核電站反應堆廠房穹頂整體吊裝施工管理研究.doc

。中國核工業(yè)建設集團公司2015年助理工程師資格評審論文核電站反應堆廠房穹頂整體吊裝施工管理研究魏 瑋中核機械工程有限公司2015年8月目 錄1、概述32、不同核電技術穹頂簡介32.1 M310等二代核電穹頂32.2 AP系列等三代核電穹頂42.3 華龍一號等其他三代核電穹頂43、吊裝所需起重設備簡介53.1 M310核電穹頂?shù)跹b起重設備選型53.2 AP1000核電穹頂?shù)跹b起重設備選型54、穹頂整體吊裝作業(yè)過程控制64.1 M310穹頂?shù)跹b工藝流程及操作要點64.2 M310穹頂?shù)跹b質(zhì)量控制措施84.3 M310穹頂?shù)跹b安全管理措施95、結語10參考文獻10核電站反應堆廠房穹頂整體吊裝施工管理研究魏 瑋中核機械工程有限公司摘要：針對目前核電反應堆廠房穹頂整體吊裝的施工管理，通過對不同核電堆型的穹頂參數(shù)、起重設備選型等方面的介紹，結合M310穹頂整體吊裝的施工工藝流程及其質(zhì)量控制、安全管理等方面的關鍵點進行闡述，總結了目前已施工的M310穹頂整體吊裝的施工管理經(jīng)驗，為后續(xù)核電穹頂整體吊裝施工的管理乃至整個吊裝施工過程控制提供參考和借鑒。關鍵詞：穹頂; 整體吊裝; 施工管理；-可編輯修改-1、概述在核電站反應堆的建造過程中，反應堆廠房穹頂鋼襯里（穹頂）安裝時，穹頂重量重、體積大，吊裝跨度和安裝高度較大，吊裝工藝復雜，技術要求高，施工難度大，是大件設備吊裝施工中面臨的關鍵技術環(huán)節(jié)，因此，安全、高效地進行反應堆廠房穹頂整體吊裝具有重要意義。目前，核電站反應堆廠房穹頂整體吊裝是該核電站建造的關鍵技術，如何在保證施工質(zhì)量，又能高效、安全的完成穹頂安裝成為核電建造中各方始終關心的問題。中核機械依托核電大件吊裝項目，有著豐富的穹頂?shù)跹b施工經(jīng)驗，本文作者也有幸能夠參與整個吊裝施工作業(yè)的管理過程中，結合多年的核電穹頂?shù)跹b的施工作業(yè)經(jīng)驗，對核電穹頂?shù)跹b的施工管理提出了部分建議和意見，供后續(xù)核電項目穹頂整體吊裝提供參考和借鑒。2、不同核電技術穹頂簡介2.1 M310等二代核電穹頂M310等二代核電技術中，穹頂作為反應堆廠房鋼襯里的封頂部分，呈圓弧形，屬大體積薄殼結構，是整體吊裝的最大鋼結構件。穹頂在安裝之前，需在施工現(xiàn)場進行地面拼裝。穹頂?shù)跹b時，內(nèi)側(cè)頂部的噴淋系統(tǒng)、空氣監(jiān)測系統(tǒng)等裝置也需要提前安裝完成。根據(jù)穹頂分塊焊接拼裝的結構特點，以及重量大、體積大等特點，為防止設備吊裝過程中產(chǎn)生變形，在穹頂下口起6m高度處沿圓周肋筋均布設13個吊點。穹頂外形及相關參數(shù)如下（見右圖1穹頂示意圖）：穹頂下口外徑：37.00m全高：11.05 m壁殼厚度：6.00mm安裝標高：+44.83m（下口標高）結構總重量：145T（含噴淋系統(tǒng)及空氣監(jiān)測裝置等）圖1：M310核電技術穹頂示意圖2.2 AP系列等三代核電穹頂AP1000核電項目中，其反應堆穹頂及其附屬鋼結構位于CVTH上部，距離地面高度約（55-75m），主要由鋼穹頂、附屬鋼結構（CH67/CH71/CH72/CH73 、屏蔽墻內(nèi)外側(cè)鋼平臺、通風豎管鋼架、水箱等頂部格柵燈）構成。