AP1000核电站综合管廊设计要点及优化

郑涛

摘 要：本文以AP1000核电站综合管廊设计为例，在参考相关规范和类似核电站设计的基础上，探讨核电站综合管廊的设计基准，重点分析了综合管廊总平面、结构、通风、排水、消防及火灾报警等各专业的设计要点，并介绍了后续该项目的优化建议，为相关核电站综合管廊的设计提供参考。

关键词：综合管廊；核电站；总平面；设计

中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）19-0139-02

综合管廊是在地下建造一个集约化的钢筋混凝土构筑物及附属设施，将电力、通讯、给水、工艺管道等两种以上的管线集中敷设在管廊内，并设有专门的检修人孔、吊物安装孔和各类安全监测系统，实施一规划、设计、施工和维护。具有综合性、长效性、可维护性、抗震防灾性等特点，有利于地下空间的综合利用和资源共享。AP1000核电站作为国家三代核电首批项目，是一个复杂的工程项目，核岛、常规岛与核电站配套的工艺子项之间存在大量的地下管线，由于地下管线复杂、繁多，为减少施工和维修过程中对厂区反复开挖和回填，通常将厂区各种管线纳入综合管廊，统一运维、管理，从而保证各工艺子项对电厂的运行提供可靠、便捷的支持。由此可见，综合管廊对于核电站而言是重要的管线敷设载体，探讨核电综合管廊设计要点及设计优化对于核电站总平面管理工作具有重要意义。

1 綜合管廊设计规范及基准

AP1000核电站作为国家三代核电首批依托化项目，在当初进行综合管廊设计时，可参考的规范很少。截至目前，我国尚未出台电力行业的综合管廊相关规范，只在GB/T 50294-2014《核电站总平面及运输设计规范》[1]、GB 50745-2012《核电站常规岛设计防火规范》[2]中部分章节提及，GB 50838-2015《城市综合管廊工程技术规划》[3]是针对综合管廊的规范，适用于新建、改建、扩建城市综合管廊工程。核电站属于工业项目，具有一定的特殊性，所以GB 50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》不能作为核电站综合管廊的设计依据，但对于综合管廊的设计探讨具有一定的参考价值。AP1000综合管廊的布置时参照以上相关规范，满足以下要求：

（1）综合综合管廊内应设置人行通道；通道的净宽不应小于0.8m，局部困难时不应小于0.6m，净高不应小于2.2m。（2）综合管廊内未布置热力管道、易燃易爆、有毒、有放射性等危险介质的管道，电缆桥架在上，其他管道在下，厂用水管道在最下层。（3）综合管廊设人员及设备出入口，人员出入口间距不大于70m，集水坑在人员出入口正下方布置，以利于管廊积水排除，管廊内底通过建筑找坡将地面积水排至集水坑。（4）综合管廊内设置永久照明、火灾探测及报警系统。（5）在交叉口处，由于管线的立交影响、电缆桥架或托盘分支方向较多，综合管廊局部高度增大，底标高下降，以保证管线的正常通过。（6）电缆与其他管线宜分别布置在通道两侧，当布置在同一侧时，电缆应在上，除热力管外其他管线应在下。（7）不宜布置易燃易爆、有毒、放射性等有危险物料的管线，当布置时不应设置阀门、法兰等容易产生泄漏的装置或部件，且应有安全防护措施。

2 海阳核电综合管廊设计基本情况

海阳核电一期工程综合管廊由上海核工院设计，采用钢筋混凝土结构，围绕主厂房呈日字形布置，全长约2500m，连接核岛、常规岛、循环水泵房、虹吸井；设置1个人员正常出入口，每隔60m设置一个人孔，每隔200m设置吊物孔，人孔和吊物孔均高出地面300mm。综合管廊中纳入的管线包括：SWS厂用水管道、除盐水管道、工业水管道 消防水管道、生活水管道、压缩空气管道、电缆等。海阳核电一期工程综合管廊围绕主厂房封闭布置，与BOP厂房之间设置支线管廊，综合管廊总平面布置如图1所示。

3 综合管廊设计要点

AP1000主厂区主要是指核岛、常规岛及其工艺相关的BOP子项相对比较集中的布置区域。在该区域范围内，所涉及的工艺系统（尤其管道布置于室外的工艺系统）相对较多，管道的设计标准较高，管道的布置对综合管廊布置产生的干涉影响比较严重。根据核电站综合管廊涉及系统多、功能复杂、接口繁琐等特点，理顺厂区各厂房之间的关系，合理进行总图布局，依据功能分类对综合管廊进行合理的综合设计，同时完成综合管廊内部各系统的具体布置。其难点是接口配合复杂、布置协调困难，方案固化前需要统筹配合才能有效开展工作。综合管廊设计主要可分为以下几个部分。

3.1 综合管廊总平面设计

综合管廊的总平面设计主要包括平面布置设计、竖向布置设计及断面选取三个方面，每个方面应考虑的因素包括：

（1）平面布置设计。避让室外已有的建（构）筑物及吊装场地等。（2）竖向布置设计。避让外部的雨、污水管等大型不能轻易弯曲的管线（沟），并兼顾厂用水管的弯头对竖向标高的影响，以及管廊底部排水等因素。（3）断面选取。根据相关规范及不同单位的设计控制要求确定管廊内应布置管线的种类、数量，而后根据管线介质类型、系统设计要求、管线相互影响关系等进行排列布置，确定相互关系，并结合安装检修、人员逃生等要求综合确定管廊的标准断面。对于交叉口位置，考虑了管径较大的管线与人行通道的交叉，保证人员可以从较大的管线的上方通过；还应考虑上方电缆托架在交叉口时层数加高、管廊覆土、下方循环水管等因素综合确定。综合管廊的断面设计需重点考虑满足厂用水管道的布置、安装、检修需求；为厂用水管道提供合理的安装及维修空间，成为影响综合管廊断面的主要因素之一，需要结合合理可行的工程措施、厂用水管材的选取等多方面因素，综合确定综合管廊的最优断面尺寸。

