“華龍一號”反應堆廠房土建施工進度優化研究

□孫傳藝 邢 輝

“華龍一號”是我國具有自主知識產權的第三代核電技術，福清核電5號機組為“華龍一號”全球首堆示范工程，在首堆工程現場實際建設過程中，反應堆廠房土建部分區域施工對機組工期造成了一定影響，本文通過對相關區域進行施工邏輯及工期優化分析，研究并尋求了科學合理的進度優化方案，以滿足“華龍一號”機組關鍵節點和工期要求，為后續“華龍一號”堆型工程建設提供參考和借鑒。

一、反應堆廠房外掛水箱施工進度優化

(一)外掛水箱施工影響簡介。“華龍一號”作為三代核電，增設了PCS(非能動安全殼熱量導出系統)、PRS(二次側非能動余熱排出系統)等非能動安全設計，外掛水箱為其重要組成部分，水箱施工滯后，將直接造成PCS、PRS系統移交調試滯后，并可能導致機組熱試節點滯后。因此，深入優化外掛水箱施工工期具有十分重要的意義。

(二)外掛水箱施工進度優化。

1.主要施工邏輯及優化方向。一是外掛水箱生根在反應堆廠房外殼，因此施工啟動在邏輯上受反應堆廠房外殼施工進度驅控。二是外掛水箱為懸挑結構，首堆工程施工時通過在反應堆周邊廠房屋面搭設腳手架進行底模支設，即外掛水箱邏輯上受KX、SX、LX等廠房及樓梯間施工進度驅控。三是外掛水箱直接制約PCS、PRS系統施工，進而制約機組熱試。綜上，外掛水箱施工具有啟動晚、滯后影響大的特點。同時水箱工程量大，在有限施工窗口內極易出現施工滯后。為減輕外掛水箱施工對“華龍一號”后續機組熱試關鍵路徑的影響，主要優化方向為以下幾方面。

(1)提前外掛水箱施工啟動時間，降低水箱施工滯后風險。外掛水箱施工啟動前置條件過多，KX、SX、LX等周邊廠房及樓梯間屋面為水箱施工腳手架的生根基礎，而周邊廠房主體結構施工周期長，且任一廠房出現滯后都會外掛水箱施工造成影響；同時水箱施工腳手架搭設工程量大(腳手架高度達20m)，施工風險大且耗時較長，因此考慮優化措施用以切斷該邏輯條件具有重要意義。

(2)在有限時間窗口內縮減外掛水箱施工工期。

2.進度優化措施。

(1)在外掛水箱下方增設鋼梁桁架支撐體系承擔底板施工載荷，切斷周邊廠房與水箱間的邏輯制約。優化思路為：在外掛水箱下方增設鋼平臺支撐體系；鋼支撐體系承擔外掛水箱底層樓板的施工荷載，水箱以上墻板的施工荷載由底層樓板承擔；外掛水箱各層墻、板與外殼筒體一次澆筑。通過該思路，設計院已完成相關設計及力學計算。

通過設計優化，在外掛水箱下部增加永久式鋼梁桁架+壓型鋼板構成的支撐體系進行施工，能夠對水箱施工提供作業平臺、避免滿堂支撐腳手架的搭設與拆除、減少高空作業量，從而降低了施工難度及施工風險，并對水箱周邊廠房的封頂時間不做要求，有效向前拓展了外掛水箱施工窗口。

(2)外掛水箱鋼覆面先貼法施工，縮短施工工期。外掛水箱不銹鋼工程量約為220噸，焊縫長度約3,450m，探傷底片數約1.5萬張，在“華龍一號”首堆工程建設中，外掛水箱鋼覆面施工自FCD+41啟動，至FCD+50.3盛水試驗結束，共耗時8.7個月，從而成為首堆工程機組熱試關鍵路徑。

“華龍一號”堆型后續機組外掛水箱可采用先貼法施工，通過在車間進行池壁覆面板及池頂覆面板組對、焊接及無損檢測，完成覆面板子模塊制作，利用平板車依次倒運至現場，采取多吊點平衡梁吊裝(根據不同模塊背肋布置，在豎向槽鋼背肋上設置吊耳孔)，在主體結構澆筑前進行鋼覆面子模塊整體吊裝，實現覆面板先貼。采用先貼法施工，可有效減少外掛水箱現場焊接工程量(同時減小降雨潮濕天氣對不銹鋼焊接工期的影響程度)、減小不銹鋼覆面吊運次數(同時減小大風天氣對不銹鋼焊接工期的影響程度)，減小探傷拍片數(同時減小探傷窗口對施工工期的影響)，從而消除外掛水箱施工對機組關鍵路徑造成的影響。

二、反應堆廠房外穹頂施工進度優化

(一)外穹頂施工影響簡介。“華龍一號”反應堆廠房為雙層安全殼結構，具有施工復雜、施工工期緊、標準要求高等特點，外穹頂作為雙層安全殼施工的重要環節，在首堆示范工程施工時需借助內層安全殼頂部搭設的滿堂腳手架進行模板支設，同時，在外穹頂施工養護完成后需對滿堂腳手架進行拆除。由于反應堆廠房內、外層穹頂間施工空間狹小，外穹頂模板體系的支設十分困難，且腳手架搭設工程量大、拆除倒運難度高，因此在外穹頂施工關鍵路徑中占有較大的工期比例，而外穹頂施工滯后將影響到機組“安全殼A類試驗”、“殼間負壓試驗”，并可能對機組總工期造成影響。

(二)外穹頂施工進度優化。

1.主要施工邏輯及優化方案。

(1)外穹頂B層混凝土在反應堆廠房APC外殼(以下簡稱外殼)第21層混凝土完成后施工，A層混凝土可與外殼第21層同時施工(見圖1：反應堆廠房內外殼施工分段示意圖)。

