核電站廠房大型混凝土墻切割及斷面處理施工技術(shù)

趙家恒 楊歡 徐一丹 司浩男 李敏華

摘 ?要：在“雙碳”背景下，核電從單一發(fā)電到居民供暖，再到工業(yè)供汽，核能正在綜合利用領(lǐng)域逐步摸索進化，從“單一型選手”向“多功能互補”轉(zhuǎn)變。核電在轉(zhuǎn)變進化過程中，廠房的結(jié)構(gòu)改造越來越多，包括結(jié)構(gòu)的拆除、開孔、增加結(jié)構(gòu)和增加其他功能等。核電廠房物項繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、墻體寬厚、鋼筋密集和混凝土強度等級高，加上在運行期間，實施窗口受限；因此，針對核電廠房的改造難度大，傳統(tǒng)的改造工藝已無法滿足需要。通過對某核電站某項目閘門井改造施工技術(shù)進行研究，采用繩鋸模塊式切割拆除大型鋼筋混凝土墻體，斷面處理選用新型材料硅烷浸漬劑對灌漿層表面進行防腐處理，很好地解決核電升級轉(zhuǎn)型過程中涉及大型混凝土墻體改造的需求。

關(guān)鍵詞：核電運行廠房；金剛石繩鋸；切割；硅烷浸漬防腐劑；斷面處理

中圖分類號：TU974 ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2024）18-0193-04

Abstract： Under the background of "double carbon"， nuclear power is gradually exploring and evolving in the field of comprehensive utilization， from single power generation to residential heating to industrial steam supply， from "single player" to "multi-functional complementarity". In the process of transformation and evolution of nuclear power， the structural transformation of the plant is more and more， including the removal of the structure， opening， adding structure， adding other functions and so on. The nuclear power plant has many items， complex structure， wide and thick walls， dense steel bars， high concrete strength grade， and the implementation window is limited during operation. Therefore， it is difficult to transform the nuclear power plant. The traditional transformation process has been unable to meet the needs. Through the research on the construction technology of the gate shaft reconstruction of a certain project of a nuclear power plant， the large reinforced concrete wall was cut and dismantled by rope saw module， and the silane impregnating agent， a new material， was selected to treat the surface of the grouting layer. It well solves the needs of large-scale concrete wall transformation in the process of nuclear power upgrading and transformation.

Keywords： nuclear power plant; diamond rope saw; cutting; silane impregnation preservative; cross section treatment

隨著人們生活的不斷變化，建筑物的改造工程越來越多。在碳達峰碳中和與能源轉(zhuǎn)型大背景下，核電為了升級增型，相關(guān)廠房的結(jié)構(gòu)改造也越來越多。目前，各個核電廠均在積極探索核能利用轉(zhuǎn)換其他能源等多種方式的核能綜合利用。核電站原設(shè)計為單一的發(fā)電轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗝媸?，意味著已?jīng)穩(wěn)定運行發(fā)電的核電站根據(jù)功能增加需要對原有混凝土結(jié)構(gòu)局部進行改造，包括拆除、開孔、增加結(jié)構(gòu)及增加其他功能等。核電運行發(fā)電廠房，由于長期處于運行發(fā)電狀態(tài)，只有機組停用大修期間，部分廠房才有時間窗口和作業(yè)條件可以進行施工改造。且核電廠房結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)特點墻體厚大、鋼筋密集、混凝土強度等級高，在有限且固定的工期下，及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的廠房空間下，研究核電運行廠房結(jié)構(gòu)改造如何高效完成，對核電升級增型具有十分重要的意義。

1 ?工程概況

某核電站某項目排水隧洞排水閘門井改造項目位于核電站綜合辦公樓東側(cè)，根據(jù)設(shè)計施工圖，需要對閘門井-6.5 m混凝土墻體拆除形成3個聯(lián)通孔及補強、防腐施工，主要針對大型鋼筋混凝土墻體（1 000 mm厚墻體）開孔（孔洞尺寸1 800 mm×1 400 mm）及斷面處理（防海水腐蝕）。

閘門井屬于核電運行廠房的結(jié)構(gòu)廠房，要求拆除施工不對建筑物原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，且對周圍環(huán)境與正在使用的功能區(qū)影響?。煌瑫r，由于改造鋼筋混凝土墻體拆除，處于運行廠房大修窗口期間，工期十分緊張，需要采用高效的混凝土拆除工藝。采用繩鋸法模塊式切割施工工藝，解決了厚大尺寸及高強度鋼筋混凝土墻體拆除困難問題?；炷灵_孔后，由于其斷面長期處于海水浸泡腐蝕中，需對結(jié)構(gòu)斷面裸露鋼筋及斷面進行局部改造增強耐久性，同時對表面需采用抗海水腐蝕強的材料進行防腐蝕處理。采用硅烷浸漬對混凝土表面進行防腐處理，可有效降低混凝土吸水率，提高混凝土表層密實性。

