AP1000核電站綜合管廊設計要點及優化

鄭濤

摘 要：本文以AP1000核電站綜合管廊設計為例，在參考相關規范和類似核電站設計的基礎上，探討核電站綜合管廊的設計基準，重點分析了綜合管廊總平面、結構、通風、排水、消防及火災報警等各專業的設計要點，并介紹了后續該項目的優化建議，為相關核電站綜合管廊的設計提供參考。

關鍵詞：綜合管廊；核電站；總平面；設計

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）19-0139-02

綜合管廊是在地下建造一個集約化的鋼筋混凝土構筑物及附屬設施，將電力、通訊、給水、工藝管道等兩種以上的管線集中敷設在管廊內，并設有專門的檢修人孔、吊物安裝孔和各類安全監測系統，實施一規劃、設計、施工和維護。具有綜合性、長效性、可維護性、抗震防災性等特點，有利于地下空間的綜合利用和資源共享。AP1000核電站作為國家三代核電首批項目，是一個復雜的工程項目，核島、常規島與核電站配套的工藝子項之間存在大量的地下管線，由于地下管線復雜、繁多，為減少施工和維修過程中對廠區反復開挖和回填，通常將廠區各種管線納入綜合管廊，統一運維、管理，從而保證各工藝子項對電廠的運行提供可靠、便捷的支持。由此可見，綜合管廊對于核電站而言是重要的管線敷設載體，探討核電綜合管廊設計要點及設計優化對于核電站總平面管理工作具有重要意義。

1 綜合管廊設計規范及基準

AP1000核電站作為國家三代核電首批依托化項目，在當初進行綜合管廊設計時，可參考的規范很少。截至目前，我國尚未出臺電力行業的綜合管廊相關規范，只在GB/T 50294-2014《核電站總平面及運輸設計規范》[1]、GB 50745-2012《核電站常規島設計防火規范》[2]中部分章節提及，GB 50838-2015《城市綜合管廊工程技術規劃》[3]是針對綜合管廊的規范，適用于新建、改建、擴建城市綜合管廊工程。核電站屬于工業項目，具有一定的特殊性，所以GB 50838-2015《城市綜合管廊工程技術規范》不能作為核電站綜合管廊的設計依據，但對于綜合管廊的設計探討具有一定的參考價值。AP1000綜合管廊的布置時參照以上相關規范，滿足以下要求：

（1）綜合綜合管廊內應設置人行通道；通道的凈寬不應小于0.8m，局部困難時不應小于0.6m，凈高不應小于2.2m。（2）綜合管廊內未布置熱力管道、易燃易爆、有毒、有放射性等危險介質的管道，電纜橋架在上，其他管道在下，廠用水管道在最下層。（3）綜合管廊設人員及設備出入口，人員出入口間距不大于70m，集水坑在人員出入口正下方布置，以利于管廊積水排除，管廊內底通過建筑找坡將地面積水排至集水坑。（4）綜合管廊內設置永久照明、火災探測及報警系統。（5）在交叉口處，由于管線的立交影響、電纜橋架或托盤分支方向較多，綜合管廊局部高度增大，底標高下降，以保證管線的正常通過。（6）電纜與其他管線宜分別布置在通道兩側，當布置在同一側時，電纜應在上，除熱力管外其他管線應在下。（7）不宜布置易燃易爆、有毒、放射性等有危險物料的管線，當布置時不應設置閥門、法蘭等容易產生泄漏的裝置或部件，且應有安全防護措施。

2 海陽核電綜合管廊設計基本情況

海陽核電一期工程綜合管廊由上海核工院設計，采用鋼筋混凝土結構，圍繞主廠房呈日字形布置，全長約2500m，連接核島、常規島、循環水泵房、虹吸井；設置1個人員正常出入口，每隔60m設置一個人孔，每隔200m設置吊物孔，人孔和吊物孔均高出地面300mm。綜合管廊中納入的管線包括：SWS廠用水管道、除鹽水管道、工業水管道 消防水管道、生活水管道、壓縮空氣管道、電纜等。海陽核電一期工程綜合管廊圍繞主廠房封閉布置，與BOP廠房之間設置支線管廊，綜合管廊總平面布置如圖1所示。

