核电重件设备采用固定龙门吊方案分析

崔艳艳，刘 婷

（上海核工程研究设计院，上海 200233）

在AP1000核电厂的设计中，广泛采用了模块化施工技术。模块化使原先传统上采用顺序的施工可以平行进行。将预制好的模块运到现场进行组装，不但可以缩短建造的周期，提高预制模块的质量，还可以提高建造的经济性。AP1000核电机组的重件和大件设备较多，100 t以上的设备多达30余件；模块化施工特点使现场拼装的模块也比较多，而且现场拼装好的模块更大、更重；基于AP1000核电厂模块化施工的特点，要求施工现场应具备较高的吊装能力和运输能力。浙江三门核电厂（以下简称“三门核电”）和山东海阳核电厂（以下简称“海阳核电”）作为AP1000核电机组的依托项目，为了保证项目按关键节点顺利开展，都采用了进口大型履带吊的方案进行现场重型设备或模块的吊装。本文提出一种采用固定龙门吊吊装大型设备的方案，通过分析为我国核电厂大型吊装设备的国产化方案提供借鉴和参考。

1 大型履带吊吊装方案及存在问题

我国在建的两个AP1000核电项目，重件设备和大件模块（如蒸汽发生器、钢制安全壳等）的厂内吊装都采用进口设备，其中三门核电厂选用美国Lampson 2 600 t大型吊机，海阳核电厂则选用德国Demag 3 200 t大型履带吊。

核电厂采用模块化施工，根据要求安全壳模块（CV）和结构模块（CA）必须现场组装，厂区内必须安排CV模块拼装场地和CA模块拼装场地；模块在拼装场地组装完后，再利用液压平板车运至每台机组核岛旁的吊装场地，最后采用大型履带吊将模块吊装就位。由于项目包括1号核岛和2号核岛，为了让履带吊在两个核岛区移动就必须建设一条重型道路，见图1。

图1中，每台机组核岛的东侧均设置了专用的吊装场地，由CV和CA拼装场地至各吊装区域采用图中箭头所示线路。三门和海阳核电厂所选用的大型履带吊机对施工现场起了关键作用，但履带吊因自身较重，携带路基箱时的荷载高达30～50 t／m2，因此要求供吊机移动的道路和吊装场地的地基有足够的承载力。

大型履带吊转场及吊装所需的场地总占地面积（按2台机组考虑）约3万m2，其中85%以上的场地要求地基承载力大于30 t／m2，如果场地处在非基岩地段，那么地基处理范围较大，费用较高。吊装场地对坡度要求较高，导致吊装场地与周围场地的标高衔接较难，给场地排水设计提出了较高的要求。特别是大型履带吊在吊装核岛设备和模块时，均需在吊臂范围内进行，吊装作业的位置距离核岛负挖坡顶线不能太远，履带吊较大的重量会增加核岛负挖边坡的侧向压力，需要进行特殊的防护处理，不仅会影响项目的进度还会增加项目的工程投资。吊装场地必须安排在核岛附近，占地面积较大，但是主厂区用地紧张，管线（沟）的布置不可能完全避开吊装场地，因此必须在吊装场地施工前预埋大量必要的管线（沟），给工地的设计、现场施工和管理提出了较高的要求。

图1 大型履带吊吊装场地安排示意

2 固定龙门吊吊装方案

为了克服大型履带吊吊装存在的问题，根据现场吊装的要求，选用额定最大起重量为1 200～1 300t固定龙门吊，轨距设计为110～120 m，对AP1000核电机组的重件设备和大件模块进行现场吊装。根据我国目前的固定龙门吊的设计制造能力，没有太大困难，国产固定龙门吊的额定最大起重量已经达到1 600 t。采用固定龙门吊进行现场吊装，核岛厂房可以按图2布置。

图2 AP1000核电厂采用固定龙门吊的总平面布置方案

由图2可知，固定龙门吊的安装对核岛厂区大多数建构筑物的布置没有太大的影响，只是龙门吊轨道影响了少部分建构筑物，例如[13]除盐水储存箱、[14]硼酸箱、附属厂房外的设备平台、[05]保卫控制中心、[092]保护区出入口和实物保护围墙，但是解决这些问题并不难。可以把除盐水储存箱和硼酸箱移开轨道的位置；[40]设备平台外的道路与龙门吊轨道有交叉，只要改变车辆进入设备平台的行走路线，或将设备平台的局部改造成可以升降的形式，就可以避开龙门吊的轨道；保卫控制中心、保护区出入口完全可移至龙门吊轨道外的区域。另外，实物保护围墙建造较晚，基本不影响固定龙门吊轨道的使用。

