國產三代核電抗撞擊防護門施工關鍵點及工藝改進

李 兵 潘 濤 楊紅梅 王旋旋 劉啟斌 吳 敏

中國核工業二四建設有限公司 四川 綿陽 621000

我國自主研發的第三代核電技術，奉行 高標準、嚴要求 的執行理念。作為核電站的重要組成部分，K702-M01抗大飛機撞擊防護門（以下簡稱 K702-M01 ）因其設計的復雜性、安裝物項的多樣性，以及受其質量、安裝地點周邊環境影響而產生的極高吊裝倒運難度，其整個安裝過程需要制定縝密的技術措施，并針對各個安裝環節做好質量控制[1-2]。同時K702-M01在整個施工現場屬首次安裝使用，其成功安裝對后續同類型的建造具有借鑒及充當標桿的深遠意義。

1 工程概況

K702-M01安裝在ACP1000項目核島防護廠房與龍門架相接的墻體進出口處，門洞口通道底標高16.45 m，下軌道標高15.50 m，抗大飛機撞擊防護門尺寸8 000 mmh 8 000 mmh 800 mm，設計門質量約80 t，主要由碳鋼組成，用于抵抗大型商用飛機的撞擊力。其施工流程大致為：門洞主體施工（含預埋件安裝）→門洞復核（含預埋件）→下導軌安裝→門扇吊裝→二次澆筑區施工→上導軌安裝→其他配件及構件安裝→整體調試→安裝交付完成。門開啟方式總體為單扇橫向電動推拉，在門處于開啟狀態時，輕軌上聯動蓋板可同步進行關閉。

2 施工重點、難點

此次工程難點主要在于K702-M01在核電現場屬于首次安裝，無任何可借鑒經驗。為避免刮擦，損傷門體，以及門洞上下寬度不一致導致門體傾斜出現安裝隱患，門扇運行路徑中的主體門洞垂直度是下軌道安裝前需要進行風險識別的重要一環。K702-M01門體質量高達80 t，屬于下導軌承重設計，槽底埋件的安裝精度將直接決定下軌道的安裝質量進而影響門體的正常運行。另一方面K702-M01在進行吊裝前，吊裝工具以及繩索的選用也需進行嚴謹的分析論證來進行確定，從而避免吊裝過程中出現安全風險。

2.1 門洞垂直度控制

K702-M01門洞處于KB0009墻與KB0010墻之間，門體運行路徑穿過KB0009墻，KB0009墻與KB0010墻結構采用φ40 mm的鋼筋綁扎，澆筑C60混凝土構成。因K702-M01門體運行路徑穿過KB0009墻，同時K702-M01閉合狀態下需運行至KB0010凹槽中，因此為保證所涉及墻體的垂直度及尺寸符合K702-M01的安裝運行要求，在KB0009與KB0010結構施工時應注意通過以下幾點來進行質量控制。

1）鋼筋綁扎前施工隊應先對該部位區域的變更及澄清進行梳理確認，確保設計數據無誤，再將設計數據反饋至測放隊，由測放隊安排專業人員進行鋼筋綁扎前的定位放線以及標高抄測。

2）KB0010凹槽內共有4塊C形預置埋件，在埋件安裝過程中，由施工隊委托測放隊，通過全站儀對埋件標高及位置進行確定，標高及定位無誤后方可對埋件進行點焊加固，加固完成后再次測量，確保埋件位置精準無誤后進行滿焊。

3）混凝土澆筑前，需對墻體進行模板支設，模板支設遵循穩固、準確的原則。墻體模板在驗收前、混凝土澆筑過程中、混凝土澆筑完成后且未初凝前校正3次，確保墻體垂直度及定位誤差在要求范圍內。每次校正原則上都由同一個人完成。

4）混凝土澆筑過程中需進行振搗，振搗時振搗棒要盡可能避免接觸預埋件，以免造成預埋件脫落與位移，導致埋件施工質量缺陷影響后續施工。

5）墻體拆模后，由測放人員對埋件及墻體進行垂直度觀測，若存在垂直度偏差（局部凸出或凹陷），則立刻對墻體進行剔鑿或抹灰處理，埋件則進行打磨或測算并記錄好后期加裝墊板的尺寸以便后期順利施工。

