主设备预引入方案中主设备房间的提前移交

罗 非

中国中原对外工程有限公司 北京 100000

1 前言

国内以往CPR1000、WWER、EPR等压水堆项目的建设中，核岛关键路径中压力容器、主泵和蒸汽发生器等主设备的安装均开始于穹顶吊装之后，也通常将穹顶吊装作为核岛土建主要阶段进入安装主要阶段的标志。而在“华龙一号”海外首堆的建设中，在工期压缩、设备国产化等多重压力下，为有效降低工期风险，采用了主设备预引入施工方案，在穹顶吊装之前，即通过重型吊车将压力容器和三台蒸汽发生器直接吊装就位，提前实现主管道焊接。该方案促使土建和主设备安装工作深度交叉，以赢得主设备安装的富余工期，降低工期风险。

主设备预引入施工方案给反应堆厂房内部结构土建施工提出了新的要求，即大幅提前主设备房间的移交。

作为核岛土建阶段关键路径之一，在反应堆厂房内部结构施工中，土建施工方面都无一例外的在投入资源的质和量上给予了充分的保障。但反应堆厂房内部结构土建施工均面临着作业环境复杂、作业面狭窄等多重制约因素。一味的提高资源投入，已实现不了大幅提前主设备房间移交的目的。因此，为了适应主设备预引入的需要，内部结构土建施工更多的要其他方面着力，比如改变施工工艺、设计施工顺序等。

2 施工工艺的改变

提前移交反应堆主设备房间是实现主设备预引入方案的基础。首先，反应堆堆坑部分（-5.460m -±0.000m）应提前移交安装，以提供压力容器金属保温安装的环境；随着工程进展，当反应堆厂房内部结构土建结构完成时，换料水池（+6.152m - +16.420m）应具备压力容器吊装就位时的要求。通过何种施工方法能够提前移交设备房间成为解决问题的关键。

2.1 传统的不锈钢覆面后贴法施工

换料水池内壁为不锈钢覆面。按照传统的施工方法，该水池不锈钢覆面采用后贴法施工，从换料水池池壁凿毛至池壁不锈钢覆面安装完成，绝对工期约6.5个月。

2.2 不锈钢覆面先贴法施工

实施主设备预引入方案后，要求压力容器吊装就位时间前移至穹顶吊装前，但不意味着穹顶吊装节点能够顺延6.5个月，否则将得不偿失，比如内壳预应力张拉、外壳等土建施工将大幅滞后，进而影响安全壳打压试验等工作。压力容器吊装就位时间前移实际要求堆坑换料水池不锈钢覆面安装大幅提前，不仅是为了满足压力容器引入所需的清洁度，而且是为了消除土建施工活动对压力容器造成的碰撞风险，保证压力容器安全[1]。

为了实现上述设想，需引进不锈钢覆面先贴法施工，在钢筋混凝土结构施工的同时，完成不锈钢覆面的安装。

2.3 以模块化实现不锈钢覆面先贴法施工

2.3.1 换料水池模块

根据“华龙一号”换料水池的结构特点，现场委托设计方将换料水池内壁，即不锈钢覆面一侧设计成为一整体钢结构模板内胎，以此代替传统的混凝土墙体木模板体系。

换料水池模块由重型吊车整体吊装就位。模块标高+6.152m - +16.500m，覆盖了内部结构+7.500 - +16.420m的两层墙和两层楼板。在施工过程中，模块既作为换料水池内壁一侧承受混凝土侧压力的介质，又作为不锈钢覆面预装的载体，实现了不锈钢覆面先贴法施工。

同时，模块实现了建、安工作的隔离。以传统的施工顺序，受制于建、安交叉施工的各类风险，压力容器保温支架只能在反应堆厂房内部结构全部完工并且堆芯塔吊拆除完成后开始安装。采用堆腔水池模块化施工后，模块及模块下方的堆坑结构组合形成了一道密闭的施工屏障，屏障内外的施工活动相互隔绝，很大程度上降低了反应堆堆坑（-5.460 - +2.705m）内的施工安全和成品保护风险，也提高了房间清洁度的可控程度。如此，反应堆堆坑在模块就位后（在换料水池池底+6.152m完成浇筑后15天）即开始装饰施工，经23天实现反应堆堆坑房间移交，并在内部结构+7.500m - +13.500m结构层施工期间启动了压力容器保温支架的安装。安装工作和内部结构土建施工因模块形成的屏障得以同时开展。