2 ?施工方案的選擇

核電廠房結(jié)構(gòu)一般為剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜有以下特點：墻體寬厚，一般廠房墻體厚度400～800 mm，更有甚者超過1 000 mm；鋼筋強度高且密集，受力鋼筋采用屈服強度為400 MPa和500 MPa級的熱軋帶肋鋼筋（HRB）鋼筋，鋼筋間距一般小于等于200 mm，豎向和水平均為雙層雙向，同時設(shè)有拉鉤筋；采用的混凝土強度等級高，一般大于等于C40。廠房運行設(shè)備多、管線復(fù)雜，精密性高、造價高、重要程度高。核電運行發(fā)電廠房，由于長期處于運行發(fā)電狀態(tài)，只有機組停用大修期間，部分廠房才有時間窗口和作業(yè)條件可以進行施工改造，而且大修時間窗口一般都固定（一般間隔12～18個月）且相當(dāng)緊張。作為核電土建施工單位，在核電廠的混凝土結(jié)構(gòu)拆除中，要對拆除工藝方法進行評估，選擇最優(yōu)方案。

金剛石繩鋸切割是金剛石繩鋸在卷揚機驅(qū)動下圍繞切割面通過指定線路高速運轉(zhuǎn)磨碎切割面，切割過程中高速運轉(zhuǎn)的金剛石繩索靠水冷卻，并將磨碎屑帶走，以此完成切割工作。

傳統(tǒng)方法主要為人工風(fēng)鎬剔鑿拆除法、機械錘擊破碎法等，與金剛石繩鋸切割拆除方法比較，優(yōu)缺點見表1。

同時部分核電廠房運行環(huán)境復(fù)雜要求高，比如涉及酸堿液體環(huán)境、海水環(huán)境等，因此鋼筋混凝土墻體開孔拆除后，對混凝土結(jié)構(gòu)斷面進行保護修復(fù)同樣非常重要。斷面修復(fù)通常采用灌漿料、細石砼等方式，從結(jié)構(gòu)上進行保護，采用油漆涂料對表面進行防腐，從建筑上進行保護，技術(shù)難點在于防腐劑的選擇和應(yīng)用。

綜合考慮，采用金剛石繩鋸切割拆除施工技術(shù)，該工藝施工作業(yè)效率高、安全性高、噪音低且無震動，無粉塵污染?；炷燎懈詈蟛捎霉柰榻n劑進行防腐處理，其針對高性能混凝土結(jié)構(gòu)而開發(fā)的、不改變混凝土外觀，在混凝土表面磨損后仍能發(fā)揮防腐蝕和防CL-離子侵蝕功能的防腐蝕產(chǎn)品。

3 ?施工準(zhǔn)備工作

閘門井屬于核電運行廠房的結(jié)構(gòu)廠房，要求拆除施工不對建筑物原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響；閘門井改造處于運行廠房大修窗口期間，工期十分緊張，1 000 mm厚鋼筋混凝土墻體開3個1 400 mm×1 800 mm尺寸孔洞，開孔工期僅為48 h。施工方案、工作票、人力、材料和機械設(shè)備等提前梳理準(zhǔn)備齊全。

4 ?墻體拆除工藝

鋼筋混凝土墻體拆除及斷面處理的施工工藝流程主要為：安裝鋼平臺→定位放線→水鉆開孔→墻體繩鋸切割→切割混凝土拆除吊裝→墻體植筋→鋼筋綁扎→護角埋設(shè)→模板支設(shè)→灌漿→模板拆除→防腐涂料涂刷→鋼平臺拆除。

4.1 ?鋼平臺安裝

根據(jù)設(shè)計要求加工閘門井鋼平臺和爬梯，并運至現(xiàn)場。首先安裝上部鋼絲繩固定位，并用膨脹螺栓加固完畢；接著將鋼絲繩連接到平臺，連接完成后，保證鋼絲繩長短一致，并使鋼絲繩調(diào)節(jié)螺栓在居中位置（確保人員下去后可以進行每根鋼絲繩的微調(diào)）整體組裝完畢開始放鋼平臺。由于鋼平臺的寬度超過混凝土梁寬度，因此采用豎直吊裝，放置就位后鋼絲繩長短一致自動保持平衡。下人通道采用原有閘門井下人爬梯通過圍令梁到鋼平臺位置，采用防墜器確保人員安全。此項最難的工作為鋼平臺固定（圖1），鋼平臺放置完成后為晃動狀態(tài)，需要在圍令梁上鉆孔固定一處，使鋼平臺有一處固定點，后沿固定點進行鋼平臺加固，使整個鋼平臺處于穩(wěn)固、可控狀態(tài)。

