核島廠房現場開孔問題分析及處理

丁彥虎

摘要：根據作者長期現場工作實踐，總結分析了核島土建、安裝施工階段出現的現場小開孔、大開孔、地腳螺栓開孔等損傷結構的問題，對問題進行分析歸納并提出切實可行的解決建議，可以為后續核島土建設計、施工中類似問題的處理提供參考。

關鍵詞：核島開孔地腳螺栓結構加固 植筋

中圖分類號： O571.21 文獻標識碼： A

1 .引言

核島廠房是核電廠最核心的建筑物項，核島系統眾多、工藝復雜，土建安裝施工交叉非常多，現場后開孔問題十分普遍，根據嶺澳二期施工經驗反饋，核島安裝階段在土建施工完的結構上新增或修改孔洞超過8000處。統計寧德項目2010年1月至2011年6月的現場變更（FCR總計913份），核島廠房結構上新增開孔、擴孔的FCR 294份，占FCR總量的約三分之一，截止2011年6月30日，寧德現場累計新增或修改孔洞已達1500多處。鑒于這類問題涉及到土建、工藝各個專業，存在的變化較多，想要從設計源頭徹底梳理清楚這些問題，并在土建設計時提前考慮還比較困難，一定時期內還會普遍存在，且這些開孔、擴孔及類似問題多數需破壞已施工的土建結構，會對廠房產生損傷，有必要對此進行深入分析并討論切實可行的解決辦法。

2. 問題提出

梳理總結寧德核電項目設計變更（DEN）和現場變更申請（FCR），核島土建、安裝施工階段產生的現場開孔問題主要有以下三類：

2.1. 小開孔問題。

這類問題主要是工藝管道、電纜、閥門及膨脹螺栓等安裝物項施工需要而進行開孔、擴孔，開孔直徑從50mm到1000mm以上大小不等，從現場經驗結合配筋圖的鋼筋間距看，新開孔直徑超過100mm切斷鋼筋的概率就會在80%以上。特別是定位要求嚴格的管道開孔，切斷結構鋼筋的幾率會更高。由于此類問題極為普遍，產生的根本原因是核島工藝復雜性決定的，上游設計提資不詳、提資遺漏、土建設計疏忽、現場施工偏差等都會帶來這類問題。

2.2. 大開孔問題。

大開孔問題主要是指門洞、通道、較大洞口因設備引入需要、安裝作業空間不足、設備尺寸變大等原因，而進行孔洞開鑿、擴大的情況。在寧德現場施工過程中，曾多次發生因設備引入通道空間不夠而砸墻、鑿樓板、破壞過梁、構造柱等結構構件的情況。比較典型的如9TEU001~004BA設備引入問題（圖一），設備從N264房間引入到N240房間的過程中，先與通道兩側壁柱鋼筋沖突，再與房間頂部樓板暗梁沖突，因設備無法拆分，經各方溝通討論只能破壞土建結構，把混凝土鑿掉、壁柱、樓板鋼筋切除，待設備就位后再焊接恢復鋼筋。這類問題主要由于上下游溝通、反饋不到位造成，設備引入路徑由現場確定，設計人員很難考慮周全。另外，設備尺寸信息如果不準確，也容易產生這種問題。

2.3. 設備地腳螺栓孔問題。

核島廠房很多設備的地腳螺栓孔深至樓板內，樓板鋼筋伸進地腳螺栓孔的情況很多，設備安裝時，因地腳螺栓與樓板鋼筋沖突無法就位的也很多，此時土建結構已施工完畢，為保證安裝質量和進度，往往需切割處理土建結構鋼筋。最典型的就是1DA/DB廠房-8.60m標高柴油機主儲油罐地腳螺栓坑中的鋼筋處理，為保證柴油機主儲油罐6組地腳螺栓（圖二）準確就位，現場一次切斷已施工的筏基上層鋼筋32根直徑32 mm的HRB400鋼筋，另外，還有1RIS001/002/003BA、9RISO11P0、2SAP002BA、2SAP001/002DS、1DEL001BA等多處設備基礎也出現過類似問題。

3、問題解決

針對上述三類開孔問題，從規范管理、加強技術管控等方面提出以下幾種解決思路和方法：

3.1．對于小開孔問題：

1）首先強調禁止鉆孔或打膨脹螺栓的部位：RX安全殼、RX反應堆堆坑、止水帶臨近部位等涉及密封、承壓、輻射防護的特殊位置。對于這些部位，安裝物項必須自行調整，避免損傷土建已完工結構。

2）必須開孔時，對于φ100mm以下電纜、儀表、部分小管穿孔，大多是可以在一定范圍（約20cm）內調整穿孔位置的，這種情況需先確定鋼筋位置。對于混凝土保護層和抹灰層厚度不超過100mm的情況，鋼筋探測儀（如喜利得PS 200 便攜式鋼筋探測儀）可以準確探測鋼筋位置。對于不能準確確定鋼筋位置時，可采用鉆一定數量φ6mm探孔或去除部分混凝土保護層的辦法確定鋼筋位置。鋼筋位置確定后，開孔盡量從鋼筋網眼穿過，可避免切斷或盡量少切斷鋼筋。孔洞開設完畢后，探孔和去除的保護層需用膨脹砂漿進行修復。

3）對定位要求嚴格的新開孔、及原有孔洞擴大的情況，切斷結構鋼筋幾乎難以避免，這種情況，首先應將斷筋情況反饋給結構設計人員，由結構設計者衡量是否需進行結構加固處理。匯總斷筋情況時宜按區域（具體墻、板、梁）分別匯總，以便于設計方綜合分析結構損傷程度。對于切割鋼筋較多、結構損傷明顯的情況，考慮原設計的安全儲備，采取相應的結構加固措施是很有必要的。

