“华龙一号”反应堆厂房土建施工进度优化研究

□孙传艺 邢 辉

“华龙一号”是我国具有自主知识产权的第三代核电技术，福清核电5号机组为“华龙一号”全球首堆示范工程，在首堆工程现场实际建设过程中，反应堆厂房土建部分区域施工对机组工期造成了一定影响，本文通过对相关区域进行施工逻辑及工期优化分析，研究并寻求了科学合理的进度优化方案，以满足“华龙一号”机组关键节点和工期要求，为后续“华龙一号”堆型工程建设提供参考和借鉴。

一、反应堆厂房外挂水箱施工进度优化

(一)外挂水箱施工影响简介。“华龙一号”作为三代核电，增设了PCS(非能动安全壳热量导出系统)、PRS(二次侧非能动余热排出系统)等非能动安全设计，外挂水箱为其重要组成部分，水箱施工滞后，将直接造成PCS、PRS系统移交调试滞后，并可能导致机组热试节点滞后。因此，深入优化外挂水箱施工工期具有十分重要的意义。

(二)外挂水箱施工进度优化。

1.主要施工逻辑及优化方向。一是外挂水箱生根在反应堆厂房外壳，因此施工启动在逻辑上受反应堆厂房外壳施工进度驱控。二是外挂水箱为悬挑结构，首堆工程施工时通过在反应堆周边厂房屋面搭设脚手架进行底模支设，即外挂水箱逻辑上受KX、SX、LX等厂房及楼梯间施工进度驱控。三是外挂水箱直接制约PCS、PRS系统施工，进而制约机组热试。综上，外挂水箱施工具有启动晚、滞后影响大的特点。同时水箱工程量大，在有限施工窗口内极易出现施工滞后。为减轻外挂水箱施工对“华龙一号”后续机组热试关键路径的影响，主要优化方向为以下几方面。

(1)提前外挂水箱施工启动时间，降低水箱施工滞后风险。外挂水箱施工启动前置条件过多，KX、SX、LX等周边厂房及楼梯间屋面为水箱施工脚手架的生根基础，而周边厂房主体结构施工周期长，且任一厂房出现滞后都会外挂水箱施工造成影响；同时水箱施工脚手架搭设工程量大(脚手架高度达20m)，施工风险大且耗时较长，因此考虑优化措施用以切断该逻辑条件具有重要意义。

(2)在有限时间窗口内缩减外挂水箱施工工期。

2.进度优化措施。

(1)在外挂水箱下方增设钢梁桁架支撑体系承担底板施工载荷，切断周边厂房与水箱间的逻辑制约。优化思路为：在外挂水箱下方增设钢平台支撑体系；钢支撑体系承担外挂水箱底层楼板的施工荷载，水箱以上墙板的施工荷载由底层楼板承担；外挂水箱各层墙、板与外壳筒体一次浇筑。通过该思路，设计院已完成相关设计及力学计算。

通过设计优化，在外挂水箱下部增加永久式钢梁桁架+压型钢板构成的支撑体系进行施工，能够对水箱施工提供作业平台、避免满堂支撑脚手架的搭设与拆除、减少高空作业量，从而降低了施工难度及施工风险，并对水箱周边厂房的封顶时间不做要求，有效向前拓展了外挂水箱施工窗口。

(2)外挂水箱钢覆面先贴法施工，缩短施工工期。外挂水箱不锈钢工程量约为220吨，焊缝长度约3,450m，探伤底片数约1.5万张，在“华龙一号”首堆工程建设中，外挂水箱钢覆面施工自FCD+41启动，至FCD+50.3盛水试验结束，共耗时8.7个月，从而成为首堆工程机组热试关键路径。

“华龙一号”堆型后续机组外挂水箱可采用先贴法施工，通过在车间进行池壁覆面板及池顶覆面板组对、焊接及无损检测，完成覆面板子模块制作，利用平板车依次倒运至现场，采取多吊点平衡梁吊装(根据不同模块背肋布置，在竖向槽钢背肋上设置吊耳孔)，在主体结构浇筑前进行钢覆面子模块整体吊装，实现覆面板先贴。采用先贴法施工，可有效减少外挂水箱现场焊接工程量(同时减小降雨潮湿天气对不锈钢焊接工期的影响程度)、减小不锈钢覆面吊运次数(同时减小大风天气对不锈钢焊接工期的影响程度)，减小探伤拍片数(同时减小探伤窗口对施工工期的影响)，从而消除外挂水箱施工对机组关键路径造成的影响。

二、反应堆厂房外穹顶施工进度优化

(一)外穹顶施工影响简介。“华龙一号”反应堆厂房为双层安全壳结构，具有施工复杂、施工工期紧、标准要求高等特点，外穹顶作为双层安全壳施工的重要环节，在首堆示范工程施工时需借助内层安全壳顶部搭设的满堂脚手架进行模板支设，同时，在外穹顶施工养护完成后需对满堂脚手架进行拆除。由于反应堆厂房内、外层穹顶间施工空间狭小，外穹顶模板体系的支设十分困难，且脚手架搭设工程量大、拆除倒运难度高，因此在外穹顶施工关键路径中占有较大的工期比例，而外穹顶施工滞后将影响到机组“安全壳A类试验”、“壳间负压试验”，并可能对机组总工期造成影响。

(二)外穹顶施工进度优化。

1.主要施工逻辑及优化方案。

(1)外穹顶B层混凝土在反应堆厂房APC外壳(以下简称外壳)第21层混凝土完成后施工，A层混凝土可与外壳第21层同时施工(见图1：反应堆厂房内外壳施工分段示意图)。

