凝土

汽輪機框架柱支撐于彈簧隔振器上，柱頂標(biāo)高、平整度要求高，柱面標(biāo)高允許誤差為±2mm，表面水平度允許誤差<2mm/m，根據(jù)設(shè)計圖紙及安裝要求，計劃在柱頂、牛腿面層預(yù)留50mm厚二次灌漿層。根據(jù)施工經(jīng)驗，采用二次灌漿技術(shù)并對工藝進行改進，但采用優(yōu)質(zhì)灌漿材料后，仍存在質(zhì)量缺陷，混凝土無法一次成型。通過與設(shè)計方、廠家溝通交流，進行設(shè)計變更，取消二次灌漿層，采用一次澆筑技術(shù)，提高柱頂、牛腿施工質(zhì)量，以滿足設(shè)計要求。

1)將柱頂、牛腿鋼筋標(biāo)高提高50mm，控制結(jié)構(gòu)保護層厚度。

2)在柱頂四周安裝角鋼框，要求角鋼框表面標(biāo)高與設(shè)計值偏差<2mm，且各柱頂角鋼框之間偏差<2mm，用于控制柱頂標(biāo)高及平整度。

3)混凝土澆筑完成后，及時清理表面浮漿，標(biāo)高誤差控制在2mm以內(nèi)，并進行全過程跟蹤測量，避免混凝土收縮，控制或減少彈簧隔振器墊塊使用量。

4)混凝土表面應(yīng)進行二次抹壓收光，避免產(chǎn)生裂縫，保證水平度，做好7d保濕養(yǎng)護。

5)如果局部混凝土表面水平度允許誤差不滿足2mm/m要求，以單組彈簧隔振器最低點標(biāo)高進行控制，對混凝土表面進行打磨整平處理。

3.3.2運轉(zhuǎn)層平臺混凝土

本工程運轉(zhuǎn)層平臺混凝土強度等級為C35，須一次性整體澆筑，澆筑量大。

1)下人孔及人行通道設(shè)置

為澆筑橫梁CB2，CB3，CB4標(biāo)高3.250m以下的混凝土，需在標(biāo)高3.250m處留設(shè)下人孔及人行通道。為澆筑縱橫梁交叉位置蒸汽管道底部以下的混凝土，需在蒸汽管道兩側(cè)留設(shè)下人孔，洞口長、寬宜為500mm，確?？杉皶r觀察混凝土澆筑情況。

2)澆筑機具選用

運轉(zhuǎn)層平臺混凝土澆筑時主要采用3臺半徑28m的布料機(增設(shè)1臺備用機)和3臺汽車泵(運送臂長度分別為46，50，56m，并增設(shè)1臺運送臂長度為44m的備用機)。

3)混凝土澆筑順序優(yōu)化

運轉(zhuǎn)層平臺采用推移式混凝土連續(xù)澆筑工藝，并分段分層澆筑，由CB1橫梁向CB5橫梁方向連續(xù)澆筑，先橫梁再縱梁，由低向高澆筑，其中橫梁由中間向兩端對稱澆筑。將2道縱梁均劃分為4部分，第1階段澆筑CB1，CB2，LB1-A，LB2-A梁混凝土，第2階段澆筑CB3，LB1-B，LB2-B梁混凝土，第3階段澆筑CB4，LB1-C，LB2-C梁混凝土，第4階段澆筑CB5，LB1-D，LB2-D梁混凝土，如圖8所示。

