唐丹

摘要：地下綜合管廊將核電站廠區(qū)的給排水、工藝管線和電纜等集中敷設(shè)，不僅能充分利用地下空間，而且可以避免管線施工和維修時反復(fù)開挖。文章結(jié)合三門核電一期工程綜合管廊設(shè)計和建造階段的經(jīng)驗(yàn)，對AP1000核電站綜合管廊加固段設(shè)計、接口節(jié)點(diǎn)設(shè)計以及排水和消防設(shè)計進(jìn)行了闡述，可為類似核電堆型的核電站地下綜合管廊提供設(shè)計參考。

關(guān)鍵詞：AP1000;核電站;綜合管廊設(shè)計;給排水;工藝管線;電纜 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU990 文章編號：1009-2374（2016）04-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.04.006

1 概述

AP1000核電站主廠房和核電廠配套設(shè)施（BOP廠房）之間由于系統(tǒng)和功能的設(shè)計接口，需要布置大量的給排水、工藝管線和電纜。為減少施工和維修過程中對廠區(qū)反復(fù)開挖和回填，通常采用地下綜合管廊形式。三門核電一期工程綜合管廊圍繞主廠房封閉布置，與BOP廠房之間設(shè)置支線管廊，綜合管廊總平面布置如圖1所示。除設(shè)計兩個主要人員出入口外，綜合管廊每70m還設(shè)置一個人員逃生口，用于火災(zāi)或管道大破口情況下人員的疏散，以及消防人員的救援進(jìn)出。為滿足綜合管廊內(nèi)管道和橋架的安裝需求，設(shè)置吊裝孔用于管道、橋架等施工材料和施工設(shè)備的引入。

綜合管廊內(nèi)主要布置有廠用水管道、生產(chǎn)水、生活水、消防水、除鹽水、壓縮空氣等工藝管線以及在最上方電纜橋架中的中低壓電纜、控制電纜和儀表電纜，中部留設(shè)人員巡檢和通行空間，綜合管廊典型斷面如圖2所示：

2 大件設(shè)備運(yùn)輸與吊裝區(qū)域綜合管廊設(shè)計

三門核電一期工程綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載，除覆土荷載外，大部分區(qū)域考慮路面或地面均布荷載20kN/m2和汽車-20級荷載（不同時作用）。因AP1000三代核電采用模塊化和開頂平行施工法，在車間、現(xiàn)場預(yù)制拼裝的大型模塊和設(shè)備將通過起重設(shè)備吊裝至核島廠房內(nèi)，僅核島廠房就有20多個超過100噸的設(shè)備或模塊。為滿足大件設(shè)備和模塊吊裝的需求，在靠近核島廠房一側(cè)設(shè)計有吊裝場地，且部分吊裝場地區(qū)域位于綜合管廊上方。綜合管廊與吊裝場地的位置關(guān)系如圖3所示：

AP1000核島大件設(shè)備和模塊吊裝一般先通過液壓平板拖車經(jīng)廠區(qū)的重型道路將其運(yùn)輸至綜合管廊外側(cè)的起吊點(diǎn)，再由位于吊裝場地“T形”臺的大型起重設(shè)備吊至廠房的最終安裝位置。因?yàn)榇蠹O(shè)備和模塊運(yùn)輸和吊裝荷載不會直接作用在綜合管廊上方路面，所以與吊裝場地交叉段綜合管廊設(shè)計時主要考慮路面大型起重設(shè)備空載行走荷載，即考慮起重設(shè)備從綜合管廊外側(cè)檢修場地行走至吊裝場地時的路面荷載?？紤]到后續(xù)機(jī)組的建設(shè)，三門核電自主采購了LTL2600B型履帶式吊車用于大件設(shè)備和模塊的吊裝。吊裝場地區(qū)域綜合管廊設(shè)計時考慮結(jié)構(gòu)加固，路面荷載值取履帶式吊車空載行走荷載（約290kN/m2），加固范圍與吊裝場地尺寸保持一致。

