摘要：近年来，由于国际吊装能力大大提升多数三代核电站的大型模块吊装均采取整体、整圈的吊装模式，以期实现施工技术、成本、工期的优化，但针对核岛屏蔽厂房SC吊装工作，整圈吊装难免引起过多的交叉施工、影响核岛内部构件安装进程，本文针对某核电厂核岛屏蔽厂房中的SC结构屏蔽墙，对采用分层单片吊装法进行SC结构施工展开研究，分析单片分层吊装法在AP1000核岛屏蔽厂房SC结构中的适用性。研究结果表明：单片分层吊装法能有效的避免与岛内物项安装冲突，优化施工逻辑，节约工期，是一种新型先进的安装方法。
关键词：SC结构；单片分层吊装；专用吊具；AP1000
随着世界经济不断发展，各国对能源的需求与日俱增，核能作为清洁能源将发挥越来越大的作用，同样核安全也越来越重要，为抵御大型商用飞机撞击的能力，以AP1000为代表的三代核电站将核岛屏蔽厂房筒身段暴露在外的部分从传统的RC结构改进为SC结构，本文就现场实际安装过程中遇到的整体吊装与核岛内部物项安装相互影响的问题，提出单片分层吊装法，研究该方法在核岛屏蔽墙安装过程中的适用性。
1、核岛屏蔽厂房SC结构概述
CAP1000 机组屏蔽墙部位采用SC（Steel Concrete）结构（钢板混凝土结构）共包含16 层。SC 结构外半径约为22m，内半径约为21m，厚度约为14m，与CV 安全壳筒体外表面间距约为1.4m，SC 屏蔽厂房与辅助厂房、安全壳厂房关系如图1所示。
图1.屏蔽厂房SC结构位置图
钢板混凝土结构通常是由2个高强度的钢板表面层和混凝土夹层组成，其中钢板与混凝土之间通过栓钉连接件传递剪力，从而发挥钢板和混凝土两种材料各自的优势，共同提高核岛屏蔽厂房的受剪承载力和抗弯刚度，保证其使用的安全性和耐久性。与此同时，在承载力一定时，钢板混凝土结构还可以减小墙体的厚度，降低结构的自重，最大程度的增加屏蔽厂房内的使用空间[1]。与传统混凝土结构相比较，钢板混凝土组合结构具有如下优势：1）钢面板的组装工程可以预先在工厂中完成，减少工地中的工程量；2）在工厂中，构件参数得到有效的监测、记录和控制，预制的构件尺寸精度高，便于装配和焊接；3）预制的钢面板重量较易于运输、搬运与安装；4）钢面板在搭建初期能够承受一定施工荷载，加快了施工进度；5）钢面板的存在避免了混凝土开裂导致的正常使用极限状态问题；6）在抗冲击和爆炸荷载性能上表现优异[2]。
2、分片分层吊装法可行性研究
屏蔽墙SC结构主要分为三个部分：连接区段、扇形区域、筒身段环形区域，根据标准计划筒身段环形区域吊装、安装的同时，核岛内部物项亦处于集中引入阶段。
核电站建设过程中常使用的整体吊装法具有大吊车起吊勾数少，吊装工期短，模块整体精度高，建安可深度交叉等优势，但同样存在各种制约因素，如：对大型吊装机械要求高、起重重量受限，容易形成施工尾项、吊装场地面积需求大、影响主关键路径，对标准工期产生影响、吊装后模块组对精度控制难度大、经费高昂等问题。
为解决整圈吊装法的主要问题，发挥SC结构的模块化施工的优势，本文现探讨一种利用专用吊具的分层分片吊装方法。
2.1分片安装工艺特点
SC结构分分层片安装施工工艺，主要利用吊装设备（专用吊具、移动式起重机或二者组合）将单片子模块按层逐个吊装就位，当整环子模块吊装就位后，实施子模块间纵缝焊接，下一层子模块同样吊装就位，并且纵缝焊接完成后，实施层间环缝焊接后进行混凝土浇筑，最终实现整个屏蔽厂房安装。
单片安装具有不占用拼装场地、拼装与安装合并减少转运节约成本、相对于整环安装更便于组对与错边量调整等优点。根据子模块安装位置、重量、安装时机等选择合适的吊装设备，通过吊装设备的优化组合，降低与其它吊装作业干涉频率。
2.2SC结构专用吊具
SC结构位于屏蔽厂房，吊装安装时周围厂房地基均已负挖，单一的移动式起重机不能满足现场需求，需设计一专用吊具，主体形貌如图2所示。
专用吊具主要依托在已安装就位的CV筒体，在CV筒体3环外侧安装专用吊具。通过专用吊具引进机构向外变幅至最大幅度处起吊SC子模块，然后向内变幅至最小幅度，当移动轨道与环形轨道对齐后，环轨机构带动SC 子模块沿环形轨道旋转，到达指定位置进行安装。
专用吊具主要由带支腿单悬臂环形桁架结构、引进机构、起升机构、环轨机构、SC 子模块吊梁、电气控制系统、附属结构等部分组成，专用吊具吊装设计图见图3所示。在环向行走机构上搭设若干个起重及变幅机构增加工作面，实现多个方向同时起吊，提高施工效率，并可以实现扇形区及筒身段子模块吊装就位，不用考虑移动式起重机站位位置，安装时机机动灵活，不会干涉核岛塔吊等其他吊装作业，规避了整圈吊装带来的施工逻辑冲突[3]。
图2：专用吊具示意图 图3：专用吊具设计
2.3移动式起重机
SC 屏蔽厂房可以选择使用移动式起重机进行单片安装，根据核岛吊装区域规划，起重机的站位分布在安全壳厂房外侧区域，根据SC 屏蔽厂房分层标高位置和子模块吊装重量，可以利用30t~120t 轮式起重机将180°~360°范围内的子模块进行吊装就位。分布在安全壳厂房内侧区域0°~180°的模块，需要跨过安全壳厂房进行吊装就位，起重机的臂长和幅度要求较高，根据具体计算分析，选择400~500t履带式起重机进行吊装就位。
3、结论
钢板混凝土作为一种抗冲击性能较好的结构，与钢筋混凝土相比，其在结构强度上有所增强，在结构组成上也更为复杂，故需要改进原有的施工方法以适应钢板混凝土结构的要求，通过上述分析表明分片吊装法是一种新型、高效专门适用于屏蔽墙SC结构的吊装方法。
在屏蔽墙连接区段及扇形区域，由于单片SC结构起吊重量轻，外形尺寸小，可以利用汽车吊在屏蔽墙多个方向启用多个作业面同时施工；筒身段利用专用吊具，可实现与CV内部结构吊装工作同时施工、互不影响，消除交叉作业的安全隐患，优化施工逻辑，节约标准工期，优化建设成本。超大型起重机械价格昂贵，维护成本高昂，使用率低，分片吊装法也为缺少超大型起重机械的建设工程提供了一种新的安装思路。
参考文献：
[1] 聂建国.钢-混凝土组合结构原理与实例 [M].北京：科学出版社，2009
[2] 薛建阳.钢与混凝土组合结构理论与实践[M].北京：科学出版社，2008
[3] 张质文.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1998
论文作者:李斌,孙禹冲
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/23
标签：结构论文; 屏蔽论文; 厂房论文; 模块论文; 起重机论文; 吊具论文; 钢板论文; 《基层建设》2017年第34期论文;