3 綜合管廊設計要點

AP1000主廠區主要是指核島、常規島及其工藝相關的BOP子項相對比較集中的布置區域。在該區域范圍內，所涉及的工藝系統（尤其管道布置于室外的工藝系統）相對較多，管道的設計標準較高，管道的布置對綜合管廊布置產生的干涉影響比較嚴重。根據核電站綜合管廊涉及系統多、功能復雜、接口繁瑣等特點，理順廠區各廠房之間的關系，合理進行總圖布局，依據功能分類對綜合管廊進行合理的綜合設計，同時完成綜合管廊內部各系統的具體布置。其難點是接口配合復雜、布置協調困難，方案固化前需要統籌配合才能有效開展工作。綜合管廊設計主要可分為以下幾個部分。

3.1 綜合管廊總平面設計

綜合管廊的總平面設計主要包括平面布置設計、豎向布置設計及斷面選取三個方面，每個方面應考慮的因素包括：

（1）平面布置設計。避讓室外已有的建（構）筑物及吊裝場地等。（2）豎向布置設計。避讓外部的雨、污水管等大型不能輕易彎曲的管線（溝），并兼顧廠用水管的彎頭對豎向標高的影響，以及管廊底部排水等因素。（3）斷面選取。根據相關規范及不同單位的設計控制要求確定管廊內應布置管線的種類、數量，而后根據管線介質類型、系統設計要求、管線相互影響關系等進行排列布置，確定相互關系，并結合安裝檢修、人員逃生等要求綜合確定管廊的標準斷面。對于交叉口位置，考慮了管徑較大的管線與人行通道的交叉，保證人員可以從較大的管線的上方通過；還應考慮上方電纜托架在交叉口時層數加高、管廊覆土、下方循環水管等因素綜合確定。綜合管廊的斷面設計需重點考慮滿足廠用水管道的布置、安裝、檢修需求；為廠用水管道提供合理的安裝及維修空間，成為影響綜合管廊斷面的主要因素之一，需要結合合理可行的工程措施、廠用水管材的選取等多方面因素，綜合確定綜合管廊的最優斷面尺寸。

3.2 綜合管廊結構設計

綜合管廊與核安全無關，不屬于抗震構筑物，可參照相關國標和行業標準進行結構設計。綜合管廊宜布置在穩定的、巖土性質均勻的地基上，地基承載力特征值不小于200kPa，不能達到要求的地段應換填砂石后夯實至設計要求。綜合管廊結構設計所考慮的荷載一般包括設備荷載、靜荷載、活荷載、車輛荷載、地震荷載等。跨重件道路段需要考慮重件運輸時的最大重車荷載。廠區管廊和蓋板考慮覆土2000厚和地面均布荷載10KN/m2，道路下方管廊和蓋板考慮車輛荷載和道路自身荷載，此外綜合管廊結構設計還必須考慮必要的地基處理、伸縮縫設置、密封設計等，并設置一定數量出入人孔以及安裝孔。對于高出廠坪的正常出入口。

3.3 綜合管廊通風設計

目前國內完工的核電站綜合管廊普遍沒有設置通風系統，AP1000核電綜合管廊也沒有設置相關通風措施。根據現有綜合管廊的布置及結構形式，管廊內可設置機械通風系統與自然通風系統。

3.4 綜合管廊排水設計

綜合管廊內布置了大量的水管道，在調試、運行階段不可避免的會出現“跑冒滴漏”現象，因此在管廊內每隔60m設置一個集水坑，管廊內底采用建筑面層找坡，沿管廊長度方向至集水坑3‰找坡，集水坑均位于人孔下方，便于水滿時排水。集水坑內設置液位監測系統，當集水坑內水位達到設計標高時報警，提醒運維人員及時抽水、排水。

