核電站管廊模塊化施工技術(shù)應(yīng)用研究
——以y核電站為例

宋小霞

（中國核工業(yè)二四建設(shè)有限公司，福建 漳州 363000）

模塊化施工作為一種新興的標(biāo)準(zhǔn)化施工理念，逐漸從傳統(tǒng)的制造領(lǐng)域拓展，并廣泛使用在核電建設(shè)、橋梁施工、石油化工等重大工程中。模塊化施工是一項(xiàng)有別于傳統(tǒng)施工工藝的現(xiàn)代化理念，在繼承傳統(tǒng)工藝優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行全方位優(yōu)化。在預(yù)制、吊裝、運(yùn)輸?shù)痊F(xiàn)代化工藝、技術(shù)的支撐下，大量推動(dòng)模塊作業(yè)，將整個(gè)工程模塊進(jìn)行分項(xiàng)、剖析，實(shí)現(xiàn)施工環(huán)節(jié)的整合、重組，逐步實(shí)現(xiàn)更大范圍的模塊化施工，從而確保工期的準(zhǔn)時(shí)，保證項(xiàng)目的最大綜合效益。

基于模塊化施工的關(guān)鍵及核心，在核電施工中，首先，依托平行作業(yè)理論，合理安排結(jié)構(gòu)模塊、設(shè)備模塊的進(jìn)度，提高電站的建設(shè)工期。其次，依托模塊工廠的集成優(yōu)勢(shì)，最大限度地將設(shè)備、管道、電氣儀表、支架等進(jìn)行組裝與集成，以加快項(xiàng)目的施工速度。最后，管廊施工環(huán)節(jié)的模塊化施工應(yīng)該在設(shè)計(jì)改變量不大的同時(shí)迅速進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)，從而確保整個(gè)管廊模塊化施工的能耗低、功效快、安全性高、綜合效益強(qiáng)等特點(diǎn)和需求。因此，研究模塊化施工在核電施工領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量和綜合效益齊頭提升，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 y核電站項(xiàng)目概述

y核電站作為我國目前的第三代核電站，在設(shè)計(jì)特點(diǎn)方面，相較于第一、二代核電建設(shè)技術(shù)，采用了非能動(dòng)設(shè)計(jì)原理，將傳統(tǒng)的壓水堆核電站進(jìn)行科學(xué)化的簡(jiǎn)化，將電廠系統(tǒng)、相關(guān)部件進(jìn)行簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)施工工期的壓縮、提高維護(hù)和運(yùn)行的高效性、降低維護(hù)成本和造價(jià)、壓縮發(fā)電成本等多重功效。在建造方面，借助模塊化施工的現(xiàn)代化技術(shù)，在工廠制作子模塊，通過設(shè)備模塊、結(jié)構(gòu)模塊的組裝與整合，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，從而全面提升施工進(jìn)度[1]。

2 管廊模塊化施工的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為有效適應(yīng)管廊工程的特點(diǎn)，需要在模塊的預(yù)制、運(yùn)輸、安裝等多個(gè)環(huán)節(jié)中，對(duì)模塊的尺寸、型號(hào)、管支架等多個(gè)組件進(jìn)行綜合考量，確保各個(gè)環(huán)節(jié)符合模塊化施工的設(shè)計(jì)要求。

2.1 模塊長(zhǎng)度的技術(shù)設(shè)計(jì)

對(duì)于模塊長(zhǎng)度的選擇，應(yīng)該充分考慮運(yùn)輸條件、制造成本、施工便利程度等多方面因素。如果模塊長(zhǎng)度過大、重量與尺寸過大，就會(huì)使運(yùn)輸轉(zhuǎn)彎半徑加大，增加運(yùn)輸?shù)碾y度；也可能因?yàn)榈缆窏l件達(dá)不到要求，耽誤項(xiàng)目施工進(jìn)度。如果模塊的尺寸過小，則很容易在經(jīng)濟(jì)效益低下的情況，導(dǎo)致整個(gè)模塊化施工事倍功半，失去了模塊化施工的實(shí)際效益。