3.2．對于大開孔問題：

設備引入、作業空間不足而損傷結構的情況，因設備引入路徑由安裝單位確定，作業空間也主要取決于現場施工方案，這類問題很難在設計階段考慮周全，最有效的辦法就是加強類似問題的經驗反饋，施工時采取留設二次澆注區，鋼筋預留機械接頭，待設備就位后再施工鋼筋和混凝土。對于未能做到防范于未然的情況，擴大洞口，切斷洞口周邊鋼筋時，必須對損傷的結構進行加固處理。

3.3．對于地腳螺栓孔問題：

設備地腳螺栓與樓板鋼筋沖突的問題，一個比較好的辦法是在混凝土澆筑之前，現場放樣設備地腳螺栓，根據螺栓定位進行鋼筋位置調整，對無法避開的地方提前進行鋼筋加強，則設備安裝時可直接切斷沖突的鋼筋；寧德4DA廠房-8.60m柴油機主儲油罐設備基礎位置施工時即采用這種辦法，效果良好，避免了后期大量切割鋼筋的情況。另外，對于設計者來講，在配筋圖設計時，注意避免鋼筋從地腳螺栓孔中穿過，并在這些孔周圍進行鋼筋加強，也可以有效減少此類問題。當然，若設備地腳螺栓要求勾住鋼筋，則必須考慮鋼筋穿過螺栓孔，但從現場經驗來看，有這種要求的設備非常少。

3.4. 加固措施：

對于3.1、3.2、3.3條中，若結構損傷無法避免，則需積極考慮結構加固措施，結合核島廠房結構特點、相關規范要求及寧德核電的現場實踐，提出適用于CPR1000核島土建結構的以下幾種加固、處理方法：

1）增設支點加固。對位于樓板四周、支座處的結構損傷，適合采用此種方法進行結構加固，如：寧德DENDCWD1KX000120D中，要求在1KX+6.30m標高316房間樓板與V12墻交界處連續增開4個φ450mm圓孔，對樓板在支座處的受力削弱很大，經設計核算，建議在新增孔洞及周圍一定范圍，樓板下增設剛性牛腿支撐，如圖三示，受力鋼筋可采用化學植筋錨固在已施工的混凝土墻中，新增牛腿支撐可以有效提高樓板承載力。

2）補強鋼筋加固。對于混凝土墻和板上的較小開孔（d≤300mm），若切斷鋼筋，可采用在洞口邊補充加強鋼筋的方式進行加固處理，如圖四示，具體可在洞口邊先開寬約2-3d（d為補強鋼筋直徑）的凹槽，露出鋼筋網，再放入補強的鋼筋，并與已施工的結構鋼筋點焊固定，然后用高一個標號的細石混凝土澆灌密實并抹平，基本可以起到與一次施工洞口加強的同等效果。

3）化學植筋加固。化學植筋比較適合處理門洞或較大開洞后周邊結構損傷的加固處理，化學植筋施工工藝簡單，可操作性強，在核電現場也已經有比較成熟的施工經驗。例如，在FCRZCHS1LX000524D中，需在1LX廠房7797墻新開一800mm×650mm暖通洞口，采用化學植筋加固時，可將洞口適當鑿大，并保留部分原結構鋼筋，將洞口補強鋼筋植入原結構后，再將墻體分布鋼筋彎折焊接、澆注混凝土，如圖五所示。

4）外包鋼板加固。如寧德DENDCWDXLX000090D，要求在1LX廠房+7.00m樓板上新增18個φ120mm孔洞，其中兩個孔洞位于大梁上，此梁截面尺寸800mm×750mm（b×h），梁頂層和底層各配9根φ25三級鋼，平行鋼筋之間凈距約65mm，則開φ120mm孔洞至少切斷一排梁主筋。對于這種情況，有必要考慮在梁頂和梁底外包鋼板進行加固處理，具體可根據先按規范核算梁構件受彎、斜截面受剪情況，并按照《混凝土結構加固設計規范》進行加固設計。采用外包鋼板加固，原結構構件截面尺寸增加不多，但承載能力和抗震能力可大幅提高。此方法比較適合對梁、柱等受力較大構件的加固處理，處理完后需對外包鋼板進行防腐處理，以提高耐久性。

上述幾種加固方法，現場施工時宜根據具體情況靈活選用，堅持有損傷有加固，滿足結構安全、施工方便、經濟合理等要求。

3.5．管理措施。

現場管理角度，對于上述開孔問題，因其涉及專業和部門較多，目前現場的處理流程是由安裝承包商提安裝/土建聯系單，再由土建承包商提出FCR來執行，流程復雜、效率較低，也不利于經驗反饋，并且造成FCR數量劇增的現象。另外這種操作，責任不明，承包商抵觸情緒也較大。鑒于此，現場管理部門宜出臺專門的作業程序，明確責任、提高效率、同時加強經驗反饋。

4. 結語

目前寧德核電1.2#機組大多數管線、設備已安裝調試完畢，機組冷試已指日可待，施工過程中出現的大量開孔問題，按照上述思路處理效果良好，基本保證了各級進度目標和工程質量，對于后續項目，這類問題依然會不斷出現，結合設計原理和施工實踐，不斷深入探討解決辦法，有利于不斷提高完善核電工程質量。

參考文獻：

[1]《混凝土結構加固設計規范（GB50367-2006）》，中國建筑工業出版社，2006年

[2]《混凝土結構加固方法與實施要點》，林文修，中國建筑工業出版社，2008年

[3]《混凝土結構構造手冊》，中國有色工程設計研究總院，中國建筑工業出版社， 2003