“华龙一号”核岛龙门架安装质量控制

宋 健

中国核工业二四建设公司，福建 漳州 363000

核电站龙门架是起吊核岛核心设备和运入反应堆厂房的钢结构构造物，是反应堆厂房运行期间的检修设备运输通道，使用周期贯穿核电站建安及运行全过程，最大静载起重能力达540t，最大动载起重能力达495t，属核电站关键结构件之一。核电站龙门架服役阶段被吊设备就位精度、质保等级、核安全等级高，在安装施工时对结构安装要求高，施工周期短，构件尺寸大，涉及大型吊装，拼装施工精度极高。“华龙一号”核电站龙门架吊车的吨位比其他堆型大，导致各部件设计吨位相应较大，对龙门架施工质量要求更高。“华龙一号”结构与其他堆型不同，桁架、吊车梁安装在混凝土墙体上，由于混凝土存在偏差，给吊车梁、桁架安装带来了巨大的挑战。因此，对“华龙一号”核电站龙门架的施工质量控制进行深入的研究和总结提炼，对后续“华龙一号”及类似堆型核岛龙门架施工的质量控制具有十分重要的借鉴意义。

1 “华龙一号”龙门架概述

“华龙一号”龙门架的作用是在核岛厂房施工建造阶段和正常运行阶段把设备从标高±0000处提升至16.500m标高的操作平台上，再运入反应堆厂房中。其在施工阶段的最大吊运能力是4500kN，正常运行阶段最大吊运能力是800kN。龙门架安装于燃料厂房APC壳一侧的埋件位置，主体结构轮廓尺寸（长×宽×高）为30m×16.67m×31.05m，主体重量约5000t，整体是由2根大型箱型立柱、上下部桁架及横向支撑、800kN吊车梁、4500kN吊车梁、16.500m标高操作平台及检修小室、楼梯、工作走道、栏杆等组成的大型栓接与焊接组合的钢结构工程。

2 “华龙一号”龙门架安装质量控制

2.1 有限元分析

“华龙一号”核岛龙门架结构具有体积大、重量大（钢柱起吊重量约90t）、就位标高高等特点，其吊具为管式吊耳，一般采用非标设计，吊装时构件受力与运行状态受力不一致，有吊装失稳及变形的风险，必须进行严谨的计算。龙门架吊具计算从材料力学计算方法入手，依托计算软件进行有限元分析，模拟吊装过程，能直观准确地分析吊装各阶段构件着力点受力情况，并结合应力分析合理分布构件受力，保证构件受力在强度极限内，最终保证吊装质量。

2.2 地脚螺栓安装精度控制

“华龙一号”核电站龙门架钢柱地脚螺栓尺寸较大（M110×4700），重量较重，地脚螺栓安装偏差将直接影响后续龙门架钢柱就位，因此对柱基安装有较高的精度要求。

加固工装设计：首先通过设计制作专用工装，测量配合地脚螺栓就位，通过工装对其进行双层固定，确保柱基的轴线、标高、垂直度及地脚螺栓之间的相对位置。

混凝土浇筑：混凝土采用分层分段浇筑方式，控制混凝土的内外收缩变形，尽量减小混凝土内外温差，从而降低混凝土变形对地脚螺栓的影响，采取对称布料方式减少侧压力，布料泵管不能直接对准螺栓组及其加固支撑构件布料形成冲击，振捣时也不能直接触碰，以降低混凝土浇筑对地脚螺栓精度的影响。

监测地脚螺栓位移：浇筑的过程中应对地脚螺栓进行多次测量，分别为浇筑前测量、浇筑过程中测量、浇筑后复测，重点是浇筑过程中的跟踪测量，随着混凝土的浇筑，要对地脚螺栓位置以及垂直度进行测量，地脚螺栓有偏位的要及时纠正，测量的目的主要是降低混凝土浇筑对地脚螺栓安装位置及垂直度的影响。

2.3 钢柱安装精度控制

钢柱安装主要控制钢柱的水平标高、十字轴线位置和垂直度。测量是安装的关键工序，在整个施工过程中，要以测量为主。鉴于钢柱长度大、重量大，且就位后现场环境复杂，安装操作空间狭小，测量空间小，视线受阻，但安装进度要求高，为了保证27.186m高的钢柱安装垂直度偏差控制在15mm以下，必须采取措施实施精确测量，特别是根据钢柱的结构特点及现场构筑物的情况设置了钢柱垂直度测量度数标识，并根据度数调整垂直度调节装置。用2台呈90°的经纬仪测量调平钢柱的垂直度，在校正过程中要不断调整柱底板下垫块及螺母，直至垂直度符合要求。龙门架安装过程中，还应多次复测钢柱垂直度，包含上下部桁架安装前复测、上下部桁架安装后复测、吊车梁安装前后复测。