圖1 反應堆廠房內外殼施工分段示意圖 圖2 首堆工程外穹頂腳手架搭設示意圖

(2)反應堆廠房外殼第21層混凝土需在第20層混凝土完成后施工，第20層混凝土為變徑結構，若在預應力張拉小車拆除前施工，將會導致張拉小車無法順利用塔吊拆除并吊出，因此，第20層邏輯上需待預應力張拉結束后進行施工，同時還受其下層外殼混凝土施工所驅控。

(3)外穹頂混凝土需在內穹頂上搭設滿堂架及定型模板體系進行施工。因此，在內穹頂混凝土施工過程中，需提前在內穹頂混凝土上預埋工裝，用作外穹頂施工腳手架搭設的基礎。類似工裝在外殼第16層混凝土施工過程中也需要提前進行預埋，作為外穹頂施工腳手架支撐平臺的施工。

(4)外殼第19層施工完成后，可在內外殼間非扶壁柱區域+45.13米標高位置安裝支撐平臺，扶壁柱區域需待預應力張拉小車拆除后施工(見圖2：首堆工程外穹頂腳手架搭設示意圖)。

(5)外穹頂施工、養護完成后，需在拆除滿堂腳手架前進行外穹頂內側油漆涂刷，油漆完成后進行+45.13米以上殼間次鋼安裝。

(6)拆除內外穹頂間滿堂腳手架后才可進行安全殼A類試驗。

綜上，“華龍一號”后續項目外穹頂施工優化可考慮使用內側設置鋼襯里方案，利用大吊車整體吊裝并焊接就位，從而代替傳統滿堂腳手架模板體系，起到外穹頂混凝土底層模板的作用，可以很好地避免在內外穹頂間高空狹窄空間內搭拆腳手架帶來的安全風險，同時對邏輯優化具有積極意義。

2.邏輯優化分析。

(1)在外殼第19層，即最后一段標準層施工時，提前在其內側預埋一圈環形連接件，作為后期與外穹頂鋼襯里的焊接區域。

(2)外穹頂鋼襯里需在預應力施工完成前拼裝并油漆完成。

(3)預應力完成后，進行外穹頂鋼襯里吊裝、焊接；鋼襯里焊接完成后，對焊縫進行油漆。

(4)外穹頂鋼襯里施工完成后進行外殼第20層、21層及外穹頂混凝土施工。

(5)外穹頂鋼襯里施工完成后，在反應堆廠房內部結構條件允許的情況下可進行安全殼A類試驗。

首堆施工方案中，安全殼A類試驗受外穹頂混凝土施工所驅控，需在內外穹頂間滿堂腳手架拆除后方可進行,由于預應力施工工期和外穹頂施工工期較長且容易出現滯后，因此安全殼A類試驗按期實現具有很大風險；而外穹頂內側設置鋼襯里方案則解除了外穹頂與安全殼A類試驗間的邏輯關系，使安全殼A類試驗在反應堆廠房內部結構條件具備后即可施工。

首堆施工方案中，外穹頂施工需待APC外殼施工至21層后進行。而外穹頂內側設置鋼襯里方案則將外穹頂施工的部分工作提前到預應力階段平行進行，在邏輯上減小了施工滯后風險及其影響。同時避免了首堆方案因腳手架等材料倒運而留設二次澆筑孔洞，更好地保證外穹頂結構的施工質量，在提高外穹頂結構整體性的同時縮減了二次澆筑環節工期。

外穹頂內側設置鋼襯里方案，可為內外殼間貫穿件安裝等施工作業提供相對良好的作業環境，有利于相關系統施工工期的縮減；可以避免首堆方案高處密閉空間作業，更利于“華龍一號”工程建設。

3.工期優化分析。

(1)首堆方案在內穹頂混凝土上預埋工裝，將增加錐體預埋工期，考慮每層內穹頂混凝土結構增加1天工期，共計增加10天工期，優化后可節省該工期。

(2)首堆方案預應力張拉小車拆除后，在+45.13米支撐平臺及內穹頂上搭設滿堂架及定型模板體系，預計增加工期1個月，優化后可節省該工期。

(3)首堆方案外穹頂施工后需進行混凝土養護，養護完成后需借助滿堂腳手架進行外穹頂內側油漆施工、滿堂腳手架拆除，腳手架拆除后具備安全殼A類試驗條件。優化后外穹頂鋼襯里焊接完成后，內外殼即可具備安全殼A類試驗條件，減少邏輯制約25天。

(4)優化后外穹頂鋼襯里拼裝可提前進行，外穹頂油漆可在拼裝期間進行，不占用主線施工工期。

(5)優化后外殼第19層預埋件預計增加工期7天。

(6)優化后外穹頂鋼襯里雖增加了吊裝及焊接工期，但同時減少了外穹頂模板支設工期。

三、結語

“華龍一號”首堆示范工程建設中，反應堆廠房外掛水箱及外穹頂施工均出現較大幅度滯后，給機組熱試及裝料關鍵路徑造成了一定程度的影響。通過分析，“華龍一號”后續機組可采用外掛水箱不銹鋼覆面先貼法施工，有效縮短水箱主線施工工期；采用外掛水箱下方增設鋼梁桁架支撐體系承擔水箱底板的施工載荷，有效切斷周邊廠房施工進度對外掛水箱施工的邏輯制約；采用外穹頂內側設置鋼襯里方案，在外穹頂施工與安全殼A類試驗邏輯中植大量浮時的同時減少了高空作業，降低了安全風險，并提高了機組整體進度的抗風險能力，上述措施對中國自主研發的三代核電技術“華龍一號”核電機組的建設與推廣具有重要的意義。