图1 堆腔换料水池模块化施工逻辑

因首次采用换料水池模块化施工，其面临的各种风险使内部结构+7.50至+16.50m施工稍有延迟。但从安装工程角度出发，换料水池模块化施工又实实在在的缩减了不锈钢覆面后贴法施工所需的绝对工期，实现了建、安施工深度交叉，使反应堆压力容器预引入得以实现。

表1 两种施工方法反应堆厂房内部结构工期对比

表2 两种施工方法反应堆厂房相关阶段工期对比

2.3.2 模块化施工的风险控制

引入模块化施工后，混凝土和不锈钢覆面一次浇筑成形，一方面避免了繁琐且大工程量的混凝土基层处理，避免了不锈钢覆面现场施焊，另一方面也带来一定程度的风险[2]。

2.3.3 混凝土空鼓缺陷的预防

传统的后贴法施工，需要在安装覆面前对混凝土基层进行处理，水池内壁要求光滑平整，任何方向的偏差不得超过2mm。而对于先贴法施工，则要求不锈钢覆面和混凝土表面紧密结合，不得产生混凝土空鼓缺陷。在本项目水池模块设计中，并未对预防混凝土空鼓缺陷做针对性设计。所以在水池模块预制前，现场进行了一系列模拟试验，最终在模块靠混凝土一侧增加锚固钉，确保了两种材料的紧密结合。

2.3.4 水池墙体施工方法的改变

实施水池模块化施工后，模块作为内胎代替了水池内壁一侧的木模板，水池墙体从双面墙施工方法改变为单面墙施工方法，双面墙原本可靠的对拉螺杆加固体系不再适用，改为单面墙特殊的螺杆加固方法，增加了施工难度。

2.3.5 水池墙体分层浇筑高度的改变

堆腔水池墙体与+10.05m、+12.08m及+16.42m楼板相交接，结构形式复杂。通常墙体的水平施工缝是位于楼板底标高附近，但受模块承受混凝土侧压力能力的制约，墙体分层最大高度受限，墙体水平施工缝位置不能满足通常做法。现场需根据模块的设计能力和土建结构的特点增加或减少施工缝，满足施工缝正常合理的位置设置。

2.3.6 成品保护

模块就位后，水池不锈钢覆面直接朝向施工作业面，将面临钢筋、预埋件、焊接、混凝土浇捣等作业对其产生的损坏风险。不锈钢覆面的成品保护不仅应在现场硬件上实施，而且需配合工人上岗前的作业培训，充分梳理从模块吊装就位到木模板拆除间的每一个流程细节，制定合理的风险预防措施。

2.3.7 垂直运输

模块化施工区域处于堆芯部分，模块引入前后，需对反应堆厂房内部结堆芯塔吊进行拆除和恢复，会在短时间内对内部结构施工的垂直运输工效造成影响，在此期间，应协调好周边塔吊对内部结构施工的支持[3]。

堆芯塔吊拆除是堆芯模块完全拆除的前提，在堆芯塔吊拆除时机上，建、安施工存在矛盾，应把握好堆芯塔吊的最终拆除时机。一方面，为尽快开始压力容器金属保温及导流板的安装，堆芯塔吊宜及早拆除；另一方面，为保障反应堆厂房内部结+16.45m以上结构施工的垂直运输，堆芯塔吊宜尽量延迟拆除，亦是保障蒸汽发生器的按时引入。最终堆芯塔吊拆除时机选择在二、三环路+16.45m以上结构全部完成后，一环路结构即将完成前，充分考虑了压力容器和蒸汽发生器的引入顺序，平衡了主设备的引入需求。