門洞上口二次澆筑區控制要點與上述一致。

2.2 下導軌安裝

下導軌的軌道槽總長18.15 m，共安裝預埋件30塊（A形埋件17塊，B形埋件13塊），預埋件整體平整度要求為1.5 mm，即30塊預埋件最高點與最低點標高相差不超過f 1.5 mm。埋件整體平整度要求精度高，因此需在預埋件進行溝槽結構施工時進行初步精度控制，規避后期混凝土澆筑后平整度差異過大的情況，造成處理困難影響后續下導軌安裝精度。主要控制要點有以下2點。

2.2.1 埋件平整度控制

溝槽在進行鋼筋綁扎前，施工隊對溝槽區域變更及澄清進行梳理，確保溝槽設計標高及物項的準確性。溝槽整體預埋件共30塊，其中A形埋件17塊、B形埋件13塊，由測放隊根據施工隊測量委托通過普通水準儀進行鋼筋綁扎標高抄測控制。

預埋件通過全站儀確定其平面位置后，再通過精密光學水準儀（型號NA2＋GPM3）以及配套的2 m銦鋼尺進行標高及平整度調整，調至符合設計標高要求后，再對埋件進行點焊加固，再次進行平整度觀測，觀測無誤后進行滿焊加固（圖1）。

圖1 埋件平整度測量

溝槽在混凝土澆筑前進行模板支設，支設遵循穩固、尺寸及位置無偏差的原則。溝槽屬于門體運行路徑，模板在驗收前、混凝土澆筑過程中、混凝土澆筑完成后且未初凝前校正3次，確保墻體垂直度及定位要求誤差在要求的范圍內。

混凝土澆筑過程中需進行振搗，振搗時振搗棒要盡可能地避免接觸預埋件，以免造成預埋件位移、下沉及上翹，導致埋件施工質量缺陷影響后續施工。

拆模后，由測放隊對埋件進行灰后復測，若出現平整度偏差，則立即對標高過高的埋件面板進行打磨處理，針對標高過低的埋件測算并記錄好后期加裝墊板的尺寸。需注意，取與標高差距最大的兩個值的均值相近的埋件標高為參考值，后續平整度測量中設其標高為0。

墊板加工完成，用記號筆、鋼尺進行分中標記，埋件通過墨線彈線分中，將墊板安放在標高過低的埋件面板上，確保分中線與墨線重合（圖2）。通過精密光學水準儀及銦鋼尺對處理完成的全部埋件進行平整度測量，確保整體埋件平整度符合要求。

圖2 埋件彈線分中

平整度滿足要求后，對埋件與墊板進行四面點焊，再次進行平整度觀測，符合要求后對墊板進行滿焊。滿焊完成后進行埋件平整度最終觀測，確保符合要求。焊縫質量遵循滿焊、無漏焊假焊、無任何明顯外觀質量缺陷（焊瘤、焊渣、氣孔、裂紋等）原則。

2.2.2 下導軌質量控制

預埋件平整度精度達到要求后，下導軌進入安裝工序。下導軌底座由導軌底座、滾柱組件、墊板組成，導軌底座進行焊接安裝前需由測放隊進行彈線分中后，再進行安裝定位。確定導軌底座位置后，在13個底座中加裝墊板，并在墊板上安放滾柱組件（圖3）。需注意的是墊板在放置前，要充分考慮到室外條件下埋件表面可能存在細砂或水漬，因此需提前對埋件表面進行清理，同時涂抹防銹漆，防止配件銹蝕（圖4）。上述配件安裝完成后，對軌道底座與埋件進行焊接。焊縫質量遵循滿焊、無漏焊假焊、無任何明顯外觀質量缺陷（焊瘤、焊渣、氣孔、裂紋等）原則。

