核電站鋼襯里模塊化吊裝技術(shù)的研究與應(yīng)用

潘國崚 PAN Guo-ling；王業(yè)洛 WANG Ye-luo

（廣東力特工程機械有限公司，廣州 510735）

0 引言

核電站建設(shè)工期是核電站核心競爭力的指標之一，縮短建設(shè)工期可以有效提高核電站的經(jīng)濟效益。采用模塊化，減少現(xiàn)場施工量可縮短核電建設(shè)工期。同時，采用模塊化后，大量施工作業(yè)在制造廠完成，可以更好地保證施工質(zhì)量。在地面進行模塊的拼裝還可避免高空焊接的風險[1]。隨著科技的發(fā)展，大型起重機的起重能力大大提高，模塊化工程也成為可能。本文針對核電站鋼襯模塊化吊裝方法進行分析。

1 工程背景

核電站模塊鋼內(nèi)襯是反應(yīng)堆運行過程中的重要防漏安全屏障。同時，鋼襯里也是核反應(yīng)堆施工期間澆筑混凝土的內(nèi)模板。鋼襯里主要由底板、截錐體、筒體、以及穹頂組成[2]，通過焊接形成一個密閉的整體，將核反應(yīng)堆與外界隔離，防止泄露。鋼襯里模塊化施工可顯著降低時間成本，有效提高核電站經(jīng)濟效益。目前鋼襯里模塊化吊裝技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，下文主要研究鋼襯里三層以下部分的模塊化吊裝技術(shù)。

鋼襯里三層以下部分由底板、截錐體及筒體通過采用“水平切割法”分成3個模塊，每個模塊又由多個小模塊依次在地面焊接而成。模塊1由底板、截錐體c段及截錐體b段拼裝而成（如圖1所示），模塊2由截錐體a段加筒體一層拼裝而成（如圖2所示），模塊3由筒體二層加筒體三層拼裝而成（如圖3所示）。地面拼裝完成后，模塊1總高度3395mm，下部直徑39412mm，上部直徑43185mm，總重113t；模塊2高度為7981mm，下部直徑43108mm，上部直徑45012mm，總重101.5t；模塊3高度為9550mm，直徑為45012m，總重127t。

2 鋼襯里模塊化吊裝

2.1 吊裝工裝的選取

鋼襯里模塊筒體直徑達四十多米，且為薄壁結(jié)構(gòu)，剛度差，筒體自身重量以及附屬的大量貫穿件套筒、錨固件安裝物項等總重量達到了百噸以上，極大的增加了吊裝精度控制難度及風險管控難度。為避免鋼襯里模塊在吊裝過程發(fā)生變形，導致無法就位安裝的問題，采用網(wǎng)架工裝間接吊裝鋼襯里模塊，保證筒體變形量在工程允許范圍內(nèi)[3]。

吊裝時，吊鉤通過吊索具與網(wǎng)架相連接，網(wǎng)架再通過吊索具與模塊相連接，使得整個模塊在徑向幾乎不受力，避免筒體徑向變形和筒體端部翹曲變形。鋼襯里模塊吊裝網(wǎng)架工裝上設(shè)計有12個吊耳，吊耳與吊鉤通過鋼絲繩、卸扣和花蘭螺栓等吊具相接。鋼襯里模塊1設(shè)計48個主吊耳和225個底板吊耳與網(wǎng)架通過鋼絲繩、卸扣和花蘭螺栓等吊具相連接（如圖4所示）；鋼襯里模塊2和模塊3均設(shè)計48個主吊耳與網(wǎng)架通過鋼絲繩、卸扣和花蘭螺栓等吊具相連接（如圖5所示）。

鋼襯里模塊起吊重量包含模塊結(jié)構(gòu)重量、模塊的附件重量、吊具重量、網(wǎng)架重量等重量；經(jīng)計算，模塊1、模塊2和模塊3的計算起吊重量（不含起重機鋼絲繩和起重機吊鉤等重量）分別為197.457t、168.12t、193.62t。

吊裝鋼絲繩受力計算：

吊裝使用6條WBW70mm×72m鋼絲繩，其破斷拉力為2185kN，鋼絲繩中部掛于吊鉤，兩端通過一個THL45t-00（45t）花蘭螺絲和一個T-BW80-21/2（80t）卸扣與網(wǎng)架吊耳連接。其中花蘭螺絲長度1.33m（最短），卸扣長度267mm。網(wǎng)架吊耳到中心距離為20.984m。

吊索具與豎直方向夾角為：sin-1[20.984/（72/2+1.33+0.267）]=33.9°

吊裝鋼絲繩受力為：[（197.457/12）×1.1]/cos33.9°=21.8t

吊裝安全系數(shù)為：2185/（21.8×9.8）=10.2

選擇的吊索具滿足鋼襯里模塊吊裝要求。

2.2 起重機的選擇

根據(jù)核電站現(xiàn)場布置情況，起重機布置的位置較遠，最小作業(yè)半徑需達到70m，且吊運路線需跨越58m高的塔式起重機，綜合以上情況及吊裝鋼襯里模塊的最大起吊重量，選擇SCC20000A履帶起重機進行鋼襯里模塊化吊裝。SCC20000A履帶起重機工況采用HJDB138m工況。模塊通過吊索具與網(wǎng)架工裝相接，網(wǎng)架工裝再通過吊索具與起重機吊鉤連接（如圖6所示）。

