核電站循環(huán)水取排水管廊的維修措施

范文博

（廣西防城港核電有限公司，廣西 防城港 538000）

引言

目前，循環(huán)水系統(tǒng)鋼筋砼取排水管廊已普遍成為核電站冷卻水系統(tǒng)的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、耐久性對于保證核電站良好的運維狀態(tài)起到必不可少的功能作用。由于工程階段設(shè)計和施工缺陷及海工環(huán)境因素的綜合影響，使得已投運的循環(huán)水管廊在運行一定周期后便會出現(xiàn)一些缺陷，對核電站的正常運行帶來較大風(fēng)險。本文以某電站一期工程1#機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)取排水管廊為例，總結(jié)了其在維修階段所發(fā)現(xiàn)的缺陷，并對所采取的維修措施進(jìn)行介紹。

1 排水管廊存在的缺陷

該電站循環(huán)水管廊連接PX 聯(lián)合泵房與汽輪發(fā)電機(jī)廠房，屬于大口徑現(xiàn)澆鋼筋混凝土涵洞，其發(fā)電機(jī)組直接采用由循環(huán)水管廊輸送來的海水進(jìn)行發(fā)電機(jī)組的冷卻。循環(huán)水管廊系統(tǒng)包括進(jìn)水管廊、進(jìn)水CRF 管道、排水管廊和排水CRF 管道及輔助冷卻水管廊SEN 及熱水回流溝GH 排水管廊。其中進(jìn)水管廊為內(nèi)徑3200mm、長度約114m 的圓形涵洞；排水管廊為內(nèi)截面尺寸為邊長3000mm、長度約為289m 的斜八角形涵洞、CRF 管為內(nèi)徑1954mm 的圓管、SEN 管廊截面尺寸為800mm*800mm 的方管、GH 管廊截面尺寸為1500mm*1500mm的方管，管廊底面的最低標(biāo)高為-8.10m。

根據(jù)對其它電站循環(huán)水取排水管廊建設(shè)期資料和維修數(shù)據(jù)的收集分析、缺陷歸類、運維經(jīng)驗反饋并結(jié)合該例管廊的實際，總結(jié)了該例管廊存在的主要缺陷，主要表現(xiàn)在以下4個方面。

1.1 伸縮縫滲水

經(jīng)過維修階段對電站1#機(jī)組伸縮縫滲漏情況的統(tǒng)計，取水段共7 條伸縮縫，有2 條滲漏，滲漏比例約30%；排水段共11 條伸縮縫，有5 條滲漏，滲漏比例約45%（見圖1、圖2），伸縮縫不同程度的漏水問題較嚴(yán)重的影響了廊道的正常使用功能和電站的安全運行。

圖1 滲水示意圖

圖2 滲水示意圖

1.2 嵌縫材料老化脫落及保護(hù)鋼板缺失或翹起

經(jīng)過維修階段對電站1#機(jī)組嵌縫材料老化脫落及保護(hù)鋼板缺失或翹起情況的統(tǒng)計，取水段有1 條伸縮縫的保護(hù)鋼板翹起；排水段的11 條伸縮縫有8 條未安裝保護(hù)鋼板（見圖3），未安裝保護(hù)鋼板的伸縮縫嵌縫材料都有不同程度的老化甚至脫落（見圖4）。

圖3 鋼板翹起示意圖

圖4 嵌縫材料老化示意圖

1.3 廊道內(nèi)表面砼銹蝕開裂鼓包

經(jīng)過維修階段對電站1#機(jī)組廊道內(nèi)表面砼開裂鼓包情況的統(tǒng)計，有67 處砼表面存在一定程度的開裂和鼓包，8 處鼓包面積達(dá)到約0.5 ㎡（見圖5、圖6）。

圖5 砼內(nèi)表面銹蝕示意圖

圖6 砼內(nèi)表面鼓包示意圖

1.4 鋼杯修補(bǔ)處多點銹蝕

經(jīng)過維修階段對電站1#機(jī)組廊道內(nèi)模板拉桿鋼杯處的檢查和缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計，有約30%的修補(bǔ)處存在不同程度的銹蝕問題（見圖7、圖8）。

