“华龙一号”常规岛围护结构模块化施工技术研究与应用

苏光艳 黄巧娟 宋健

摘要：核电常规岛围护结构属核电常规岛关键结构之一，用于常规岛主厂房墙体封闭，是主行车调试运行及发电设备安装的前提条件。文章对围护结构模块化进行研究，按照工期优化思路，从模块化施工、工艺优化、标准化建设等方面切入，研究高性价比的标准建造技术、融合设计和建造阶段的技术要求，为后续形成指导性规范文件提供参考，为同类项目进行模块化施工提供指导。

关键词：华龙一号；围护结构；模块化；吊装工装

中图分类号：TU758  文献标识码：A   文章编号：1674-0688（2023）03-0064-04

0 引言

我国核电已进入安全、高效的发展时期，对核电工程质量、工期、工程造价等方面均提出了更高的目标和要求。核电常规岛工程中，常规岛围护结构具有工程量大、安装风险高、安装工期长、安装环境复杂等特点。本文以漳州“华龙一号”核电站常规岛围护结构为研究对象，按照工期优化思路，从模块化施工、工艺优化、标准化建设等方面切入研究，总结围护结构拼装、吊装及安装施工工艺。在结合核电施工经验的基础上，根据围护结构特点，进行围护结构模块化设计，通过采用多种创新性工装、合理安排施工工序、灵活选用吊装等方法，保证围护结构满足设计要求，有效地提升了工作效率，达到节约工期的目的，为项目的批量化、标准化建设提供技术支撑。

1 研究方法

根据漳州核电工程1号机组常规岛围护结构特点，划分模块进行二次设计。依据围护结构模块化结构形式，设计模块拼装胎具，合理规划拼装场地，进行模块拼装，验证模块平整度和整体尺寸。采用有限元法进行分析，创建有限元分析模型。对模型按受力区域划分计算块，找出最合理吊点及平衡位置，设计专用吊装工装以保证吊装作业的安全性及稳定性。

1.1 围护结构二次设计

常规岛主厂房为框架梁柱结构，设计仅提供基本参数，因此需要进行二次设计。通过建筑要求的风荷载、抗震要求、建筑结构尺寸等参数进行计算，并设计墙面围护结构的埋件布置、墙面檩条规格、压型钢板型号等内容。根据主厂房结构特点，将围护结构划分为模块区和非模块区。非模块区按传统工艺施工，模块区按地面拼装、整体吊装的施工逻辑施工。围护结构模块拼装的整体尺寸直接影响后续模块吊装就位，因此是拼装阶段的重点。围护结构模块按照以土建框架为边界的原则，结合横、竖板特点及现场塔吊负载率，尽量扩大尺寸，减少塔吊台班费用。

围护结构模块的檩条设计为矩形管，保证抗风压能力，檩条之间采用矩形管连接，保证模块整体的稳定性。围护结构最终设计模块190个，模块比例约84%［1］。

1.2 围护结构模块化拼装技术

围护结构模块拼装分两个阶段进行，分别为立拼和卧拼。首先在拼装场地内设置立式胎具，胎具由槽钢、“H”形钢制成，要求胎具平整、地基可靠。在卧式拼装胎具上画出龙骨系统位置线，进行围护结构模块的龙骨系统拼装。龙骨系统拼装后，采用塔吊将龙骨系统吊装至立式胎具上，进行围护结构外墙板、保温棉的安装施工。通过此施工方法实现拼装流水线施工，最终保证围护结构模块拼装的精度，提高施工效率，达到节约工期的目的。

1.3 圍护结构模块化安装技术

“华龙一号”常规岛围护结构模块受土建结构偏差影响较大，安装质量控制难度大。模块安装前，对土建基础埋件轴线标高进行实测，根据实测尺寸调整小钢柱及檩托板，保证小钢柱及檩托板安装于理论轴线及标高位置。围护结构龙骨设计为长圆孔，可避免安装扩螺栓孔，提高安装效率。

2 模块化安装流程及操作要点

模块化区域设置了总计190个围护结构模块，安装施工流程如下：构件进场验收→脚手架搭设→定位放线→钢柱安装→檩托安装→模块化安装→保温棉施工、包边包角的安装→整体验收。

2.1 定位放线

清理钢柱节点板安装位置的预埋件，除去埋件上的铁锈，并清理干净。测量定位钢柱安装轴线及标高位置，用记号笔清晰地标注钢柱安装位置。每根柱的定位轴线可从下方控制轴线直接引上去，钢柱就位后用线锤吊线调整钢柱的垂直度。

2.2 钢柱安装

2.2.1 小钢柱安装

根据测量的定位线，组对焊接节点板。节点板焊接需严格按照工艺卡执行，焊接时重点控制节点变形。节点板焊缝检查合格后采用捆绑法进行钢柱吊装［2］，吊装时应保证钢柱垂直起吊，以便对线校正。校核垂直度后，用连接板把墙架柱固定在埋件上，焊接连接板与埋件，并与钢柱螺栓连接。除了山墙钢柱，其余均为小型钢柱，最重约2.7 t，优先采用现场塔吊进行吊装［3］，吊装时通过白棕绳牵引就位；针对部分塔吊无法吊装的位置，则采用不小于25 t汽车吊进行吊装或人工倒运。