3 固定龙门吊方案的预期效果

采用固定龙门吊吊装替代大型履带吊吊装方案，对场地和道路、核电厂地下管道布置和对现场施工组织的影响比较小，完全可以克服后者在作业时遇到的许多难题。

3.1 对场地和道路的布置影响

固定龙门吊的作业不需要设置专用的吊装场地，在完成1号核岛设备或模块的吊装后，在向下1个吊装场地（如2号机组或其他机组）平移时，需要1个宽为60 m的扫空通道，这个宽为60 m的转场场地可以用来对吊车进行拼装和拆卸。

为了保证运行期间核岛内设备检修、更换方便，吊装作业结束后希望能够保留轨道。由于固定龙门吊车的轨道基本沿着地面敷设，与地面的高度齐平；厂内道路与轨道相交处采用平交方式处理，保留轨道不会影响厂内道路的使用。

3.2 对电厂地下管道布置的影响

固定龙门吊布置在主厂房区内，该区域地下管线较多，龙门吊的轨道与地下管线的交叉成为关键的影响之一。可能涉及的管线包括直埋管线、独立管沟和综合管廊。

1）直埋管线与龙门吊轨道的交叉 直埋管线基本为两种型式，一类如污水管和雨水管的重力流管线，另一类是压力流管线。通常情况下，污水管和雨水管的埋深较大，一般位于固定龙门吊轨道的基础下方，轨道下的基础荷载基本不会对污水管和雨水管产生影响。对于有压力的直埋管线，因固定龙门吊轨道的基础埋深不大，只要保证轨道基础与压力管线之间的净距满足设计规范的要求，就可保证管道布置的安全运行。

2）独立管沟与龙门吊轨道的交叉 电缆沟是独立管沟的典型代表。当独立管沟碰到固定龙门吊轨道后可采取“向下弯”的方案避开轨道，中间段做电缆埋管。

3）综合管廊与龙门吊轨道的交叉 综合管廊断面尺寸较大，呈日型布置在主厂区四周内，管廊内布置电缆和压力管线，不宜频繁地抬高或降低管廊。管廊覆土深2.5 m，其他管线从管廊上方通过，要求管廊布置在轨道基础下方，并保持一定的竖向净距。

3.3 对施工组织的影响

龙门吊对施工的影响，是指施工平面布置、与现场机械设备的交叉、建造顺序的影响。

1）施工平面布置方案 按照现有的施工要求，核岛附近通常布置2台固定塔吊，并设置一定的堆放场地和临时道路等设施。当采用固定龙门吊进行大件设备和模块的工艺方案时，2台塔吊的位置不需要进行更改，仅需对部分堆放场地适当移位，就可满足固定龙门吊轨道的布置要求。

2）与施工现场机械设备的交叉 施工所用的固定塔吊的工作半径约70 m，塔吊吊臂的操作室距离施工地面的高度约75 m，塔吊总高约85 m。固定龙门吊与塔吊在塔吊吊臂的工作范围内会有施工交叉。在进行现场施工时，只要统筹安排塔吊和固定龙门吊的作业范围和作业时间，就可以保证各自的施工作业不受干扰。

3）施工建造顺序的影响 固定龙门吊的轨道敷设需要在核岛设备吊装前修建完成，而核岛周围主要管线的敷设，一般要在主体设备和模块吊装之后进行。为了避免后期管线施工对轨道稳定性产生影响，在轨道修建前与轨道有交叉的部分管线，可以提前预埋并留有接口（直埋管线与轨道交叉处预埋套管，综合管廊及其他管沟在与轨道交叉段需要提前建造），方便后期施工管线与之连接。

综上分析，采用固定龙门吊的工艺方案，对现有的施工组织和工序不会产生较大的调整。

4 结语

AP1000核电厂大件设备或模块的吊装工艺采用大型固定龙门吊起重机方案是可行的，大型固定龙门吊起重机的设计和制造在国内是成熟的，能够满足核电厂的吊装工艺要求。大型固定龙门吊起重机在起重能力稳定、吊装操作安全灵活、投资造价低，具有较大的优势，可以作为AP1000核电厂大件设备或模块的吊装设备。大型固定龙门吊起重机虽然对现有AP1000核电厂的总体布置、管线布置、施工组织、道路运输等也会有一定的影响，但是通过调整局部设计或采用工程措施完全可以减少甚至避免这些影响，因此总体上对AP1000核电厂总平面布置的影响是有限的，固定龙门吊起重机方案是可接受的，AP1000核电厂采用固定龙门吊方案对设备或模块进行吊装是适用的。