三门核电厂常规岛施工主要特点、难点分析

[摘 要] 介绍了三门核电厂一期AP1000常规岛大体积混凝土施工，发电机定子、除氧器、凝汽器等主要大件设备的安装，以及土建、安装工程组织合理交叉施工的特点、难点。为确保施工质量，所采取的相应技术措施，可为同类型机组建设提供借鉴。

[关键词] 三门核电 AP1000 发电机定子 除氧器 凝汽器 施工

一、引言

三门核电一期工程采用全球最先进的第三代压水堆核电技术建造，建设全球第一座AP1000技术核电站，该电站采用独特的“非能动”安全系统设计,有效提高了核电站运行的安全性和可靠性。其核岛供应于2004年9月正式向国际招标，于2007年2月正式确定采用美国西屋联队的AP1000核电技术，其常规岛部分采用三菱-哈动设备。

二、常规岛土建、安装工程施工的主要特点

1、土建工程主要特点：

工程子项多、工程量大、施工周期长；土建结构多样、技术复杂、施工要求高；材料、构配件、设备和机具等用量大、品种多；高空作业多，垂直运输量大。

2、安装工程主要特点

汽轮发电机组低标高布置、厂房为半地下式建筑物；大件、重件设备多；汽轮发电机组轴系超长、采用ISB末级叶片、末级叶片长。

3、接口多和协调工作量大

（1）现场的工作接口：有与负挖工作的接口、与核岛施工的接口、与泵房支护的接口、与取排水工程的接口、与循环水管道工程的接口。尤其是与核岛接口多且复杂：十多个个布置在常规岛核岛系统的设备供货接口、安装分界，Yard区的供货与安装，交直流电缆、控制电缆、DCS电缆、主控室设备安装，主蒸汽、给水等系统的安装和冲洗试压等接口。

（2）现场的管理接口：与业主的接口、与设计单位、与监理单位的接口、与核岛承包商、与泵房取水盾构单位的协调、与现场砂石厂、混凝土搅拌站和土建试验室的接口。

三、常规岛土建、安装工程的难点分析

1、大体积混凝土施工

常规岛工程中大体积混凝土主要有汽轮发电机基础底板、汽机基座、主厂房底板、汽机房地下混凝土周边墙板、循环水泵房地下结构等。其中汽轮机基座底板长63m、宽20m，厚5m，混凝土量为6361 m³，设计要求一次施工完毕；汽轮机基座柱及运转平台梁板体积达8000 m³；循环水泵房基础为筏基底板基础，主体结构为现浇钢筋混凝土墙板结构，现浇钢筋混凝土量达76000 m³，且防水等级要求高。大体积混凝土由于截面尺寸较大，内部散热不易。在砼硬化期间水泥水化过程中所释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩，以及外界约束条件的共同作用，而产生的温度应力和收缩应力，极易导致温度裂缝的产生。为此，须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度等各方面着手，控制温度裂缝的出现。

2、汽机运转层平台高支模施工

在常规岛现浇混凝土施工中，其中汽轮发电机基础底板为5m厚板筏形式，上部为钢筋混凝土框架结构。运转层总长66.40m，宽16m，面积1062.4m2，一次浇筑混凝土量达2680 m³。安装模板及其支撑是一个重要的工序，它不单影响下一工序的钢筋绑扎及混凝土的浇筑质量，这样的高支模、技术性要求高，面积与承重大，施工风险大。

3、清水混凝土结构施工

汽机基座上部结构、汽机地下框架柱梁结构、周边墙内侧、循环水泵房地下墙板、以及BOP建筑构筑物外露混凝土如TA外防火墙等混凝土结构表面要求表面平整光滑、色泽一致、线条顺畅、几何尺寸准确、棱角饱满方正；无蜂窝麻面、无露筋、无灰渣、无明显水泡气泡；模板拼缝痕迹完整具有规律性。

4. 地下室防水防渗施工

汽轮机厂房负挖后为一个深达26m的大型基坑，由于常年地下水位标高在1～2m左右,厂房周边墙施工完回填后,厂房外仍有10多米的水头,地下室底板与墙板如有裂缝、施工缝或后浇带等接头处理不当，极易造成地下室的渗漏水，而且一旦出现渗漏水修补非常麻烦。

5、 汽机基座工程施工

（1）结构形式复杂，搭设承重架工程量大，搭设间距小，难度大。

（2）柱子主筋、箍筋密，要保证柱模板接头处的平整度，给模板施工带来一定的难度。

（3）埋件、埋管、螺栓安装精度要求高，测量必须准确。

6、塔吊群的布置及附墙

常规岛及BOP工程施工中，现场的水平、垂直运输工具主要是塔吊，塔吊如何布置，对进度影响将会很大。核电项目常规岛与核岛施工区域很紧凑，常规岛土建施工、钢结构、除氧器吊装时，吊机布置与核岛承包商吊机布置易发生交叉。