图1 反应堆厂房内外壳施工分段示意图 图2 首堆工程外穹顶脚手架搭设示意图

(2)反应堆厂房外壳第21层混凝土需在第20层混凝土完成后施工，第20层混凝土为变径结构，若在预应力张拉小车拆除前施工，将会导致张拉小车无法顺利用塔吊拆除并吊出，因此，第20层逻辑上需待预应力张拉结束后进行施工，同时还受其下层外壳混凝土施工所驱控。

(3)外穹顶混凝土需在内穹顶上搭设满堂架及定型模板体系进行施工。因此，在内穹顶混凝土施工过程中，需提前在内穹顶混凝土上预埋工装，用作外穹顶施工脚手架搭设的基础。类似工装在外壳第16层混凝土施工过程中也需要提前进行预埋，作为外穹顶施工脚手架支撑平台的施工。

(4)外壳第19层施工完成后，可在内外壳间非扶壁柱区域+45.13米标高位置安装支撑平台，扶壁柱区域需待预应力张拉小车拆除后施工(见图2：首堆工程外穹顶脚手架搭设示意图)。

(5)外穹顶施工、养护完成后，需在拆除满堂脚手架前进行外穹顶内侧油漆涂刷，油漆完成后进行+45.13米以上壳间次钢安装。

(6)拆除内外穹顶间满堂脚手架后才可进行安全壳A类试验。

综上，“华龙一号”后续项目外穹顶施工优化可考虑使用内侧设置钢衬里方案，利用大吊车整体吊装并焊接就位，从而代替传统满堂脚手架模板体系，起到外穹顶混凝土底层模板的作用，可以很好地避免在内外穹顶间高空狭窄空间内搭拆脚手架带来的安全风险，同时对逻辑优化具有积极意义。

2.逻辑优化分析。

(1)在外壳第19层，即最后一段标准层施工时，提前在其内侧预埋一圈环形连接件，作为后期与外穹顶钢衬里的焊接区域。

(2)外穹顶钢衬里需在预应力施工完成前拼装并油漆完成。

(3)预应力完成后，进行外穹顶钢衬里吊装、焊接；钢衬里焊接完成后，对焊缝进行油漆。

(4)外穹顶钢衬里施工完成后进行外壳第20层、21层及外穹顶混凝土施工。

(5)外穹顶钢衬里施工完成后，在反应堆厂房内部结构条件允许的情况下可进行安全壳A类试验。

首堆施工方案中，安全壳A类试验受外穹顶混凝土施工所驱控，需在内外穹顶间满堂脚手架拆除后方可进行,由于预应力施工工期和外穹顶施工工期较长且容易出现滞后，因此安全壳A类试验按期实现具有很大风险；而外穹顶内侧设置钢衬里方案则解除了外穹顶与安全壳A类试验间的逻辑关系，使安全壳A类试验在反应堆厂房内部结构条件具备后即可施工。

首堆施工方案中，外穹顶施工需待APC外壳施工至21层后进行。而外穹顶内侧设置钢衬里方案则将外穹顶施工的部分工作提前到预应力阶段平行进行，在逻辑上减小了施工滞后风险及其影响。同时避免了首堆方案因脚手架等材料倒运而留设二次浇筑孔洞，更好地保证外穹顶结构的施工质量，在提高外穹顶结构整体性的同时缩减了二次浇筑环节工期。

外穹顶内侧设置钢衬里方案，可为内外壳间贯穿件安装等施工作业提供相对良好的作业环境，有利于相关系统施工工期的缩减；可以避免首堆方案高处密闭空间作业，更利于“华龙一号”工程建设。

3.工期优化分析。

(1)首堆方案在内穹顶混凝土上预埋工装，将增加锥体预埋工期，考虑每层内穹顶混凝土结构增加1天工期，共计增加10天工期，优化后可节省该工期。

(2)首堆方案预应力张拉小车拆除后，在+45.13米支撑平台及内穹顶上搭设满堂架及定型模板体系，预计增加工期1个月，优化后可节省该工期。

(3)首堆方案外穹顶施工后需进行混凝土养护，养护完成后需借助满堂脚手架进行外穹顶内侧油漆施工、满堂脚手架拆除，脚手架拆除后具备安全壳A类试验条件。优化后外穹顶钢衬里焊接完成后，内外壳即可具备安全壳A类试验条件，减少逻辑制约25天。

(4)优化后外穹顶钢衬里拼装可提前进行，外穹顶油漆可在拼装期间进行，不占用主线施工工期。

(5)优化后外壳第19层预埋件预计增加工期7天。

(6)优化后外穹顶钢衬里虽增加了吊装及焊接工期，但同时减少了外穹顶模板支设工期。

三、结语

“华龙一号”首堆示范工程建设中，反应堆厂房外挂水箱及外穹顶施工均出现较大幅度滞后，给机组热试及装料关键路径造成了一定程度的影响。通过分析，“华龙一号”后续机组可采用外挂水箱不锈钢覆面先贴法施工，有效缩短水箱主线施工工期；采用外挂水箱下方增设钢梁桁架支撑体系承担水箱底板的施工载荷，有效切断周边厂房施工进度对外挂水箱施工的逻辑制约；采用外穹顶内侧设置钢衬里方案，在外穹顶施工与安全壳A类试验逻辑中植大量浮时的同时减少了高空作业，降低了安全风险，并提高了机组整体进度的抗风险能力，上述措施对中国自主研发的三代核电技术“华龙一号”核电机组的建设与推广具有重要的意义。