核岛安全壳临时顶盖的创新设计

赵 铁， 李 晔

（1.国核工程有限公司，上海 200233；2.华东理工大学出版社，上海 200237）

引言

开顶法建造理念改变了传统的建安分界，成为第三代核电工程建造较常用的方式之一。而采用开顶法建造方式容易在施工过程中使雨水进入安全壳内，给施工带来不便，造成建筑材料、专用设备的损坏。安装核岛安全壳临时顶盖是开顶法的临时措施，可以解决核岛在开顶法建造期间防风、防雨、成品保护的施工难题。现阶段核电工程施工中所采用的临时顶盖大都采用与圆筒状钢结构的核岛安全壳平面大小相符、截面为圆形的球缺穹顶结构，球缺下部采用圆形桁架连接圆柱形安全壳［1］。然而，目前的临时顶盖设计存在一些问题，无法在发挥临时顶盖作用的同时达到三代核电工程建造进度和安全的要求。目前应用于施工的临时顶盖，在应用时需要人员站在顶盖上使用人工手动方式将防水材料收拢或打开，主要的缺点在于安装和拆卸费工费时，高空作业也加大了施工的危险系数；频繁安装及拆卸后节点防水性能降低，易造成渗漏；原临时顶盖仅可以安装在带有环吊梁的安全壳环板的上，无法安装在较低的没有环吊梁的其他环板上，导致对此时安全壳内部的相关设备无法进行保护。

1 技术领域

该创新设计涉及一种核电站核岛安全壳的临时顶盖，适用于需开顶法施工的核电机型，也适用于圆柱形或者其他形状物体的类似工况和环境。目的是提供了一种可遥控操作且应用范围更广的核电站核岛安全壳临时顶盖。

2 设计内容

为了达到上述目的，该创新设计的技术方案是提供了一种核岛安全壳的临时顶盖，其特征在于：包括位于顶部的屋顶型立体框架，立体框架的截面为三角形，在立体框架的顶点至两边的上部倾斜平面上覆盖有通过遥控驱动机构可遥控打开或卷起的活动防水材料，立体框架具有方形的底座，底座将安全壳环板完全覆盖并通过夹具互相连接，底座与安全壳环板之间通过天方地圆的过渡结构过渡，过渡结构具有与底座相配合的方形开口及与安全壳环板相配合的圆形开口。

优选地，所述立体框架包括位于顶部的横梁，在横梁的左右两侧分别固定有第一防水材料，在横梁的前后两侧分别设有至少两根倾斜的斜梁，左右相邻两根斜梁之间覆盖有一块所述活动防水材料。为方便吊装超大超长件，斜梁和横梁设计为可拆卸部件。

优选地，在所述横梁和斜梁上设置排水槽，在斜梁上设有用于改善安全壳内部施工环境的辅助设施，包括避雷针、通风、换气、照明、检修通道、安全栏杆［2］。

优选地，所述遥控驱动机构包括由遥控电机驱动旋转的卷轴，所述活动防水材料卷起时，其卷绕在所述卷轴上，在活动防水材料上布置有起支撑作用的托杆，托杆的两端分别在所述斜梁内的导轨中滑动，在托杆的两侧分别设有一对卷线器，每对卷线器包括位于卷轴的端部且同轴设置的第一卷线器及由第一卷线器带动旋转的第二卷线器，在第一卷线器与第二卷线器之间连接有第一钢丝绳及第二钢丝绳，托杆的端部与位于该端部同侧的第二钢丝绳相连，由第一卷线器通过第一钢丝绳带动第二卷线器旋转进而牵引第二钢丝绳带动所述活动防水材料打开或卷起［3］。

优选地，所述遥控电机为布置在每个卷轴两端的两个电机或布置在卷轴内部的管状电机，通过编码器或者限位开关对所述活动防水材料的起始和终止位置进行定位，由编码器或者限位开关向所述遥控电机发出信号来控制其启动和停止。所述电机或所述管状电机自带内制动装置。所述卷轴位于所述立体框架的下部，所述第二卷线器位于所述斜梁与所述横梁相连接的位置处。

优选地，所述天方地圆的过渡结构包括多根加强筋，每根加强筋的一端连接在所述安全壳环板的外侧，另一端与所述立体框架相连，相邻两根加强筋之间覆盖有第二防水材料，所有第二防水材料通过环箍抱紧安全壳环板。

