“華龍一號”核島龍門架安裝質(zhì)量控制

宋 健

中國核工業(yè)二四建設(shè)公司，福建 漳州 363000

核電站龍門架是起吊核島核心設(shè)備和運入反應(yīng)堆廠房的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造物，是反應(yīng)堆廠房運行期間的檢修設(shè)備運輸通道，使用周期貫穿核電站建安及運行全過程，最大靜載起重能力達540t，最大動載起重能力達495t，屬核電站關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件之一。核電站龍門架服役階段被吊設(shè)備就位精度、質(zhì)保等級、核安全等級高，在安裝施工時對結(jié)構(gòu)安裝要求高，施工周期短，構(gòu)件尺寸大，涉及大型吊裝，拼裝施工精度極高?！叭A龍一號”核電站龍門架吊車的噸位比其他堆型大，導(dǎo)致各部件設(shè)計噸位相應(yīng)較大，對龍門架施工質(zhì)量要求更高。“華龍一號”結(jié)構(gòu)與其他堆型不同，桁架、吊車梁安裝在混凝土墻體上，由于混凝土存在偏差，給吊車梁、桁架安裝帶來了巨大的挑戰(zhàn)。因此，對“華龍一號”核電站龍門架的施工質(zhì)量控制進行深入的研究和總結(jié)提煉，對后續(xù)“華龍一號”及類似堆型核島龍門架施工的質(zhì)量控制具有十分重要的借鑒意義。

1 “華龍一號”龍門架概述

“華龍一號”龍門架的作用是在核島廠房施工建造階段和正常運行階段把設(shè)備從標(biāo)高±0000處提升至16.500m標(biāo)高的操作平臺上，再運入反應(yīng)堆廠房中。其在施工階段的最大吊運能力是4500kN，正常運行階段最大吊運能力是800kN。龍門架安裝于燃料廠房APC殼一側(cè)的埋件位置，主體結(jié)構(gòu)輪廓尺寸（長×寬×高）為30m×16.67m×31.05m，主體重量約5000t，整體是由2根大型箱型立柱、上下部桁架及橫向支撐、800kN吊車梁、4500kN吊車梁、16.500m標(biāo)高操作平臺及檢修小室、樓梯、工作走道、欄桿等組成的大型栓接與焊接組合的鋼結(jié)構(gòu)工程。

2 “華龍一號”龍門架安裝質(zhì)量控制

2.1 有限元分析

“華龍一號”核島龍門架結(jié)構(gòu)具有體積大、重量大（鋼柱起吊重量約90t）、就位標(biāo)高高等特點，其吊具為管式吊耳，一般采用非標(biāo)設(shè)計，吊裝時構(gòu)件受力與運行狀態(tài)受力不一致，有吊裝失穩(wěn)及變形的風(fēng)險，必須進行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠嬎?。龍門架吊具計算從材料力學(xué)計算方法入手，依托計算軟件進行有限元分析，模擬吊裝過程，能直觀準(zhǔn)確地分析吊裝各階段構(gòu)件著力點受力情況，并結(jié)合應(yīng)力分析合理分布構(gòu)件受力，保證構(gòu)件受力在強度極限內(nèi)，最終保證吊裝質(zhì)量。

2.2 地腳螺栓安裝精度控制

“華龍一號”核電站龍門架鋼柱地腳螺栓尺寸較大（M110×4700），重量較重，地腳螺栓安裝偏差將直接影響后續(xù)龍門架鋼柱就位，因此對柱基安裝有較高的精度要求。

加固工裝設(shè)計：首先通過設(shè)計制作專用工裝，測量配合地腳螺栓就位，通過工裝對其進行雙層固定，確保柱基的軸線、標(biāo)高、垂直度及地腳螺栓之間的相對位置。

混凝土澆筑：混凝土采用分層分段澆筑方式，控制混凝土的內(nèi)外收縮變形，盡量減小混凝土內(nèi)外溫差，從而降低混凝土變形對地腳螺栓的影響，采取對稱布料方式減少側(cè)壓力，布料泵管不能直接對準(zhǔn)螺栓組及其加固支撐構(gòu)件布料形成沖擊，振搗時也不能直接觸碰，以降低混凝土澆筑對地腳螺栓精度的影響。

監(jiān)測地腳螺栓位移：澆筑的過程中應(yīng)對地腳螺栓進行多次測量，分別為澆筑前測量、澆筑過程中測量、澆筑后復(fù)測，重點是澆筑過程中的跟蹤測量，隨著混凝土的澆筑，要對地腳螺栓位置以及垂直度進行測量，地腳螺栓有偏位的要及時糾正，測量的目的主要是降低混凝土澆筑對地腳螺栓安裝位置及垂直度的影響。

2.3 鋼柱安裝精度控制

鋼柱安裝主要控制鋼柱的水平標(biāo)高、十字軸線位置和垂直度。測量是安裝的關(guān)鍵工序，在整個施工過程中，要以測量為主。鑒于鋼柱長度大、重量大，且就位后現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，安裝操作空間狹小，測量空間小，視線受阻，但安裝進度要求高，為了保證27.186m高的鋼柱安裝垂直度偏差控制在15mm以下，必須采取措施實施精確測量，特別是根據(jù)鋼柱的結(jié)構(gòu)特點及現(xiàn)場構(gòu)筑物的情況設(shè)置了鋼柱垂直度測量度數(shù)標(biāo)識，并根據(jù)度數(shù)調(diào)整垂直度調(diào)節(jié)裝置。用2臺呈90°的經(jīng)緯儀測量調(diào)平鋼柱的垂直度，在校正過程中要不斷調(diào)整柱底板下墊塊及螺母，直至垂直度符合要求。龍門架安裝過程中，還應(yīng)多次復(fù)測鋼柱垂直度，包含上下部桁架安裝前復(fù)測、上下部桁架安裝后復(fù)測、吊車梁安裝前后復(fù)測。

