核電站循環水取排水管廊的維修措施

范文博

（廣西防城港核電有限公司，廣西 防城港 538000）

引言

目前，循環水系統鋼筋砼取排水管廊已普遍成為核電站冷卻水系統的重要組成部分，其結構的安全性、適用性、耐久性對于保證核電站良好的運維狀態起到必不可少的功能作用。由于工程階段設計和施工缺陷及海工環境因素的綜合影響，使得已投運的循環水管廊在運行一定周期后便會出現一些缺陷，對核電站的正常運行帶來較大風險。本文以某電站一期工程1#機組循環水系統取排水管廊為例，總結了其在維修階段所發現的缺陷，并對所采取的維修措施進行介紹。

1 排水管廊存在的缺陷

該電站循環水管廊連接PX 聯合泵房與汽輪發電機廠房，屬于大口徑現澆鋼筋混凝土涵洞，其發電機組直接采用由循環水管廊輸送來的海水進行發電機組的冷卻。循環水管廊系統包括進水管廊、進水CRF 管道、排水管廊和排水CRF 管道及輔助冷卻水管廊SEN 及熱水回流溝GH 排水管廊。其中進水管廊為內徑3200mm、長度約114m 的圓形涵洞；排水管廊為內截面尺寸為邊長3000mm、長度約為289m 的斜八角形涵洞、CRF 管為內徑1954mm 的圓管、SEN 管廊截面尺寸為800mm*800mm 的方管、GH 管廊截面尺寸為1500mm*1500mm的方管，管廊底面的最低標高為-8.10m。

根據對其它電站循環水取排水管廊建設期資料和維修數據的收集分析、缺陷歸類、運維經驗反饋并結合該例管廊的實際，總結了該例管廊存在的主要缺陷，主要表現在以下4個方面。

1.1 伸縮縫滲水

經過維修階段對電站1#機組伸縮縫滲漏情況的統計，取水段共7 條伸縮縫，有2 條滲漏，滲漏比例約30%；排水段共11 條伸縮縫，有5 條滲漏，滲漏比例約45%（見圖1、圖2），伸縮縫不同程度的漏水問題較嚴重的影響了廊道的正常使用功能和電站的安全運行。

圖1 滲水示意圖

圖2 滲水示意圖

1.2 嵌縫材料老化脫落及保護鋼板缺失或翹起

經過維修階段對電站1#機組嵌縫材料老化脫落及保護鋼板缺失或翹起情況的統計，取水段有1 條伸縮縫的保護鋼板翹起；排水段的11 條伸縮縫有8 條未安裝保護鋼板（見圖3），未安裝保護鋼板的伸縮縫嵌縫材料都有不同程度的老化甚至脫落（見圖4）。

圖3 鋼板翹起示意圖

圖4 嵌縫材料老化示意圖

1.3 廊道內表面砼銹蝕開裂鼓包

經過維修階段對電站1#機組廊道內表面砼開裂鼓包情況的統計，有67 處砼表面存在一定程度的開裂和鼓包，8 處鼓包面積達到約0.5 ㎡（見圖5、圖6）。

圖5 砼內表面銹蝕示意圖

圖6 砼內表面鼓包示意圖

1.4 鋼杯修補處多點銹蝕

經過維修階段對電站1#機組廊道內模板拉桿鋼杯處的檢查和缺陷數據統計，有約30%的修補處存在不同程度的銹蝕問題（見圖7、圖8）。

圖7 鋼杯處銹蝕示意圖

圖8 鋼杯處銹蝕示意圖

2 維修措施

2.1 采用壓力灌漿和水壓試驗檢測

根據工程階段的施工資料和滲水情況的分析，滲水原因是由于止水帶周邊鋼筋十分密集、砼振搗困難，止水帶周邊砼可能存在局部不密實或毛細孔而形成滲水通道（見圖9）。

壓力灌漿為將管溝內測的BW 閉孔泡沫板剔除50mm 深，按間距1000mm 埋設注漿孔，用速硬微膨脹水泥砂漿填塞并養護24h，然后采用改性環氧化學灌漿料壓力灌漿以封閉伸縮縫內的滲漏通道（見圖10）。伸縮縫灌漿完成后，用沖擊電鉆在內測砼不密實部分、距離伸縮縫300mm，間距250mm，鉆φ10*200mm 注漿孔，采用改性環氧化學灌漿料壓力注漿，以封閉砼內的滲漏通道（見圖11）。

水壓試壓主要采用方膠帶和伸縮縫止水帶之間形成密閉腔體，排除試壓裝置內的空氣后，調節排氣口的閥門，觀察壓力表，通過調節出水口的閥門，控制流出的水量，將試壓裝置內的壓力調節至規定的試驗壓力（進水管溝中心點0. 36Mpa，排水管溝中心點0.23Mpa，并穩定5min，以此循環，直至檢查伸縮縫無滲漏為合格，試壓示意圖見圖12。