7、常规岛大件吊装拖运的难点

（1）发电机定子的吊装

发电机定子重量约为445t，外形尺寸（长×宽×高）11.8×5.62×5.46m。汽轮机厂房内主行车起重重量为240/40t，辅助行车起重重量为120/30t，不能满足发电机定子的吊装，以及厂房检修孔较定子外形尺寸小，不能作为定子的吊装通道。

（2）除氧器的吊装

除氧系统主要由一只除氧器水箱、上部两台除氧头以及附属管路组成。其中除氧器水箱重约250t，外形尺寸（外径×长度）为Φ4768×43617mm。除氧头重约70t，外形尺寸（外径×长度）为Φ3048×20137mm。由于除氧器水箱的尺寸大，安装位置高，吊装时，需要跨过除氧间的屋面，厂房外侧为循环水管埋管，吊机的布置、吊装的路径相当困难。

（3）凝汽器模块的吊装拖运

汽轮机厂房内布置有3台凝汽器，整体尺寸约为（纵向长度×上部横向宽度×下部横向宽度×高度）10×10×18×19.2m，凝汽器到场时，冷却钛管已在工厂内完成穿装，属超大超重设备。凝汽器采用模块化供货，由膨胀节、将军帽、凝汽器本体3部分共6块组成，其中膨胀节整体重量约为45t，将军帽由3块组成，各部分重量为52t、19t、52t，凝汽器本体由2块组成，每部分重量均为220t，模块的拖运和吊装过程中防止变形是凝汽器吊装拖运的难点。

8、变压器区域交叉施工

核电变压器区域位于常规岛汽轮机厂房T.A排外，占地面积约为60×60m，区域内布置有3台主变压器、1台主变压器备用相、2台辅助变压器、2台高压厂用变压器、中压共相母线支架、电缆沟、事故油坑及油净油箱、污油箱等。各设备布置紧凑，涉及到土建专业、机务专业及电气专业交叉施工，由于凝汽器吊装通道需要，中压共相母线支架及高压厂用变压器的施工需要暂缓，让出场地供吊机站位。区域内接地网设计标高为地下1m，遇有钢筋混凝土基础的区域，需敷设在构筑物开挖的地板上。而该区域土建基础众多，布置范围广。如何合理安排好各个专业的交叉施工是变压器区域施工的难点。

四、针对特点、难点的应对措施

1、合理划分施工区域及平行作业、全面布局

（1）针对汽轮发电机厂房等土建工程地下结构复杂、作业面小、立体交叉施工多等特点，明确划分项目施工阶段，合理确定各阶段及其单项工程开竣工时间。

（2）根据施工部署和施工方案，确定每个单项工程、单位工程和分部工程的施工持续时间。1.3科学安排分部工程之间搭接关系。合理布置塔吊，增加覆盖面，合理调配使用。

（3）施工中必须充分利用时间和空间，合理的安排平行流水立体交叉作业，尽量扩大施工面，以达到加快施工速度、缩短施工总工期的目的，为创造分区分期交付安装、调试提供条件。1.5为了克服季节性施工的影响，必须妥善安排好各分部分项工程的有利施工季节，做到常年均衡施工，以减少季节性的施工停歇和工程费用的开支。

（4）对常规岛与BOP的施工要进行全局安排，对基础底板、周边墙、地下框架梁、汽机基座、楼面施工、屋面和设备层等要认真做好阶段性的施工组织安排，并要充分利用框架、直形墙具有一定标准性的有利条件，尽量采用新材料、新机具、新工艺，科学地组织施工，努力提高工具化、标准化、机械化和工厂化施工水平，以做到提高工效、降低成本。

2、加强与各方的合作和沟通、服务好业主

施工过程中加强与设计单位、核岛承包商、设备制造厂的沟通，合理协调吊机布置、工作接口、了解制造厂的制造信息。紧紧围绕工程高效运转，服务好业主，创精品工程。

3、及时做好图纸会审工作，提前考虑各项技术措施，安装土建加强协作

对于业主的施工设计图纸，及时做好图纸会审工作，落实各项技术措施，对重大相关方案开专门的土建、安装会协调、统一、优化实施。

4、做好技术分析，预防地下室渗漏

针对厂房底板与周边墙均为大体积混凝土的特点，首先要按大体积混凝土施工工艺严格控制混凝土质量，预防裂缝的产生；针对各个不同结构部位的特点和防水要求，制定详细的砼结构防水施工对策，增强结构刚性防水性能，提前预防；地下结构砼施工中设计专用配合比，增加水泥用量、选用水化热较小的矿渣硅酸盐水泥，同时掺高效减水缓凝剂，试配的抗渗等级应按设计要求提高0.2MPa；提高砼内部密实度，减少水泥水化过程中在砼内部形成的小空隙；细部构造处理是防水的薄弱环节，施工前应审核图纸，地下结构砼防水施工中，参照规范对下列部位进行防水施工设计：