3.5 綜合管廊消防和火災報警系統設計

綜合管廊內管線的布置原則為上方是二到四層電纜橋架，下方為各類工藝水管，因此綜合管廊內消防和火災報警系統設計主要針對電氣、儀控等電纜進行連續監測，一旦發生火災，各類報警裝置聯動響應，將火災危害性降到最低。

管廊內的防火設計包括：（1）綜合管廊內設置感煙探測器；在綜合管廊的中壓電纜橋架和低壓電纜橋架上敷設纜式線型感溫器，在人員出入口的位置處設置手動報警按鈕和聲光報警器。（2）管廊內凈空從4.1m到7.5m不等，各類火災探測及報警系統除特殊要求外，均安裝在最下層電纜橋架以下，便于人員報警。（3）綜合管廊交叉口設置防火封堵，直線段每隔50m設置防火封堵。（4）采用阻燃電纜。（5）管廊內就地布置滅火器，每隔20米布置兩具磷酸銨燕干粉滅火器。

4 綜合管廊設計優化

海陽核電一期工程綜合管廊在施工、運行中存在若干問題，結合AP1000依托項目及海陽3、4號機組綜合管廊經驗反饋；國內同類項目類似管廊經驗反饋；相關大管道或特殊管道（如SWS供、排水管等）的布置特性及安裝、檢修空間需求等。對綜合管廊的設計需進一步研究與優化。對于一期工程，由于綜合管廊已移交，建議維持目前的現狀；對于3、4號機組工程，考慮其對00工程的影響，綜合管廊已參照一期工程先行設計，并完成主體結構施工，同時進行了必要的改進，即將有廠用水管區域的管廊斷面增大500mm，滿足HDPE管道采用熱熔焊接工藝的維修要求。為適應SWS系統安全等級不斷提高的要求，將一列SWS電纜移出綜合管廊，設置獨立電纜溝。對于后續項目綜合管廊的設計優化工作需要進一步進行深入研究，研究的內容建議與主廠區管道“立體布置”的概念相結合，主要包括：

（1）綜合管廊作為主廠區管線布置的載體，擴大斷面，在規范允許的前提下或采取必要的隔離措施，盡可能多的將廠區直埋管道納入。（2）擴充后的斷面應滿足HDPE管道熱熔安裝及維修要求。（3）綜合管廊內SWS系統電纜及管道，其他系統管道應具備有效規避共模事故的措施。（4）2015年實施的《城市綜合管廊工程技術規范》在廠區綜合管廊設計中的適用性評估。（5）優化方案與施工、生產相結合的經濟性評價，如減少其他管溝工程量、降低開挖量及減少二次開挖、施工組織難度降低、熱熔焊機在管廊內行走減少的施工工裝等方面。（6）管廊內增加通風措施的可行性研究。

綜合管廊設計優化是以室外管道立體布置為目標，管廊布置采用“主管廊+支管廊”的布置形式，支管廊與子項接口。以當前AP1000機組的“日字形”管廊作為優化基礎，涉及的管線參照依托項目及后續CAP項目，最終形成主管廊及支管廊典型斷面、管廊在主廠區的總體布置方案。

5 結語

綜合管廊作為廠區工藝管線、電纜的重要敷設載體，在節約廠區用地、避免廠區重復開挖、便于檢修維護等方面具有重要作用。總結AP1000海陽核電站綜合管廊的設計要點及經驗反饋，提出后續項目綜合管廊設計優化建議，希望可以對其他核電綜合管廊設計提供參考。

參考文獻

[1]GB/T 50294-2014.核電廠總平面及運輸設計規范[S].

[2]GB 50745-2012.核電站常規島設計防火規范[S].

[3]GB 50838-2015.城市綜合管廊工程技術規范[S].