AP1000反应堆穹顶吊装施工测量方法的探讨

文/董辉、胡志平 中国核工业二四建设有限公司海阳核电项目部 山东烟台 265100

AP1000反应堆穹顶吊装施工测量方法的探讨

文/董辉、胡志平 中国核工业二四建设有限公司海阳核电项目部 山东烟台 265100

反应堆是核电站的关键部位，穹顶既是反应堆的安全壳，又是各种构件和设备的悬挂点或安装处。穹顶体积大，重量大、吊装高差大，安装精度要求高。从实际出发，对反应堆穹顶拼装场地和重型吊车基础定位、穹顶各层标高与半径测定、穹顶构件的定位和安装测量进行探讨，提出切实可行的测量方法。

反应堆穹顶；基础定位；径向主梁

1 引言

反应堆的穹顶是核电反应堆重要组成部分，正常称为安全壳。AP1000核岛穹顶为类圆台状，顶面直径∅12.50m（外径），底面直径∅41.30m（外径），高10.95m。由于穹顶体积大，重量大，结构复杂，安装点相对高差大，精度要求高，是核电工程施工和测量难度最大的工程之一。本文结合海阳1#核岛反应堆穹顶的实际，对反应堆穹顶施工测量方法进行探讨。

2 吊装施工控制测量

为了将重718.4吨（包括CH67、CH72、CH73附属模块）、高十米左右的穹顶一次准确无误的吊装到30多米高的反应堆顶部，必须建立高精度的工程控制网，并采用独立坐标系统。一般以反应堆中心作为坐标原点，以反应堆主十字线方向为起始方向，在反应堆周围布设一个小型的高精度边角网。海阳1#核岛反应堆施工控制网网图（图1）采用TC2003全站仪观测，水平角测4个测回，边长往返观测，平差结果点位最大误差为2mm，满足精密工程控制网精度要求。

2.1 控制测量方法与技术要求

通过已确定的穹顶拼装场地中心点QJM0与两个已知控制点，首先精确测量出0°角度线和0°角度线上的半径（一般取穹顶拼装半径的1.5—3倍），做为穹顶拼装场地测量基准点；其次分别精确测量出90°、180°、270° 3条角度线和角度线上的半径（一般取穹顶拼装半径的1.5—3倍）。分别命名为：0°角度线控制点QJM01、90°角度线控制点QJM02、180°角度线控制点QJM03、270°角度线控制点QJM04。最后利用0°角度线上的QJM0和QJM01为已知测量控制点，与QJM02、QJM03、最后利用0°角度线上的QJM0和QJM01为已知测量控制点，与QJM02、QJM03、QJM04形成三角网进行外业测量和内业平差。根据平差结果进行现场修正。平面控制网的建立保证了穹顶拼装过程中测量精度的相对统一，也最大限度的避免了因测量产生的误差。制网网图如图1所示：

图1 穹顶吊装场地平面控制网网图

2.1.1 边角网水平角观测

水平角观测按全圆观测法4个测回，照准同一目标的时候照准两次，读数两次。在水平角观测时，除符合以上各项要求外，外业观测均在下午成像清晰稳定的有利时间内进行。

2.1.2 水平角观测技术参数统计

表1

2.1.3 距离测量

距离测量往返各观测四测回，一测回为照准目标一次，读数三次，取其算术平均值。测回间应重新照准目标。每个测站测定仪器所在环境下的温度、大气压及相对湿度参数，对边长进行气温改正。

2.1.4 距离外业观测技术参数统计

表2

3 重型吊车基础和穹顶拼装场地定位

穹顶拼装好以后，在吊装、安装过程中，要求一次准确到位。由于重型吊车的原因，在吊装过程中没有调节的机会，增大了吊装、安装的难度。必须先进行图上设计，确定重型吊车中心坐标和穹顶中心坐标，同时必须充分考虑吊车起重臂的回转半径，并顾及起吊时不与其它厂房和建筑物相撞，保证穹顶顺利吊装到位。吊车选用3200t履带吊SFSL工况，超起配重1580t，在36m工作半径状态下，完成穹顶的起吊、顺时针旋转92.59°，与吊车前行方向一致，沿着该方向向前行走15.18m，到达吊车吊装就位站位点，加超起配重至1740t，主臂趴臂变幅使吊装半径达到38m，将穹顶吊装就位。穹顶吊装平面布置如下图所示。

