AP1000 Q601机械模块尾项施工方案

李朋，魏小宝，白理锋，刘鹏飞

(1.山东核电设备制造有限公司，山东 海阳 265118； 2.国核工程有限公司，上海 200233)

1 问题的提出

AP1000标准核电厂Q601机械模块位于稳压器上方，总质量约42 t，是1，2，3级自动降压系统的核一级阀门模块。由于供货延迟及现场工期等原因，三门核电厂#1机组Q601机械模块以不完整状态出厂，出厂时约34 t。根据核岛内总平面布置，Q601暂放在核岛内运行检修平台上，8根枕木和2块30 mm厚钢板作为其临时底板(共计5 t)，如图1所示。由于模块临时就位时未充分考虑尾项施工的安装空间，初始存放位置与邻近CA01-SG腔室墙壁距离太近，导致模块外围管道无法安装，因而只有在模块移位后方可进行相关管道的安装。同时，由于模块分上下两层，重心在5.5 m高处，移位前必须考虑模块如何固定及物项吊装的问题，防止模块失稳倾倒。此外，在核岛内部吊装机具有限的情况下，如何避免频繁使用环形桥式起重机(俗称环吊)也是本文讨论的问题之一。

图1 Q601机械模块示意

2 模块整体移位及固定

2.1 Q601整体移位方案的选择及吊装

Q601模块的4个吊耳位于其最上端，模块与下方的枕木、底板仅叠放在一起，处于分离状态，如图1所示。AP1000核岛内可用于设备吊装的机具是环吊，环吊主、副钩间距及最大额定载荷均足以起吊该模块。

基于上述条件，一般有3种方案可供选择：第1种方案是用环吊分别吊装模块和枕木、底板等到指定位置；第2种方案是用环吊将模块吊到指定位置的上方后，再将枕木、底板用其他方式拖拉到位，最后将模块落在枕木上，从而实现移位的目的，拖拉方式可选用卷扬机、倒链、滚杠等多种工具；第3种方案是起吊前用适当的方式将模块、枕木、底板等连成一体，整体起吊至指定位置。

根据环吊自身的结构布置、Q601模块和底板尺寸大小判定，环吊不能同时起吊模块及底板，排除第1种方案。根据现场条件判断，第2种方案具有一定的可行性，拖拉方式可以选用倒链或卷扬机在可固定的位置上生根固定，同时配合滚杠等工具，在模块起吊后将底板等拖拉到位。但滚杠如果布置不合理，极有可能造成底板、滚杠与混凝土平台之间的相对滑动，导致混凝土地面损坏；再者，需要布置多个锚点及滑轮，费时费力；最后，安全警戒范围需要根据卷扬机等的布置位置而扩大，增加了安全风险。

第3种方案是将模块、枕木和底板连为一体，吊起模块、带动钢板及枕木共同移位。现场如果在底板上焊接临时吊耳，同时将两块底板焊接连成一体，然后用倒链、吊带等将底板和模块连接在一起，即可实现此方案，且Q601模块自身的钢结构足以满足承载底板重量的要求。可见，此方案简便、安全、可靠。

经过比较分析，最终选用第3种方案，用两块临时连板将两块底板连为一体，并在底板四角分别焊接一个临时吊耳，单个吊耳载荷为30 kN，并使用承重为30 kN的倒链分别连接模块横梁和临时吊耳，这样就使得模块、枕木、钢板成为一体，如图1所示。

对于模块吊装，方案采用两根承重550 kN、长为12 m的吊装带，吊带与水平面仰角为70°，符合规范要求[1]，如图2所示。

图2 模块吊装示意

2.2 Q601移位及临时固定

为了给施工让出足够空间并且不阻挡进出该标高层的设备闸门运输通道，考虑移位方案时，决定相对模块初始位置分别向远离CA01-SG腔室墙体、设备闸门方向移动1.2 m和2.2 m，如图3所示。

