某核電站雙殼結構懸吊免拆施工技術

張仔紅 李小明 毛立陽 鄒少俊

摘? 要：某核電站是目前我國自主研發的第三代壓水堆核電站，該堆型核電站避免大飛機撞擊，設計為雙殼結構，外殼鋼筋密集、結構截面尺寸大，雙殼間空間狹小，施工難度大。雙殼形成密閉空間，無材料倒運洞口。某核電5、6號機組采用懸吊免拆施工技術，解決了空間狹小、無法設置支撐體系、密閉空間封閉部位的施工，降低施工難度。同時，針對懸吊模板的設計、就位控制與加固，鋼筋混凝土施工方法進行了研究，形成了一套成熟的施工工藝。

關鍵詞：核電站;懸吊免拆;模板

引言

核隨著核電工程的發展，我國自主設計的某三代核電站得到大力推廣。核電站由于其特殊性，存在大量設備提前引入，導致樓板無法按照傳統施工方法搭設支撐體系。部分區域為密閉空間，空間內施工材料清理后，需要對預留洞口進行封堵，人員無法進入空間內部。部分空間高度不足，人員無法操作，所有迫切需要研究一種新型施工工藝。

通過對某核電站雙殼結構密閉空間樓板封閉懸吊免拆技術的研究和實踐，以一種鋼結構免拆模板、與型鋼、鋼筋、高強螺桿等組合免拆工裝體系，順利完成了雙殼樓板封閉施工，形成一整套施工工藝。

1? 工程概況

雙殼結構樓板為兩層，上層與下層樓板之間凈距700mm，其間無其他支撐。下層樓板板厚500mm，上層樓板跨度52.600m，板厚1800mm，上層樓板鋼筋為HRB500E/40mm，分為上中下垂直交叉共計10層。在上層樓板預留長度5.000m，寬3.500m二次澆筑區域，鋼筋預留100%接頭。

2? 方案確定

2.1常規施工方法

施工工藝流程：支撐架搭設→板底模板鋪設→施工縫處理及基層清理→ 測量定位放線→板底預埋件安裝與驗收→鋼筋綁扎→板頂預埋件安裝→模板支設→混凝土澆筑→混凝土養護→模板拆除。然而此類方法無法實施。主要存在以下問題。

1）兩層樓板間空間狹小，人員無法正常操作，樓板支撐體系安裝及拆除困難，施工效率低，安全風險較高;

2）預留洞口封閉形成密閉空間，無人員出入通道。

2.2懸吊免拆施工方法

施工工藝流程：預埋鋼筋量測→懸吊模板設計加工→懸吊模板組裝提升→懸吊模板加固→施工縫處理→鋼筋綁扎→第一層混凝土澆筑→混凝土養護→施工處理→第二層混凝土澆筑。

采用懸吊免拆技術能避免常規方法的問題。

3? 操作要點

本工程基材混凝土強度C60，結構鋼筋為HRB500E直徑40mm。懸吊模板鋼板材質Q235B，鋼板厚度25mm，懸吊桿件分為兩部分，下部分與鋼板焊接為HRB400直徑20mm鋼筋，上部分為直徑160mm高強螺桿，此高強螺桿能承載9KN。

懸吊免拆施工技術主要施工工藝分為6階段進行，各階段主要工作如下。

1）測量現場預留鋼筋位置，根據預留鋼筋位置對懸吊模板體系進行設計，懸吊桿件與結構鋼筋距離≥20mm。懸吊桿件間距≤650mm，為了懸吊模板能在雙屋面狹小空間中操作方便，將懸吊模板設計為等分4塊，每塊上設置4個吊耳，吊耳鋼筋采用直徑10mm熱軋光圓鋼筋制作，吊耳與鋼板焊接不小于50mm，焊接厚度3mm。

2）懸吊模板加工制作。對鋼板進行切割，在車間按照設計圖紙進行組裝加工。鋼板開孔22mm，鋼筋與鋼板采用穿孔塞焊，焊接處表面打磨平整度公差1.5mm。為了避免鋼筋與周邊預埋鋼筋位置沖突，同時在雙層屋面中可以調整位置，將鋼筋分為兩段，其中下段距離鋼板面500mm處設置絲頭。上段與其連接后最終長度1600mm。

3）懸吊模板的安裝，根據安裝圖要求，將懸吊模板運至雙層樓板間拼裝加固，拼裝完成后采用L50角鋼或直徑≥25mm。加固完成后，將懸吊桿件與剩余部分懸吊鋼筋采用I級配套套筒進行連接，連接完成后外露絲扣≤2P。洞口上部垂直于洞口短邊架設4組工字鋼梁（根據現場實際可以增加），居中焊在鋼筋棍上。每組兩根I18工字鋼，兩根工字鋼凈間距20mm。通過6道高強拉桿吊設鋼模板（25mm鋼板）。工字鋼端頭下部放置兩根鋼梁下部放置兩根I18工字鋼，工字鋼采用鋼筋進行點焊，便于鋼筋綁扎。由于現場鋼筋較為密集，若出現懸吊鋼筋與結構鋼筋沖突的情況，在鋼模板已經安裝加固完的前提下，可根據現場需求，現場鉆孔增加懸吊鋼筋、拉桿，增設的懸吊鋼筋安裝加固完成后（增設后，懸吊鋼筋間距不得大于原平面圖要求），可割除與鋼筋沖突的懸吊鋼筋。