穹頂上部支撐CB20模塊（非能動安全殼冷卻水箱模塊），外部澆筑混凝土，形成疊合結構。其穹頂主體結構呈圓錐狀，其下部直徑約為41.3m，上部直徑為12.5m，高約11m。主要由32塊覆面鋼板以及背部加勁型鋼組成。穹頂主體鋼結構及其附屬模塊（CH67/CH72/CH73）總重量約為714.6t，具體見圖2：AP1000穹頂示意圖。圖2：AP1000核電穹頂示意圖2.3 華龍一號等其他三代核電穹頂隨著我國自主化三代核電技術的發(fā)展，華龍一號及ACP1000等核電技術進入到人們的視野，華龍一號等三代核電技術是在M310的技術基礎上發(fā)展提升而來，因為受到了國家核電技術的發(fā)展的重視，目前已經(jīng)開工的項目有福清5、6號機組以及巴基斯坦K2K3核電項目，但至今仍未有穹頂?shù)跹b的工程實例。ACP1000核電內(nèi)安全殼穹頂鋼襯里設計呈一半徑為23.4m的半球形殼體結構，同原田灣核島穹頂相似，吊裝難點在于穹頂較高，乃至起吊高度也相應加大，且ACP1000穹頂較其他堆型核島穹頂重量大。ACP1000穹頂數(shù)據(jù)（估算）如下表1所示：序號主要內(nèi)容參數(shù)1結構重量+附件重量（未計算吊具、鋼絲繩、吊鉤以及風荷載垂直分力）GD =405.11t2穹頂高度頂部69.05m、底部45.65m3起吊時穹頂下口與環(huán)形吊車拱架間的安全距離3m5m3、吊裝所需起重設備簡介3.1 M310核電穹頂?shù)跹b起重設備選型M310核電穹頂?shù)跹b時需大幅度跨越反應堆廠房及周圍其他廠房，起升高度大、半徑遠。主要考慮穹頂?shù)跹b的總重量、起升高度、吊裝幅度、現(xiàn)場場地布置、建筑物和障礙物等因素，選擇相應起重能力的履帶式起重機，確定其臂長（主臂和副臂）和超起配置，并通過計算分析起重機在相應幅度的起重能力、起升高度、作業(yè)回轉(zhuǎn)范圍、與障礙物間距等來驗證其符合穹頂?shù)跹b要求。根據(jù)M310核電站施工現(xiàn)場場地布置和相關技術要求，穹頂整體吊裝需要最大起重量1000噸級或最大起重力矩12000噸米以上的起重機完成。如：選擇LR11350起重機，對M310核電站反應堆廠房穹頂整體吊裝進行說明。LR11350起重機工況選擇SDBW（主臂+變幅副臂+超起桅桿工況），主臂60m，幅臂54m。根據(jù)方家山核電工程、福清核電一期工程等穹頂?shù)跹b經(jīng)驗及國內(nèi)現(xiàn)有起重機吊裝能力，M310核電反應堆型穹頂?shù)跹b時起重機作業(yè)幅度（工作半徑）為54m較為適宜。查LR11350起重機性能表，工作半徑為54m時起重機額定起重量m=284.00t。起重機負載率=吊裝重量總計/額定起重量100%=194.7/284100%=68.6%（低于90%，符合要求）。穹頂?shù)跹b過程中需要跨越的最高障礙物為已經(jīng)安裝完成的環(huán)形吊車拱架，由計算可知，起重機起升高度滿足吊裝要求。其他廠房的外形不影響起重機及穹頂回轉(zhuǎn)。