底板与桩基交接处，防水卷材的保护，沉降缝处、伸缩缝，施工缝处理，对拉螺栓、穿墙套管处，墙板与底板交接处，底板内高低交接处，施工缝、变形缝、止水片、穿墙管、支摸铁件设置与构造须符合设计要求和施工规范的规定，严禁有渗漏。

5 、加强管理，保证汽轮机基座的质量

（1）为了安全，根据国家规范要求，必须对承重架进行设计和验算后，才能施工。

（2）有可靠的支撑体系，加固措施必须经过专门设计，控制好相应的标高，位置。

（3）对模板的配模和支模体系进行设计，安装必须牢固，模板安装质量要求必须要高于规范要求，以减半的质量标准控制，才能很好的达到清水混凝土的效果。

（4）针对埋件、埋管型号多、数量多，在施工中一定要认真检查核对，以免遗漏，放错位置。

（5）柱子的浇筑必须设计专门的下料工具，保证混凝土不离晰，振捣工的技术进行专门技术交底，要严格按要求施工。

（6）加强管理，针对在高温季节浇筑汽机运转层平台，严格控制浇筑的方法、顺序、坍落度的控制以及养护。

（7）加强对混凝土的浇筑过程管理，确保工程质量。土建与安装施工紧密配合，合理安排施工先后顺序。

6、 制定切实细致的计划和安全措施，根据进度分阶段布置塔吊群

（1）为了确保安全，各吊车、塔吊之间预留一定的安全距离和制定切实细致的使用计划和安全措施，确保正常施工和应急状态下的安全。

（2）突出重点（汽轮机厂房、循环水泵房），加强与设计的沟通，在不影响工程质量的前提下，尽可能使塔吊紧靠主要子项厂房，解决附着的难题，兼顾辅助设施（其它较小子项等），使塔吊最大范围地覆盖现场。

（3）合理安排施工工序，优先考虑塔吊附着点工程部位的施工。根据进度分阶段安排布置。

7、发挥技术、经验优势，确保大件、重件安全就位

（1）定子重量达到462吨，行车为240/40吨，不能利用行车吊装定子。采用GYT-200C型钢索式液压提升装置和液压提升装置专用吊装架构完成吊装。T.C排T.12轴柱头在2FL层以上的缓装，相应的与这个立柱相连接的柱间梁也缓装，定子从T.12轴外搭设吊装架，沿T.C排铺设轨道。利用液压提升装置提升定子超过2FL平台300mm左右时，拉动移动架两端的10t链条葫芦，将吊装移动架（连同定子）移动到就位基础上方后放下就位。

（2）除氧器水箱吊装采用750t履带吊与400t履带吊挂设超级起重进行抬吊，除氧头采用750t履带吊进行吊装。吊装前除氧间T.E-T.F/T.5-T.10区域，FL.15.5m层以上屋面梁缓装，临时安装的钢结构框架梁全部拆除，T.F轴线外侧履带吊区域回填完成并平整夯实，满足10t/的承载要求。

（3）凝汽器模块吊装采用750t履带吊吊装，凝汽器底部和厂房外侧循环水管排水侧坑内铺设托运架，采用厂外部分区域回填缓填和部分钢梁缓装，利用750吨吊机将凝汽器模块吊入底部拖运轨道后再拖运就位的方案。

8、合理选用垂直运输机械，做好安全防护

针对面积大、高空作业多、垂直运输量大的特点，必须合理地选用各种垂直运输机械，妥善安排好各种材料、设备及作业工人上下班的运输问题；另外，对高空作业的安全防护、防火、防水、防毒、防雷、防触电问题；施工用水、用电问题；通讯联系及建筑垃圾的外运处理问题等等，均要采取有效措施，以确保安全施工。

9、 做好半地下式建筑物的设备维护和环境控制措施

针对CI厂房设计比较封闭，施工产生的有害烟尘、气体噪声不易排放，设备维护的周期也相应较长的特点。项目部成立了设备维护小组，根据设备维护的特点编制设备维护卡，按要求定期进行维护。同时给员工配置了防尘口罩、耳塞，在汽机厂房的各层和和设备房间内设置了大量排风扇，并安排专门人员进行维护，从一定程度上改善了作业环境。为了改善环境，对施工过程中产生的废料、余料及时清理。

五、总结与体会

1、通过三门核电厂一期常规岛土建、安装工程施工的实践和检验，体会到施工中的作业指导书和施工方案等措施的编制，要充分考虑现场的实际情况，加强其严密性和可行性，避免形式，措施的落实要合理性，确保施工正常进行。

2、根据施工网络计划，安装与土建施工交叉进行，造成各项的移交点多，合理的协调各方的接口、各工序合理安排是确保工期保质、保量完成的重要因素。

3、通过1号和2号汽机样板架的施工，以及1号发电机定子、除氧器、凝汽器等大件设备吊装方法，积累了比较成熟的经验，能为后期的同类型工程施工提供很好的技术资料和工程组织经验。

作者简介：

赵文忠，男，本科，工程师，主要从事技术生产工作。