綜上所述，根據(jù)不同的模塊長(zhǎng)度，將管廊分解為若干模塊進(jìn)行施工，模塊劃分主要從以下3個(gè)方面進(jìn)行考慮。①制造成本：根據(jù)不同的廊道，設(shè)置2 m、5 m的標(biāo)準(zhǔn)段模塊設(shè)計(jì)，有效降低施工成本，實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益。②現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸：大部分現(xiàn)場(chǎng)道路可以滿足載重的運(yùn)輸要求，這樣盡可能減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)的道路平整、加厚等工作，提高運(yùn)輸效率，同時(shí)還便于選擇合適的運(yùn)輸車輛。③管道安裝：標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)度的管道安裝可以合理調(diào)配吊車型號(hào)，要合理安排施工時(shí)段，避免出現(xiàn)吊車使用峰、谷期的情況，確保整個(gè)安裝工作有序進(jìn)展[2]。

2.2 預(yù)制管廊接頭形式

根據(jù)接頭型號(hào)，預(yù)制綜合管廊接頭可以分為承插式接頭和平口式接頭。相較于傳統(tǒng)的承插式接頭，平口式接頭有以下3個(gè)優(yōu)勢(shì)：①制作流程難度系數(shù)較低。②接頭精度要求更低，提高操作效率。③承受的應(yīng)力更大，適用于管廊施工環(huán)節(jié)之中。但是，由于接縫的上下通透特點(diǎn)，導(dǎo)致防滲效果不盡如人意。

承插式接頭在精度、防滲方面，相較平口式接頭更佳。

作為目前比較常用的接頭型號(hào)，凹槽式承插頭即企口接頭，根據(jù)具體的接頭細(xì)節(jié)，可以分為以下幾個(gè)類型：A型、B型、C型企口式預(yù)制管廊接頭。

圖1 接頭型號(hào)劃分示意圖

在企口接頭的結(jié)構(gòu)中，水平面又稱工作面，豎直面又稱端面。在A型接頭中，企口的水平面稱為工作面，豎直面稱為端面。工作面不需要止膠臺(tái)，只需要在端面預(yù)留出凹槽，進(jìn)行密封膠圈的安裝工作。但是，由于施工對(duì)接阻力相對(duì)較小，銜接處的防滲能力有限，因此主要應(yīng)用在防水、防滲要求較低的工程之中。

B型接頭在承插頭、插口工作面均有止膠臺(tái)的相關(guān)設(shè)計(jì)，但端面則沒有凹槽設(shè)計(jì)，需要在工作面上安裝密封膠圈，因此施工對(duì)接阻力較A型接頭大，防水、防滲效果也略勝A型接頭。

C型接頭在工作面設(shè)置有止膠臺(tái)，在承口端面預(yù)留凹槽，可以將兩道密封膠圈安裝在工作面和端面之上，防水效果好、對(duì)接阻力更大[3]。

2.3 預(yù)制管廊接頭連接防水構(gòu)造形式

在預(yù)制拼裝式綜合管廊的施工過程中，目前業(yè)內(nèi)常用的防水構(gòu)造，主要以雙膠圈防水為主、結(jié)合預(yù)應(yīng)力連接的方式進(jìn)行施工，在施工過程中，一般會(huì)去掉聚乙烯泡沫。傳統(tǒng)的聚乙烯泡沫會(huì)導(dǎo)致縫隙較大，不利于橡膠圈壓縮和接縫壓緊，影響施工效果。

在內(nèi)側(cè)密封膠的選擇方面，可以采用手刮聚脲涂層或者聚氨酯防水涂層的方式，沿接縫兩側(cè)，按照厚度1～2 mm、寬度約10 cm進(jìn)行涂抹。

在預(yù)應(yīng)力方面，應(yīng)該確保大小適宜。過大容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)接頭柔性減弱、剛性變大的情況，最終使整個(gè)模塊適應(yīng)變性能力降低。過小則易導(dǎo)致無法對(duì)膠圈提供充足的壓應(yīng)力，導(dǎo)致防水效果不佳，出現(xiàn)滲漏的情況。這就需要在膠圈內(nèi)側(cè)，事先預(yù)留好灌漿孔道，方便對(duì)其進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)救。在孔道位置和數(shù)量設(shè)置方面，應(yīng)該堅(jiān)持合理化原則，確保其不受到線纜和管道分布的影響，在出現(xiàn)防水失效的情況下，能夠及時(shí)補(bǔ)救。

