1、 AP1000 核电 CA20 大型 结构模块 安装 施工技术分析 钱勇， 张斐， 张玲 中国核工业第五建设有限公司 2017 年 07 月 08 日 附件 1 中国化工施工企业协会技术工作委员会 2017 年年会推荐论文 AP1000 核电 CA20 大型 结构模块 安装 施工技术分析 钱勇 ， 张斐， 张玲 作者单位全称 ： 中国核工业第五建设有限公司 地址： 上海 .金山 邮编： 201540 摘要： AP1000 核电是一种先进的“非能动型压水堆核电技术”，采用非能动安全系统设计，为使其厂房布置更加紧凑， 采用模块化施工，这对现场施工 技术 提出来了新 要求。 作为 AP1000 核电
2、第一个吊装的大型结构模块 CA20，具有外形尺寸大、单钩起重量大、结构复杂等特点， 因此施工难度比较大。本文介绍 CA20 结构模块的 安装 施工工艺流程，分析 CA20 结构模块 安装 过程中 的 问题，结合现场实际情况 ， 通过创新工艺 ,提出一些解决措施 ,尤其是对 CA20 结构模块 就位 过程与插筋 相碰 的问题，这为后续 CA20 及其他大型 结构模块 安装 施工起到一定的 借鉴 与 参考 作用。 关键词： 模块 就位 触碰 1.引言 模块化施工是 AP1000 核电采用了先进的施工理念，大量引入平行作业，依托先进技 术， 将 土建、安装、调试等工序进行深度交叉的新技术。其基本原理
3、是转移现场工程量，既把现场工作量转移到工厂中完成 ，模块化最大的优点是可以减少在现场的施工量从而缩短核电站的建设工期，采用模块化施工后，大量的施工工作在工厂完成，可以更好 地 保证施工质量。然而， 模块化技术在提供各种便利的同时，却增加了施工的难度，一些模块的大型化给运输、安装工作带来了 较大的风险和挑战。 例如 CA20 结构模块出现 吊装过程中会变形、安装过程中无法进行微调以及模块本体与钢筋相碰的情况发生。如何有效解决上述问题，已经成为工程参与各方关注的热点和重 点。 2.工程概况 AP1000 核电 CA20 结构 模块具备乏燃料的贮存、传输、热交换及废物收集等功能，其安装位于辅助厂房
4、5&6 区。模块外型尺寸约 20.5m 长， 14.2m 宽， 20.7m 高，由 18 个房间构成，其中包括 约 32 个墙体模块和 47 个楼板模块，结构总重 约为 760 吨 . CA20 结构 模块安装位于辅助厂房 5&6 区 J-1、 N、 及 轴线所围区域，其安装位置 和形状 如下图所示： 图一 CA20 结构模块 位置图 图 二 CA20 结构模块 形状 图 3.CA20 结构 模块现场 安装 施工工艺 CA20 结构模块 现场安装工艺： 3.1 CA20 结构模块 运输 CA20 结构 模块 在组装平台上完成组装后，需使用 2 组自行式液压平板车沿着重件道路将模块运输至核岛吊装
5、位置。 在运输前，由于 CA20 结构 模块为单板墙体 结 构，外形尺寸较大，要 求 装载平稳，不偏载偏重，运输中不得移位、倾覆，不得出现磕碰、划伤、变形。 对于 CA20 结构模块 具体 运输 形式 及运输流程 具体 如下： 图三 CA20 结构模块的 运输 图 CA20 结构 模块运输 CA20 结构 模块吊装 CA20 结构 模块就位 钢筋及埋件安装 混凝土浇筑 3.2 CA20 结构模块 吊装 CA20 结构模块 运输至吊装场地 后， 需经过 大吊车先决条件检查、就位基础复测及 放 线、调节装置安装及验收、吊梁组装、连接吊索具、模块试吊、吊装就位、摘钩等过程完成吊装 工作 。 施工 过
6、程中 ， 由于 CA20 结构模块 自身结构 设计 布置不均匀，吊装时很容易出现单面墙体变形。 3.3 CA20 结构模块 就位 当 CA20 结构 模块吊装至就位基础上方，下部定位销距调整装置 一定距离时，吊机停止落钩， 观察两者之间的位置关系， 通过 调整结构模块 ，确保 2 个定位销下部同时进入 调整装置 继续落钩，当底部板距就位预埋板一定距离时，停止落钩，观察 模块整体是否 水平 ，调整后继续落钩直到底部和预埋板紧密贴合，摘钩后，使用预先准备好的千斤顶组件 对CA20 结构模块 的垂直度 及位置进行 调整， 因 CA20 结构模块的垂直精度要求较高且 基础钢筋布置较密， 吊装过程中 很
7、容易导致 CA20 结构模块 底部 与钢筋相撞。 车辆进场 拼装平台支腿拆除 车辆倒至 CA20 平台 底部 缓慢提升运输车辆 拆除剩余支腿 释放驻车制动 车辆行至吊装 场地 3.4 CA20 结构 模块 钢筋、 预埋件安装及 混凝土浇筑 CA20 结构 模块吊装就位 完成 后， 其 内外两侧 需进行钢筋及 预埋件的安装 ,在验收合格 后 进行混凝土浇筑，最终 形成完整 的 结构。在该阶段施工中，需要对混凝土的震捣以及模板的支设、加固进行重点监控，以确保施工质量。 4.CA20 结构模块 安装过程中 存在 的 问题 分析 4.1 CA20 结构模块的 变形 问题 由于 CA20 结构 模块 西