圖8 混凝土澆筑段劃分示意

4)混凝土澆筑質(zhì)量控制

混凝土澆筑質(zhì)量控制要點包括：①混凝土澆筑前，提前檢查下人孔、下灰孔開設(shè)位置，由于每道梁梁底標(biāo)高不同，混凝土澆筑時應(yīng)加強縱橫梁底部的銜接，確保各階段混凝土澆筑質(zhì)量；②下灰孔按間距3m布置，保證混凝土下料高度≤2m；③對于橫梁CB2，CB3，CB4梁中及梁端下人孔，施工人員需在3.250m標(biāo)高層完成下部混凝土振搗工作，需保證振搗棒伸至梁底；④對于梁端及蒸汽管道兩側(cè)下人孔，施工人員需在6.550m標(biāo)高層完成橫梁CB2，CB3，CB4與縱梁交叉位置鋼筋密集處及高低跨結(jié)構(gòu)混凝土振搗工作；⑤由于牛腿及其下方位置鋼筋密集，需提前按振搗間距留設(shè)振搗孔，確保振搗棒順利穿過各層鋼筋，無法伸入時可將φ50mm振搗棒改為φ30mm振搗棒；⑥對于牛腿及預(yù)埋件下部結(jié)構(gòu)突出部位，應(yīng)將φ30mm振搗棒沿模板邊緣伸至結(jié)構(gòu)邊緣，保證突出部位混凝土振搗充分；⑦當(dāng)混凝土澆筑至距預(yù)埋件底部500mm左右時停止?jié)仓?，并進行標(biāo)高、軸線復(fù)測，復(fù)測合格后繼續(xù)澆筑，并安排測量人員全程觀測及調(diào)整；⑧混凝土澆筑至預(yù)埋件位置時，按300mm進行水平分層，對稱澆筑并沿底部埋板周圍振搗，不得碰觸預(yù)埋件；⑨混凝土澆筑至預(yù)埋件頂部時，預(yù)埋件周邊混凝土應(yīng)略高10～20mm，振搗棒應(yīng)斜向插入預(yù)埋件底部進行振搗。

5)混凝土測溫與養(yǎng)護

運轉(zhuǎn)層為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，需及時掌握混凝土內(nèi)部溫度、表面溫度和溫差變化情況，使混凝土溫度處于受控狀態(tài)，防止產(chǎn)生溫度裂縫。

混凝土養(yǎng)護時間≥14d，在混凝土表面覆蓋1層無紡布、1層塑料薄膜、4層麻袋布作為保濕保溫養(yǎng)護材料，對大型管道、洞口等進行封堵，避免空氣流動影響溫度變化，并安排養(yǎng)護人員檢查無紡布，保證養(yǎng)護期間混凝土處于濕潤狀態(tài)。

4 施工效果

通過采用高精度預(yù)埋件安裝技術(shù)，并進行風(fēng)險辨識、安全技術(shù)交底等，有效控制預(yù)埋件標(biāo)高、平面位置，保證安裝精度。

通過采用異形模板模塊化施工技術(shù)、混凝土一次成型技術(shù)等，完成運轉(zhuǎn)層空腔大體積混凝土施工，澆筑完成的混凝土表觀質(zhì)量較好，無蜂窩、麻面、裂縫等缺陷。

5 施工優(yōu)化建議

為減小沉降，運轉(zhuǎn)層平臺支撐體系可采用鋼柱(桁架)+底模組成的可拆卸鋼支撐模板，鋼柱頂部設(shè)置可調(diào)節(jié)螺栓，控制底模標(biāo)高，鋼柱底部設(shè)置滑輪及制動系統(tǒng)。對于質(zhì)量較大的重型預(yù)埋件，采用整體鋼結(jié)構(gòu)支撐體系，避免產(chǎn)生沉降。對于運轉(zhuǎn)層復(fù)雜的鋼筋排布，可采用并筋、等強度代換等措施，避免鋼筋過于密集。為保證混凝土施工質(zhì)量，可對混凝土配合比進行優(yōu)化，選用自密實混凝土。

6 結(jié)語

依托華龍一號核電站工程，對汽輪機基座運轉(zhuǎn)層低壓支持軸承箱牛腿模板、彈簧隔振器支撐模板、豎向窄縫模板施工技術(shù)，樣板架、軸向?qū)蜴I預(yù)埋件、支撐臂預(yù)埋件安裝技術(shù)，彈簧隔振器支座混凝土、運轉(zhuǎn)層平臺混凝土澆筑養(yǎng)護技術(shù)等進行詳細敘述。

針對運轉(zhuǎn)層平臺和構(gòu)件尺寸大、預(yù)埋件精度要求高、混凝土澆筑難度大的施工難點，采用異形模板模塊化施工技術(shù)、混凝土一次成型技術(shù)等，完成運轉(zhuǎn)層空腔大體積混凝土施工，保證混凝土表觀質(zhì)量。采用高精度預(yù)埋件安裝技術(shù)，并進行風(fēng)險辨識、安全技術(shù)交底等，有效控制預(yù)埋件標(biāo)高、平面位置，保證安裝精度。