在伸縮處的選擇方面，往往不另設(shè)連接鋼筋，僅采用承插式接頭即可。

2.4 管支架部件（焊在鋼結(jié)構(gòu)上的部分）的技術(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，管支架部件的設(shè)計(jì)在管道的專業(yè)圖紙之上，導(dǎo)致整個(gè)管支架部件存在施工周期較長(zhǎng)、工作效率低下、工作地點(diǎn)分散等問題。因此需要對(duì)管支架部件進(jìn)行一體化考慮，確保鋼結(jié)構(gòu)的完整性。

①在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)該在初步的構(gòu)件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)層面，清晰標(biāo)注管支架、結(jié)構(gòu)連接的尺寸和明細(xì)，確保在焊接管支架的過程中，與整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)保持一體化。②在鋼結(jié)構(gòu)的制作環(huán)節(jié)中，應(yīng)該將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、管支架等同步制造、同步防腐。③在施工過程中，應(yīng)該將管支架的安裝進(jìn)度提前，有效優(yōu)化安裝流程，降低施工現(xiàn)場(chǎng)焊接的工作量[4]。

3 模塊化預(yù)制廠的設(shè)置

3.1 模塊化預(yù)制廠的位置

模塊化預(yù)制廠的位置應(yīng)該保持在主裝置適宜范圍之內(nèi)，確保預(yù)制廠不影響整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)的工作，同時(shí)也減少距離過遠(yuǎn)導(dǎo)致運(yùn)輸不便的問題。

3.2 模塊化預(yù)制廠的結(jié)構(gòu)設(shè)置

根據(jù)預(yù)制廠的設(shè)備要求，整個(gè)預(yù)制廠應(yīng)該滿足防雨、防曬、照明等多方面需求，同時(shí)應(yīng)該配備必要的起重機(jī)、模塊生產(chǎn)制造設(shè)備等。

預(yù)制廠可以采用輕鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，利用成片輕鋼大棚，能夠有效節(jié)省材料，易于場(chǎng)地施工及后期制造，同時(shí)兼顧防雨、防曬等功能。

3.3 模塊化預(yù)制廠起重機(jī)的布置

①在起重機(jī)數(shù)量選擇方面，可以采用前后布置的形式，安裝2臺(tái)門式起重機(jī)。②根據(jù)不同的區(qū)域和特點(diǎn)，選擇不同噸位的起重機(jī)。③起重機(jī)軌道可以向大棚外延伸數(shù)米，便于模塊的運(yùn)輸及原材料進(jìn)廠[5]。

3.4 模塊化預(yù)制廠的功能

在模塊化預(yù)制廠的功能設(shè)置方面，主要分為模塊組裝區(qū)和管線預(yù)制區(qū)兩個(gè)部分。①模塊組裝區(qū)首先要保證組裝場(chǎng)地的平整度，避免因?yàn)閳?chǎng)地不平，出現(xiàn)模塊誤差的情況。②管線預(yù)制區(qū)涉及預(yù)制工作臺(tái)、輸送機(jī)、滾胎等多個(gè)部件，需要完全置于大棚之內(nèi)，保證整個(gè)預(yù)制安裝工作都在大棚內(nèi)完成，借助良好的施工環(huán)境，確保整個(gè)管線預(yù)制的質(zhì)量。

3.5 模塊化預(yù)制廠其他設(shè)施布置

（1）針對(duì)管廊工程的特點(diǎn)，可以在模塊的頂層部分另建預(yù)制區(qū)域并對(duì)其進(jìn)行預(yù)制，從而有效加快預(yù)制速度。

（2）預(yù)制廠的附屬設(shè)備還應(yīng)該包括成品擺放區(qū)域以及原材料堆放區(qū)域[6]。

4 管廊模塊化施工要點(diǎn)

4.1 節(jié)段裝配式技術(shù)

在目前國內(nèi)的管廊施工中，一般采用節(jié)段裝配式技術(shù)，主要技術(shù)特點(diǎn)如下：根據(jù)綜合管廊的長(zhǎng)度方向，按照固定尺寸將其分割成若干節(jié)段，在預(yù)制廠制作環(huán)節(jié)，按照固定的模具和尺寸，對(duì)每個(gè)節(jié)段進(jìn)行整體性預(yù)制，然后將成品運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)由一線工人通過預(yù)應(yīng)力筋、螺栓的形式，對(duì)節(jié)段進(jìn)行拼裝，使綜合管廊成為一個(gè)整體。整個(gè)安裝施工環(huán)節(jié)的裝配率基本上可以實(shí)現(xiàn)100%，其優(yōu)點(diǎn)在于現(xiàn)場(chǎng)的安裝工人較少、工期更快，也不需要進(jìn)行濕作業(yè)。