8、边有一处单 板 墙， 其墙面厚度较薄 且 整体墙面 尺寸较 大 ， 同时自身与其他墙体 之间 无 隔墙 连接，导致单 板墙 在吊装和混凝土浇筑过程中极易 发生 变形 。 除此以外， CA20 结构模块本体因其 内部结构较为复杂和不规则， 故在吊装过程中，倘若采用常规吊装， 很容易导致内部各房间之间的墙体 墙面发生变形。 这成为 CA20 结构模块安装过程中的一大难点。 4.2 CA20 结构模块 就位 过程 中 与 插筋触碰问题 CA20 结构模块所处位置与地面的连接方式如下：盒箱板内通过角钢、槽钢龙骨拉筋连接，墙体内还设有 尼尔森锚固螺杆和预埋杆件、泄露槽等，其就位区域内有近 千 根钢筋，钢
9、筋高 约一层楼 ,该施工环境 提高了 CA20 结构模块在就位过程中 与钢筋相碰 的概率 。 图四： CA20 底部插筋设计图 图 四 现场钢筋 实物图 图五 CA20 底部插筋设计图 4.3 CA20 结构模块 就位 精度 问题 CA20 结构模块尺寸 及重量 较大，由大量子模块组成，且安装精度 要求极高 ， 要在复杂的环境下对结构模块进行微调保证安装精度 ，施工难度较大 。 5.CA20 结构 模块 安装存在的 问题 应对措施 由于上述问题 在 以往核电建造过程 中 未曾遇见，因此必须根据实际情况 设计 新 型 工装和改进施工工艺 予以 解决 。 5.1 CA20 结构模块的 防 变形控制
10、 1） 在单板墙体之间设计 一种 新型工装 进行安装，新型工装采用不容易变形的角钢 进行连接。 连接方式采用焊接。 角钢之间连接的形式 采用 具有稳定性原理的三角形。 具体 位置 如下图所示： 图六 CA20 结构模块 防变形工装图 2） 对于大型结构模块的吊装，其吊点数量往往多于 2个 ，为 避免起吊时的平衡和模块上的局部应力或变形过大，吊点大多根据模块 结构形式呈离散型设置，为保证吊点竖向受力，目前业内多采用框架式吊梁，但由于其通用性不强且无法满足其他异形模块的吊装导致施工成本增加，因此需要设计一种 适 用于 AP1000 核电结构模块吊装的多吊点多级吊梁，具备根据实际情况调整吊点的距离等
11、功能 ，具体形式如下图 。 图七 多级吊梁形状图 5.2 CA20 结构模块的插筋触碰控制 CA20 属于大型结构模块 ，吊装及安装难度较大，为确保 CA20 结构模块 顺利就位于安装位置，且 避免 在吊装过程中与 底板钢筋不发生触碰的情况发生， 需 通过 精确 测量并将数据输入到 CAD 计算机 软件中进行 1:1 的 模拟， 具体流程如下： 5.2.1 数据测量方案的选择 决定一个物体的空间位置，需要三个坐标数据，所以安装基准线一般有平面位置基准线（纵向和横向轴线）和标高基准线，目前 CA20 结构模块 复测工作暂不考虑标高问题，因此只需考虑平面坐标即可。 方案一 ：先测量 CA20 结构
12、模块，再进行 基础 底板的放样工作 1) CA20 结构模块的测量工作 a) 弹出 CA20 结构 模块的轴线，并在墙体外侧做好标记 。 b) 复测出 CA20 结构模块的墙体尺寸。 c) 将 实测数据与设计数据进行对比，计算 出 两者之间的偏差。 d) 将墙体 锚钉 位置引线引 出，并在结构模块墙体进行标记。 2) CA20 结构模块的 基础底板测量 工作 a) 将 CA20 结构模块测量数据通过纵向、横向轴线为基准线在底板放样。同时将加强筋、锚钉、泄露管的实测位置在底板作标记， 随后查看底板钢筋与加强筋碰撞的情况是否发生。 b) 根据放样结果结合施工记录的数据调整钢筋的相对位置。 方案二：
13、先进行基础底板的放样工作，再测量 CA20 结构模块 1) CA20 结构模块的 基础底板测量 工作 a) 在 CA20 结构模块基础底板标记出纵向和横向轴线。 b) 以纵向和横向轴线 为基准线划出 CA20结构模块的墙体边线。 c) 测量出加强筋 两侧钢筋 的尺寸， （ 将 2 个加强筋中间的钢筋 看成 一组，测量出每组钢筋边缘即可） ，记录好上述数据。 2) CA20 结构模块的测量工作 a) 在 结构模块 本体上标记出纵向和横向轴线。 b) 测量 CA20 结构模块的墙体尺寸，并做好记录。 c) 将上述 CA20结构模块基础底板上的钢筋位置尺寸标记在 结构模块本体上。 将方案一与方案二进
14、行对比，找出最优方案： 方案一 方案二 工作量 工作量多，周期长 工作量少 ，周期短 精度 精度 高 精度稍底 风险 无 现场钢筋容易发生变更且外部单位不易沟通协调，导致重新测量，需耗费大量人力。 表一 方案对比表 经对比发现 ，方案一 应 优先考虑 。 5.2.2 过程测量 按照方案一的方法进行测量， 过程中 采用直角尺、盘尺、钢卷尺、划规、样冲 、线锤、记号笔 等工具 ， 测量时应控制好误差，测量结束后，将设计值与实测值进行对比，看偏差值是否满足插筋的安全距离要求。 5.2.3 解决方法 考虑到 CA20结构模块拼装过程中 存在 误差 且 现场钢筋施工 的 误差 问题， 经测量 发现 部分 插筋与 CA20 墙体内的槽