圖3 軌道底座分中

圖4 涂刷防銹漆

下導軌活動軌吊裝就位后放置在軌道底座上，通過夾板、螺栓等方式進行連接，并與下導軌底座部分組裝完成（圖5）。安裝完后導軌滑動必須靈活，不能有刮、卡、異聲等現象存在。后續施工的上導軌中心線與下導軌中心線最終在同一豎直面，且保持平行。

圖5 下導軌活動部分總成安裝

下導軌固定部分總成共分為4段，分段進行吊裝，將下導軌固定部分經過畫線、找正、找平、與預埋件板配鉆孔，用螺栓將下導軌固定部分總成與預埋件板固定并調整導軌的高低，保證下導軌固定部分與下導軌活動部分在同一條直線上。需要特別注意的是，4段固定部分總成的相鄰端頭禁止焊接，因為K702-M01在啟閉過程中會造成焊縫開裂。

下導軌整體安裝完成后，需要進行下導軌整體平整度的最終復測，并做好數據記錄。下導軌所有配件都為廠家提供，在進場之前均已經過驗收，質量合格。因此，理論上只需控制好槽底埋件平整度即可滿足下導軌整體平整度要求。

考慮下導軌所在區域為室外且處于通行區域，因此在下導軌安裝完畢后需實施成品保護措施。

下導軌表面采用防火布包裹覆蓋，防止細砂掉落表面，同時防止雨水浸濕下導軌表面導致銹蝕。

軌道槽上口用蓋板覆蓋，避免人員踩踏跌落的同時也防止物品掉落。

2.3 門扇吊裝

K702-M01因在核電現場屬首次安裝，且質量高達80 t，因此門扇吊裝需要有充分的風險評估并制定專項吊裝方案。同時門扇整體吊裝過程也需對起吊用繩索進行力學計算[3]。

2.3.1 幾何與力學參數

防護門扇外形尺寸8 000 mmh 8 000 mmh 800 mm，防護門的總質量為80 t，吊裝所需吊索具質量約20 t。

2.3.2 力學模型建立

門扇吊裝如圖6所示，以起重鉤節點A進行受力分析，受力圖如圖7所示。

圖6 門扇吊裝示意

圖7 受力示意

由于對稱性，兩側鋼絲繩受力相等，Y軸列平衡方程：F－2hF1h cos 25e ＝0，F1＝F/（2h cos 25e ）＝100/（2h cos 25e ）＝55.17 t，鋼絲受力結構如圖8所示。

圖8 鋼絲繩受力結構示意

根據鋼絲繩的受力情況可知：每根鋼絲繩受到的力F2＝F1/2＝27.58 t，鋼絲繩選取第7組8h 37類，根據GB/T 8918ü 2006《重要用途鋼絲繩》規定[4]，鋼絲繩最小破斷力為2 650 kN。鋼絲繩的安全系數S＝2 650h 103/（27.58h 1 000h 9.8）＝9.8，吊裝用鋼絲繩安裝系數大于8即為符合安全要求，施工中的鋼絲繩符合安全要求。

進行吊裝前將鋼絲繩兩端插接成環形，使鋼絲繩凈長13 m，以保證鋼絲繩起重時的受力角度。

2.3.3 門扇試吊裝

起重機站位如圖9所示，門扇質量為80 t，根據現場情況選用2臺起重機配合進行吊裝，1臺650 t起重機主吊，1臺200 t起重機輔吊。650 t起重機吊住門扇上端吊耳時，使用200 t起重機通過專用鐵扁擔吊住門扇下部吊桿兩端同時起吊，待門扇底部小車充分離開地面后，慢慢將門扇翻轉，保證門扇底部小車不與地面接觸。門扇吊離地面高度200 mm，靜態觀察15～20 min，檢查所有施工機具情況、起重機起重臂情況、地基變化情況等，若一切正常，則拆除門扇下部吊桿及鋼絲繩和鐵扁擔。吊裝前現場所使用施工機具必須經過檢定合格。試吊若出現問題，則必須將重物放回原位，針對發現的問題進行整改，直至檢查合格，才能重新起吊。在確認吊索具安全、可靠的情況下方可進行吊裝。