优选地，还包括用于安装在带有环吊梁的安全壳环板的多根长立柱，长立柱的一端与所述安全壳环板上的环吊梁螺栓连接，另一端与所述底座螺栓连接。

3 具体实施方式

为使本创新设计更明显易懂，以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1及图2所示，本实施例所公开的一种核岛安全壳的临时顶盖包括位于顶部的屋顶型立体框架，立体框架为整个核岛安全壳临时顶盖的顶盖。立体框架的截面为三角形。立体框架包括位于顶部的横梁2。横梁2可以设计为分别独立的三段，吊装超大超长件时可临时拆卸某一段。在横梁2的左右两侧在垂直于立体框架横截面的方向上分别固定安装第一防水材料9。在横梁2的前后两侧连接四根倾斜的可拆卸的斜梁1，共八根斜梁1。四根斜梁1按照吊装设备的大小将位于横梁2一侧的部分分为三个部分，在每个部分上覆盖有一块通过遥控驱动机构可遥控打开或卷起的防水材料6，共六块防水材料6，防水材料6布置在立体框架的顶点至两边的上部倾斜平面上。立体框架具有方形的底座10，底座10将安全壳环板8完全覆盖，底座10与安全壳环板8之间通过天方地圆的过渡结构过渡，以减小风阻。过渡结构具有与底座10相配合的方形开口及与安全壳环板8相配合的圆形开口。

图1 临时顶盖的立体示意图

图2 临时顶盖的另一方向上的立体示意图

当需要将立体框架安装于安全壳环板8上时，底座10与安全壳环板8的固定需要先安装夹具3，即将带紧定螺钉的U型夹具结构锁紧在安全壳环板8的内外壁。夹具3圆周布置于底座10的底板大圆孔周围，通过腰子孔可以相对底座10微调，以方便将立体框架顺利安装在安全壳环板8上。

当需要将立体框架安装于更高的带有环吊梁5的安全壳环板8上时（如图1所示），为增加抗风能力，在底座10上需要另外增加螺栓连接的长立柱4，用高强螺栓将长立柱4连接在环吊梁5上。

方形底座10与圆形安全壳环板8的过渡结构包括多根加强筋13，每根加强筋13的一端连接在安全壳环板8外侧的连接板上以限制方形底座10的上下位移，另一端与立体框架相连，相邻两根加强筋13之间覆盖有第二防水材料11，所有第二防水材料11通过环箍12抱紧安全壳环板8。

如图3所示，遥控驱动机构包括由遥控电机驱动旋转的卷轴7，每块活动防水材料6对应一个卷轴7。当活动防水材料6卷起时，其卷绕在卷轴7上。驱动可以在每个卷轴7外部布置两个电机或在卷轴内部安装一个管状电机。使用编码器或者限位开关对活动防水材料的起始和终止位置进行定位，发出信号控制电机启动和停止，此电机自带内制动装置。为减小横梁2的尺寸、方便吊装，将卷轴7放置在立体框架的下部。斜梁1内布置有传动装置（含涨紧轮、过渡轮等），密封罩14起到保护电机和密封防水的作用。在活动防水材料6上每间隔一定距离就布置一根托杆16，托杆16的两端分别在斜梁1内的导轨中滑动。在托杆16的两侧分别设有一对卷线器，每对卷线器包括位于卷轴7的端部且同轴设置的第一卷线器15及由第一卷线器15带动旋转的第二卷线器19。第二卷线器19位于斜梁1与横梁2相连接的位置处。在第一卷线器15与第二卷线器19之间连接有第一钢丝绳17及第二钢丝绳18，托杆16的端部与位于该端部同侧的第二钢丝绳18相连，由第一卷线器15通过第一钢丝绳17带动第二卷线器19旋转进而牵引第二钢丝绳18带动所述活动防水材料6打开或卷起。

图3 遥控驱动机构的结构示意图

为了保证作业安全和改善安全壳内部的施工环境，在所述斜梁1和横梁2上设置排水槽，在斜梁1上设有避雷针、通风、换气、照明、检修通道、安全栏杆等辅助设施。

4 结语

该创新设计突破以往的圆形桁架顶盖连接圆柱形安全壳的固定思维模式，将临时顶盖的结构平面化，简化了传动和布置，使防水材料的打开和关闭操作更为灵活，多处的活动防水材料独立驱动，提高了施工效率，减少了人工时，大大方便操作人员，保障了人员安全，改善了施工环境；同时起到能防止雨水进入安全壳内、不影响顶部通风、吊装设备时不影响吊装作业等作用；也可安装在较低的没有环吊梁的其他环板上，应用范围更广。

［1］ 赵铁，沈文荣.一种核岛安全壳的临时顶盖：中国，ZL 2012 2 0490267.X［P］.2013-03-27.

［2］ 孙志礼.机械设计［M］.沈阳：东北大学出版社，2000：284-298.

［3］ 孙桓.机械原理［M］.北京：高等教育出版社，2001：490-522.