核電站屏蔽廠房SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝測量技術(shù)

明剛

摘 要：本文主要對核電站屏蔽廠房SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝測量過程中遇到的問題進行分析，遵循先整體后局部、高精度控制低精度的測量原則，總結(jié)出一套針對SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝的測量技術(shù)，以滿足現(xiàn)場施工需求。

關(guān)鍵詞：SC結(jié)構(gòu)模塊;控制網(wǎng);高程;后方交會

1 概況

SC結(jié)構(gòu)模塊介紹

核電站核島屏蔽廠房外露筒體采用鋼板混凝土結(jié)構(gòu)（即SC結(jié)構(gòu)模塊），就位于CV筒體外側(cè)，兩者間距為1385mm。墻體厚度為1100mm，墻體為鋼板材質(zhì)，鋼板厚度為20mm（局部加厚為25mm），內(nèi)部填充混凝土。SC結(jié)構(gòu)分為連接區(qū)域（1層）、非閉合區(qū)域（2～7層）、閉合區(qū)域（8～17層）和進氣孔（18-19層）四大組成部分。

SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝公差要求

SC屏蔽廠房整體結(jié)構(gòu)由多個子模塊拼裝而成，平均弧長15m、高3m、寬1.1m，其尺寸巨大且拼裝技術(shù)公差要求較高：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)/鋼板混凝土結(jié)構(gòu)連接處墻塊彎曲半徑±3mm，非連接處墻塊彎曲半徑±6mm;模塊兩側(cè)面板的上下邊緣水平相對偏差不超過3mm;子模塊角度偏差要求：角度大于0°，小于2°時為±0.01°，角度不小于2°時為±0.02°。

2 測量方法

建立測量基準控制網(wǎng)

控制網(wǎng)為模塊拼裝提供全局及局部性的基準，是測量工作的重要基礎(chǔ)。以SC-3號拼裝場地控制網(wǎng)為例，SC拼裝場地控制網(wǎng)分為平面和高程測量控制網(wǎng)兩部分，采用TS30型全站儀和NA2型精密水準儀分別進行觀測，并經(jīng)過平差數(shù)據(jù)處理，使得控制網(wǎng)的精度和可靠性加強，保證了測量基準的同一系統(tǒng)性。

1、控制網(wǎng)布設

1）控制點位置應選在不受施工影響并能長期保存處，且包含平面控制點和高程水準點，以便于觀測和統(tǒng)一保護，同時應注意保證使用過程中有第三點檢查。

2）由于SC結(jié)構(gòu)模塊整體呈圓環(huán)形狀，有內(nèi)、外兩層面板，需要對內(nèi)、外半徑進行監(jiān)測，因此，所選取的控制點位要超出模塊外徑范圍，包圍所測模塊并且布置均勻，形成中心六邊形，點位之間可以相互通視。

3）為方便現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)結(jié)果比對，將SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝場地控制網(wǎng)坐標系設為與核島坐標系一致。

2、控制網(wǎng)的測量方法

平面控制網(wǎng)采用全站儀全圓方向觀測法，每半測回方向宜2次照準讀數(shù)，各方向值應取四個測回的平均值;高程控制網(wǎng)采用精密水準儀與銦鋼尺配合進行往返閉合測量，前后視的距離差不得超過0.5m，前后視的累計差不超過1.5m。

場地放線與整平

拼裝場地共布置有24個1.5m×1.5m×1.5m水泥支墩做為模塊的支撐基礎(chǔ)，施工前應對其進行調(diào)整，并做好基準線標記。

在每個支墩頂部預埋鋼板上布設4個測量點，使用精密水準儀進行測量;通過最大值與最小值比較，計算出水泥支墩各測量點相對高差，根據(jù)測量數(shù)據(jù)結(jié)果加工墊鐵;墊鐵焊接完成后，采集標高數(shù)據(jù)，計算平整度，保證將每個支墩預埋板上表面相對標高差控制在±2mm以內(nèi)。

以控制網(wǎng)為基準，采用極坐標法，在水泥支墩墊板上放出SC結(jié)構(gòu)模塊的內(nèi)、外半徑作為基準線，同時在地面或水泥支墩預埋板環(huán)向位置標記出SC結(jié)構(gòu)模塊的就位起始點。