2.2.2 山墙钢结构安装

根据吊装平面布置图，将1轴、11轴构件分别倒运至构件临时堆放场地内，堆放时根据吊装顺序摆放整齐，并注意构件吊点的一侧应靠近吊车位置。山墙钢梁、钢柱可根据现场资源配置，合理选择吊装设备，原则是优先采用塔吊进行吊装，当塔吊负载率不满足要求时，可采用对应的汽车吊进行吊装。山墙钢构件吊装、安装具体方法如下。

（1）1轴：1轴有11根HA9055-2535钢柱，除1/A—5/A轴钢柱分2段安装外，其余每根钢柱分3段安装，单段钢柱最大重量为5.12 t；钢梁HA6030-1625分为7层，最大重量钢梁为1.35 t，第1段有2层钢梁、第2段有3层钢梁、第3段有2层钢梁。首先吊装第1段钢柱，采用不小于260 t吊车站将钢柱吊至标高8.96 m的地脚螺栓基础上并进行固定，然后进行钢柱垂直度校正。钢柱与混凝土柱用地脚螺栓连接，钢柱吊装完成后将再吊装第1段钢梁，将下层结构加固稳定，钢梁与钢柱采用螺栓、焊接连接；待钢柱、钢梁调整、固定完成之后，再将脚手架往上搭设至下一段钢柱顶端，进行第2段钢柱、钢梁吊装，钢柱与钢柱采用螺栓、焊接连接；接着对第3段钢柱、钢梁进行安装、调整、固定直至完成。1轴5/A-B底段、中段采用不小于300 t汽车吊（60 m主臂模式）吊装，顶段采用不小于260 t汽车吊（65.2 m主臂模式）吊装（如图1所示）。

（2）11轴：11轴共有11根钢柱，分3段安装。第1、2段钢柱型号为HA9055-2535，第3段为钢柱型号为HA9055-2535、HA5055-2535，单段钢柱最大重量为5.12 t。首先吊装下段钢柱，吊装钢柱时，钢柱较长，为便于起钩，减少钢柱变形，采用不小于80 t吊车起吊，钢梁用塔吊与汽车吊配合起吊。吊车站位于11轴外侧，将第1段钢柱底吊至标高8.96 m的脚螺栓基础上进行固定，然后进行钢柱垂直度校正；第1段钢柱完成后吊装第1层的钢梁，钢梁与钢柱采用螺栓、焊接连接；待钢柱、钢梁调整、固定完成之后，再将脚手架往上搭设至下一段钢柱顶端，按第1段的方法进行第2、3段钢柱、钢梁的吊装和安装。

（3）摘钩说明：吊装钢柱就位后，应及时将脚手架抱柱连接，施工人员可在脚手架操作平台上进行摘钩（脚手平台高度为每段钢柱顶标高下方0.5 m左右的位置），也可采用升降机平台或挂笼进行摘钩，摘钩时需做好安全防护。

2.2.3 钢柱校正

（1）标高调整：安装前对地脚螺栓进行找平测量，用垫块将钢柱底座标高控制在设计标高范围内，再通过加楔铁的方法调整控制，使柱底面标高平整。

（2）垂直度校正：使用缆风绳斜拉钢柱校正，用经纬仪或线锤找垂直，在校正过程中不断调整垫块及柱底板上面的紧固螺母，调整完成后，缆风绳松开不受力，柱身呈自由状态，再用经纬仪复核，无误后，将上螺母全部拧紧。在调整过程中，应保持一个角的地脚螺栓固定不动，做好标记，以免引起钢柱标高的变化。

2.3 檩托安装

檩托安装前，先清理混凝土梁柱埋件表面杂物，除去埋件上的铁锈，按测量的檩托安装轴线及标高位置，在埋件上把檩托安装的位置放线标示出来。采用手工电弧焊将檩托焊接于梁柱的埋件上，焊接时需严格按照施工图纸上的要求进行，焊接完成后及时清理焊缝位置的焊渣等杂质，并按要求涂刷油漆。檩托使用脚手架、井字梯、吊篮施工。由于檩托数量较多，所以安装前应做好标识，以便安装时根据编号对应就位。

2.4 模块化安装

2.4.1 胎具搭设

在A列、1/C列、11轴外分别就近规划设置拼装场地，在场地内搭设用于卧式、立式拼装围护结构模块的胎具，胎具使用槽钢或“H”形钢制成。胎具与龙骨系统的接触位置应垫设白铁皮或橡胶垫或其他软防护措施，做好成品保护。立式拼装胎具设置3榀（具体数量可根据现场需求调整），在每榀两侧设置操作用脚手架，同时脚手架两侧应设置防倾倒支撑，保证立拼脚手架的稳固性。