經(jīng)計算，三門核電一期工程常規(guī)島大件設(shè)備運(yùn)輸、吊裝作業(yè)時，設(shè)備運(yùn)輸通行區(qū)域地面均布荷載將達(dá)到60.8kN/m2，超過綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計的地面允許均布荷載值（20kN/m2）?，F(xiàn)場最初計劃采用扣件式鋼管腳手架對綜合管廊進(jìn)行加固，但在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)該加固方案在狹窄的管廊內(nèi)部實(shí)施較困難，同時還會影響綜合管廊內(nèi)電纜橋架、管道的施工。因綜合管廊內(nèi)與倒送電相關(guān)電纜施工進(jìn)度不能延誤以及后期運(yùn)行階段大修時也會有常規(guī)島大件設(shè)備運(yùn)輸和吊裝需求，三門核電一期工程對于已經(jīng)完成施工且需要加固的綜合管廊區(qū)域采用增設(shè)立柱和梁板結(jié)構(gòu)的加固方案，加固方案如圖4所示。該方案需要重新對加固區(qū)域管廊兩側(cè)開挖，并對下部回填土進(jìn)行處理以滿足地基承載力要求。為避免上述施工問題，可在設(shè)計時綜合考慮上部大件設(shè)備運(yùn)輸路徑與吊裝荷載，通過局部增大結(jié)構(gòu)尺寸和配筋方式對綜合管廊結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，大件設(shè)備運(yùn)輸與吊裝時不需再做處理，同時也能避免影響綜合管廊內(nèi)管線和電纜橋架的施工。AP1000核電站綜合管廊加固段的選擇和結(jié)構(gòu)頂板上部荷載的確定主要綜合考慮下面兩個方面：（1）核島廠房一側(cè)設(shè)計有大件設(shè)備吊裝場地，設(shè)備吊裝通常在綜合管廊外側(cè)起吊，因此綜合管廊交叉段加固主要考慮大吊車空載行走荷載，加固范圍與吊裝場地相匹配;（2）汽機(jī)房一側(cè)吊裝的大件設(shè)備較多，且吊裝位置也不相同。在綜合管廊設(shè)計開始前，需要結(jié)合汽機(jī)房側(cè)主要大件設(shè)備的重量、外形尺寸、運(yùn)輸平板車的尺寸和轉(zhuǎn)彎半徑以及設(shè)備吊裝方案確定大件設(shè)備運(yùn)輸和吊車行走路線，盡可能減少與綜合管廊的交叉，避免設(shè)置過多的加固段。綜合管廊加固段荷載主要考慮吊車行走、平板車運(yùn)輸設(shè)備總重量以及設(shè)備吊裝臨時措施對綜合管廊的荷載，加固段長度結(jié)合大件設(shè)備運(yùn)輸平板車尺寸和吊車尺寸來確定。根據(jù)三門核電一期工程的經(jīng)驗(yàn)，地下綜合管廊加固段設(shè)計需考慮的大件設(shè)備主要有汽機(jī)房東側(cè)吊裝的除氧器水箱、除氧器，西側(cè)吊裝的凝汽器本體模塊，南側(cè)及西南側(cè)吊裝的發(fā)電機(jī)定子、汽水分離再熱器、主變壓器、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、低壓缸轉(zhuǎn)子。

3 綜合管廊與臨近建、構(gòu)筑物的接口設(shè)計

3.1 與汽輪機(jī)廠房和循環(huán)水泵房接口設(shè)計

綜合管廊設(shè)計與廠房在結(jié)構(gòu)上脫開，汽輪機(jī)廠房和循環(huán)水泵房地下室外墻上預(yù)留懸挑的管廊連接段，并增加布筋加固，綜合管廊與廠房預(yù)留懸挑結(jié)構(gòu)連接接口處設(shè)置變形縫和止水帶。為避免管廊內(nèi)水系統(tǒng)管道破裂時積水流入廠房地下室和減少廠房外墻結(jié)構(gòu)較大尺寸的開洞，綜合管廊與廠房之間可考慮空間上不直接相通，廠房外墻施工時預(yù)留套管，穿墻管道和電纜完成施工后對孔洞縫隙進(jìn)行封堵。與廠房連接處的綜合管廊節(jié)點(diǎn)設(shè)計如圖5所示：