組對、焊接過程監(jiān)測

由于SC子模塊尺寸巨大，且墻體結(jié)構(gòu)為雙面弧型鋼板結(jié)構(gòu)，在吊裝就位及焊接過程中易產(chǎn)生變形，需要在模塊關(guān)鍵部位（能夠反映變形特征的敏感部位，上/下、左/右邊緣150mm處，距焊縫很近且不易破壞）做好固定的觀測標記進行監(jiān)控，才能行之有效的把控其尺寸公差，保證最終拼裝質(zhì)量。

SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝完成以后，采集所有特征點及基準點數(shù)據(jù)，并計算出SC結(jié)構(gòu)模塊內(nèi)、外側(cè)半徑等相關(guān)尺寸。

3 測量難點分析

環(huán)境溫度影響大

通過試驗數(shù)據(jù)分析證明，外界環(huán)境對測量精度影響最大的當屬溫度的影響。究其原因有二：其一，SC結(jié)構(gòu)模塊拼裝場地靠近海邊，且為露天，SC結(jié)構(gòu)模塊屬于鋼結(jié)構(gòu)模塊，受太陽直射影響，存在熱脹冷縮現(xiàn)象;其二，上午與下午太陽照射方位不同，模塊受熱不均勻。

模塊尺寸大，測量點數(shù)多

屏蔽廠房鋼板混凝土復合結(jié)構(gòu)±0.000mm至47.950mm，由167塊子模塊拼成，總重約2300t。SC結(jié)構(gòu)子模塊最大尺寸為15.5m、高2.85m、寬1.1m，單個最重為15.8 t，組合件由兩層子模塊拼裝而成。

測量點數(shù)量多，為快速便捷的獲取數(shù)據(jù)，現(xiàn)場使用全站儀無棱鏡測距模式進行數(shù)據(jù)采集。

當目標物正對儀器時，返回的信號最大，測量結(jié)果也最精確;在入射角度大于30°以后，測距精度明顯下降;由于SC結(jié)構(gòu)模塊呈圓弧形狀，儀器正對反射物體測量效果最好，此時全站儀激光束在SC結(jié)構(gòu)模塊表面形成的光斑最小。

4 測量技術(shù)分析

平面控制網(wǎng)精度分析：

根據(jù)測量技術(shù)規(guī)定中技術(shù)指標要求，控制點的點位誤差以及相鄰點相對坐標中誤差應在2mm范圍內(nèi)，SC-3號拼裝場地控制網(wǎng)聯(lián)測數(shù)據(jù)，經(jīng)計算后觀測平差結(jié)果。測量點位誤差最大為0.55mm，相鄰點相對坐標中誤差為0.42mm，兩項指標差都滿足平面控制網(wǎng)技術(shù)要求。

高程控制網(wǎng)精度分析：

SC-3號拼裝場地高程控制網(wǎng)共架設16測站，根據(jù)精密水準測量技術(shù)要求：

則：（往）閉合差，（返）閉合差

往返較差、環(huán)線閉合差滿足水準測量技術(shù)要求。

后方交會

由于模塊呈圓弧形狀，為滿足無棱鏡測距入射角的要求，需要在模塊外側(cè)選擇合適的位置架設儀器，將會造成轉(zhuǎn)站次數(shù)增加，轉(zhuǎn)站次數(shù)越多，累積誤差就越大，會影響測量精度。

采用后方交會設站位置相對自由，可以有效減少轉(zhuǎn)站次數(shù)，避免測量累計誤差過大;后方交會法的應用能適應復雜施工現(xiàn)場的特殊要求，能夠有效的解決測量模塊外側(cè)尺寸問題;后方交會法的應用也能滿足無棱鏡模式激光入射角度的需求，使測量工作變得快捷、準確，提高了工作效率。

全站儀后方交會（測邊交會）精度，不僅與S1和S2的測距精度有關(guān)，而且與交會角度的大小有關(guān)，在分子相同的情況下，分數(shù)的分母越大，它的分數(shù)單位就越小，因此，選擇在30°～120°的角度范圍內(nèi)進行設站，可以滿足施工要求。

減少人為因素影響

人員是測量工作得以進行的主要載體，在測量工作中產(chǎn)生的誤差是不可避免的。因此，減少人因誤差，降低人為干預，能夠有效控制誤差對測量精度的影響。

5 結(jié)論

應用本文所提供的測量技術(shù)，通過各種測量控制方法及技術(shù)手段，可以有效的解決拼裝過程中的所遇到的難點，保證SC結(jié)構(gòu)模塊的拼裝質(zhì)量。

參考文獻

[1]張正祿.工程測量學[M].武昌：武漢大學出版社，2005.

[2]劉學，張弘.工程測量[M].海南：海南出版社，2007.