4.2 ?定位放線，水鉆開孔

需開孔位置在底板施工時已經(jīng)完成70 cm開孔，還需要鑿除30 cm，根據(jù)墻體位置進行定位，并用沖擊鉆進行定位確認，孔洞確認完成進行水鉆開孔（圖2），打通剩余30 cm，開孔時應(yīng)注意混凝土塊不能掉入流水孔中。

4.3 ?混凝土切割

鉆孔完成后找出原預(yù)埋繩，并將金剛石繩穿過混凝土孔，使用時將繩展直，按照鋼繩捻向緊1～2圈/m，用專用接頭對接并壓實。根據(jù)切割方向，手拉繩鋸磨平石材銳角至繩鋸在需切割面中轉(zhuǎn)動靈活、無停頓、卡止現(xiàn)象；開機前，清理現(xiàn)場雜物，做好人身防護安全工作。按照定位放線規(guī)整進行分塊切割成混凝土塊（圖3），為方便混凝土塊側(cè)向出料，切口適當(dāng)外大內(nèi)小，帶點坡口。

4.4 ?混凝土塊起吊、運走

根據(jù)要求需要將混凝土塊切割成1 800 mm×1 400 mm，厚度為1 000 mm，分為2塊，每塊重量為（1.8×1.4×1.0）×1/2×2.5=3.15 t，需要在聯(lián)通孔對側(cè)墻體固定滑輪，用葫蘆將混凝土塊拉出，并用50 t汽車吊將混凝土塊吊裝至場外。拉出時確保與汽車吊吊具連接完畢。

4.5 ?墻體植筋及鋼筋綁扎

植筋施工流程：定位放線→電錘鉆孔→吹風(fēng)清孔→注入植筋膠→植筋→養(yǎng)護→拉拔試驗→鋼筋綁扎。

首先清除混凝土墻面上附著的海上生物，然后用鋼筋探測儀核查原有混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋分布情況，定位放線標(biāo)注出植筋位置。經(jīng)質(zhì)量員驗收，位置符合植筋要求后鉆孔。

在進行鉆孔施工時，應(yīng)嚴格按照設(shè)計要求和《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)要求和規(guī)定執(zhí)行。鉆孔電錘要垂直混凝土構(gòu)件，鉆孔深度應(yīng)滿足規(guī)范以及設(shè)計要求，本工程HRB400直徑25 mm鋼筋，孔深為600 mm。

清孔效果直接影響植筋質(zhì)量，若孔內(nèi)混凝土粉末等未清除干凈，則注入植筋膠后黏結(jié)強度降低，影響植筋質(zhì)量。因此在進行清孔施工時，采用壓縮空氣管深入孔內(nèi)將孔內(nèi)混凝粉末等雜質(zhì)清除，必要時應(yīng)該擦凈孔壁，可保證孔壁清潔。

在鉆孔施工同時，安排對鋼筋植筋端表面進行清理，包括銹跡油污等，并用干抹布擦拭干凈。

注入植筋膠時，應(yīng)將注膠管深入孔底注入，注入植筋膠把孔內(nèi)空氣逐步排出孔外，避免殘留空氣而影響植筋質(zhì)量。植筋膠數(shù)量應(yīng)達到孔深的三分之二，之后立即開始植入鋼筋。

植入鋼筋時應(yīng)按照固定某一方向?qū)摻钜月傩D(zhuǎn)入孔內(nèi)，直至孔底。植入鋼筋施工時，應(yīng)確保植入鋼筋與混凝土面成垂直90°，并使鋼筋中心線與孔中心線重合。

植筋施工完成后，應(yīng)對植筋進行養(yǎng)護，主要確保不能有外力擾動鋼筋，溫度過低時采用保溫措施，同時防止雨水沖刷。按照植筋膠說明書養(yǎng)護3 d，植筋膠強度滿足后，方可進行其他植筋拉拔試驗以及鋼筋綁扎施工。

4.6 ?不銹鋼護角埋置及模板安拆

鋼筋綁扎完成后，根據(jù)設(shè)計圖紙安裝不銹鋼護角埋件，隱蔽驗收后支設(shè)模板。

4.7 ?灌漿料灌漿

清掃干凈需灌漿的部位，灌漿前設(shè)備基礎(chǔ)表面應(yīng)充分濕潤，并清除積水?？刂坪眉铀?，水粉比為9%～12%，25 kg粉加水2.5 kg。采用機械攪拌方式，攪拌時間一般為2 min，嚴禁摻入任何外加劑。攪拌時，先將一部分水加入容器內(nèi)，再將粉倒入攪拌，慢慢加入水，越攪拌越稀，所以嚴格控制加水量，施工后要進行澆水或覆蓋養(yǎng)護。

