三門AP1000核電項目預(yù)埋件施工質(zhì)量控制技術(shù)

趙建忠 武 偉

(國核工程有限公司，上海 200233)

1 概述

作為預(yù)埋在混凝土中的構(gòu)件，預(yù)埋件是用于外部結(jié)構(gòu)、設(shè)備基礎(chǔ)安裝固定的錨固件。預(yù)埋件大多由金屬制造，在工業(yè)與民用建筑中應(yīng)用十分普遍［1，2］，在三代AP1000核電站中應(yīng)用范圍也很廣泛，安全殼廠房、輔助廠房、附屬廠房等廠房施工中均需安裝大量的預(yù)埋件，為后續(xù)的土建施工、管道和電氣支架以及設(shè)備等物項安裝提供了重要的連接支撐，是實現(xiàn)連接物項與土建基礎(chǔ)牢固連接進而實現(xiàn)物項應(yīng)有功能的重要組成部分。預(yù)埋件施工對整個工程的質(zhì)量、工期的影響很大，其位置設(shè)置和強度都是影響建筑工程質(zhì)量的主要因素［3］。本文結(jié)合AP1000核島預(yù)埋件設(shè)計特點和三門核電核島建設(shè)中的施工經(jīng)驗，探討AP1000核島預(yù)埋件施工質(zhì)量控制技術(shù)要點。

2 AP1000核島預(yù)埋件設(shè)計特點

AP1000核島的預(yù)埋件圖紙量約占整個核島設(shè)計土建圖紙量的15%，其中輔助廠房和附屬廠房的預(yù)埋件最多，安全殼廠房的預(yù)埋件設(shè)計要求最高。預(yù)埋件的結(jié)構(gòu)形式主要有:預(yù)埋鋼板和預(yù)埋螺栓。設(shè)計上發(fā)布的通用預(yù)埋鋼板規(guī)格有32種，預(yù)埋螺栓有22種，此外還有一些規(guī)格、材質(zhì)有特殊要求的預(yù)埋件，這些預(yù)埋件多分布在安全殼廠房，制作工藝較為復(fù)雜，常用來支撐重要的設(shè)備。核電廠設(shè)備安裝要求精度較高，進而對預(yù)埋件的安裝要求也較高。

2．1 預(yù)埋鋼板

預(yù)埋鋼板(以下簡稱“預(yù)埋板”)主要是由鋼板和在其上焊接的錨固件共同構(gòu)成的一種預(yù)埋板件。在AP1000核島中，除結(jié)構(gòu)模塊上的預(yù)埋板(又稱“OLP”板)外，預(yù)埋板共有兩種結(jié)構(gòu)形式，分別為帶錨固釘?shù)念A(yù)埋板(HA型，板面材質(zhì)為ASTM A36，見圖1a))和帶錨固鋼筋的預(yù)埋板(DWA型，板面材質(zhì)為ASTM A572，見圖1b))，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，HA型預(yù)埋板共有18種，DWA型預(yù)埋板有14種。

圖1 HA型和DWA型預(yù)埋板構(gòu)造示意圖

2．2 預(yù)埋螺栓

預(yù)埋螺栓螺桿材質(zhì)為ASTM F1554，螺帽材質(zhì)為ASTM A563。螺栓底部設(shè)有方形錨固板，材質(zhì)為ASTM A36，以便在混凝土中起到有效的錨固作用。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，預(yù)埋螺栓也分為兩種類型，分別為不帶套筒預(yù)埋螺栓(TYPE1型，見圖2a))和帶套筒預(yù)埋螺栓(TYPE2型，見圖2b))。根據(jù)螺栓直徑和長度不同，共有11個尺寸等級，22種規(guī)格。

圖2 TYPE1和TYPE2型預(yù)埋螺栓構(gòu)造示意圖

2．3 預(yù)埋件分類

在AP1000核島建設(shè)中，可將預(yù)埋件按照使用目的劃分為以下幾類:

1)土建結(jié)構(gòu)用預(yù)埋件:主要用來安裝鋼梁、角鋼、門框、防火墻及活動地板支架等鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

2)管道支架用預(yù)埋件:布置在廠房里的管道(風(fēng)管和水管)支架結(jié)構(gòu)需固定在預(yù)埋件上。由于要承受較大的動荷載，此類埋件一般較大，且多采用DWA型預(yù)埋板。

3)電氣支架用預(yù)埋件:電氣托盤一般較大無動荷載，因此其電氣支架所用的預(yù)埋件較小，多采用HA型預(yù)埋板。

4)模塊用預(yù)埋件:對于CA20，CA01和CB系列等墻體結(jié)構(gòu)模塊，多通過與預(yù)埋板焊接的方式來連接固定結(jié)構(gòu)模塊。還有一批樓板模塊，如CA22，則要放置在預(yù)埋板上焊接的角鋼或牛腿上。

5)設(shè)備用預(yù)埋件:設(shè)備主要通過與預(yù)埋件的連接，固定到廠房主體結(jié)構(gòu)上。對于核島中的一些大型設(shè)備，如壓力容器、穩(wěn)壓器等核級設(shè)備，其連接所用的預(yù)埋件的結(jié)構(gòu)形式是特殊的，安裝要求也較嚴格。

