非能动系列堆型反应堆厂房土建关键路径优化研究

李 健，梁晓芳

(1.上海核工程研究设计院股份有限公司，上海 200233；2.中国核工业二四建设有限公司，河北 廊坊 065201)

0 引言

截至2019年1月，AP1000三代核电自主化依托项目四台机组全部投入商业运行。AP1000四台机组自投运以来，运行业绩优良，其技术性能指标达到或优于设计值[8]。2022—2023年，国务院陆续核准了三门核电3、4号机组工程、海阳核电3、4号机组工程、广东廉江一期工程、辽宁徐大堡一期工程(均为CAP1000)，非能动系列堆型启动批量化建设。国际上，美国沃格特勒AP1000 3号机组已投入商运，4号机组也将于2023年底投入使用。AP1000堆型也已纳入波兰和乌克兰等国家的核电建设规划[5-7]。

非能动系列(AP/CAP)核电机组采用成熟的技术，利用模块化设计和建造方法，随着批量化建设和成熟稳定的供应链，将在全球核电技术竞争中，获得前所未有的优势[8]。

非能动系列堆型反应堆厂房土建关键路径优化研究不仅具有深刻的现实意义，为海阳核电3、4号机组、三门核电3、4号机组、广东廉江一期工程1、2号机组、辽宁徐大堡核电项目1、2号机组核岛反应堆厂房土建施工提供指导和理论依据，长远看其研究成果也将有利于进一步降低非能动系列堆型的项目建设风险，提高非能动系列堆型市场竞争力，有利于非能动系列国内和国外两个市场的推广应用[8]。

1 非能动系列堆型反应堆厂房土建施工关键路径

核岛底板FCD——CR10吊装和安装——A层混凝土浇筑——CVBH吊装和安装——A层与CVBH底封头灌浆——内部结构第一层——内部结构第二层——内部结构第三层——内部结构第四层——内部结构第五层——内部结构第六层——内部结构第七层——内部结构第八层——内部结构第九层——顶封头CVTH吊装和安装——厂房装修——厂房封顶，如图1所示。

图1 非能动系列堆型反应堆厂房土建施工关键路径Fig.1 The critical path for civil construction of the reactor building of passive series nuclear power plant

2 非能动系列堆型反应堆厂房土建施工优化后关键路径

核岛底板FCD和CR10吊装和安装、A层混凝土浇筑(备选路径：核岛底板FCD——CR10模块化和A层钢筋模块化吊装——A层混凝土浇筑)——CVBH吊装和安装——A层与CVBH底封头灌浆——内部结构第一层——内部结构第二层和第三层——内部结构第四层——内部结构第五层——内部结构第六层和第七层——内部结构第八层——内部结构第九层——顶封头CVTH吊装和安装——厂房装修——厂房封顶，如图2所示。

图2 非能动系列堆型反应堆厂房土建施工优化后关键路径Fig.2 The optimized critical path for civil construction of the reactor building of passive series nuclear power plant

3 工期优化分析

3.1 FCD—CVBH吊装就位关键路径优化分析

依托项目(三门1、2号机组和海阳1、2号机组)和“国和二号”后续项目(三门3号机组和海阳3号机组)均按照FCD-CR10-A层混凝土—CVBH吊装就位的施工逻辑进行施工组织。

三门4号机组通过施工技术优化和逻辑研究，发起《关于4号核岛底板与反应堆外基础A层一体化浇筑的变更申请》，将FCD与A层混凝土浇筑合并实施，从FCD-A层混凝土浇筑节点，节约关键路径工期39天(A层结构施工25天，养护14天)，为保证FCD浇筑期间混凝土振捣质量，CR10上部6-10层钢筋绑扎、柱底灌浆、压力灌浆准备等在拆除完养护棚后实施，工期25天，采用该优化措施，CVBH可提前1个月就位。

海阳4号机组通过施工技术优化和逻辑研究，发布《4号核岛CV底封头A层钢筋模块预制及吊装施工方案》和《4号机组CR10钢框架与钢筋组合模块整体吊装施工方案》，采用双模块化(CR10模块化和A层钢筋模块化)施工工艺，在拼装场地内安装完成CR10本体、部分6-9层钢筋(工程量152.16 t钢筋和19.57 t钢筋支架)、安装单位的管道(工程量2.758 t)和平衡配重，极大的缩短了CR10上部分6-9层钢筋施工和管道对关键路径的占用，同时A层钢筋采用模块化，将第4层钢筋(工程量17吨)和第5层钢筋(17 t)在拼装场地安装完成后整体吊装到核岛内，此工艺优化将A层施工工期由25天缩短为5天(采用650 t履带吊将A层钢筋模块化吊装就位后，剩余9a-00～04共5圈环向钢筋和部分10a、10b钢筋在岛内进行安装，海阳4号核岛该施工作业实际用时5天)，海阳4号机组双模块化工艺优化后，CVBH可提前1个月就位。

这两种优化措施，从对关键路径工期贡献来看，差别较小。从经济性角度分析，三门FCD与A层合并浇筑的良好实践比海阳的双模块化更有优势，减少了3 200 t履带吊(CR10吊装)和650 t履带吊(A层钢筋模块化吊装)的使用，减少了防变形加固措施和计算评估，可作为后续标准化的非能动系列反应堆厂房土建施工关键路径。

FCD-CVBH吊装就位阶段，核岛土建施工单位应重点做好核岛底板和A层施工的准备，包括但不限于设计文件清单梳理、程序方案、质量计划、人力动员及培训、设备、工机具、材料、力能和场地布置等。底板各型号的钢筋、模板、CR10钢结构等材料的加工预制、核岛底板防水卷材的采购、试验和施工、塔吊资源的尽早投用，将对FCD和A层合并浇筑的里程碑点具有重要意义，应作为施工前的重点进行控制。