4）懸吊免拆模板提升加固，將組裝完成的懸吊模板上部與直徑16mm高強螺桿焊接。焊縫長度不小于50mm，焊角高度8mm。焊接牢固后，采用螺母扣件懸吊在預鋪的I18工字鋼，均勻調節螺母扣件，使懸吊模板緩慢提升，提升至與樓板地面緊密貼合。具體詳見附圖5。

5）綁扎上部樓板鋼筋，樓板鋼筋需與懸吊桿件交叉錯開。

6）混凝土澆筑。按照懸吊模板受力計算要求，混凝土澆筑分兩層施工，每層厚度900mm，施工下層混凝土確保上層混凝土強度100%。

4? 施工關鍵及難點

4.1懸吊模板設計關鍵及難點

由于前期預埋鋼筋位置已經固定，無法移動，新加工的懸吊模板需避讓原預留鋼筋，對原預留鋼筋進行測量，測量精度要求較高。

4.2懸吊模板安裝關鍵及難點

1）由于鋼筋共計10層，預留孔洞周邊鋼筋已經形成，中部鋼筋未綁扎，懸吊模板吊桿需要調整位置，確保懸吊桿件能穿過10層鋼筋。

2）懸吊桿件采用機械連接或焊接方式，對焊接工藝和質量要求高。

5? 理論計算

根據結構特點，主要對上部鋼梁、懸吊模板鋼板、懸吊鋼筋與高強螺桿焊接、吊耳進行驗算。按最不利情況，取最大荷載進行計算：

5.1鋼梁計算：

每組工字鋼底部物項自重：混凝土自重+鋼模板板自重，混凝土自重=0.65×3.4×1.8×25=99.45kN，鋼模板自重=4.73kN，施工活荷載=0.65×3.4×3=6.63kN，總荷載1.2×（99.45+4.73）+1.4×6.63=134.3kN，縱向線荷載為39.5kN/m。

1）鋼梁荷載驗算：

鋼梁下部荷載為拉桿傳遞，可視為點荷載，中間六根拉桿荷載分別為16.79 kN、24.69 kN、25.68kN、25.68kN、24.69 kN、16.79 kN。單根工字鋼荷載為一組鋼梁荷載值的一半，即鋼梁承受中間六根拉桿荷載分別為8.4 kN、12.35 kN、12.48kN、12.48kN、12.35 kN、8.4 kN。

通過結構力學求解器得工字鋼承受最大剪力33.23 kN，最大彎矩27.16 kN*m。

（a）受力簡圖

（b）剪力圖

（c）彎矩圖

鋼梁抗彎驗算

鋼梁抗彎強度：σ=M/W=27.16×106/185000=146.8N/mm2

鋼梁抗剪驗算

τ= VSx/Ixtw=33.23×1000×106.5/（1160*6.5*10）=47N/mm2

撓度值為0，撓度可忽略。

5.2底部鋼模板驗算

單根懸吊鋼筋下部鋼模板面積為650mm×650mm，拉桿位置為鋼模板剪力和彎矩最大位置，取模板對角線的一半長，100mm寬為計算單元，承受荷載為：

1.2×（0.46×0.1×1.8×25+0.46×0.1×0.025×79）+1.4×（3×0.1×0.46）=2.79kN，沿長邊的線荷載為6.07kN /m。

得出最大剪力為2.79kN，最大彎矩為0.64kN.m，因為計算模型為對角線的一半，故鋼板最大剪力為5.58 kN，最大彎矩為1.28kN.m。

（a）受力簡圖

（b）彎矩圖

1）鋼板（100×25mm）抗彎驗算

鋼板抗彎強度：σ=M/W=1.28×106/10417=122.88N/mm2

2）鋼板（100×25mm）抗剪驗算

τ= VSx/Ixtw=5.58×1000×7.81/（13.02×10×12.5）=26.78N/mm2

3）鋼板（100*25mm）撓度計算

鋼板撓度變形驗算：?=q×l4/8EI=1.255mm

5.3吊環驗算

鋼板自重為196.25Kg/㎡，每塊鋼板重量：1.75×1.15×196.25=395Kg=3950N，根據《建筑計算手冊》第四版10-101，采用10mm的鋼筋制作，每塊鋼板上4個吊環。

σ=9807G/nA=9807×0.5（6×78.5）=10.5N/mm2≤60N/mm2，滿足。

根據上述計算單個吊環所承受的鋼板重量為3950/4=988N。

焊縫驗算：采用E4316焊條焊接，吊環兩支腿長度均為50mm，支腿兩側均設置焊縫，焊腳尺寸取hf=3mm進行驗算。其焊縫強度計算如下： <[f]，滿足。

其中? N——垂直于焊縫長度方向的力;

he——角焊縫的計算厚度，對直角焊縫等于0.7hf，hf為焊腳尺寸;

lw——角焊縫的計算長度，對每條焊縫取其實際長度減去2hf。

6 結論

根據某核電站雙殼樓板密閉空間、狹小空間的特點，采取懸吊免拆技術，有效克服了間空間狹小人員無法正常操作，密閉空間人員無法出入等困難;通過對懸吊免拆技術的工藝分析，理論核算、工藝操作要點論述，能有效保證結構施工質量，同時為同類工況施工提供了參考。

參考文獻

[1]? 中華人民共和國住房和城鄉建設部。鋼結構設計規范GB50017-2017。北京：中國建? 筑工業出版社。2017.

[2]? 中國建筑技術研究院，JGJ99-98高層民用建筑鋼結構技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，1998.