核電站屏蔽廠房SC結構模塊拼裝測量技術

明剛

摘 要：本文主要對核電站屏蔽廠房SC結構模塊拼裝測量過程中遇到的問題進行分析，遵循先整體后局部、高精度控制低精度的測量原則，總結出一套針對SC結構模塊拼裝的測量技術，以滿足現場施工需求。

關鍵詞：SC結構模塊;控制網;高程;后方交會

1 概況

SC結構模塊介紹

核電站核島屏蔽廠房外露筒體采用鋼板混凝土結構（即SC結構模塊），就位于CV筒體外側，兩者間距為1385mm。墻體厚度為1100mm，墻體為鋼板材質，鋼板厚度為20mm（局部加厚為25mm），內部填充混凝土。SC結構分為連接區域（1層）、非閉合區域（2～7層）、閉合區域（8～17層）和進氣孔（18-19層）四大組成部分。

SC結構模塊拼裝公差要求

SC屏蔽廠房整體結構由多個子模塊拼裝而成，平均弧長15m、高3m、寬1.1m，其尺寸巨大且拼裝技術公差要求較高：鋼筋混凝土結構/鋼板混凝土結構連接處墻塊彎曲半徑±3mm，非連接處墻塊彎曲半徑±6mm;模塊兩側面板的上下邊緣水平相對偏差不超過3mm;子模塊角度偏差要求：角度大于0°，小于2°時為±0.01°，角度不小于2°時為±0.02°。

2 測量方法

建立測量基準控制網

控制網為模塊拼裝提供全局及局部性的基準，是測量工作的重要基礎。以SC-3號拼裝場地控制網為例，SC拼裝場地控制網分為平面和高程測量控制網兩部分，采用TS30型全站儀和NA2型精密水準儀分別進行觀測，并經過平差數據處理，使得控制網的精度和可靠性加強，保證了測量基準的同一系統性。

1、控制網布設

1）控制點位置應選在不受施工影響并能長期保存處，且包含平面控制點和高程水準點，以便于觀測和統一保護，同時應注意保證使用過程中有第三點檢查。

2）由于SC結構模塊整體呈圓環形狀，有內、外兩層面板，需要對內、外半徑進行監測，因此，所選取的控制點位要超出模塊外徑范圍，包圍所測模塊并且布置均勻，形成中心六邊形，點位之間可以相互通視。

3）為方便現場測量數據結果比對，將SC結構模塊拼裝場地控制網坐標系設為與核島坐標系一致。

2、控制網的測量方法

平面控制網采用全站儀全圓方向觀測法，每半測回方向宜2次照準讀數，各方向值應取四個測回的平均值;高程控制網采用精密水準儀與銦鋼尺配合進行往返閉合測量，前后視的距離差不得超過0.5m，前后視的累計差不超過1.5m。

場地放線與整平

拼裝場地共布置有24個1.5m×1.5m×1.5m水泥支墩做為模塊的支撐基礎，施工前應對其進行調整，并做好基準線標記。

在每個支墩頂部預埋鋼板上布設4個測量點，使用精密水準儀進行測量;通過最大值與最小值比較，計算出水泥支墩各測量點相對高差，根據測量數據結果加工墊鐵;墊鐵焊接完成后，采集標高數據，計算平整度，保證將每個支墩預埋板上表面相對標高差控制在±2mm以內。

以控制網為基準，采用極坐標法，在水泥支墩墊板上放出SC結構模塊的內、外半徑作為基準線，同時在地面或水泥支墩預埋板環向位置標記出SC結構模塊的就位起始點。

組對、焊接過程監測

由于SC子模塊尺寸巨大，且墻體結構為雙面弧型鋼板結構，在吊裝就位及焊接過程中易產生變形，需要在模塊關鍵部位（能夠反映變形特征的敏感部位，上/下、左/右邊緣150mm處，距焊縫很近且不易破壞）做好固定的觀測標記進行監控，才能行之有效的把控其尺寸公差，保證最終拼裝質量。

SC結構模塊拼裝完成以后，采集所有特征點及基準點數據，并計算出SC結構模塊內、外側半徑等相關尺寸。

3 測量難點分析

環境溫度影響大

通過試驗數據分析證明，外界環境對測量精度影響最大的當屬溫度的影響。究其原因有二：其一，SC結構模塊拼裝場地靠近海邊，且為露天，SC結構模塊屬于鋼結構模塊，受太陽直射影響，存在熱脹冷縮現象;其二，上午與下午太陽照射方位不同，模塊受熱不均勻。

模塊尺寸大，測量點數多

屏蔽廠房鋼板混凝土復合結構±0.000mm至47.950mm，由167塊子模塊拼成，總重約2300t。SC結構子模塊最大尺寸為15.5m、高2.85m、寬1.1m，單個最重為15.8 t，組合件由兩層子模塊拼裝而成。

測量點數量多，為快速便捷的獲取數據，現場使用全站儀無棱鏡測距模式進行數據采集。

當目標物正對儀器時，返回的信號最大，測量結果也最精確;在入射角度大于30°以后，測距精度明顯下降;由于SC結構模塊呈圓弧形狀，儀器正對反射物體測量效果最好，此時全站儀激光束在SC結構模塊表面形成的光斑最小。

4 測量技術分析

平面控制網精度分析：

根據測量技術規定中技術指標要求，控制點的點位誤差以及相鄰點相對坐標中誤差應在2mm范圍內，SC-3號拼裝場地控制網聯測數據，經計算后觀測平差結果。測量點位誤差最大為0.55mm，相鄰點相對坐標中誤差為0.42mm，兩項指標差都滿足平面控制網技術要求。

高程控制網精度分析：

SC-3號拼裝場地高程控制網共架設16測站，根據精密水準測量技術要求：

則：（往）閉合差，（返）閉合差

往返較差、環線閉合差滿足水準測量技術要求。

后方交會

由于模塊呈圓弧形狀，為滿足無棱鏡測距入射角的要求，需要在模塊外側選擇合適的位置架設儀器，將會造成轉站次數增加，轉站次數越多，累積誤差就越大，會影響測量精度。

采用后方交會設站位置相對自由，可以有效減少轉站次數，避免測量累計誤差過大;后方交會法的應用能適應復雜施工現場的特殊要求，能夠有效的解決測量模塊外側尺寸問題;后方交會法的應用也能滿足無棱鏡模式激光入射角度的需求，使測量工作變得快捷、準確，提高了工作效率。

全站儀后方交會（測邊交會）精度，不僅與S1和S2的測距精度有關，而且與交會角度的大小有關，在分子相同的情況下，分數的分母越大，它的分數單位就越小，因此，選擇在30°～120°的角度范圍內進行設站，可以滿足施工要求。

減少人為因素影響

人員是測量工作得以進行的主要載體，在測量工作中產生的誤差是不可避免的。因此，減少人因誤差，降低人為干預，能夠有效控制誤差對測量精度的影響。

5 結論

應用本文所提供的測量技術，通過各種測量控制方法及技術手段，可以有效的解決拼裝過程中的所遇到的難點，保證SC結構模塊的拼裝質量。

參考文獻

[1]張正祿.工程測量學[M].武昌：武漢大學出版社，2005.

[2]劉學，張弘.工程測量[M].海南：海南出版社，2007.