3.2 综合管廊结构设计

综合管廊与核安全无关，不属于抗震构筑物，可参照相关国标和行业标准进行结构设计。综合管廊宜布置在稳定的、岩土性质均匀的地基上，地基承载力特征值不小于200kPa，不能达到要求的地段应换填砂石后夯实至设计要求。综合管廊结构设计所考虑的荷载一般包括设备荷载、静荷载、活荷载、车辆荷载、地震荷载等。跨重件道路段需要考虑重件运输时的最大重车荷载。厂区管廊和盖板考虑覆土2000厚和地面均布荷载10KN/m2，道路下方管廊和盖板考虑车辆荷载和道路自身荷载，此外综合管廊结构设计还必须考虑必要的地基处理、伸缩缝设置、密封设计等，并设置一定数量出入人孔以及安装孔。对于高出厂坪的正常出入口。

3.3 综合管廊通风设计

目前国内完工的核电站综合管廊普遍没有设置通风系统，AP1000核电综合管廊也没有设置相关通风措施。根据现有综合管廊的布置及结构形式，管廊内可设置机械通风系统与自然通风系统。

3.4 综合管廊排水设计

综合管廊内布置了大量的水管道，在调试、运行阶段不可避免的会出现“跑冒滴漏”现象，因此在管廊内每隔60m设置一个集水坑，管廊内底采用建筑面层找坡，沿管廊长度方向至集水坑3‰找坡，集水坑均位于人孔下方，便于水满时排水。集水坑内设置液位监测系统，当集水坑内水位达到设计标高时报警，提醒运维人员及时抽水、排水。

3.5 综合管廊消防和火灾报警系统设计

综合管廊内管线的布置原则为上方是二到四层电缆桥架，下方为各类工艺水管，因此综合管廊内消防和火灾报警系统设计主要针对电气、仪控等电缆进行连续监测，一旦发生火灾，各类报警装置联动响应，将火灾危害性降到最低。

管廊内的防火设计包括：（1）综合管廊内设置感烟探测器；在综合管廊的中压电缆桥架和低压电缆桥架上敷设缆式线型感温器，在人员出入口的位置处设置手动报警按钮和声光报警器。（2）管廊内净空从4.1m到7.5m不等，各类火灾探测及报警系统除特殊要求外，均安装在最下层电缆桥架以下，便于人员报警。（3）综合管廊交叉口设置防火封堵，直线段每隔50m设置防火封堵。（4）采用阻燃电缆。（5）管廊内就地布置灭火器，每隔20米布置两具磷酸铵燕干粉灭火器。

4 综合管廊设计优化

海阳核电一期工程综合管廊在施工、运行中存在若干问题，结合AP1000依托项目及海阳3、4号机组综合管廊经验反馈；国内同类项目类似管廊经验反馈；相关大管道或特殊管道（如SWS供、排水管等）的布置特性及安装、检修空间需求等。对综合管廊的设计需进一步研究与优化。对于一期工程，由于综合管廊已移交，建议维持目前的现状；对于3、4号机组工程，考虑其对00工程的影响，综合管廊已参照一期工程先行设计，并完成主体结构施工，同时进行了必要的改进，即将有厂用水管区域的管廊断面增大500mm，满足HDPE管道采用热熔焊接工艺的维修要求。为适应SWS系统安全等级不断提高的要求，将一列SWS电缆移出综合管廊，设置独立电缆沟。对于后续项目综合管廊的设计优化工作需要进一步进行深入研究，研究的內容建议与主厂区管道“立体布置”的概念相结合，主要包括：

（1）综合管廊作为主厂区管线布置的载体，扩大断面，在规范允许的前提下或采取必要的隔离措施，尽可能多的将厂区直埋管道纳入。（2）扩充后的断面应满足HDPE管道热熔安装及维修要求。（3）综合管廊内SWS系统电缆及管道，其他系统管道应具备有效规避共模事故的措施。（4）2015年实施的《城市综合管廊工程技术规范》在厂区综合管廊设计中的适用性评估。（5）优化方案与施工、生产相结合的经济性评价，如减少其他管沟工程量、降低开挖量及减少二次开挖、施工组织难度降低、热熔焊机在管廊内行走减少的施工工装等方面。（6）管廊内增加通风措施的可行性研究。

综合管廊设计优化是以室外管道立体布置为目标，管廊布置采用“主管廊+支管廊”的布置形式，支管廊与子项接口。以当前AP1000机组的“日字形”管廊作为优化基础，涉及的管线参照依托项目及后续CAP项目，最终形成主管廊及支管廊典型断面、管廊在主厂区的总体布置方案。

5 结语

综合管廊作为厂区工艺管线、电缆的重要敷设载体，在节约厂区用地、避免厂区重复开挖、便于检修维护等方面具有重要作用。总结AP1000海阳核电站综合管廊的设计要点及经验反馈，提出后续项目综合管廊设计优化建议，希望可以对其他核电综合管廊设计提供参考。

参考文献

[1]GB/T 50294-2014.核电厂总平面及运输设计规范[S].

[2]GB 50745-2012.核电站常规岛设计防火规范[S].

[3]GB 50838-2015.城市综合管廊工程技术规范[S].