2.3.8 人工功效

堆腔水池模块化施工客观上减少了作业面，人工工效的保障已经不能靠单纯的提高人员数量来实现，施工承包方应做好充足的人员操作培训和交底工作，提高人员操作的熟练程度，降低安全、质量风险，确保一次性把事情做好，杜绝因安全、质量问题导致的返工、停工。

3 设计施工顺序

作为主设备预引入方案实施的一部分，三个蒸汽发生器环路间同样需提前房间移交。提前开始房间装饰工程，合理安排建、安交叉施工，是及早具备蒸汽发生器引入条件的关键。设备引入前，房间内的主要工作包括装饰施工、二次钢结构平台施工、蒸汽发生器垂直支撑二次埋件施工、蒸汽发生器垂直支撑和水平支撑引入和安装、蒸汽发生器主管道热段引入等。

3.1 提前释放作业空间

蒸汽发生器环路间从底标高±0.00m至顶标高+23.00m，从底至顶上下贯通，通常利用满堂支撑以支持该房间各层的施工，当蒸汽发生器环路土建结构全部浇筑完成后，满堂支撑开始拆除，此时才开始具备房间装饰的作业空间。

为了提前开始房间装饰工程，必须提前释放蒸汽发生器环路间内部空间。根据蒸汽发生器环路间上下贯通的特点，当分段完成设备操作和转运平台层（+16.45m）的浇筑后，只需在蒸汽发生器环路间+16.45m断面设置一道临时施工平台，即可将该房间划分为上、下两个互不干扰的区域进行施工。其中+16.45m以下立即拆除满堂架以开始房间装饰；+16.45m以上则利用临时平台继续土建结构施工。

3.2 两阶段施工

三个蒸汽发生器环路间施工先后顺序总体参考蒸汽发生器支撑、主管道等关键设备的到货情况。同时，围绕+16.45m临时施工平台的搭建和拆除，蒸汽发生器环路间内部各项工作可设计成两个阶段。第一阶段从+16.45m临时施工平台搭建到蒸汽发生器环路间移交安装，以+16.45m为界，以上继续土建结构并完成装饰施工，以下安排建、安交叉施工并完成装饰施工；第二阶段从蒸汽发生器环路间房间移交直至蒸汽发生器引入，期间引入了蒸汽发生器垂直支撑、水平支撑和主管道热段。

图2 蒸汽发生器环路间施工逻辑

通过释放作业空间和两阶段施工，三个蒸汽发生器环路间从反应堆厂房内部结构全部完成到三台蒸汽发生器引入完成，总计用时46天，并较传统引入方案提前了约9个月。通过提前释放蒸汽发生器环路的作业空间，房间下部的装饰和安装工作得以和房间上部的混凝土结构并行施工，在设备供货能够得到充足保障的情况下，从提前释放作业空间赢得作业时间的价值得到极大的体现。

表3 两种施工方法首个蒸汽发生器环路房间移交工期比对

4 结束语

主设备预引入方案实施的目的主要是通过优化关键路径上的建、安施工逻辑，释放安装工作的工期压力。在反应堆厂房内部结构土建施工阶段，选择改变堆腔换料水池施工工艺作为突破口，具有明确的目的性和可实施的操作空间，换料水池清洁区的建立提前了8.5个月，使得模块化施工在主设备预引入方案中起到了重要的纽带作用，更显示出不锈钢覆面先贴法在优化核岛关键路径方面的潜力；而提前释放蒸汽发生器环路间作业空间，也为建、安分阶段施工创造了条件，首个蒸汽发生器环路间房间移交至少提前了2.5个月。主设备间房间移交的大幅提前，为建、安施工逻辑的优化提供了空间，成为主设备预引入方案成功实施的前提之一。以往由穹顶吊装为标志的建、安主要施工阶段分界线，目前在主设备预引入方案的实施中已变得模糊。

主设备预引入方案作为建、安阶段的可实施性方案，是核电工程在关键路径上不断探索的成果，成为我国海外核电名片的点睛之笔，将进一步提升我国“华龙一号”的海外竞争力。