4.8 ?防腐涂料涂刷

混凝土墻體孔洞拆除后斷面修復(fù)，由于其斷面長期浸泡在海水中，因此有必要進行斷面處理，其關(guān)鍵技術(shù)是先對混凝土斷面進行增加20 cm厚度灌漿層，確保原結(jié)構(gòu)鋼筋有保護層；然后擬選用新型材料硅烷浸漬劑對灌漿層表面進行防腐處理。硅烷浸漬劑是一種小分子結(jié)構(gòu)滲透性能優(yōu)異的防腐蝕材料，能夠深層滲透混凝土毛細孔壁，通過化學(xué)反應(yīng)從而使混凝土表面具有憎水性，同時具有透氣呼吸功能，極大降低了有害氯離子等的侵入，降低混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕侵害，從而提高混凝土的使用壽命，降低后期維護維保費用。

4.9 ?拆除鋼平臺

首先拆除鋼平臺固定點，然后將固定吊裝點固定到鋼繩上，人員撤離鋼平臺后進行吊出作業(yè)。作業(yè)人員通過采用上部固定點的防墜器與安全帶連接來保證安全。

5 ?重要工序的質(zhì)量控制措施

本工程必須在切割混凝土墻體前，應(yīng)確保墻體上的管線、設(shè)備等均已被拆除清理，切割完成后的混凝土塊拆除吊裝，符合施工方案要求后，方可進行拆除工作。

切割過程中必須考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性，必須按照有效的設(shè)計圖紙進行混凝土墻體開孔切割。

墻體開孔切割過程中如發(fā)現(xiàn)下列情況，施工單位應(yīng)立刻通知業(yè)主、設(shè)計及監(jiān)理單位，待各方共同確認后，方可繼續(xù)施工：現(xiàn)有結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有害裂縫或現(xiàn)有結(jié)構(gòu)出現(xiàn)肉眼可觀察變形；現(xiàn)有結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕較為嚴重或其他重要缺陷。

拆除原則：從上而下進行拆除，杜絕上下交叉作業(yè)。

如進行切割拆除作業(yè)完成的混凝土塊體，必須采用起重設(shè)備吊裝拆除。

進行切割作業(yè)時，作業(yè)面嚴禁人員聚集或堆放材料，作業(yè)人員應(yīng)站在穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)或腳手架上操作，被拆除的混凝土塊指定地點堆放。

6 ?繩鋸法切割優(yōu)勢特點

金剛石繩鋸切割是金剛石繩鋸在卷揚機驅(qū)動下圍繞切割面通過指定線路高速運轉(zhuǎn)磨碎切割面，切割過程中高速運轉(zhuǎn)的金剛石繩索靠水冷卻，并將磨碎屑帶走，以此完成切割工作，具有以下顯著優(yōu)勢特點：①不受被切割混凝土大小、環(huán)境、空間及體積形狀的限制，能切割拆除大型的鋼筋混凝土墻體等構(gòu)筑物；②切割速度快，切口平直，對建筑物結(jié)構(gòu)無損傷；③可以按照規(guī)劃指定線路進行切割，能滿足各種切割拆除需求；④快速地切割可以縮短工期，切割效率約2 m2/h；可遠距離控制切割過程，高效安全；⑤施工安全風(fēng)險小，施工中不存在機械錘擊、爆破等危險性操作，同時噪音低，粉塵小，無其他環(huán)境污染問題。

7 ?硅烷浸漬劑優(yōu)勢特點

硅烷浸漬劑是一種小分子結(jié)構(gòu)滲透性能優(yōu)異的防腐蝕材料，能夠深層滲透混凝土毛細孔壁使混凝土表面具有憎水性，同時具有透氣呼吸功能，極大降低了有害氯離子等的侵入，從而提高混凝土的使用壽命，降低后期維護維保費用。

施工簡便，節(jié)約工期。硅烷浸漬涂刷后仍可進行其他涂料作業(yè)，不影響附著力。硅烷浸漬劑的活性組分含量較高，施工時只需涂刷2次即可達到要求的滲透深度，施工方便，施工效率較高。

硅烷浸漬劑具有憎水性，耐酸堿、抗紫外線，防止凍融和風(fēng)化產(chǎn)生的開裂和剝落。

硅烷浸漬劑具有無毒、無味、無污染和無腐蝕等特點，施工簡單，使用范圍廣泛。

8 ?結(jié)束語

核電站閘門井-6.5 m混凝土墻體拆除采用繩鋸法模塊式切割工藝，解決了大型鋼筋混凝土墻體拆除困難問題。目前繩鋸法已廣泛應(yīng)用在建筑工程、地下工程等復(fù)雜環(huán)境條件下的鋼筋混凝土拆除上。

混凝土切割后的斷面修復(fù)采用硅烷浸漬劑防腐蝕保護，能夠深層滲透混凝土毛細孔壁，通過化學(xué)反應(yīng)從而使混凝土表面具有憎水性，顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)工程的耐久性及使用壽命。

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