圖9 現場門扇吊裝吊車站位示意

2.3.4 門扇吊裝

門扇吊裝前，在KB0009與KB0001之間上固定導軌安裝處，增加1段臨時固定導軌，導軌長度1 800 mm，形式與正式固定導軌類似，防止門扇在水平移動過程中發生傾覆。

門扇落在下導軌固定部分總成上后，用預先在門扇右側安裝好的手動葫蘆和鋼絲繩環繞門扇并拉住門扇，防止門扇向左移動，保證門扇處于靜止狀態。

門扇在摘鉤之前，在門扇上方增加3處F形臨時卡槽。卡槽主要由厚25 mm的Q235B鋼板焊接而成，卡槽寬度600 mm。F形臨時卡槽與切割之后剩余的鋼筋進行滿焊，滿焊時留出套筒擠壓長度，其余部位均進行滿焊，防止門在倒運過程中發生傾覆。起重機緩慢落鉤，將鋼絲繩及吊耳完全摘除，門扇吊裝完成。

3 后續施工工藝改進

3.1 方案改進

吊裝環節受現場環境制約，施工順序在后序機組抗大飛機撞擊大門施工前需進一步優化，應提前對吊裝環境進行現場條件排查，并具體細化體現在方案中。

左側懸挑區鋼筋預留過長，前序機組發起變更對該區域鋼筋進行切割預留400 mm，吊裝完成后，鋼筋采用錐套鎖緊鋼筋機械連接進行恢復，接頭率為100%。建議后序機組抗大飛機撞擊大門吊裝前對此區域鋼筋長度進行核實，如存在過長影響門扇吊裝落位的情況，同樣沿用前序機組處理措施。后續工程施工時，該區域預留鋼筋可事先采用錐套鎖緊鋼筋，吊裝時將錐套拆卸，待吊裝完成后再進行恢復，避免切割鋼筋。

前序機組電機構物項安裝完成后，未對電機實施有效的成品保護措施，存在電機浸水銹蝕，導致門扇無法正常啟閉的風險。建議在方案中增加固化電機構物項的成品保護要求及措施。

3.2 現場施工工藝改進

前序機組在進行電機構物項安裝時存在埋件面與門洞墻體不垂直，且部分埋件位置存在偏差，導致電機構物項安裝無法順利安裝。建議在后序機組抗大飛機撞擊大門安裝前加大對門洞垂直度復核力度，同時將平整度質量控制前移至預埋件安裝階段，避免預埋件在混凝土澆筑后位置出現偏差。

槽底預埋件因平整度精度要求高，在埋件安裝階段調整工期較長，制約了現場施工進度，因此可考慮在后序機組抗大飛機撞擊防護門預埋件安裝階段引入T形埋件工裝，保障現場工期。鋼筋、2個螺絲、2個螺母，具體選型由預埋件大小而定。鋼筋不宜過長，鋼筋本身具有彈性，過長容易產生形變，影響安裝精度。鋼筋準備好后，鋼筋兩端穩固焊接好螺母。

焊縫應飽滿，焊點需牢靠，避免安裝過程中支架受外力造成焊接位置斷裂。

前序機組安裝電機構件的預埋件多為B形和C形埋件，埋件周邊區域多有預留空間，建議在后序機組抗大飛機撞擊大門預埋件加工時，可適當擴大其尺寸，借以在后續物項安裝時能中和掉預埋件澆筑過程中移位的變化量，方便電機構件的安裝焊接。

4 結語

我國自主研發的第三代核電技術，肩負走出國門的歷史重任。每一個子項的完工、每一樘門的安裝都是在創造歷史。

本項目從提上日程到安裝完成到最后調試移交歷時一年，其間克服了種種困難，最終成功運行，并得到了上游單位的一致認可，充分證明了安裝過程中所運用的工藝和技術的可行性。同時，K702-M01的成功安裝也為后序機組抗大飛機撞擊防護門的安裝，以及同類型工程施工提供了借鑒。