3.2 AP1000核電穹頂?shù)跹b起重設備選型AP1000核電穹頂?shù)跹b重量重，體積大，吊裝前必須合理選擇吊裝機械、吊索具，以滿足吊裝的要求；目前國內(nèi)在建的AP1000核電項目中，三門核電選擇了美國lampson公司的LTL2600B型2600噸履帶起重機進行吊裝作業(yè)，海陽核電選擇了德國TEREX-Demag公司生產(chǎn)的CC8800-1twin型3200噸履帶起重機進行吊裝作業(yè)。以海陽項目為例設備計算選型如下。結合海陽AP1000場地吊裝實際情況，以及穹頂參數(shù)，選用CC8800-1 TWIN 吊機進行穹頂?shù)牡跹b作業(yè)，工況選擇SFSL工況。CC8800-1 TWIN 吊機配置為：主臂81m，MAST 56m，副臂42m，與主臂夾角15度；吊車主臂寬3.2米，主臂旋轉(zhuǎn)中心至吊車旋轉(zhuǎn)中心距離1.2m；吊車回轉(zhuǎn)中心距地面垂直距離為5.8m。吊裝總重量為874.38t，經(jīng)計算和吊機起吊能力對比，吊機行走時負荷率為874.38/934=93.62%，吊機就位吊裝時負荷率為874.38/972=89.96%，滿足吊裝要求。穹頂下口吊裝總高度H等于57m67.07m，工作半徑38m時穹頂起升高度增大，所以吊裝總高度滿足吊裝要求。4、穹頂整體吊裝作業(yè)過程控制現(xiàn)根據(jù)如上分析，不同核電技術其穹頂參數(shù)，起重吊裝設備有所不同，然而針對其吊裝過程的控制和管理，則基本相同，質(zhì)量、安全、風險控制等方面都需要進行周全的管理和控制。才能保證穹頂整體吊裝作業(yè)的安全、高效。以下以方家山M310核電穹頂整體吊裝施工作業(yè)的過程控制為例，分別從質(zhì)量安全等方面進行闡述。4.1 M310穹頂?shù)跹b工藝流程及操作要點（1）施工工藝流程圖3：M310穹頂整體吊裝施工工藝流程（2）操作要點前提條件：反應堆內(nèi)部結構施工完（標高為34.0m）；筒體砼施工完24層（標高為42.12m）；筒體鋼襯里施工完12段（標高為44.83m）；穹頂安裝導向柱和支撐千斤頂（各13個）安裝完成，13個32t螺旋千斤頂放置在導向立柱相應位置，同時用鋼絲將其捆綁防止墜落，調(diào)整千斤頂?shù)母叨?，使之高出筒身鋼襯里上口實際標高80mm；環(huán)形吊車全部吊裝就位；穹頂拼裝焊接完成；穹頂內(nèi)部設施安裝完成；影響穹頂?shù)跹b的塔吊按照要求?？坎⒃O專人監(jiān)護；筒體上下人員通道降低到44.83m以下。 現(xiàn)場規(guī)劃：項目施工前期，勘察施工作業(yè)場地，以減少場地清理、處理范圍，減少對其它施工的影響，便宜施工為原則，合理的規(guī)劃施工場地，進行設備和機械布置。地基處理：根據(jù)穹頂?shù)跹b起重機站位場地要求，對地基采用開挖、沙石回填及分層碾壓、或混凝土澆注處理，使地基承載力達到25t/m2。再按平面布置圖所示鋪設10塊專用路基箱（6m3m）。地基水平度不大于5。起重機進場：根據(jù)穹頂?shù)跹b要求，完成LR11350起重機SDBW（S60m+W54m）模式的組裝、調(diào)試、試車，并按照平面布置圖，完成起重機進場站位?？蛰d模擬穹頂?shù)跹b：施工準備工作完成后，模擬穹頂?shù)跹b過程進行空載模擬吊裝，指揮LR11350起重機進行各吊裝步驟的起落鉤、回轉(zhuǎn)等操作，并在過程中驗證吊裝指揮系統(tǒng)和吊裝機構的運作情況，并且檢查起重機及穹頂運行所通過的空間是否暢通。