为了保证穹顶与反应堆正确对接，即零方位完全重合，重合点的最大误差应小于±5mm。因此，必须计算穹顶在地面组装时零方位与反应堆零方位的夹角。以海阳核电1#核岛反应堆为例，设计穹顶中心坐标A=369.9330m,B=310.8710m; 穹顶起吊吊车站位点坐标A=351.6330m,B=280.0710m;穹顶吊装吊车站位点坐标 A=338.1620m，B=287.0660m。反应堆、吊车、穹顶3者在吊装前的地面相对位置见图2

设计结束以后，利用吊装施工控制网，精密放出穹顶中心和吊车中心的位置。在检查确认无误后，以穹顶中心为圆心，以穹顶底部下口半径为长度，放样出其边线。以穹顶零方位定向，全圆法检查0°，90°，180°，270°四个方位线，最后进行归零观测，确保四个方向线在精度范围内。以零方向线为起始，每隔11.25°，半径r=20.65m放样出1个穹顶支墩的点位，共32个。每个支墩点上浇筑出高地面120cm的支墩。在整个浇筑过程中，用精密水准仪进行监测，保持32个支撑墩的高度在同一高程面上，限差±1mm。

4 穹顶各层标高与半径的测定

穹顶是异地制造后运到实地的。因为穹顶为半球形，各层半径不完全相同。穹顶各层标高与半径的测定，目的是检查各部分是否符合设计的要求；其次，保证按设计要求拼装，若某一项指标超过限差，可在现场进行切割或焊接等工作。因此，对测量要求极高。穹顶的标高（高度）测量是假定各支撑墩的上表面为零点，相当于穹顶下口标高为零.各层上口的标高，因高差较大，均采用精密水准仪与悬挂钢尺的方法测定。每层环次梁上测量15-20个点，半径的测量是将全站仪架设在穹顶的中心上，测定穹顶各层的半径。观测结果按规范要求进行一系列的改正，各观测点高程之差应不大于±4mm。

5 穹顶径向梁的安装及钢筋支架的定位

穹顶既是反应堆的安全壳，又是各种构件和设备的悬挂点或安装处。穹顶的32 根W36＊395 的径向主梁构成整个穹顶是个曲面（图3所示），定位难度大，一般先在穹顶安装地面中心点架设测量仪器，按径向主梁的设计半径和方位，在地面上放出投影点位，放线班配合进行细部放样。并通过各点间的几何关系（如测量弦长）进行检查，点位误差应小于±2mm。经检查无误后，各投影点位在地面做出明显标记，并绘出点位图。待各径向主梁按照放样的线拼装好后，还需第二次测量，以检查其实际位置的准确性。待焊接完成后，进行第三次测量。整个过程精度要求高，难度大。

图 3

待穹顶焊接完以后，在穹顶吊装前，对其位置进行全面的复核。放样的方法与径向主梁大致相同，在穹顶的顶部搭设测量脚手架，通过测量的方法，将仪器安置在穹顶中心点上，根据支架点的各个参数，将各支架点的放样到径向主梁上，与前面介绍方法不同的是，各支架点的定位由3维参数确定，及方位、半径和高程。还需要用精密水准仪检查相对高差，确保精度的可靠性。

6 结论

穹顶各层拼装和内部的锚固件、环梁等安装后，经反复复核无误，地面拼装、固体安装等工作结束，接着就是整个穹顶的吊装工作。从实际来看，整个穹顶施工测量难度大，精度要求高，必须把握住每个环节，重点是穹顶中心和重型吊车中心的确定，同时考虑重型吊车起重臂的特点。海阳核电站1#核岛反应堆的穹顶吊装一次成功，为反应堆内部的设备安装、调试工作创造了条件，具有一定的经济效益和社会效益

[1]GBT15314-94，精密工程测量规范[S].

[2]张正禄，等.工程测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2005.

[3]赵吉先.核电工程控制网布设及特点[J].测绘工程，1998，（4）.

[4]吴俊昶，等.控制网测量平差[M].北京：测绘出版社，2006.

[5] ANSI/AISC N690-1994 核设施安全相关钢结构的设计、制造和安装规范；HY1-1270-S0H-300002 《1#核岛屏蔽厂房叠合式穹顶钢结构拼装方案》CFC.1； HY1-1000-A0H-300010 《1#核岛穹顶拼装测量方案》CFC.1

[6] 1#核岛区吊装场地加固设计计算书、HY1-1270-S0H-300008《1#核岛屏蔽厂房叠合式穹顶钢结构整体吊装方案》、《海阳AP1000 项目CC8800-1 TWIN 型履带吊车场地、道路要求.