EPR核電站鋼筋混凝土模塊吊裝技術研究

伍彥均

摘 要：文章以EPR核電機組鋼筋混凝土模塊吊裝為研究對象，對吊裝技術中的吊裝設備選擇、吊裝過程穩定性控制、防風載側向擺動、地基沉陷等難點進行分析論證，提出了吊裝設備選擇、吊裝過程穩定性控制、地基處理、風速控制的解決方案。混凝土模塊吊裝采用技術《普通廠房內吊裝大型工件方法及其液壓頂升設備》獲得國家發明專利（專利號：ZL200910193221.4），經工程應用驗證，吊裝風險受控，設備安全可靠就位，成本低工期優。

關鍵詞：EPR核電機組；鋼筋混凝土模塊；吊裝技術

1 概述

隨著我國清潔能源發展政策導向與實施，推動了核電產業發展，隨著核安全要求日趨嚴格和新型核能技術不斷創新，以美國AP1000、法國EPR為代表的第三代技術核電機組引入，模塊化、大型化等施工技術面臨許多新課題，其中，核電機組鋼筋混凝土模塊，因穩定性控制、防風載側向擺動、地基沉陷，安全風險較大。為此，文章穩定性控制、地基處理等吊裝施工的重點和難點進行探討，希望為我國EPR核電站吊裝技術研究和施工提供借鑒。

2 吊裝方案可行性分析

2.1 難點分析

（1）就位場地狹窄，大型流動式起重機無法進入到設備就位旁的場地進行吊裝作業，如使用大型流動式起重機進行吊裝作業，必須1000t級以上履帶起重機才可以滿足要求，這勢必造成作業成本的大量增加。（2）設備具有外形尺寸大，脆性較大，重量重等特點，而且重心不規則，吊點的選取以及吊索具掛設難度大。（3）HDA鋼筋混凝土模塊預制方向與就位方向不一致，吊裝過程需要通過進行轉向才可以滿足就位要求。

2.2 方案選擇

臺山核電一期為兩臺EPR核電站，其1#機組柴油機應急發電廠房兩件鋼筋混凝土模塊在現場預制。單件設備重量為380t，外形尺寸為11800mm×5900mm×3680mm，就位標高為-3.72m。由于現場作業環境所限，如使用流動式起重機進行吊裝就位，則需要1000t級以上的履帶起重機才能滿足要求。由于規定吊裝時間（2012年5月中下旬）現場沒有1000t級以上履帶起重機，如重新引入一臺1000t級以上履帶起重機，在時間上難以保證，而且大大增加作業成本。由于鋼筋混凝土模塊預制方向與就位方向不一致，所以鋼筋混凝土模塊需先橫向平移至指定位置存放，再經進行轉向，最后再縱向吊裝平移至就位基礎就位。根據現場的實際情況，經多方專家的論證，采用850美噸液壓頂升塔和LSD-3500液壓提升裝置（也稱勞辛格）配合，采用多功能吊裝橫梁進行吊點以及吊具掛設優化，通過設備起吊、設備縱向平移、設備轉向、設備橫向平移、設備吊裝就位等步驟來完成鋼筋混凝土模塊的吊裝工作。具體吊裝工藝如圖1、2、3、4所示。

2.3 創新點

（1）本次鋼筋混凝土模塊吊裝公司是首次將液壓頂升塔和液壓提升裝置相結合的吊裝工藝引入核電建設施工，成功解決狹窄空間的超大超重件吊裝作業難題，堪稱核電建設狹窄空間的超重件吊裝工藝的典范。（2）鋼筋混凝土模塊通過縱向平移、轉向、橫向平移等步驟，解決預制方向與就位方向不一致的難題。（3）多功能吊裝橫梁的應用，成功解決吊點的選取以及吊索具掛設難題。

3 吊裝方案的技術論證

3.1 液壓頂升裝置在吊裝階段的整體穩定性驗算

此次鋼筋混凝土模塊吊裝共使用4臺頂升塔對稱布置，吊裝重為380t的鋼筋混凝土模塊，頂升塔在平移過程中設備會產生水平方向的擺動（即做單擺運動），現為了方便計算防止頂升塔傾翻時設備的最大擺動角度，由對稱性可知，每臺頂升塔的受力一致，現單獨對其中一臺頂升塔進行受力分析，頂升塔底部與軌道梁接觸的4排輪子呈1400mm×1600mm的一個矩形，此次吊裝平移過程，頂升塔最大高度為7748mm，頂升塔頂部承載豎直力F及水平力T，由力矩平衡定理可知：當F×700=T×7748時，此時頂升塔存在傾翻危險，既T=0.09F。

已知每臺頂升塔上方豎直承載113t，既T<10.17t時，頂升塔系統是穩定。此時由單擺的受力分析得，tana=10.17/113，a=5.2°，既當鋼絲繩偏角小于5.2°時，設備的偏擺量控制在705mm時，系統是安全的。

3.2 風載的驗算校核

鋼筋混凝土模塊的結構為長方體結構，其最大的有效迎風面積為A=43.424m2。

根據風載荷公式：F=C·Kh·q·A

其中：C-風載體形系數，取C=1.2；Kh-風壓高度變化系數，按高度10～20m，取Kh=1.56；q-標準風壓，q=V2/16，V為風速；A-迎風面積，A=43.424m2；當風速為6級大風時，風速為10.8m/s，F=5.2t<10.17t安全；所以，即使是在6級大風條件下作業，吊裝系統是安全的；但按照大件吊裝相關標準規程，6級及以上大風條件禁止吊裝作業。

3.3 地基承載力計算

鋼筋混凝土模塊縱向平移時，中間單個均載板承重265.5t，均載板面積14.4m2，則地壓為18.44t/m2。鋼筋混凝土模塊橫向平移時，中間單個均載板承重288t，均載板面積14.4m2，則地壓為20t/m2。鋼筋混凝土模塊吊裝時，外側單個均載板承重142t，均載板面積14.4m2，則地壓為9.86t/m2；中間單個均載板承重285t，均載板面積14.4m2，則地壓為20t/m2，廠房內側單個均載板承重170.5t，均載板面積9.6m2，則地壓為17.76t/m2。現要求作業區域地基全部按25t/m2來處理，滿足施工要求。

4 方案實施

4.1 施工工藝流程（見圖5）

4.2 方案現場應用（見圖6-圖9）

5 社會經濟效益

臺山核電站EPR第三代核電機組鋼筋混凝土模塊共8臺，至今為止，我司通過優化吊裝引入方案采用850美噸液壓頂升塔和LSD-200液壓提升裝置成功完成了2件柴油機混凝土吊裝引入工作 ，后續還有6件次的吊裝工作。后續的吊裝工作也將采用本方案進行吊裝作業。這彰顯了我司的吊裝實力，贏得業主的對我司大件吊裝工作充分的肯定。本次鋼筋混凝土模塊吊裝公司是首次將液壓頂升塔和液壓提升裝置相結合的吊裝工藝引入核電建設施工，堪稱核電建設狹窄空間的超重件吊裝工藝的典范。該吊裝工藝在臺上核電常規島設備在庫房的裝卸車工作中得到了推廣應用。endprint