起重機在進行空鉤模擬試驗時，沒有懸掛吊籃，因此要按吊籃實際尺寸測量其回轉(zhuǎn)區(qū)域并做出標記，以確定穹頂?shù)跗鸷笮枨宄膱龅胤秶Ｋ骶哌B接及調(diào)整：鋼絲繩長度地面初步調(diào)節(jié)。在地面上將卸扣、鋼絲繩和花蘭螺栓進行可靠連接，調(diào)整各根鋼絲繩的長度一致，并使花蘭螺栓的螺母置于螺栓螺紋的中間位置，便于以后雙向調(diào)節(jié)。調(diào)整完成后對每根鋼絲繩進行編號。地面調(diào)節(jié)鋼絲繩時應鋪隔離布以防泥沙等污染鋼絲繩及連接件。將鋼絲繩按照編號連接至LR11350起重機吊鉤上，然后起升起重機吊鉤將鋼絲繩吊至穹頂上部，將鋼絲繩下端的卸扣和花蘭螺栓與穹頂?shù)醵B接，并檢查其連接的可靠性。穿掛連接時可采用汽車起重機配合。通過測量配合調(diào)整吊鉤位置，使其垂線接近穹頂?shù)闹行?。起重機起鉤加載至穹頂?shù)跹b重量的40%左右，通過檢查各鋼絲繩的張緊程度，利用扳手調(diào)節(jié)與卸扣連接的花蘭螺栓，使13個吊點鋼絲繩的受力基本均勻。在穹頂拼裝基礎四個基準方位處掛設四個手動葫蘆（HS-10-10t），目的是為防止穹頂?shù)蹼x拼裝基礎時產(chǎn)生劇烈晃動。試吊：去除穹頂與拼裝支架的連接，全面檢查穹頂上、下及內(nèi)部和周圍三米范圍，徹底清除一切障礙物。起重機起鉤加載至穹頂?shù)跹b重量的80%左右，再次通過測量配合調(diào)整吊鉤位置，使其垂線位于穹頂?shù)闹行模ㄆ畋M可能控制在250mm以內(nèi)）。測量人員應在起重機起鉤加載過程中跟蹤觀測站位點的地基沉降量，監(jiān)測是否有過量沉降致使地基破壞失效。緩慢起鉤，直至穹頂下口全部離開支架約100mm后停止，在測量的配合下，調(diào)整花蘭螺栓，使穹頂下口的水平度和圓度符合設計的安裝要求。正式吊裝：- 試吊與正式吊裝起重機站位點相同。- 起吊前檢查各種吊索具、起重機狀態(tài)，確認無誤后在穹頂下口均布4點分別系結一根25mm、長50m的白棕繩，吊裝過程中應注意該繩不得纏繞任何物體。- 解除穹頂與拼裝平臺上所有的臨時連接構件。- 緩慢而勻速地起升吊鉤至穹頂下口離地約1000mm，靜止10分鐘，對穹頂、索具連接、起重機運行等進行全面檢查，確認無異常情況后，方可繼續(xù)吊裝。- 起重機吊鉤提升使穹頂下口標高為+57.152m（超過環(huán)形起重機拱架上標高）時，停止起升。- 起重機逆時針回轉(zhuǎn)91，使穹頂位于反應堆廠房正上方，再進行回轉(zhuǎn)和變幅調(diào)整，使穹頂中心與反應堆廠房筒體中心對正。- 起重機落鉤使穹頂下口位于導向柱（用于穹頂定位）上方300mm處，停止下落。在測量輔助下起重機進行微調(diào)，使穹頂下口與安裝位置對正，繼續(xù)落鉤，使穹頂下口緩慢進入導向柱，需要時再進行微調(diào)。在穹頂進入導向柱后，利用白棕繩調(diào)整穹頂周向位置，使其與基準安裝角度對正，并頂升千斤頂，繼續(xù)落鉤使穹頂完全支承在13個支承千斤頂上，調(diào)整穹頂下口與筒身的對接縫（千斤頂在降落組對環(huán)縫過程中，起重機受力保持約50%的狀態(tài)以輔助組對），調(diào)整完成后將穹頂固定，點焊對接縫，確認穩(wěn)固后完全松鉤，拆除吊點連接吊具。