2.4.2 现场拼装、围护结构模块组装

在卧式拼装胎具上将模块化墙面围护结构的龙骨系统拼装完成后，就近使用塔吊或汽车吊将龙骨放置在立式拼装胎具上。就位需平稳且应采取防倾倒措施。

在立式拼装胎具上，进行围护结构内外墙板、保温棉的安装施工，施工人员站立在脚手架操作平台上，通过手枪钻等专用工具，将内外墙板、保温棉按图纸固定在模块龙骨上，需保证相关连接稳固。

2.4.3 吊装

通过现场塔吊、汽车吊将围护结构模块安装至檩托板上，需注意使相邻围护结构模块上外墙板压型钢板的横向或竖向纹路基本保持一致［4］。

围护结构总计设置190个模块，经核算，最重模块为YZB-72，重量约3.1 t，位于A列6-7轴标高35.9～42.35 m，最重小钢柱重量约2.7 t。现场1C塔吊58 m吊装半径为3.2 t负载能力，2C塔吊50 m吊装半径为3.8 t负载能力，3C塔吊50 m吊装半径为3.5 t负载能力，6A塔吊58 m吊装半徑为3.2 t负载能力（如图2所示）。常规岛所有范围内的模块化围护结构，使用塔吊均可满足需求，实际施工中如需使用汽车吊等，应提前核实需求，使吊机承载率低于90%，以保障施工安全［5］。

吊装模块使用平衡杆进行（如图3所示），平衡杆根据现场情况，用槽钢或“H”形钢或“工”字钢制成，在平衡杆上下部焊接Q235B钢板吊耳。选用制作平衡杆的钢应牢固，使用前，进行约1.25倍荷载试验（按最重模块3.1 t，荷载试验取≥3.9 t），经荷载试验验收合格的平衡杆方可用于吊装。

吊装安装时，在地面通过安装人员使用缆风绳进行牵引就位，安装人员需提前站立于厂房内侧搭设好的脚手架上，并保持一定距离的避让，防止吊装模块或小钢柱造成物体打击伤害，待模块稳定至安装位置后再进行螺栓紧固。还可以先进行模块吊装就位，安装人员站位于内墙脚手架或混凝土框架上进行临时固定，然后通过吊篮下降至需操作位置，在厂房外侧操作固定或拆卸吊装点。

2.5 保温棉、包边包角的安装

模块吊装完成后，每2个模块间存在一定的间隙，因此需进行保温棉、包边包角的安装。首先，用绳子将玻璃保温棉绑扎牢靠，通过固定滑轮缓缓提升到彩板高度；其次，用压条将保温棉固定于围护系统外墙板与檩条之间，压条自攻螺丝间距为200～300 mm；最后，固定外墙板。注意保温棉与外墙板应连续施工，安装时保持保温棉的张紧、对齐、卷与卷之间的接缝紧密；纵向需要搭接时，搭接处应安排在檩条处，保温棉中带有隔热层的一面朝向内墙板。保温棉施工完成后，应及时安装包边、包角板。

3 应用结论与改进措施

“华龙一号”常规岛围护结构模块属于大件吊装，安装精度高、焊接变形控制难度大，受土建埋件偏差影响大，设计图纸不成熟会导致不能完全按图施工，经过漳州核电工程1号机组的应用实践，通过模块化设计、优化施工逻辑、开发大型构件、创新安装工艺等，保证围护结构达到安装要求，降低围护结构安装过程中的难度，有利于加快安装施工进度、提升施工效率、节约安装成本。在后续的施工中，还应注意以下问题。

（1）围护结构模块焊接较多，处于室外焊接，现场采用二氧化碳气体保护焊的方式进行焊接，焊缝出现气孔较多。改进措施：对施焊区域增设防风围挡，避免风速超过2 m/s，焊接前对檩条焊缝处镀锌层打磨。

（2）围护结构檩托安装受埋件轴线及标高影响较大。改进措施：埋件施工过程中应当严格控制标高、轴线，模板支设和埋件安装须牢固。对于凸出的墙体埋件，需进行打磨或切割檩托板，对于凹陷及偏移的埋件，需增设垫板，相应焊缝的焊脚高度应满足焊缝强度要求。

（3）模块安装过程中部分模块檩条与檩托之间出现间隙。改进措施：对于存在间隙的部位，根据间隙高度制作与檩托相同材质的钢板，并将钢板与檩托进行焊接。

4 参考文献

［1］GB 50017—2017，钢结构设计标准［S］.

［2］GB/T 3811—2008，起重机设计规范［S］.

［3］成大先，机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2004：56-57.

［4］NB/T20022-2010，压水堆核电厂反应堆厂房钢衬里穹顶吊装施工技术规程［S］.

［5］王金诺，起重运输机金属结构［M］.北京：中国铁道出版社，2002：53-55.