核电站安全壳预应力管道施工技术探讨

关键词:核电站，预应力，管道，安装

1工程概况

田湾核电站二期工程2×1000MW核反应堆采用双层钟罩型安全壳结构，它由反应堆底板、内外筒体墙、内外穹顶组成。内壳为有粘结预应力混凝土结构，预应力采用的是VSLNC6-55后张拉体系。它分布在核岛内安全壳底板、筒体墙、穹顶部位。分为水平环向和竖向预应力管道，水平环向预应力管道计70根，其中筒体墙57根，穹顶13根，筒体墙水平管道以筒体墙中心为圆心、R=22．95m为半径绕筒体墙360°环型单层布置，水平管道的喇叭口分别位于同一个扶壁柱的两侧;50根倒U形管道由一侧筒体经过穹顶到达另一侧筒体，导管两端喇叭口分布于+4m的廊道底板上，竖向倒U形钢束在穹顶部位分两层互成90°布置。预应力管道布置图如图1所示。

2施工工艺流程

1)预应力钢管制作工艺流程:材料验收→钢管切割→钢管弯曲→钢管扩口→标识→打包→堆放;2)预应力管道安装工艺流程:测量放线→定位钢梯安装→锚座安装→基准管安装→穿管→定位→密封→通球检查。

3技术要素分析

3．1钢管材料选型

3．1．1钢管钢管的主要作用是倒U形孔道及水平弯曲孔道的成孔，管道选型时应考虑管道弯曲、扩口性能，主控的技术指标分别为断后延伸率及壁厚。原设计钢管的选型为:165．1×3mm钢管，材质为S235JRH，断后延伸率:20%，执行欧标EN10219标准。为便于钢管在国内生产，经过与设计方进行沟通，将钢管变更为:166×3mm钢管，材质为20号钢，断后延伸率:20%，执行标准为GB/T8162—2008。为满足55束钢绞线的穿束，设计规定管道最小内径为160mm;断后延伸率指标主要控制扩口的质量，防止扩口时管道开裂。经过实践验证，变更后的材料技术指标满足要求。

3．1．2波纹管波纹管适用于水平孔道的成孔。波纹管选用78×0．6mm钢带卷制而成，镀锌钢带执行EN10152标准，钢带型号为DC01\+ZE25/25-AP，为减少穿束及张拉时管道内的摩擦，钢带需要进行特殊的处理，用皂沫和合成润滑剂进行润滑，表面的润滑涂层应为粉末状态，润滑剂的pH值大于10，钢带抗拉强度不小于235MPa。波纹管分为两个规格，内径160mm导管和内径165mm套管。

3．2管道制作

3．2．1钢管制作钢管制作主要工序为弯曲、扩口两项。管道制作通常在车间内进行，管道切割使用油压锯床，管道弯曲与扩口使用中核华兴生产的弯管机、扩口千斤顶及配套油泵。1)钢管弯曲。按照设计的弯曲半径制作弯曲样板，调整弯曲机弯曲弧度刻度表指针，将弯曲的钢管与样板比对，确定弯曲弧度刻度指针位置进行弯曲弧度标识，其他钢管弯曲按上述方法调整。钢管弯曲前，钢管两端必须放入抗变形塞，预防弯曲时发生变形，影响下道工序的开展。2)钢管扩口。扩口重点控制扩口内径，内径偏小现场安装不便，内径偏大安装后会形成偏角，给后期穿束、张拉造成质量风险。初次扩口时应调节最大扩口压力，一般为300bar～350bar，扩口一般分两次完成，第一次扩至200bar，停止数秒后，再扩至最终压力。扩口完成后需使用游标卡尺检查内径，逐根检查，并做好扩口检查记录。

3．2．2波纹管制作波纹管由镀锌钢带通过中核华兴生产的波纹卷管机制作而成。波纹管制作控制要点为:钢带接缝咬合紧密、波距保持一致、减少模具更换次数、波纹管与连接用的套管匹配，能够自由旋入。管道首次生产的样品应按照设计要求开展型式检验，试验合格后，方可批量生产。

3．3管道安装

3．3．1管道安装要点分析管道安装前主要工作有:1)锚座组装与安装;2)测量放线;3)钢梯制作与安装;4)透气孔、泌水孔制作;5)基准管安装。锚座组装一般在车间内完成，组装需要控制锚座与短钢管的同心度与垂直度，连接处需连接牢固，使用环氧树脂对接缝进行密封处理。锚座的安装通过门式钢梯进行定位及加固。测量放线是在现场钢衬里的水平环向支撑桁架上面测放10度线，每间隔2层～3层水平桁架打一次点，通过线锤10度线标识到每层桁架上面，用于水平管道支撑的定位。钢梯在车间内预制完成，采用角钢焊接而成。透气孔、泌水孔使用短钢管两端扩口，在短钢管的中心位置钻一个圆孔，焊接1．5in短丝头，配合短管、弯头使用。为了定位竖向钢管，需设置定位参考管，参考管使用全站仪进行定位，其他竖向管使用卷尺通过径向以及相邻方向测量进行定位。