3.2 與氣體絕緣輸電線路（GIL）溝道交叉段設(shè)計

主變與GIS設(shè)備廠房之間若采用GIL溝道敷設(shè)方式，則溝道在平面布置上將與主廠房四周封閉的綜合管廊存在交叉，因此在綜合管廊設(shè)計時，需根據(jù)GIL溝道的平面布置與標(biāo)高資料，調(diào)整交叉段的綜合管廊頂板標(biāo)高。非基巖區(qū)域的溝道一般會進(jìn)行地基處理以避免GIL母線出現(xiàn)不均勻沉降，所以在交叉段綜合管廊的頂板可設(shè)計與GIL溝道底板共用，綜合管廊頂板結(jié)構(gòu)預(yù)留GIL溝道插筋。GIL溝道處的綜合管廊節(jié)點(diǎn)設(shè)計如圖6所示，除上述主要的設(shè)計接口外，綜合管廊設(shè)計還需要考慮廠區(qū)其他工藝管道、實(shí)物保護(hù)電纜溝和圍欄基礎(chǔ)、循環(huán)水管道和重型道路的布置，合理確定綜合管廊的平面和豎向布置，并為后續(xù)機(jī)組的綜合管廊預(yù)留接口。

4 綜合管廊排水和消防設(shè)計

AP1000核電廠綜合管廊內(nèi)安裝有大量水系統(tǒng)的管道，包括廠用水系統(tǒng)的管道（DN750mm）、生產(chǎn)水、生活水、消防水和除鹽水等。這些水系統(tǒng)管道在運(yùn)行過程中通常難以避免出現(xiàn)泄漏問題，因此在管廊底部應(yīng)設(shè)置排水找坡層，將泄漏水排至集水井中。為避免出現(xiàn)管道破裂、泄漏導(dǎo)致管廊被淹的情況，可考慮設(shè)置集水坑液位報警設(shè)施，在管道破裂情況下可發(fā)出報警信號提醒運(yùn)行人員現(xiàn)場確認(rèn)，并及時啟動潛水泵將積水排出至附近的雨水井中。綜合管廊上方兩側(cè)布置有大量電纜托架和電纜，防火設(shè)計需要考慮電纜可能出現(xiàn)的火災(zāi)危險。管廊直線段應(yīng)采用物性條件符合要求的電纜，并設(shè)置火災(zāi)報警設(shè)施;交叉口電纜橋架因?qū)訑?shù)增加，火災(zāi)危險相應(yīng)增大，因此不同層電纜橋架之間需添加實(shí)體隔離或橋架包覆物，降低下層火焰?zhèn)鞑ブ辽蠈訕蚣茈娎|的可能性，同時設(shè)置自動報警設(shè)施。在直線段和交叉口之間還需要增加防火封堵，避免火災(zāi)蔓延。若AP1000核電同一機(jī)組的廠用水泵控制電纜均通過綜合管廊橋架敷設(shè)至泵房，而綜合管廊內(nèi)發(fā)生火災(zāi)可能會使互為冗余的兩列廠用水系統(tǒng)失效，進(jìn)而引起設(shè)備冷卻水喪失，最終導(dǎo)致電廠停堆。為解決該問題，可考慮采用綜合管廊內(nèi)設(shè)置縱向防火墻隔離的方案，使兩個廠用水序列分割開來，但管廊的寬度需要相應(yīng)增加，同時在交叉口處電纜橋架超過規(guī)范要求的還需增加噴淋設(shè)施。若廠區(qū)平面布置的限制無法保證設(shè)置防火隔墻所需的管廊寬度，也可考慮將其中一個序列的電纜移出管廊采用直埋敷設(shè)方式，并對該序列的廠用水管道進(jìn)行包裹。

5 結(jié)語

綜合管廊能夠使廠區(qū)工藝管道和電纜進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和布置，避免廠區(qū)重復(fù)開挖和管線布置混亂的問題，同時便于對管廊內(nèi)的設(shè)備定期維護(hù)和檢修。在AP1000核電站地下綜合管廊設(shè)計時需要綜合考慮廠房的布置、模塊化施工特點(diǎn)、廠區(qū)其他溝道和管廊內(nèi)部管道、電纜敷設(shè)要求等多方面的因素，才能最終確定合理的布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計?？偨Y(jié)三門核電一期工程地下綜合管廊設(shè)計和建造過程中的經(jīng)驗(yàn)，希望能為其他電廠綜合管廊在加固段設(shè)計、節(jié)點(diǎn)設(shè)計以及排水和消防設(shè)計方面提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 城市綜合管廊工程設(shè)計規(guī)范（GB 50838-2015）[S].北京：中國計劃出版社，2015.

[2] 王新慶，尹釋，白瑋，等.某核電站綜合管廊設(shè)計要點(diǎn)探討[J].給水排水，2013，（12）.

（責(zé)任編輯：周 瓊）