AP1000反應堆穹頂吊裝施工測量方法的探討

董輝 胡志平

【摘要】反應堆是核電站的關鍵部位，穹頂既是反應堆的安全殼，又是各種構件和設備的懸掛點或安裝處。穹頂體積大，重量大、吊裝高差大，安裝精度要求高。從實際出發，對反應堆穹頂拼裝場地和重型吊車基礎定位、穹頂各層標高與半徑測定、穹頂構件的定位和安裝測量進行探討，提出切實可行的測量方法。

【關鍵詞】反應堆穹頂；基礎定位；徑向主梁

1 引言

反應堆的穹頂是核電反應堆重要組成部分，正常稱為安全殼。AP1000核島穹頂為類圓臺狀，頂面直徑?12.50m（外徑），底面直徑?41.30m（外徑），高10.95m。由于穹頂體積大，重量大，結構復雜，安裝點相對高差大，精度要求高，是核電工程施工和測量難度最大的工程之一。本文結合海陽1#核島反應堆穹頂的實際，對反應堆穹頂施工測量方法進行探討。

2 吊裝施工控制測量

為了將重718.4噸（包括CH67、CH72、CH73附屬模塊）、高十米左右的穹頂一次準確無誤的吊裝到30多米高的反應堆頂部，必須建立高精度的工程控制網，并采用獨立坐標系統。一般以反應堆中心作為坐標原點，以反應堆主十字線方向為起始方向，在反應堆周圍布設一個小型的高精度邊角網。海陽1#核島反應堆施工控制網網圖（圖1）采用TC2003全站儀觀測，水平角測4個測回，邊長往返觀測，平差結果點位最大誤差為2mm，滿足精密工程控制網精度要求。

2.1 控制測量方法與技術要求

通過已確定的穹頂拼裝場地中心點QJM0與兩個已知控制點，首先精確測量出0°角度線和0°角度線上的半徑（一般取穹頂拼裝半徑的1.5—3倍），做為穹頂拼裝場地測量基準點；其次分別精確測量出90°、180°、270° 3條角度線和角度線上的半徑（一般取穹頂拼裝半徑的1.5—3倍）。分別命名為：0°角度線控制點QJM01、90°角度線控制點QJM02、180°角度線控制點QJM03、270°角度線控制點QJM04。最后利用0°角度線上的QJM0和QJM01為已知測量控制點，與QJM02、QJM03、最后利用0°角度線上的QJM0和QJM01為已知測量控制點，與QJM02、QJM03、QJM04形成三角網進行外業測量和內業平差。根據平差結果進行現場修正。平面控制網的建立保證了穹頂拼裝過程中測量精度的相對統一，也最大限度的避免了因測量產生的誤差。制網網圖如圖1所示：

2.1.1 邊角網水平角觀測

水平角觀測按全圓觀測法4個測回，照準同一目標的時候照準兩次，讀數兩次。在水平角觀測時，除符合以上各項要求外，外業觀測均在下午成像清晰穩定的有利時間內進行。

2.1.2 水平角觀測技術參數統計

2.1.3 距離測量

距離測量往返各觀測四測回，一測回為照準目標一次，讀數三次，取其算術平均值。測回間應重新照準目標。每個測站測定儀器所在環境下的溫度、大氣壓及相對濕度參數，對邊長進行氣溫改正。

2.1.4 距離外業觀測技術參數統計

3 重型吊車基礎和穹頂拼裝場地定位

穹頂拼裝好以后，在吊裝、安裝過程中，要求一次準確到位。由于重型吊車的原因，在吊裝過程中沒有調節的機會，增大了吊裝、安裝的難度。必須先進行圖上設計，確定重型吊車中心坐標和穹頂中心坐標，同時必須充分考慮吊車起重臂的回轉半徑，并顧及起吊時不與其它廠房和建筑物相撞，保證穹頂順利吊裝到位。吊車選用3200t履帶吊SFSL工況，超起配重1580t，在36m工作半徑狀態下，完成穹頂的起吊、順時針旋轉92.59°，與吊車前行方向一致，沿著該方向向前行走15.18m，到達吊車吊裝就位站位點，加超起配重至1740t，主臂趴臂變幅使吊裝半徑達到38m，將穹頂吊裝就位。穹頂吊裝平面布置如下圖所示。

為了保證穹頂與反應堆正確對接，即零方位完全重合，重合點的最大誤差應小于±5mm。因此，必須計算穹頂在地面組裝時零方位與反應堆零方位的夾角。以海陽核電1#核島反應堆為例，設計穹頂中心坐標A=369.9330m，B=310.8710m； 穹頂起吊吊車站位點坐標A=351.6330m，B=280.0710m；穹頂吊裝吊車站位點坐標 A=338.1620m，B=287.0660m。反應堆、吊車、穹頂3者在吊裝前的地面相對位置見圖2