图3 模块移位及固定示意

在Q601模块移位后，必须对模块及时进行固定，以防某些意外因素出现使模块倾倒。方案采用两根工字钢(HW200×200，材质Q235，长2.3 m)把模块与CA01结构模块连接在一起，CA01端使用10 mm的圆周角焊缝，模块端使用16个螺栓连接，如图4所示。方案拟使用的焊条型号为E7018，强度为

ffw=70×6.9=483 (MPa) 。

图4 模块固定示意

经计算，HW200×200工字钢10 mm圆周角焊缝所能承受的正面受力为[2-3]

F1=0.7hflwβfffw=0.7×10×(2×200+

4×12+2×192+2×176)×10-3×

1.22×483=4.88×103(kN)，

所能承受的切向力

F2=0.7hflwβfffw=0.7×10×(2×200+

4×12+2×192+2×176)×10-3×

483=4.00×103(kN) 。

由于模块重心投影落在模块圆形底座内，只受重力时模块没有向外倾斜的可能，但应考虑施工过程中有其他外部因素产生外力的作用，如阀门吊装等，正常情况下，外力不会超过2F1，2F2，所以使用的角焊缝是安全的。

3 尾项施工作业平台及吊装工装设计

Q601模块外形尺寸较大，核岛内施工不同于工厂车间制造，核岛内周边物项多、空间有限，搭建施工平台必须科学合理，既要满足施工要求并且占地尽量小，同时不妨碍其他单位的施工。按照上述要求，方案拟搭建如图5所示的双排脚手架，在模块上下两层处搭建脚手架平台，外形尺寸为(长×宽×高)6 m×6 m×12 m，同时，两个平台之间的横梁必须避开要安装的管道位置，其他位置按照规范搭建即可[4]。

图5 搭建脚手架示意

模块有上下两层平台，尾项施工时可使用环吊把大件物项(如阀门、管段)吊装到平台上。下层平台物项可悬挂在上层平台的横梁上进行对口、焊接等工作，但上层平台的物项就无处可悬挂，现场不可能长时间使用环吊进行对口、焊接等工作，因而必须在模块顶部设计一个支架，为上层物项的安装提供吊点。Q601模块尾项实施前，方案设计一个如图6所示的斜“十字”支架供上层物项安装使用。该支架通过螺栓固定在模块顶部的4个吊耳上，支架范围覆盖整个模块，为上层物项的安装提供吊点，且又不会损伤到模块本身。

图6 物项吊装支架

4 Q601模块尾项施工基本流程

在Q601模块移位、固定及工装完成后，即可开始尾项的实施工作。尾项的实施内容主要包括安装管道、阀门、标准支吊架、流量元件，进行相应的NDE检测、水压试验及保温工作。根据相关规范[5]，Q601机械模块的尾项施工基本流程如图7所示。

图7 尾项施工基本流程

另外，尾项施工过程中用到的水电气条件、工机具、制造文件、具体物项及安全注意事项等，都是方案必须注意的问题，未在此详述。

5 结束语

Q601机械模块尾项的实施仅是AP1000中50多个机械模块尾项实施的一个缩影，尾项施工现场情况复杂、工序多、涉及面广，面临众多困难和挑战，如何组织实施应视具体情况而定，不可一概而论。本文论述的三门核电厂#1机组Q601模块，仅是在临时就位时未考虑尾项施工的具体要求，在核岛内进行二次移位、固定的情况，同时又考虑了尾项实施的吊装需求，所涉及的具体施工内容及安全管理等方面未详述。该方案已成功应用于三门核电厂#1机组Q601机械模块的尾项施工，对其他模块尾项施工也具有一定借鉴价值。

参考文献：

[1]JGJ 276—2012建筑施工起重吊装工程安全技术规范[S].

[2]张耀春，周绪红.钢结构设计原理[M].北京:高等教育出版社,2010.

[3]刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社,2005.

[4]JGJ 130—2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[5]ASME III—2010 Rules for construction of nuclear facility components[S].

[6]魏俊明,刘琼,孙坤.第三代压水堆核电机组AP1000的模块化施工分析[J].电力建设,2008(4):63-66.

[7]孙汉虹.第三代核电技术AP1000[M].北京:中国电力出版社,2010：71-78.