3．3．2管道安装支撑的设计管道支撑主要用于水平预应力管道的定位，钢梯的设计主要考虑以下五个方面:1)筏基预应力竖向管道支撑;2)水平锚座安装用支撑;3)扶壁柱处水平管道支撑;4)穹顶管道支撑;5)典型水平管道支撑。典型水平管道支撑数量大，其余相对较少。除典型水平管道支撑在车间预制外，其余均无需预制直接在现场安装。典型水平管道支撑如图2所示。筏基预应力竖向管道支撑如图3所示。

3．3．3管道安装技术要点设备闸门处管道的安装较为复杂，该处钢筋密集，管道数量布置密集，且该处的水平管道呈双曲面布置，但弯管机不能制作出双曲面的管道，增加了现场管道定位的难度，通过安装经验总结，由于双曲面管道标高方向弯曲半径小于水平方向弯曲半径，对于双曲面管道安装先保证标高方向弯曲，再通过管道接口间隙调整水平弯曲，实践证明安装偏差可以满足设计要求。反应堆厂房筏基延伸出的立筋阻挡预应力波纹管的位置，管道无法穿入。内安全壳第一层(+7．0m～+9．25m)在35°～95°之间的立筋(锚固于筏基中)阻挡预应力水平波纹管H1，H2管道的位置，如图4所示，该处插筋需要经设计院同意后进行切割处理。竖向预应力管道与钢衬里骨架的横梁上的20圆钢、［14槽钢冲突。在UJA内安全壳中，竖向预应力钢管共计100束，钢管中心所在半径R=22．6m，位于钢衬里支撑骨架中，钢衬里骨架横梁上增强刚度的20圆钢、［14钢槽会阻挡竖向预应力钢管。经设计同意后将阻挡预应力竖向钢管的圆钢、槽钢切除，在预应力竖向管道安装完成后恢复切割的圆钢，进行补焊，如图5所示。

3．4管道密封

3．4．1钢管间连接钢管连接主要控制接口处的密封。钢管接口的密封，为了防止混凝土浇筑过程中水泥浆流入管道内堵塞管道，以及后期预应力灌浆时的漏浆，一般钢管间的密封采用环氧树脂加热缩胶套密封，4根监测钢束的密封采用对接缝处满焊，钢管接口在混凝土施工缝标高上下400mm范围内，钢管的连接也采用对接缝处满焊。采用焊接连接的管道接缝处，需要进行无损检查，检查项目包括:目视检查、渗透检查。

3．4．2波纹管间连接波纹管间的连接采用波纹管套管，套管长度500mm，套管应处于居中位置，在套管两侧接缝处采用热缩胶套密封。

3．4．3钢管与波纹管间连接钢管与波纹管连接时，钢管一端进行扩口，波纹管插入钢管扩口端，接缝采用热缩胶套密封。

3．5通球检查管道安装阶段的关键

在于通球检查，通球检查合格方可确定管道安装工序最终合格。管道通球检查分三个阶段进行，分别在混凝土浇筑前、混凝土浇筑过程中以及混凝土浇筑完成后进行。通球一般采用硬质塑料球，其形状呈椭圆形，最大直径为150mm。混凝土浇筑中的通球应在覆盖整根管道、振捣结束后进行，以免出现通球结束后对管道造成的破坏不能在第一时间发现，增大后续处理的难度。

4结语

自日本福岛核事故以来，核安全的关注进一步提高，我国提高核电的准入门槛，目前，陆续开工的核电项目都具备三代核电技术要求。为了总结管道安装阶段施工中存在的问题以及对后续该堆型预应力施工的不断改进提供参考，在结合田湾一期预应力管道安装施工的基础上，对3号岛预应力管道安装阶段进行了技术总结，希望对后续的核电站预应力工程施工有所帮助和启发。

参考文献:

［1］李政．台山EPR核电站核岛内安全壳筒体预应力管道安装技术［J］．施工技术，2013，42(10):20-22．

［2］张铁军．岭澳核电站二期核岛安全壳预应力施工技术［J］．施工技术，2009，38(12):28-32．

［3］严跃兰．岭澳核电站安全壳预应力管道施工［J］．工程质量，2013(12):32-35．

［4］严跃兰．岭澳核电站安全壳预应力工程的施工和质量控制［J］．工程质量，2002(2):18-21．

作者：王祥德 单位：江苏中核华兴特殊建筑工程有限公司