2.4 桁架墻體節(jié)點板安裝精度控制

“華龍一號”核電站龍門架桁架一端安裝在鋼柱節(jié)點板上，另一端安裝在混凝土埋件節(jié)點板上，桁架與節(jié)點板采用高強螺栓連接，螺栓孔均為圓孔且與螺栓孔之間的間隙僅2mm，墻體節(jié)點板的安裝精度是實現(xiàn)桁架順利就位的關(guān)鍵。節(jié)點板車間預(yù)制時，節(jié)點板墻體端需預(yù)留一定切割余量。在墻體埋件上對節(jié)點板安裝位置提前進行平整度測量，根據(jù)測量值切割節(jié)點板長度余量。節(jié)點板吊裝就位后，上方焊接型鋼，型鋼上打出節(jié)點板安裝的位置軸線，作為安裝、檢測節(jié)點板軸線的依據(jù)。根據(jù)輔助型鋼定位，調(diào)整節(jié)點板位置，實現(xiàn)了節(jié)點板三維空間的精準(zhǔn)定位，最終保證了桁架精準(zhǔn)就位。墻體節(jié)點板安裝如圖1所示。

圖1 墻體節(jié)點板安裝示意圖

2.5 吊車梁安裝精度控制工藝

“華龍一號”核電站龍門架是反應(yīng)堆廠房的大型核設(shè)備運輸通道，4500kN、800kN吊車梁是核設(shè)備吊裝主要承載構(gòu)件，整體尺寸、安裝精度要求較高。吊車梁一端安裝在鋼柱牛腿上，另一端焊接在混凝土埋件上，對安裝精度要求高。

提前測量吊車梁安裝節(jié)點高度、吊車梁安裝基礎(chǔ)（埋件）標(biāo)高，然后計算出安裝后的吊車梁頂標(biāo)高。若計算值高于設(shè)計值，需打磨吊車梁支腿；若計算值低于設(shè)計值，可提前在安裝位置放置墊板，減少吊裝就位后標(biāo)高調(diào)整時間。吊裝前，通過定位放線，找出各限位板的理論安裝位置，點焊三面限位塊作為吊車梁就位的基準(zhǔn)，減少了吊裝就位后的軸線調(diào)整時間。通過此施工方法，最終實現(xiàn)了吊車梁精確就位，提高了施工效率，保證了吊車梁安裝質(zhì)量，并達到了節(jié)約工期的目的。

3 經(jīng)驗反饋

3.1 高強螺栓施工

背景描述：在龍門架上下部桁架安裝過程中發(fā)現(xiàn)，施工班組直接安裝高強螺栓，未按施工規(guī)范、方案要求安裝臨時螺栓。

原因：施工班組為提高安裝效率按施工經(jīng)驗施工，不聽管理人員勸阻直接安裝高強螺栓。

改進措施：對施工班組進行質(zhì)量意識培訓(xùn)，增強班組質(zhì)量意識；安裝前，組織施工班組學(xué)習(xí)《鋼結(jié)構(gòu)高強度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》（JGJ 82—2011），對方案進行宣貫；安全技術(shù)交底時，重點強調(diào)臨時螺栓安裝；管理人員加強現(xiàn)場管理，班組人員違反規(guī)范方案時按規(guī)定對其進行處理；龍門架構(gòu)件吊裝前，準(zhǔn)備臨時螺栓備用。

3.2 4500kN吊車梁整體尺寸偏差

背景描述：龍門架4500kN吊車梁安裝吊裝就位后，主梁軸線調(diào)整困難，調(diào)整時間較長。

原因：4500kN吊車梁制作、拼裝時均存在一定誤差，導(dǎo)致拼裝完成后整體彎曲矢高超差；吊車梁整體尺寸較大，精度要求高。

改進措施：在車間制作時，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)驗收；進行安全技術(shù)交底時對體現(xiàn)主梁的主控項目需重點控制；主梁組對完成后增加一次彎曲矢高、主梁起拱度、整體高度驗收；合格后采取加固措施，減少焊接過程中的變形；焊接過程中要監(jiān)測其整體尺寸。

4 結(jié)束語

核島龍門架通過大膽的創(chuàng)新，形成了兩個專利，即《一種管式吊耳》（CN204342246U）和《一種地腳螺栓安裝工裝》（CN207672599U），通過精心的組織和PDCA循環(huán)，使施工質(zhì)量得到了有效控制，核島龍門架通過了4500t吊車的動載試驗和靜載試驗。

施工質(zhì)量管理應(yīng)從人機料法環(huán)等方面入手，排除影響安裝精度的諸多因素，避免累計誤差。要基于思想層面，重視施工與安裝質(zhì)量控制，切忌存在重視進度而輕視質(zhì)量的思想。相關(guān)工作人員要努力提升自身素質(zhì)，施工前周密策劃，施工過程中加強控制，完工后不斷總結(jié)。同時，施工中要利用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，提高建造質(zhì)量，提升管理水平和能力，把鋼結(jié)構(gòu)安裝工程的技術(shù)、管理提高到一個新的高度和新的水平。