3 AP1000核島預(yù)埋件施工質(zhì)量控制

3．1 施工方式

在AP1000核島建設(shè)中，預(yù)埋件施工工藝流程可分為:1)圖紙準備;2)下料加工;3)出廠驗收;4)測量定位;5)校對尺寸和位置;6)安裝固定;7)支模板并澆筑混凝土;8)養(yǎng)護與拆模;9)檢查施工質(zhì)量;10)修補處理(如有)。但由于AP1000核島預(yù)埋件安裝數(shù)量多、類型多，部分形狀較大，且墻、板鋼筋密度大，使得預(yù)埋件有效安裝空間小，常與其他物項相碰撞。尤其是DWA型預(yù)埋板，由于錨筋由美標鋼筋代換成國標以后，錨固長度由686 mm變?yōu)?14 mm，現(xiàn)場施工較為困難。原則上預(yù)埋件應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)鋼筋施工完成后進行安裝，并根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)分層分段情況，按照施工進度進行有組織的流水作業(yè)。安裝固定是預(yù)埋件施工中的一個重要環(huán)節(jié)，不同位置和不同大小的預(yù)埋件，其選用的固定方法也不同。預(yù)埋件安裝前，應(yīng)先支設(shè)有足夠剛度和穩(wěn)定性的固定支架，在支架上標注相對標高點，底部應(yīng)焊接可靠，且必須自成體系。若預(yù)埋件尺寸較小，可將其直接綁扎在主筋上;對于面積大的預(yù)埋板，除用錨筋固定外，還要在其周邊設(shè)置限位附加鋼筋，防止預(yù)埋件移動，安裝示意圖見圖3。對于預(yù)埋螺栓，由于安裝精度一般要求較高，需用角鋼固定，并用附加鋼筋形成的支架支撐，以防止螺栓移位，其安裝固定示意圖見圖4。

圖3 預(yù)埋板安裝固定示意圖

圖4 預(yù)埋螺栓安裝固定示意圖

在預(yù)埋件安裝固定完成后，應(yīng)組織對其安裝質(zhì)量進行驗收，驗收合格后支模板并澆筑混凝土。混凝土養(yǎng)護完成后，拆模和復(fù)檢預(yù)埋件。

3．2 預(yù)埋件施工質(zhì)量控制要點

3．2．1 施工技術(shù)準備

前期準備中，要充分理解和審核預(yù)埋件設(shè)計圖紙，重點檢查圖紙上是否有開口項、圖紙錯誤以及埋件類型和位置等信息是否完整。結(jié)合連接構(gòu)件相關(guān)圖紙，檢查預(yù)埋件大小、位置和數(shù)量是否滿足后續(xù)安裝要求。要重點解決前期圖紙中可能影響預(yù)埋件安裝的問題，并在此基礎(chǔ)上制定安裝作業(yè)施工方案、質(zhì)量計劃和措施。特別強調(diào)的是，在施工技術(shù)準備過程中，要和其他專業(yè)如管道、通風(fēng)、電氣和設(shè)備專業(yè)技術(shù)人員充分溝通，準確理解設(shè)計意圖，盡量避免預(yù)埋件遺漏。

3．2．2 加工制作質(zhì)量控制

預(yù)埋件加工前，應(yīng)首先了解其類型和數(shù)量，然后按設(shè)計要求制作，制作完成后對其進行標識，標明預(yù)埋件所用子項編號、工程部位及規(guī)格等。預(yù)埋件的原材料須使用設(shè)計指定的產(chǎn)品，加工前應(yīng)檢查其合格證，并進行必要的成分分析及性能試驗。鋼筋的調(diào)直下料以及鋼板的劃線切割需根據(jù)圖示尺寸認真實施。鋼板應(yīng)使用大型裁板機切割，禁止使用氧氣焊燒切。此外，預(yù)埋件的焊接質(zhì)量還關(guān)系到其結(jié)構(gòu)受力的穩(wěn)定性，當焊接質(zhì)量不能滿足設(shè)計要求時，可能會導(dǎo)致錨筋脆斷等質(zhì)量問題，最終影響到結(jié)構(gòu)的安全，因此焊條、焊劑型號和焊縫高度、寬度都應(yīng)滿足設(shè)計要求。在焊接工藝評定合格后方可開始焊接工作，且應(yīng)進行探傷試驗，以保證焊接質(zhì)量。

預(yù)埋件制作完畢后應(yīng)提交產(chǎn)品質(zhì)量驗收單、所用材料的質(zhì)量證明書和試驗報告、NDE檢測報告等，并應(yīng)指派專人核對規(guī)格、形狀、幾何尺寸和數(shù)量是否一致后按預(yù)埋件使用先后順序進行運輸，在指定地點按標識分類堆放。預(yù)埋件堆放不宜過高，且應(yīng)保證埋件堆間寬度不小于0．5 m。在加工、制作、運輸、吊裝過程中一定要保護好預(yù)埋件成品，防止給后續(xù)施工增加難度。

