秦山核電二期擴建反應堆安全殼預應力施工技術

苗曉強，李先鋒

北京四達貝克斯工程監理有限公司秦山二擴項監部，浙江嘉興 314300

秦山核電二期擴建反應堆安全殼預應力施工技術

苗曉強，李先鋒

北京四達貝克斯工程監理有限公司秦山二擴項監部，浙江嘉興 314300

秦山核電二期擴建工程的是我國自主設計、自行建造的2×600MW 壓水堆核電站，反應堆安全殼為內部有鋼襯里的預應力混凝土結構，采用后張有粘結預應力體系的反應堆安全殼。本文介紹了該工程的預應力施工技術及施工經驗。

安全殼；預應力；張拉施工

1 工程概況

秦山核電二期擴建核電站是在原二期的基礎上擴建的，共2個反應堆，分別為3#、4#反應堆，由基礎底板、筒身和穹頂3部分組成。

安全殼預應力張拉系統為法國FREYSSINET公司K系列后張群錨體系。預應力筋分為豎向、水平和穹頂束3種。豎向束下端錨固于預應力廊道頂板，上端錨固于環梁的頂面，鋼束類型為36T16，共144 束，沿筒體一周均勻布置；水平束兩端交錯錨固于兩個扶壁柱的兩側，鋼束類型為19T16，共199束，為全圓周的曲線束，沿高度方向分內（R=19 030mm）、外（R=19 230mm）兩層交錯布置；穹頂束兩端均錨固于環梁的外側，鋼束類型為19T16，共174束，由三組互成120°的三層鋼束組成。

2 預應力施工機具和材料

2.1 張拉設備

本工程采用的千斤頂為法國進口的張拉千斤頂。6臺前置式K500F型液壓雙向穿心式千斤頂，最大張拉力為4905kN，最大行程為250mm，主要用于張拉水平束和穹頂束；4臺K1000千斤頂，最大張拉力為8 945kN，最大行程為250mm，主要用于張拉豎向束；1臺C30千斤頂，最大張拉力為310kN，最大行程為180mm，主要用于單根鋼絞線張拉后的松錨和鋼絞線滑絲時的補張拉。

2.2 穿束機

FREYSSINET公司2V型雙速電動穿束機，共3臺，有0.6m/s和2.40m/s兩檔穿束速度，用于將單根鋼絞線穿入孔道內。

2.3 錨固系統材料

本工程的預應力錨固系統采用的是法國原裝進口的FREYSSINET公司K系列后張群錨體系，該體系是專門為反應堆安全殼而設計，由錨頭及夾片、承壓板、喇叭口、灌漿連接器、灌漿帽等組成。

2.4 鋼絞線

鋼絞線采用英國標準BS5896：1980超級7股 15.7mm的1770級低松弛鋼絞線，且將標準中的3.5%的延伸率保證值提到到4%。預應力鋼絞線為國內產品，能與Freyssinet公司K系列錨具匹配。本工程采用了天津第一預應力鋼絲有限公司作為鋼絞線的供應商。

3 預應力摩擦實驗

為有效控制鋼束張拉施工質量，使安全殼得到預期的預應力效果，在預應力正式張拉前，必須選擇具有代表性的鋼束，采用與實際張拉相同的鋼絞線、錨固系統、張拉設備及張拉方法進行張拉試驗以測定孔道摩擦系數，據此確定最后張拉力。

4 預應力張拉施工

4.1 穿束

在孔道編號和孔道探查合格后，鋼絞線采用雙速穿束機向導管內進行單根推送。豎向束由上向下穿送，水平、穹頂束則由一端穿向另一端。穿束時，鋼絞線從放線盤架中引出，經導向滑輪由穿束機送出，再經導向管進入孔道，待鋼絞線從孔道另一端伸出時，用對講機通知控制人員，以低速進退鋼絞線，調整好鋼絞線在穿出端的的外露長度，同時用砂輪切割機在穿入端的適當位置切斷鋼絞線，保證張拉用的外露長度，并將鋼束的外露部分裹上二層塑料薄膜進行保護。

4.2 張拉

張拉工作在混凝土強度達到設計要求后方可分階段進行，豎向束分6個階段，水平束分10個階段，穹頂束分3個階段，張拉順序由設計給定。

根據設計技術條件0401JT060B《安全殼預應力系統后張拉和灌漿》的要求張拉力不得超過抗拉極限強度保證值的80%。

4.2.1 張拉工藝

穿束過程中安裝錨頭、夾片→安裝張拉設備→張拉至初始應力（50bar）→安裝測量標記并測量初始值→分5級加荷（100bar、200bar、300bar、400bar、最終張拉力）并測量各級荷載下的伸長值→加荷至最終值并持荷3分鐘→測量最終伸長值→頂錨、回油→測量內縮量→拆除張拉設備→驗收→切割多余鋼絞線頭。

