EPR核电站钢筋混凝土模块吊装技术研究

伍彦均

摘 要：文章以EPR核电机组钢筋混凝土模块吊装为研究对象，对吊装技术中的吊装设备选择、吊装过程稳定性控制、防风载侧向摆动、地基沉陷等难点进行分析论证，提出了吊装设备选择、吊装过程稳定性控制、地基处理、风速控制的解决方案。混凝土模块吊装采用技术《普通厂房内吊装大型工件方法及其液压顶升设备》获得国家发明专利（专利号：ZL200910193221.4），经工程应用验证，吊装风险受控，设备安全可靠就位，成本低工期优。

关键词：EPR核电机组；钢筋混凝土模块；吊装技术

1 概述

随着我国清洁能源发展政策导向与实施，推动了核电产业发展，随着核安全要求日趋严格和新型核能技术不断创新，以美国AP1000、法国EPR为代表的第三代技术核电机组引入，模块化、大型化等施工技术面临许多新课题，其中，核电机组钢筋混凝土模块，因稳定性控制、防风载侧向摆动、地基沉陷，安全风险较大。为此，文章稳定性控制、地基处理等吊装施工的重点和难点进行探讨，希望为我国EPR核电站吊装技术研究和施工提供借鉴。

2 吊装方案可行性分析

2.1 难点分析

（1）就位场地狭窄，大型流动式起重机无法进入到设备就位旁的场地进行吊装作业，如使用大型流动式起重机进行吊装作业，必须1000t级以上履带起重机才可以满足要求，这势必造成作业成本的大量增加。（2）设备具有外形尺寸大，脆性较大，重量重等特点，而且重心不规则，吊点的选取以及吊索具挂设难度大。（3）HDA钢筋混凝土模块预制方向与就位方向不一致，吊装过程需要通过进行转向才可以满足就位要求。

2.2 方案选择

台山核电一期为两台EPR核电站，其1#机组柴油机应急发电厂房两件钢筋混凝土模块在现场预制。单件设备重量为380t，外形尺寸为11800mm×5900mm×3680mm，就位标高为-3.72m。由于现场作业环境所限，如使用流动式起重机进行吊装就位，则需要1000t级以上的履带起重机才能满足要求。由于规定吊装时间（2012年5月中下旬）现场没有1000t级以上履带起重机，如重新引入一台1000t级以上履带起重机，在时间上难以保证，而且大大增加作业成本。由于钢筋混凝土模块预制方向与就位方向不一致，所以钢筋混凝土模块需先横向平移至指定位置存放，再经进行转向，最后再纵向吊装平移至就位基础就位。根据现场的实际情况，经多方专家的论证，采用850美吨液压顶升塔和LSD-3500液压提升装置（也称劳辛格）配合，采用多功能吊装横梁进行吊点以及吊具挂设优化，通过设备起吊、设备纵向平移、设备转向、设备横向平移、设备吊装就位等步骤来完成钢筋混凝土模块的吊装工作。具体吊装工艺如图1、2、3、4所示。

2.3 创新点

（1）本次钢筋混凝土模块吊装公司是首次将液压顶升塔和液压提升装置相结合的吊装工艺引入核电建设施工，成功解决狭窄空间的超大超重件吊装作业难题，堪称核电建设狭窄空间的超重件吊装工艺的典范。（2）钢筋混凝土模块通过纵向平移、转向、横向平移等步骤，解决预制方向与就位方向不一致的难题。（3）多功能吊装横梁的应用，成功解决吊点的选取以及吊索具挂设难题。

3 吊装方案的技术论证

3.1 液压顶升装置在吊装阶段的整体稳定性验算

此次钢筋混凝土模块吊装共使用4台顶升塔对称布置，吊装重为380t的钢筋混凝土模块，顶升塔在平移过程中设备会产生水平方向的摆动（即做单摆运动），现为了方便计算防止顶升塔倾翻时设备的最大摆动角度，由对称性可知，每台顶升塔的受力一致，现单独对其中一台顶升塔进行受力分析，顶升塔底部与轨道梁接触的4排轮子呈1400mm×1600mm的一个矩形，此次吊装平移过程，顶升塔最大高度为7748mm，顶升塔顶部承载竖直力F及水平力T，由力矩平衡定理可知：当F×700=T×7748时，此时顶升塔存在倾翻危险，既T=0.09F。

已知每台顶升塔上方竖直承载113t，既T<10.17t时，顶升塔系统是稳定。此时由单摆的受力分析得，tana=10.17/113，a=5.2°，既当钢丝绳偏角小于5.2°时，设备的偏摆量控制在705mm时，系统是安全的。

3.2 风载的验算校核

钢筋混凝土模块的结构为长方体结构，其最大的有效迎风面积为A=43.424m2。

根据风载荷公式：F=C·Kh·q·A

其中：C-风载体形系数，取C=1.2；Kh-风压高度变化系数，按高度10～20m，取Kh=1.56；q-标准风压，q=V2/16，V为风速；A-迎风面积，A=43.424m2；当风速为6级大风时，风速为10.8m/s，F=5.2t<10.17t安全；所以，即使是在6级大风条件下作业，吊装系统是安全的；但按照大件吊装相关标准规程，6级及以上大风条件禁止吊装作业。

3.3 地基承载力计算

钢筋混凝土模块纵向平移时，中间单个均载板承重265.5t，均载板面积14.4m2，则地压为18.44t/m2。钢筋混凝土模块横向平移时，中间单个均载板承重288t，均载板面积14.4m2，则地压为20t/m2。钢筋混凝土模块吊装时，外侧单个均载板承重142t，均载板面积14.4m2，则地压为9.86t/m2；中间单个均载板承重285t，均载板面积14.4m2，则地压为20t/m2，厂房内侧单个均载板承重170.5t，均载板面积9.6m2，则地压为17.76t/m2。现要求作业区域地基全部按25t/m2来处理，满足施工要求。

4 方案实施

4.1 施工工艺流程（见图5）

4.2 方案现场应用（见图6-图9）

5 社会经济效益

台山核电站EPR第三代核电机组钢筋混凝土模块共8台，至今为止，我司通过优化吊装引入方案采用850美吨液压顶升塔和LSD-200液压提升装置成功完成了2件柴油机混凝土吊装引入工作 ，后续还有6件次的吊装工作。后续的吊装工作也将采用本方案进行吊装作业。这彰显了我司的吊装实力，赢得业主的对我司大件吊装工作充分的肯定。本次钢筋混凝土模块吊装公司是首次将液压顶升塔和液压提升装置相结合的吊装工艺引入核电建设施工，堪称核电建设狭窄空间的超重件吊装工艺的典范。该吊装工艺在台上核电常规岛设备在库房的装卸车工作中得到了推广应用。endprint