3．2．3 現(xiàn)場安裝質(zhì)量控制

成立預(yù)埋件安裝管理小組，組建技術(shù)力量成熟的安裝隊伍。在安裝前，由管理人員和技術(shù)人員向具體施工人員進行安全和技術(shù)交底，使每一個施工人員都能熟知預(yù)埋件的作業(yè)規(guī)程、施工工藝、吊裝要點等安全、技術(shù)和質(zhì)量要求。

預(yù)埋件的安裝質(zhì)量還主要來源于測量的控制，所選測量儀器的各種參數(shù)必須符合工程測量的精度要求。施工前，應(yīng)逐一對預(yù)埋件安裝位置進行放樣，軸線及標高定位點須設(shè)置在固定物件上，做好明顯標志，防止人為破壞。預(yù)埋件起吊過程中，應(yīng)始終保持水平狀態(tài)，不發(fā)生傾斜、搖晃現(xiàn)象。現(xiàn)場應(yīng)完善安全防護設(shè)施，搭建吊裝平臺及周邊防護欄桿，確保施工人員的施工安全。對于大的預(yù)埋件采用吊車一步吊裝到位，及時安裝。對于小的構(gòu)件吊車吊到位后人工采用手拉葫蘆定位，焊接或是鉚接牢靠。

預(yù)埋件安裝時，錨筋不應(yīng)中止在保護層內(nèi)，且設(shè)置在主筋內(nèi)側(cè)，板面不應(yīng)凸出于混凝土表面。預(yù)埋件就位后，進行位置校正，偏差須符合設(shè)計規(guī)定。對某些由于客觀原因造成確實無法達到設(shè)計要求的情況，應(yīng)及時和設(shè)計方聯(lián)系協(xié)調(diào)解決。

3．2．4 混凝土澆筑過程中的質(zhì)量控制

為防止?jié)仓蟊砻姹换炷翝{所覆蓋，預(yù)埋件安裝前應(yīng)在其四周貼海綿條或雙面膠，確保與模板結(jié)合緊密。在預(yù)埋件附近澆筑時要對稱均勻下料，小心謹慎振搗，盡量做到附加應(yīng)力最小。混凝土傾倒高度要高出預(yù)埋件表面，使混凝土與其充分接觸，不發(fā)生空鼓;澆筑時，預(yù)埋件易受到外界因素的干擾，應(yīng)邊振搗邊觀察，及時校正預(yù)埋件位置，避免產(chǎn)生過大位移。對于特大預(yù)埋件，需在板面上鉆振搗孔用來振搗混凝土，但開孔的位置及大小不能影響預(yù)埋板的正常使用。

3．2．5 成品質(zhì)量控制

澆筑完成后，需加強養(yǎng)護，防止混凝土產(chǎn)生干縮變形引起預(yù)埋件內(nèi)空鼓。拆模后應(yīng)對表面有灰漿的預(yù)埋件進行清理，按要求對外露部位涂刷防銹漆，并重新進行標識。所有預(yù)埋件都應(yīng)進行復(fù)檢，重點復(fù)核規(guī)格、型號是否正確，位置、高程是否符合圖紙要求。要及時做好對預(yù)埋件的成品保護，避免撞擊、泡浸、電焊飛濺、火烤等對其造成損壞，并根據(jù)設(shè)計要求作好防腐和保養(yǎng)措施。

3．3 加強預(yù)埋件施工質(zhì)量的管理協(xié)調(diào)措施

精心的施工管理和嚴格的技術(shù)措施是保證預(yù)埋件施工質(zhì)量的有力措施。對預(yù)埋件施工這一重要環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)總體施工計劃完成圖紙審核、作業(yè)方案編制、埋件交付和安裝等工作。埋件安裝過程中，所配備的專職安全管理人員及技術(shù)人員，要和現(xiàn)場施工人員建立有效的溝通渠道，全過程指導(dǎo)監(jiān)督預(yù)埋件安裝。對于和管道、洞口和密集鋼筋產(chǎn)生位置沖突的埋件，要早發(fā)現(xiàn)早處理，要充分利用鋼筋的可調(diào)整性，來保證埋件的精確就位。

4 結(jié)語

預(yù)埋件安裝是三代核電AP1000核島建造過程中土建工作的一個重要的施工活動之一，是一項復(fù)雜又細致的工作，對建筑物的結(jié)構(gòu)安全有很大的影響。本文結(jié)合三代核電AP1000建設(shè)經(jīng)驗，介紹了AP1000核島預(yù)埋件設(shè)計特點和預(yù)埋件的現(xiàn)場施工方式，重點分析了預(yù)埋件的施工質(zhì)量控制技術(shù)要點，可為其他類似項目提供參考。

［1］李澤源．對工程預(yù)埋件施工工藝的探索［J］．水利科技與經(jīng)濟，2008(10):849-850．

［2］白 天，寇民道，劉永濤．大型工程預(yù)埋地腳螺栓及預(yù)埋件施工要點［J］．河南建材，2009(4):138-139．

［3］戚海剛．保證鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件預(yù)埋施工質(zhì)量的探討［J］．山西建筑，2007，33(2):240-241．