2.2 加裝和優化保護鋼板構造

經對電站1#機組廊道的嵌縫材料老化脫落及保護鋼板缺失或翹起的統計分析，主要原因為設計的伸縮縫構造不合理（見圖13）和施工中質量控制不到位。嵌縫材料老化脫落除材料本身的原因外主要因為伸縮縫未加設不銹鋼外圓弧保護鋼板，不銹鋼保護板翹起主要因為內圓弧鋼板B1 和外圓弧鋼板A 的連接固定采用單排螺栓，施工安裝時兩鋼板連接對孔困難，運維階段螺栓一旦斷裂或松脫鋼板便會翹起。根據其它電站維修經驗及該例管廊實際，伸縮縫不銹鋼保護板在原構造基礎上附加耳板固定（見圖14）。其中的耳板和現場維修后的示意分別見圖15、圖16。

圖15 耳板示意圖

圖16 現場維修后示意圖

2.3 加裝埋入式鋼不銹并控制施工過程

廊道內表面砼開裂鼓包的主要原是因為鋼筋銹蝕體積膨脹導致砼鼓包甚至裂開。對于海水從裂縫或伸縮縫滲入接觸鋼筋后導致鋼筋腐蝕砼開裂的化學機理（見下面化學反應方程式1、式2、式3）可以在運維階段加裝鋼不銹對鋼筋進行陰極保護，其陰極保護機理為：埋入式鋼不銹是由一塊活性的金屬塊嵌入特制的水泥基砂漿裹制而成（見圖17），使用金屬線將鋼不銹捆扎在陰極（鋼筋）上，安裝好后由于陽極材料（金屬塊）的電位比鋼筋的電位低，因而優先發生陽極反應：M → Mn++ne-,在反應中，陽極材料（金屬塊）的原子失去電子變為陽離子面發生腐蝕，從而使陰極材料（鋼筋）受到保護，陽極分布間距設計見表1。

式1：2Fe + O2+2H2O → 2Fe(OH)2；

式2：4Fe(OH)2+ O2+2H2O=4Fe(OH)3；

式3：4Fe(OH)3= Fe2O3+2H2O；

圖17 鋼不銹示意圖

控制施工過程一是用砼修補的常規方法將鋼筋周圍和后面的砼鑿除，邊緣露出無銹鋼筋；二是將所有暴露的鋼筋用鋼絲刷配合砂紙打磨至清潔光亮，特別注意清潔鋼筋的背面；三是在安裝鋼不銹前檢查鋼筋的連續性，鋼筋表面無殘留銹跡；四是根據現場實際的鋼筋和混凝土的比表面積確定鋼不銹的分布間距并作標記；五是在鋼筋清潔后按確定的分布間距立即安裝鋼不銹并檢查安裝的牢固性，以確保良好的導電性，且用電表檢測捆扎絲和鋼筋之間的電阻在0.1 至1 歐姆之間；六是采用配套的相容性修補砂漿進行修補且覆蓋層的厚度保證不小于20mm。七是嚴格控制硅烷浸漬的施工質量，采用的異丁烯三乙氧基硅烷應滿足異丁烯三乙氧基硅烷含量≥98.9%、硅氧烷含量≤0.3%、可水解的氯化物含量≤1/10000、密度應為0.88g/cm3、活性為100%；噴涂設備應為不斷循環的泵送系統，噴嘴壓強應為60-70kPa，每遍噴涂量為300ml/㎡；用染料指示法評定的浸漬深度應達到3-4mm，鋼不銹布置和現場修復后的示意見圖18、圖19。

圖18 鋼不銹布置示意圖

圖19 現場修復示意圖

2.4 二次修補鋼杯洞

鋼杯孔銹蝕原因為對封堵的施工工藝控制不滿足質量要求，未按施工方案要求對鋼杯孔進行鑿毛和基層清理，修補前未對基層灑水潤濕而直接用水泥砂漿進行孔洞修補，從而導致該部位的修補材料與原砼結構不能很好的粘結，砂漿硬化后在接觸界面出現細微裂縫，隨著海水的侵蝕導致內部鋼筋銹蝕，銹蝕產物順裂縫滲出，形成可視的銹跡。

針對缺陷產生的原因和現場實際情況，缺陷處理的施工工藝為鑿除原修補材料（見圖20），打磨銹蝕鋼筋至表面清潔光亮，進行基層鑿毛和清理保證基層堅固無松動、無油脂并獲得一定的粗糙度，灑水潤濕基層并用西卡31 環氧砂漿進行修補并保證修補材料表面平整（見圖21）。

圖20 鋼不銹布置示意圖

圖21 現場修復示意圖

3 結語

經過對該電廠一期工程1#機組循環水系統取排水管廊的檢查、維修處理后，取排水管廊可以很好的滿足機組運行的安全性、穩定性、可靠性，為主線窗口贏得時間，很大程度上較少了主線計劃的時間壓力，同時降低了運維風險和運維成本。經過對該例廊道的缺陷檢查、缺陷分析、維修方案制定、缺陷處理及效果評價，本文所論述的針對核電站循環水系統取排水管廊存在的典型缺陷的維修措施是有效的，故可以在核電站類似建構筑物上進行經驗反饋和參考應用。