摘要：本文通过对AP1000核电站地下综合管廊结构设计、各类管道（给排水、工艺）和电缆桥架安装布置情况的阐述，分析核岛厂用水系统大口径HDPE管道在管廊内的安装难点，探讨核电站厂用水系统大口径HDPE管道在地下综合管廊内的安装工艺，为核电厂地下综合管廊内厂用水系统大口径HDPE管道安装提供一种可行的、经济的、便捷的方案。
关键词：综合管廊；核岛厂用水；大口径；HDPE管道；安装
一、地下综合管廊结构设计
AP1000核电厂地下综合管廊围绕主厂房封闭布置，与BOP厂房之间设置支线管廊，管廊横截面为矩形，横截面最大一般4 m（宽）×3 m（高），小的区域横截面3 m（宽）×3m（高），布置深度在地下2m以下。
厂区综合管廊总体成狭长带型，不同的区段，管廊内底标高错落不一，形成台阶状工作面，同时管廊局部区段设置有三通、四通和弯段。为满足综合管廊内管道和桥架的安装需求，管廊部分区段设置有吊装孔，用于管道、桥架等施工材料和施工设备的引入。
区别于野外露天作业，综合管廊的设计特点给HDPE大口径管道的安装焊接工作带来了施工困难。
二、地下综合管廊内管道、桥架布置设计
AP1000核电厂综合管廊内一般设计有大量水系统的管道和电缆架桥，管道与桥架分成布置，上层为电缆桥架，中层为工艺管道，下层为核岛厂用水系统HDPE管道。管廊内管道及支架安装完成后，中间通道的间距不小于600mm。AP1000核电厂综合管廊内管道和桥架布置设计见图1。
综合管廊内众多的管道、支架和电缆桥架布置设计，直接要求施工单位必须制定合理、有序的管道安装方案。
图1 地下综合管廊管道、电缆桥架布置剖面图
三、地下综合管廊内HDPE管道安装难点
1.HDPE管节进管廊难度大
以某AP1000核电站为例，该电站厂用水系统HDPE管道直径为DN750mm，单根管节长度12m，而综合管廊吊物孔只在平直段管廊才有设计，孔的长宽尺寸为8500mm×860mm。HDPE管节只能从吊物孔逐根倾斜吊入，管道吊入管廊后，也需及时移位，为后续管道吊入管廊腾出空间。
2.安装顺序对HDPE管道安装的影响
管廊内工艺管道众多，受限于管廊结构，因采用先下后上分层安装工艺。但实际安装过程中，因现场建安进度要求，部分工艺管道必须先期安装，这部分工艺管道及其支架安装完成后，压缩了HDPE管道的安装空间，给HDPE管道在管廊内倒运和安装带来很多困难。
3.HDPE管节在管廊内移运难度大
厂用水管道在管廊内一般呈两边布置设计，底部采用混凝土支墩支撑，混凝土支墩的布置缩小了管廊内部通道的宽度。大口径HDPE管吊入管廊后，无法像小口径工艺管道一样使用平板小车进行倒运，HDPE管道在管廊的运输难度很大。
4.管廊内HDPE高密度聚乙烯安装焊接难度大
HDPE高密度聚乙烯管道一般采用热熔焊接，因管道规格大，所采用的焊机规格尺寸也大。受限与管廊截面尺寸狭窄、HDPE管道自身混凝土支墩布置设计导致焊机移位不便等因素影响，HDPE管道热熔焊机只能布置在管廊吊物孔下方，而无法按照常规的安装方式，随焊口位置移动施工。
5.厂用水HDPE管弯管部分焊口无法使用热熔焊机焊接
1）管廊台阶处和管廊弯角处HDPE管道需采用预制的成品弯头，受限于管廊结构，热熔焊接无法挪移到指定位置进行弯管焊口焊接。
2）如在管廊外完成弯管热熔焊接，则存在熔接后弯头成品受限于吊物孔尺寸无法吊入管廊或部分区域受限于管廊截面尺寸无法在管廊内倒运的问题。
3）受限于焊接夹紧装置原因，弯头在进行对接前，弯头一端需要预留足够长度的平直段作为焊机夹紧装置的固定区域，但因管廊部分区段台阶处落差小或水平弯管段转弯角度小，导致两对拼弯头中间直段尺寸小，无法使用热熔焊机焊接。
四、大口径HDPE管道常规安装方法
目前大口径HDPE管道的安装方法一般包括三种：①热熔连接；②电熔套筒连接；③法兰连接。
1.HDPE热熔连接