圖7 鋼杯處銹蝕示意圖

圖8 鋼杯處銹蝕示意圖

2 維修措施

2.1 采用壓力灌漿和水壓試驗檢測

根據(jù)工程階段的施工資料和滲水情況的分析，滲水原因是由于止水帶周邊鋼筋十分密集、砼振搗困難，止水帶周邊砼可能存在局部不密實或毛細(xì)孔而形成滲水通道（見圖9）。

壓力灌漿為將管溝內(nèi)測的BW 閉孔泡沫板剔除50mm 深，按間距1000mm 埋設(shè)注漿孔，用速硬微膨脹水泥砂漿填塞并養(yǎng)護(hù)24h，然后采用改性環(huán)氧化學(xué)灌漿料壓力灌漿以封閉伸縮縫內(nèi)的滲漏通道（見圖10）。伸縮縫灌漿完成后，用沖擊電鉆在內(nèi)測砼不密實部分、距離伸縮縫300mm，間距250mm，鉆φ10*200mm 注漿孔，采用改性環(huán)氧化學(xué)灌漿料壓力注漿，以封閉砼內(nèi)的滲漏通道（見圖11）。

水壓試壓主要采用方膠帶和伸縮縫止水帶之間形成密閉腔體，排除試壓裝置內(nèi)的空氣后，調(diào)節(jié)排氣口的閥門，觀察壓力表，通過調(diào)節(jié)出水口的閥門，控制流出的水量，將試壓裝置內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至規(guī)定的試驗壓力（進(jìn)水管溝中心點0. 36Mpa，排水管溝中心點0.23Mpa，并穩(wěn)定5min，以此循環(huán)，直至檢查伸縮縫無滲漏為合格，試壓示意圖見圖12。

2.2 加裝和優(yōu)化保護(hù)鋼板構(gòu)造

經(jīng)對電站1#機(jī)組廊道的嵌縫材料老化脫落及保護(hù)鋼板缺失或翹起的統(tǒng)計分析，主要原因為設(shè)計的伸縮縫構(gòu)造不合理（見圖13）和施工中質(zhì)量控制不到位。嵌縫材料老化脫落除材料本身的原因外主要因為伸縮縫未加設(shè)不銹鋼外圓弧保護(hù)鋼板，不銹鋼保護(hù)板翹起主要因為內(nèi)圓弧鋼板B1 和外圓弧鋼板A 的連接固定采用單排螺栓，施工安裝時兩鋼板連接對孔困難，運維階段螺栓一旦斷裂或松脫鋼板便會翹起。根據(jù)其它電站維修經(jīng)驗及該例管廊實際，伸縮縫不銹鋼保護(hù)板在原構(gòu)造基礎(chǔ)上附加耳板固定（見圖14）。其中的耳板和現(xiàn)場維修后的示意分別見圖15、圖16。

圖15 耳板示意圖

圖16 現(xiàn)場維修后示意圖

2.3 加裝埋入式鋼不銹并控制施工過程

廊道內(nèi)表面砼開裂鼓包的主要原是因為鋼筋銹蝕體積膨脹導(dǎo)致砼鼓包甚至裂開。對于海水從裂縫或伸縮縫滲入接觸鋼筋后導(dǎo)致鋼筋腐蝕砼開裂的化學(xué)機(jī)理（見下面化學(xué)反應(yīng)方程式1、式2、式3）可以在運維階段加裝鋼不銹對鋼筋進(jìn)行陰極保護(hù)，其陰極保護(hù)機(jī)理為：埋入式鋼不銹是由一塊活性的金屬塊嵌入特制的水泥基砂漿裹制而成（見圖17），使用金屬線將鋼不銹捆扎在陰極（鋼筋）上，安裝好后由于陽極材料（金屬塊）的電位比鋼筋的電位低，因而優(yōu)先發(fā)生陽極反應(yīng)：M → Mn++ne-,在反應(yīng)中，陽極材料（金屬塊）的原子失去電子變?yōu)殛栯x子面發(fā)生腐蝕，從而使陰極材料（鋼筋）受到保護(hù)，陽極分布間距設(shè)計見表1。