- 在穹頂下落過程中，應密切觀察穹頂內(nèi)的各種管道與環(huán)吊拱架及其它障礙物的安全距離。若發(fā)現(xiàn)意外情況應立即停止下落，清除障礙后方可繼續(xù)下落。- 確認一切無誤后，進行起重機摘鉤、回轉(zhuǎn)，并完成起重機退場。4.2 M310穹頂?shù)跹b質(zhì)量控制措施（1）根據(jù)工程特點，按HAF003的要求，制定一套嚴密的質(zhì)保制度；明確項目部和各級管理人員的質(zhì)量職責和質(zhì)量管理的各項規(guī)定；凡事有章可循，凡事有據(jù)可查，凡事有人負責，凡事有人監(jiān)督。（2）LR11350起重機組裝過程需嚴格按照起重機相關說明進行，并進行嚴格檢查，吊裝前起重機質(zhì)量檢查表見附件3，確保起重機性能良好。（3）將工程質(zhì)量目標細化，分解到施工方案和現(xiàn)場質(zhì)量計劃（見附件4）中。各施工項目工程師負責對施工各項前提條件進行檢查確認，專職和兼職質(zhì)檢員根據(jù)質(zhì)量計劃進行復核，按規(guī)定請負責人員簽署確認。對施工中的關鍵步驟、重要環(huán)節(jié)定出W點（Witnesspoint）：見證點、H點（Holdpoint）：停工待檢點、R點（Reportpoint）：審查文件記錄點。（4）根據(jù)有關標準規(guī)范，制定工程驗收和評定一覽表，對質(zhì)量驗收和評定進行控制，保證所有施工項目都經(jīng)過檢查驗收合格。（5）根據(jù)有關標準規(guī)范，制定工程質(zhì)量控制流程。4.3 M310穹頂?shù)跹b安全管理措施（1）操作平臺、腳手架應經(jīng)有關部門驗收合格后方可使用，不符合安全要求的不得使用。筒體上口設置安全可靠的操作平臺和安全網(wǎng)。（2）吊裝場地應劃出吊裝作業(yè)區(qū)，并用繩索、標牌進行隔離和警示，設進入限制，無高空作業(yè)證人員嚴禁進入筒身上部操作平臺。（3）吊裝前清除穹頂上部一切與吊裝作業(yè)無關材料、工具及雜物。（4）施工人員進入施工現(xiàn)場必須正確佩帶個人勞保用品：穿好工作服、勞保鞋，戴好安全帽，扣好安全帽帶，高空作業(yè)系好安全帶，安全帶高掛低用。（5）吊裝前應進行專門的安全技術交底，使吊裝施工人員掌握施工順序和工作要點。（6）在吊裝過程中，作業(yè)區(qū)內(nèi)應停止其它施工作業(yè)，分別設置高空和地面安全員進行檢查、監(jiān)督。（7）索具連接前對鋼絲繩、卸扣和吊耳等進行檢查，不得有變形和裂紋等缺陷。試吊和起吊初期應隨時檢查其連接是否安全可靠。（8）統(tǒng)一指揮信號，嚴格按規(guī)定的職責傳遞信息，起重指揮信號必須準確無誤。（9）起吊和就位時起重機動作必須使用低速，并且均勻，中間過程的起重機動作要保持均勻緩慢穩(wěn)定。嚴禁猛烈和急速的起重機動作。（10）穹頂?shù)踔粮呖?，起重機吊臂回轉(zhuǎn)時，筒體上口的指揮人員、作業(yè)人員不得站在穹頂運行軌跡的下方。（11）嚴禁在鋼絲繩附近進行電焊作業(yè)。（12）吊裝工作持續(xù)到夜間時，現(xiàn)場須具有足夠亮度的照明設施。（13）零星材料、小型工具應放在專用的工具箱和工具袋內(nèi)，禁止拋物，防