4.2.2 張拉控制力

整個安全殼的最終預應力全部由外部所施加的張拉力獲得，張拉控制力的準確性直接影響混凝土預壓應力能否準確形成。張拉力是預應力張拉施工中最直接、最關鍵的控制指標之一，在張拉過程中必須嚴格控制。鋼束實際張拉力通過千斤頂油壓泵的油壓表中的油壓值P來控制。

4.2.3 實際伸長值的計算

在施工過程中，實際伸長值的計算應按照下式計算：

ΔL實＝ΔL1＋ΔL2－A－B－C

ΔL1——從初始應力到張拉控制應力之間的實測伸長值(mm)；ΔL2——初始應力以下的推算伸長值(mm)（本工程初始應力取油壓值為100bar時的應力）；A——錨具楔緊引起的鋼束內縮值(mm)；B——千斤頂體內鋼束的張拉伸長值（經計算K1 000千斤頂為5.7mm，K500F為2.3mm）；C——混凝土構件的彈性壓縮值（本工程可略去不計）。

4.2.4 伸長值校核與判斷

鋼束張拉除采用控制張拉力外，還應校核實際張拉伸長值和內縮值，根據EJ/T998-96《壓水堆核電廠預應力混凝土安全殼建造規范》和設計規定實測伸長值應在理論計算伸長值的95%～108%之間，鋼絞線內縮量控制在5～8mm范圍內。否則應查明原因，松錨重新張拉直至合格。

5 施工中注意事項

5.1 穿束過程中注意事項

1）鋼束穿束之前，應對鋼絞線的表面狀態再進行一次外觀檢查，表面狀態應符合A、B級，表面狀態低于C級時被認為是致命的缺點，應堅決拒用；

2）同一孔道中鋼絞線應采用同一盤的鋼絞線，在不得已的情況下，最多采用力學相近的兩盤鋼絞線，且兩盤鋼絞線其彈性模量之差不能超過5Gpa；

3）鋼絞線在穿束完畢后，切割鋼絞線時應采用切割機或砂輪鋸，不得采用電弧切割。

5.2 張拉過程中的注意事項

1）張拉順序要遵守對稱原則。本工程張拉順序由設計給定；

2）千斤頂與油泵及壓力表應定期配套校驗，且在施工過程中，張拉設備出現反常現象或千斤頂檢修后都應重新校驗；

3）在安裝千斤頂前應檢查錨具、夾片等是否有磨損現象，如果有磨損現象，應做報廢處理；

4）在張拉前應檢查鋼束、夾片清理是否徹底，夾片與鋼束之間或夾片與錨環之間是否有油、銹或雜物等，以免在張拉時發生滑絲現象；

5）工具錨的夾片，應注意保持清潔和良好的潤滑狀態。第一次使用前，應在夾片的背面涂上潤滑脂，以后每使用5～10次，向錨板的錐孔中重新涂上一層潤滑劑，以防夾片在退楔時卡住。3#、4#機組均出現過豎向鋼束張拉完畢后退楔時卡住夾片的現象，有的最終采用切割的方式才將將工具錨取下。

6 結論

在秦山核電二期擴建的3#、4#反應堆安全殼預應力施工過程中雖然出現了一些問題，但是及時采取了措施，均未造成最終的質量缺陷，約99%鋼束在設計張拉應力下的伸長值滿足設計要求，其余伸長值偏小，但偏差范圍不大，經設計論證認為可以接受。2009年底3#反應堆安全殼已經初步通過了安全殼整體性實驗，認為3#反應堆安全殼完全滿足核級要求，認為可以使用。

[1] 核工業標準.壓水堆核電廠預應力混凝土安全殼建造規范EJ/T998-96.中國核工業總公司，1996.

[2] 核工業準則，RCC-G核電廠土建工程設計和建造規則，中國核工業總公司.

[3] 蔣譯漢編著.預應力混凝土實用施工技術.成都：四川科學技術出版社，2000，7.

[4] 熊學玉，黃鼎業.預應力工程設計施工手冊.北京：中國建筑工業出版社，2003.

[5] 核二院技術規格書，安全殼預應力系統后張拉和灌漿0401JT060B等.

TL3

A

1674-6708（2010）18-0080-02