式1：2Fe + O2+2H2O → 2Fe(OH)2；

式2：4Fe(OH)2+ O2+2H2O=4Fe(OH)3；

式3：4Fe(OH)3= Fe2O3+2H2O；

圖17 鋼不銹示意圖

控制施工過程一是用砼修補(bǔ)的常規(guī)方法將鋼筋周圍和后面的砼鑿除，邊緣露出無銹鋼筋；二是將所有暴露的鋼筋用鋼絲刷配合砂紙打磨至清潔光亮，特別注意清潔鋼筋的背面；三是在安裝鋼不銹前檢查鋼筋的連續(xù)性，鋼筋表面無殘留銹跡；四是根據(jù)現(xiàn)場實際的鋼筋和混凝土的比表面積確定鋼不銹的分布間距并作標(biāo)記；五是在鋼筋清潔后按確定的分布間距立即安裝鋼不銹并檢查安裝的牢固性，以確保良好的導(dǎo)電性，且用電表檢測捆扎絲和鋼筋之間的電阻在0.1 至1 歐姆之間；六是采用配套的相容性修補(bǔ)砂漿進(jìn)行修補(bǔ)且覆蓋層的厚度保證不小于20mm。七是嚴(yán)格控制硅烷浸漬的施工質(zhì)量，采用的異丁烯三乙氧基硅烷應(yīng)滿足異丁烯三乙氧基硅烷含量≥98.9%、硅氧烷含量≤0.3%、可水解的氯化物含量≤1/10000、密度應(yīng)為0.88g/cm3、活性為100%；噴涂設(shè)備應(yīng)為不斷循環(huán)的泵送系統(tǒng)，噴嘴壓強(qiáng)應(yīng)為60-70kPa，每遍噴涂量為300ml/㎡；用染料指示法評定的浸漬深度應(yīng)達(dá)到3-4mm，鋼不銹布置和現(xiàn)場修復(fù)后的示意見圖18、圖19。

圖18 鋼不銹布置示意圖

圖19 現(xiàn)場修復(fù)示意圖

2.4 二次修補(bǔ)鋼杯洞

鋼杯孔銹蝕原因為對封堵的施工工藝控制不滿足質(zhì)量要求，未按施工方案要求對鋼杯孔進(jìn)行鑿毛和基層清理，修補(bǔ)前未對基層灑水潤濕而直接用水泥砂漿進(jìn)行孔洞修補(bǔ)，從而導(dǎo)致該部位的修補(bǔ)材料與原砼結(jié)構(gòu)不能很好的粘結(jié)，砂漿硬化后在接觸界面出現(xiàn)細(xì)微裂縫，隨著海水的侵蝕導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋銹蝕，銹蝕產(chǎn)物順裂縫滲出，形成可視的銹跡。

針對缺陷產(chǎn)生的原因和現(xiàn)場實際情況，缺陷處理的施工工藝為鑿除原修補(bǔ)材料（見圖20），打磨銹蝕鋼筋至表面清潔光亮，進(jìn)行基層鑿毛和清理保證基層堅固無松動、無油脂并獲得一定的粗糙度，灑水潤濕基層并用西卡31 環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)并保證修補(bǔ)材料表面平整（見圖21）。

圖20 鋼不銹布置示意圖

圖21 現(xiàn)場修復(fù)示意圖

3 結(jié)語

經(jīng)過對該電廠一期工程1#機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)取排水管廊的檢查、維修處理后，取排水管廊可以很好的滿足機(jī)組運行的安全性、穩(wěn)定性、可靠性，為主線窗口贏得時間，很大程度上較少了主線計劃的時間壓力，同時降低了運維風(fēng)險和運維成本。經(jīng)過對該例廊道的缺陷檢查、缺陷分析、維修方案制定、缺陷處理及效果評價，本文所論述的針對核電站循環(huán)水系統(tǒng)取排水管廊存在的典型缺陷的維修措施是有效的，故可以在核電站類似建構(gòu)筑物上進(jìn)行經(jīng)驗反饋和參考應(yīng)用。