核电站屏蔽厂房SC结构模块拼装测量技术

明刚

摘 要：本文主要对核电站屏蔽厂房SC结构模块拼装测量过程中遇到的问题进行分析，遵循先整体后局部、高精度控制低精度的测量原则，总结出一套针对SC结构模块拼装的测量技术，以满足现场施工需求。

关键词：SC结构模块;控制网;高程;后方交会

1 概况

SC结构模块介绍

核电站核岛屏蔽厂房外露筒体采用钢板混凝土结构（即SC结构模块），就位于CV筒体外侧，两者间距为1385mm。墙体厚度为1100mm，墙体为钢板材质，钢板厚度为20mm（局部加厚为25mm），内部填充混凝土。SC结构分为连接区域（1层）、非闭合区域（2～7层）、闭合区域（8～17层）和进气孔（18-19层）四大组成部分。

SC结构模块拼装公差要求

SC屏蔽厂房整体结构由多个子模块拼装而成，平均弧长15m、高3m、宽1.1m，其尺寸巨大且拼装技术公差要求较高：钢筋混凝土结构/钢板混凝土结构连接处墙块弯曲半径±3mm，非连接处墙块弯曲半径±6mm;模块两侧面板的上下边缘水平相对偏差不超过3mm;子模块角度偏差要求：角度大于0°，小于2°时为±0.01°，角度不小于2°时为±0.02°。

2 测量方法

建立测量基准控制网

控制网为模块拼装提供全局及局部性的基准，是测量工作的重要基础。以SC-3号拼装场地控制网为例，SC拼装场地控制网分为平面和高程测量控制网两部分，采用TS30型全站仪和NA2型精密水准仪分别进行观测，并經过平差数据处理，使得控制网的精度和可靠性加强，保证了测量基准的同一系统性。

1、控制网布设

1）控制点位置应选在不受施工影响并能长期保存处，且包含平面控制点和高程水准点，以便于观测和统一保护，同时应注意保证使用过程中有第三点检查。

2）由于SC结构模块整体呈圆环形状，有内、外两层面板，需要对内、外半径进行监测，因此，所选取的控制点位要超出模块外径范围，包围所测模块并且布置均匀，形成中心六边形，点位之间可以相互通视。

3）为方便现场测量数据结果比对，将SC结构模块拼装场地控制网坐标系设为与核岛坐标系一致。

2、控制网的测量方法

平面控制网采用全站仪全圆方向观测法，每半测回方向宜2次照准读数，各方向值应取四个测回的平均值;高程控制网采用精密水准仪与铟钢尺配合进行往返闭合测量，前后视的距离差不得超过0.5m，前后视的累计差不超过1.5m。

场地放线与整平

拼装场地共布置有24个1.5m×1.5m×1.5m水泥支墩做为模块的支撑基础，施工前应对其进行调整，并做好基准线标记。

在每个支墩顶部预埋钢板上布设4个测量点，使用精密水准仪进行测量;通过最大值与最小值比较，计算出水泥支墩各测量点相对高差，根据测量数据结果加工垫铁;垫铁焊接完成后，采集标高数据，计算平整度，保证将每个支墩预埋板上表面相对标高差控制在±2mm以内。

以控制网为基准，采用极坐标法，在水泥支墩垫板上放出SC结构模块的内、外半径作为基准线，同时在地面或水泥支墩预埋板环向位置标记出SC结构模块的就位起始点。

组对、焊接过程监测

由于SC子模块尺寸巨大，且墙体结构为双面弧型钢板结构，在吊装就位及焊接过程中易产生变形，需要在模块关键部位（能够反映变形特征的敏感部位，上/下、左/右边缘150mm处，距焊缝很近且不易破坏）做好固定的观测标记进行监控，才能行之有效的把控其尺寸公差，保证最终拼装质量。

SC结构模块拼装完成以后，采集所有特征点及基准点数据，并计算出SC结构模块内、外侧半径等相关尺寸。

3 测量难点分析

环境温度影响大

通过试验数据分析证明，外界环境对测量精度影响最大的当属温度的影响。究其原因有二：其一，SC结构模块拼装场地靠近海边，且为露天，SC结构模块属于钢结构模块，受太阳直射影响，存在热胀冷缩现象;其二，上午与下午太阳照射方位不同，模块受热不均匀。

模块尺寸大，测量点数多

屏蔽厂房钢板混凝土复合结构±0.000mm至47.950mm，由167块子模块拼成，总重约2300t。SC结构子模块最大尺寸为15.5m、高2.85m、宽1.1m，单个最重为15.8 t，组合件由两层子模块拼装而成。

测量点数量多，为快速便捷的获取数据，现场使用全站仪无棱镜测距模式进行数据采集。

当目标物正对仪器时，返回的信号最大，测量结果也最精确;在入射角度大于30°以后，测距精度明显下降;由于SC结构模块呈圆弧形状，仪器正对反射物体测量效果最好，此时全站仪激光束在SC结构模块表面形成的光斑最小。

4 测量技术分析

平面控制网精度分析：

根据测量技术规定中技术指标要求，控制点的点位误差以及相邻点相对坐标中误差应在2mm范围内，SC-3号拼装场地控制网联测数据，经计算后观测平差结果。测量点位误差最大为0.55mm，相邻点相对坐标中误差为0.42mm，两项指标差都满足平面控制网技术要求。

高程控制网精度分析：

SC-3号拼装场地高程控制网共架设16测站，根据精密水准测量技术要求：

则：（往）闭合差，（返）闭合差

往返较差、环线闭合差满足水准测量技术要求。

后方交会

由于模块呈圆弧形状，为满足无棱镜测距入射角的要求，需要在模块外侧选择合适的位置架设仪器，将会造成转站次数增加，转站次数越多，累积误差就越大，会影响测量精度。

采用后方交会设站位置相对自由，可以有效减少转站次数，避免测量累计误差过大;后方交会法的应用能适应复杂施工现场的特殊要求，能够有效的解决测量模块外侧尺寸问题;后方交会法的应用也能满足无棱镜模式激光入射角度的需求，使测量工作变得快捷、准确，提高了工作效率。

全站仪后方交会（测边交会）精度，不仅与S1和S2的测距精度有关，而且与交会角度的大小有关，在分子相同的情况下，分数的分母越大，它的分数单位就越小，因此，选择在30°～120°的角度范围内进行设站，可以满足施工要求。

减少人为因素影响

人员是测量工作得以进行的主要载体，在测量工作中产生的误差是不可避免的。因此，减少人因误差，降低人为干预，能够有效控制误差对测量精度的影响。

5 结论

应用本文所提供的测量技术，通过各种测量控制方法及技术手段，可以有效的解决拼装过程中的所遇到的难点，保证SC结构模块的拼装质量。

参考文献

[1]张正禄.工程测量学[M].武昌：武汉大学出版社，2005.

[2]刘学，张弘.工程测量[M].海南：海南出版社，2007.