3.2 内部结构1层—7层关键路径优化研究

3.2.1 内部结构2、3层优化

(1)反应堆厂房2、3层合并浇筑

内部结构第2层和第3层混凝土浇筑均为大体积混凝土浇筑，按照《HYS-CC01-Z0-020 Rev.3 混凝土浇筑与钢筋放置技术规格书》要求，保湿养护的持续时间不得少于14天，内部结构2、3层合并将减少一道凿毛、养护的工期(第2层为大体积混凝土，需养护14天)，可优化关键路径14天工期。

(2)反应堆厂房2、3层管道模块化吊装

安装单位将2、3层管道(核级46 m，非核级104 m)通过在车间预制组合，运输到现场进行模块化吊装，将加大的减少内部结构土建和安装的交叉施工影响，同时减少了内部结构探伤的窗口，可优化关键路径6天工期(海阳4号核岛2-3层管道安装工期(含探伤)缩短12天，考虑土建-安装作业面局部交叉，按0.5系数计算)。

通过以上两种优化措施，内部结构2、3层结构施工关键路径优化20天。

3.2.2 内部结构4、5层优化

采用CV带物项安装的模块化方式，将P19/P20/P22贯穿件的插入板、套筒、延长管和封头在CVBH拼装场地安装，既节约了内部结构上述贯穿件的安装工期(30天)，又减少了内部结构探伤窗口的需求(插入板每个4个夜班，共12个夜班，套筒3个合计个夜班，上述贯穿件探伤需16个夜班)，考虑局部作业面土建-安装可交叉作业、夜间施工降效、内部结构2-3层施工期间可施工P19/P20/P22贯穿件，对4、5层结构施工贡献初步评判优化关键路径工期10天。同时内部结构5层浇筑和养护完成后，启动11305房间98.2～98.8 m 6层结构施工，CA03和CA02吊装就位时间可相应提前，为内部结构CA02后浇带区域创造施工条件。

3.2.3 内部结构东侧5、6层合并或东侧6、7层合并浇筑优化

内部结构第5层和第7层混凝土浇筑均为大体积混凝土浇筑，按照《HYS-CC01-Z0-020 Rev.3 混凝土浇筑与钢筋放置技术规格书》要求，保湿养护的持续时间不得少于14天，在反应堆厂房内部结构施工中，工程实施方可结合工程实际情况，选择将反应堆厂房东侧5、6层合并浇筑或东侧6、7层合并浇筑，此合并浇筑优化将减少一道凿毛、养护的工期(第6层非大体积混凝土，养护7天)，可优化关键路径7天工期。

反应堆厂房内部结构第5层开始出现功能分区，其中内部结构西侧11305房间为反应堆厂房土建施工次关键路径，11305房间区域将第5层和第6层合并浇筑，可减少一道凿毛、养护的工期(该区域第6层非大体积混凝土，养护7天)，可优化次关键路径7天工期，CA03和CA02吊装就位时间可提前7天，为内部结构CA02后浇带区域创造施工条件，避免该区域后续发展成为主关键路径。

综合考虑反应堆厂房5、6、7层施工组织安排和施工资源均衡性，标准化的反应堆厂房关键路径推荐为反应堆厂房东侧6、7层合并浇筑和次关键路径反应堆厂房西侧(11305房间)5、6层合并浇筑。

3.3 对核岛安装的影响分析和建议

非能动系列堆型反应堆厂房土建施工优化后，对核岛安装的影响主要体现在四个方面的安装需求时间提前：CR10模块的管道安装提前45天、CVBH的拼装安装提前30天、反应堆厂房核级预埋管道安装提前30天和内部结构2-3层管道的模块化安装提前50天，各项工作对应的施工先决条件包括但不限于人力动员、工器具进场、材料采购、加工预制、施工技术准备、焊接工艺评定等均需要逐项提前落实，以便安装进度能满足土建施工需求。

建议一：CVBH作为首个核岛大型结构模块，其合理拼装工期为8个月，考虑模块吊装(FCD+2M)前1个月需交付，CVBH拼装应不晚于FCD-7M启动。

建议二：反应堆厂房核级预埋管道安装标志着核岛安装工程民用核安全设备安装活动的开始，根据《民用核安全设备监督管理条例》第三十三条之规定，民用核安全设备安装单位，应在安装活动开始30日前，将项目安装质量保证清单(分大纲和程序)、安装技术规格书、分包项目清单、安装质量计划等向国务院核安全监管部门备案，安装单位应严格执行条例规定，不晚于 FCD+15天向核安全监管部门报备，以便核安全设备安装活动能顺利开展。

表1 非能动系列堆型反应堆厂房土建关键路径对比分析(优化前和优化后)Table 1 The comparative analysis of civil construction of the reactor building of passive series nuclear power plant (before and after optimization)

4 结论

非能动系列核电站反应堆厂房内部结构施工接口多，土建-安装、土建-模块、安装-模块均存在较强的逻辑关系[4]，通过施工技术研究、施工逻辑优化和模块化(CA/CV带物项、钢结构带物项、管道模块化等)的推广应用，从而形成标准化可推广的非能动系列反应堆厂房土建关键路径图，将为非能动系列反应堆厂房土建施工在节约工期、提升安全、提升质量，进而降低工程造价方面发挥显著作用。

随着核能领域“六新”(新材料、新技术、新工艺、新方法、新设备、新流程)成果的不断涌现和推广应用，非能动系列核电厂反应堆厂房土建关键路径优化研究也将有新的空间和突破，需要密切关注和分析研判，不断改进和优化反应堆厂房土建关键路径施工，为核电站的尽早投运提供了有力支持[2]。