热熔连接方案：使用热熔焊机对需进行熔接的两HDPE管节进行端面夹持、管线平直度调整、端面铣削、端面热熔板高温加热、管端口定时挤压等工艺流程操作，使得HDPE管道连接段部分融化，待冷却后形成可靠的连接。此连接方法简单经济，易保证焊口熔接质量。某核电厂原设计同质管道连接采用热熔连接方案。
2.HDPE管电熔连接
电熔连接方案：使用电熔套筒将待连接两段HDPE管道固定，通过套筒内部的电阻丝加热，将套入套筒的HDPE管道表面融化，冷却后与套筒融为一体，以实现两段HDPE管道的连接。此连接方法需额外增加电熔套筒的使用成本。
3.HDPE管法兰连接
法兰连接方案：采用热熔焊机，先在HDPE管端口焊接的法兰接头短节（配有活套法兰），然后对接管道采用法兰连接，此连接方法多用于HDPE管道于钢质管道的连接。
五、地下管廊内HDPE管道安装工艺优化
1.优化倒运方案
大口径HDPE管道受限于综合管廊截面尺寸小、管道自身规格尺寸大、单根管节自重大等特点，无法在管廊使用常规的平板小车进行拖运。为便于HDPE管道在管廊运输，可采用如下运输方案。
使用卷扬机、滑轮配合托辊将吊入管廊的管道延管道安装轴线越过管道的混凝土支墩拖拉就位。拖拉方式详见下图2 管廊内管道拖运图。管道和托辊在管廊内的布置情况见图3管道和托辊布置示意图。
图2 管廊内管道拖运图
图3 管道和托辊布置示意图
2.优化安装方案
受限于综合管廊的截面尺寸小、管廊内HDPE管道支墩阻挡等因素影响，HDPE管道热熔焊机在管廊内无法延管廊通道移动布置，因此可行的方案是将热熔焊机布置于管廊吊物孔的正下方（吊物孔一般设计位于直段管廊的较中间部位）。
HDPE管道具有良好的挠性。根据厂家提供的性能参数：DN750mm IPS DR HDPE管道的最小可弯曲半径是15.24m。在管廊内进行HDPE管道安装时，此特殊性能能够保证管道顺利安装就位。
HDPE管道管廊内安装方法如下：（见图4 管道安装焊接示意图）。
1）将HDPE管节吊入管廊，使用卷扬机和托辊管廊一侧，如图中A侧。为减少吊装工作和焊接工作连续性，可将管廊一侧的管道全部拖拉就位。
2）吊入热熔焊机，焊机布置于管廊正下方。
3）如图中①所示，将焊机一侧管道逐根热熔连接并拖拉至无管道布置的管廊另一侧。例如：A侧右端管道焊接完成后，拖拉至B侧左端；A侧左端管道焊接完成后，拖拉至B侧右端，此两段管线的连接方式采用电熔套筒连接。
4）如图中②所示，完成焊机一侧所有管道的吊装作业。吊装作业完成后，逐根组焊管道并拖拉至焊机另一侧。例如：A侧右端管道焊接完成后，利用托辊拖拉至A侧左端，直至A侧左端管道全部焊接并就位完成。
5）如图中③所示，采用：吊入→组焊→拖拉→吊入→组焊→拖拉的流水线作业方式，完成剩余侧管道熔焊作业。例如：图中A侧右端管道的安装方式。
6）受限于管廊截面尺寸和焊机尺寸，两路管道最终各剩余1道焊口无法采用热熔方式连接，此两道焊口宜采用电熔套筒连接方式完成。
图4 管道安装焊接示意图
3.优化熔接方法
以某AP1000核电厂综合管廊内厂用水系统HDPE管道安装为例，HDPE管道原初始设计为热熔连接，但图纸设计时，缺乏对熔接设备尺寸、管件尺寸和管廊横截面结构的综合考量，导致前期施工时，局部上下台阶段和水平转弯段管道无法按图纸进行熔接作业。最终经过多方专家评估，确定在上述区域HDPE管道由热熔连接改为电熔套筒连接（如：图5）。
图5 管廊台阶处和转角处HDPE管熔接方式选择
六、总结
核电厂综合管廊内空间狭窄，大口径HDPE管道受限于管道本身和焊机尺寸的限制，应优先进行安装，同时应合理选择熔接方式，可以保证管道的安装质量，降低成本投入。
参考文献：
[1] 王彩云，HDPE高密度聚乙烯管道的应用研究。
[2] 王新庆，尹释，白玮，等.某核电站综合管廊设计要点探讨[J].给水排水，2013，（12）.
论文作者:胡方军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/12
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