起重機載荷率驗算：

吊裝過程中，最大吊裝重量為197.457t，由鋼襯里模塊、網(wǎng)架工裝及吊索具重量構(gòu)成。SCC20000A履帶起重機吊鉤重量加起重臂臂頭至吊鉤間鋼絲繩最大重量為26.8t。SCC20000A履帶起重機HJDB138m工況，選用30m超起半徑，疊加640t超起配重時，70m作業(yè)半徑的起重能力為251t。性能表如表1所示[4]。

表1 SCC20000A履帶起重機性能表

由此，可算出載荷率為：（197.457+26.8）/251=89.3%，滿足鋼襯里模塊吊裝要求。

當SCC20000A履帶起重機作業(yè)半徑達到70m時，履帶起重機起重臂臂頭距離地面為119m。鋼襯里模塊吊裝時，模塊底部距離起重機臂臂頭的最小安全距離為46.75m。故吊裝時，模塊底部距離地面的距離為：119-46.75=72.25m，起升高度滿足吊裝要求。

2.3 吊裝過程

每一個鋼襯里模塊吊裝過程均分為9個步驟：

①起重機提升網(wǎng)架工裝，將網(wǎng)架底部提升至高于周邊塔吊高度；

②起重機回轉(zhuǎn)，將網(wǎng)架工裝吊運至鋼襯里模塊拼裝場地上空；

③起重機松鉤，將網(wǎng)架工裝下降到襯里模塊上方約1m處（連接吊具）；

④起重機提升網(wǎng)架及鋼襯里模塊，將鋼襯里模塊提升至底部高于周邊塔吊高度；

⑤起重機回轉(zhuǎn)，將鋼襯里模塊吊運在核島中心上方；

⑥起重機松鉤，將鋼襯里模塊下降到離堆芯下部構(gòu)件約1m處（調(diào)整就位，解除鋼襯里模塊與網(wǎng)架的連接）；

⑦起重機提升網(wǎng)架工裝，將網(wǎng)架底部提升至高于周邊塔吊高度；

⑧起重機回轉(zhuǎn)，將網(wǎng)架工裝吊運至網(wǎng)架工裝存放場地上空；

⑨起重機松鉤，將網(wǎng)架工裝放置到地面。

至此，鋼襯里模塊吊裝結(jié)束，起重機收車。（圖7）

3 經(jīng)驗反饋

①鋼襯里模塊吊裝過程中，起吊瞬間及模塊就位階段應(yīng)盡可能緩慢，以減小起鉤和松鉤時速度變化過快造成的應(yīng)力增大。

②吊裝過程中，嚴格按起重機作業(yè)要求及性能表進行吊裝作業(yè)，避免發(fā)生超出起重機性能的作業(yè)狀態(tài)。

③在已安裝的鋼襯里模塊上口預(yù)先制作楔形限位，方便上層鋼襯里模塊順利就位。

4 安全質(zhì)量保證措施

①模塊吊裝施工前，對參與施工的全體人員進行安全技術(shù)交底，確保全員熟悉作業(yè)內(nèi)容、存在的安全風險，掌握相應(yīng)的防范措施及應(yīng)急聯(lián)絡(luò)方式。②施工中，全體作業(yè)人員按遵循各工種安全操作規(guī)程和現(xiàn)場安全管理制度的規(guī)定，安全管理人員切實承擔監(jiān)督職責，防止觸犯紅黃線行為的發(fā)生。③所有參與人員及作業(yè)人員，按照自己所持有的證件進入相應(yīng)區(qū)域，嚴禁無證或轉(zhuǎn)借他人證件進入作業(yè)施工現(xiàn)場區(qū)域。④施工前，對使用到的吊索具和工機具進行檢查，確認施工器械合格，并在有效期內(nèi)使用。⑤對于安全管理職能部門專職安全員或其他部門安全施工管理人員提出的安全隱患整改項，要立即響應(yīng)，第一時間整改，在經(jīng)過驗收復查合格后，才可重新進行施工。⑥每日早班會，工長、班組長檢查全員身體精神狀態(tài)，嚴禁施工人員帶病作業(yè)。⑦特殊工種作業(yè)人員持證上崗，證件隨身攜帶，隨時接受安全部門及工程公司安全管理人員的監(jiān)督檢查。⑧班組兼職安全員切實負起工作職責，檢查驗收全體作業(yè)人員的安全用品，對于破損嚴重的予以更換，不得穿戴不符合安全要求的防護用品進入施工現(xiàn)場。

5 結(jié)語

核電站鋼襯里模塊化吊裝技術(shù)的應(yīng)用，可以縮短核電站建造工期，有利于現(xiàn)場施工資源調(diào)配，有效提高核電站的經(jīng)濟效益；相比于傳統(tǒng)施工，能更好地進行質(zhì)量控制；同時，創(chuàng)造了更安全的施工環(huán)境，減少了許多垂直面的交叉作業(yè)，大幅度降低施工風險。鋼襯里模塊化吊裝技術(shù)為核電站建設(shè)提供了一種經(jīng)濟、高效和安全的解決方案。