2.4 桁架墙体节点板安装精度控制

“华龙一号”核电站龙门架桁架一端安装在钢柱节点板上，另一端安装在混凝土埋件节点板上，桁架与节点板采用高强螺栓连接，螺栓孔均为圆孔且与螺栓孔之间的间隙仅2mm，墙体节点板的安装精度是实现桁架顺利就位的关键。节点板车间预制时，节点板墙体端需预留一定切割余量。在墙体埋件上对节点板安装位置提前进行平整度测量，根据测量值切割节点板长度余量。节点板吊装就位后，上方焊接型钢，型钢上打出节点板安装的位置轴线，作为安装、检测节点板轴线的依据。根据辅助型钢定位，调整节点板位置，实现了节点板三维空间的精准定位，最终保证了桁架精准就位。墙体节点板安装如图1所示。

图1 墙体节点板安装示意图

2.5 吊车梁安装精度控制工艺

“华龙一号”核电站龙门架是反应堆厂房的大型核设备运输通道，4500kN、800kN吊车梁是核设备吊装主要承载构件，整体尺寸、安装精度要求较高。吊车梁一端安装在钢柱牛腿上，另一端焊接在混凝土埋件上，对安装精度要求高。

提前测量吊车梁安装节点高度、吊车梁安装基础（埋件）标高，然后计算出安装后的吊车梁顶标高。若计算值高于设计值，需打磨吊车梁支腿；若计算值低于设计值，可提前在安装位置放置垫板，减少吊装就位后标高调整时间。吊装前，通过定位放线，找出各限位板的理论安装位置，点焊三面限位块作为吊车梁就位的基准，减少了吊装就位后的轴线调整时间。通过此施工方法，最终实现了吊车梁精确就位，提高了施工效率，保证了吊车梁安装质量，并达到了节约工期的目的。

3 经验反馈

3.1 高强螺栓施工

背景描述：在龙门架上下部桁架安装过程中发现，施工班组直接安装高强螺栓，未按施工规范、方案要求安装临时螺栓。

原因：施工班组为提高安装效率按施工经验施工，不听管理人员劝阻直接安装高强螺栓。

改进措施：对施工班组进行质量意识培训，增强班组质量意识；安装前，组织施工班组学习《钢结构高强度螺栓连接技术规程》（JGJ 82—2011），对方案进行宣贯；安全技术交底时，重点强调临时螺栓安装；管理人员加强现场管理，班组人员违反规范方案时按规定对其进行处理；龙门架构件吊装前，准备临时螺栓备用。

3.2 4500kN吊车梁整体尺寸偏差

背景描述：龙门架4500kN吊车梁安装吊装就位后，主梁轴线调整困难，调整时间较长。

原因：4500kN吊车梁制作、拼装时均存在一定误差，导致拼装完成后整体弯曲矢高超差；吊车梁整体尺寸较大，精度要求高。

改进措施：在车间制作时，严格按标准验收；进行安全技术交底时对体现主梁的主控项目需重点控制；主梁组对完成后增加一次弯曲矢高、主梁起拱度、整体高度验收；合格后采取加固措施，减少焊接过程中的变形；焊接过程中要监测其整体尺寸。

4 结束语

核岛龙门架通过大胆的创新，形成了两个专利，即《一种管式吊耳》（CN204342246U）和《一种地脚螺栓安装工装》（CN207672599U），通过精心的组织和PDCA循环，使施工质量得到了有效控制，核岛龙门架通过了4500t吊车的动载试验和静载试验。

施工质量管理应从人机料法环等方面入手，排除影响安装精度的诸多因素，避免累计误差。要基于思想层面，重视施工与安装质量控制，切忌存在重视进度而轻视质量的思想。相关工作人员要努力提升自身素质，施工前周密策划，施工过程中加强控制，完工后不断总结。同时，施工中要利用新技术、新工艺、新设备，提高建造质量，提升管理水平和能力，把钢结构安装工程的技术、管理提高到一个新的高度和新的水平。