設計結束以后，利用吊裝施工控制網，精密放出穹頂中心和吊車中心的位置。在檢查確認無誤后，以穹頂中心為圓心，以穹頂底部下口半徑為長度，放樣出其邊線。以穹頂零方位定向，全圓法檢查0°，90°，180°，270°四個方位線，最后進行歸零觀測，確保四個方向線在精度范圍內。以零方向線為起始，每隔11.25°，半徑r=20.65m放樣出1個穹頂支墩的點位，共32個。每個支墩點上澆筑出高地面120cm的支墩。在整個澆筑過程中，用精密水準儀進行監測，保持32個支撐墩的高度在同一高程面上，限差±1mm。

4 穹頂各層標高與半徑的測定

穹頂是異地制造后運到實地的。因為穹頂為半球形，各層半徑不完全相同。穹頂各層標高與半徑的測定，目的是檢查各部分是否符合設計的要求；其次，保證按設計要求拼裝，若某一項指標超過限差，可在現場進行切割或焊接等工作。因此，對測量要求極高。穹頂的標高（高度）測量是假定各支撐墩的上表面為零點，相當于穹頂下口標高為零.各層上口的標高，因高差較大，均采用精密水準儀與懸掛鋼尺的方法測定。每層環次梁上測量15-20個點，半徑的測量是將全站儀架設在穹頂的中心上，測定穹頂各層的半徑。觀測結果按規范要求進行一系列的改正，各觀測點高程之差應不大于±4mm。

5 穹頂徑向梁的安裝及鋼筋支架的定位

穹頂既是反應堆的安全殼，又是各種構件和設備的懸掛點或安裝處。穹頂的32 根 W36*395 的徑向主梁構成整個穹頂是個曲面（圖3所示），定位難度大，一般先在穹頂安裝地面中心點架設測量儀器，按徑向主梁的設計半徑和方位，在地面上放出投影點位，放線班配合進行細部放樣。并通過各點間的幾何關系（如測量弦長）進行檢查，點位誤差應小于±2mm。經檢查無誤后，各投影點位在地面做出明顯標記，并繪出點位圖。待各徑向主梁按照放樣的線拼裝好后，還需第二次測量，以檢查其實際位置的準確性。待焊接完成后，進行第三次測量。整個過程精度要求高，難度大。

待穹頂焊接完以后，在穹頂吊裝前，對其位置進行全面的復核。放樣的方法與徑向主梁大致相同，在穹頂的頂部搭設測量腳手架，通過測量的方法，將儀器安置在穹頂中心點上，根據支架點的各個參數，將各支架點的放樣到徑向主梁上，與前面介紹方法不同的是，各支架點的定位由3維參數確定，及方位、半徑和高程。還需要用精密水準儀檢查相對高差，確保精度的可靠性。

6 結論

穹頂各層拼裝和內部的錨固件、環梁等安裝后，經反復復核無誤，地面拼裝、固體安裝等工作結束，接著就是整個穹頂的吊裝工作。從實際來看，整個穹頂施工測量難度大，精度要求高，必須把握住每個環節，重點是穹頂中心和重型吊車中心的確定，同時考慮重型吊車起重臂的特點。海陽核電站1#核島反應堆的穹頂吊裝一次成功，為反應堆內部的設備安裝、調試工作創造了條件，具有一定的經濟效益和社會效益

參考文獻：

[1]GBT15314-94，精密工程測量規范[S].

[2]張正祿，等.工程測量學[M].武漢：武漢大學出版社，2005.

[3]趙吉先.核電工程控制網布設及特點[J].測繪工程，1998，（4）.

[4]吳俊昶，等.控制網測量平差[M].北京：測繪出版社，2006.

[5] ANSI/AISC N690-1994 核設施安全相關鋼結構的設計、制造和安裝規范；HY1-1270-S0H-300002 《1#核島屏蔽廠房疊合式穹頂鋼結構拼裝方案》CFC.1； HY1-1000-A0H-300010 《1#核島穹頂拼裝測量方案》CFC.1

[6] 1#核島區吊裝場地加固設計計算書、HY1-1270-S0H-300008《1#核島屏蔽廠房疊合式穹頂鋼結構整體吊裝方案》、《海陽AP1000 項目CC8800-1 TWIN 型履帶吊車場地、道路要求.