其劣勢(shì)主要有以下4個(gè)方面：①節(jié)段的單個(gè)質(zhì)量過大，導(dǎo)致運(yùn)輸成本成倍上漲；其體積過于龐大，對(duì)于存放場(chǎng)地也有更高的要求。②整個(gè)項(xiàng)目對(duì)于防水質(zhì)量的要求過高，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)安裝的精確度要求更高、安裝難度加大，對(duì)吊裝機(jī)械的操作性要求提升，從而影響整個(gè)安裝效率。③節(jié)段及組裝之后的整體存在結(jié)構(gòu)整體性差的特點(diǎn)。④在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，可以使用同一模具，一旦出現(xiàn)非標(biāo)節(jié)段，則需要定制模具，適用性較差。

4.2 安裝環(huán)節(jié)的注意點(diǎn)

在吊裝之前，應(yīng)該仔細(xì)核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙，檢查節(jié)段是否完好。為確保吊裝順利進(jìn)行，應(yīng)該在節(jié)段運(yùn)輸送達(dá)之后，有序合理地安排堆放場(chǎng)地，方便后期的吊裝工作。在場(chǎng)地選擇方面，場(chǎng)地應(yīng)該進(jìn)行平整和壓實(shí)，并兼顧排水效果，將節(jié)段之間用墊木隔開，確保穩(wěn)定性，構(gòu)件吊裝時(shí)應(yīng)做到慢起、快升、緩放。

節(jié)段裝配式技術(shù)，因?yàn)檩^高的精度要求和安裝難度，對(duì)于施工人員、安裝人員的技術(shù)要求較高，因此在施工之前，應(yīng)該做好充分的準(zhǔn)備工作。及時(shí)完成對(duì)項(xiàng)目前期策劃的籌備、施工進(jìn)度的隨時(shí)調(diào)整優(yōu)化及施工技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)等工作[7]。

5 模塊運(yùn)輸

在節(jié)段運(yùn)輸之前，應(yīng)該確定混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度；同時(shí)在運(yùn)輸環(huán)節(jié)中，應(yīng)該堅(jiān)持側(cè)向立方，墊好木板，避免出現(xiàn)傾倒、移動(dòng)等情況。在模塊運(yùn)輸環(huán)節(jié)，可以采取自行式模塊運(yùn)輸車，該模塊運(yùn)輸車具備自裝卸能力、無頭式牽引能力，以及多模塊轉(zhuǎn)向、自由組合、智慧化操控系統(tǒng)等多重優(yōu)勢(shì)，適用于核電站這類大噸位的管廊模塊的運(yùn)輸工作。

在模塊整體運(yùn)輸環(huán)節(jié)中，應(yīng)該重點(diǎn)考慮以下兩個(gè)方面的問題：①基于自行式模塊運(yùn)輸車的運(yùn)輸能力，在模塊整體運(yùn)輸環(huán)節(jié)中應(yīng)該與模塊重量充分結(jié)合，確保運(yùn)力的最大效益。②在加固支撐的運(yùn)輸過程中，應(yīng)該留出足夠的預(yù)留空間便于自行式模塊運(yùn)輸車進(jìn)入模塊下方，同時(shí)也便于自行式模塊運(yùn)輸車操作，完成平臺(tái)升降功能，確保模塊的順利托起，實(shí)現(xiàn)整個(gè)模塊的裝車工作。

6 模塊安裝

在模塊安裝的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行全方位檢測(cè)與驗(yàn)收主要集中在標(biāo)高、中心線位置兩個(gè)層面。完成驗(yàn)收之后才能進(jìn)行模塊的運(yùn)輸工作。在劃定安裝位置時(shí)，將模塊運(yùn)輸其中，利用自行式模塊運(yùn)輸車進(jìn)行微調(diào)工作。在調(diào)整完成之后，將其落在基礎(chǔ)之上，然后對(duì)柱腳、基礎(chǔ)等進(jìn)行焊接；完成了單個(gè)模塊的安裝工作，即可開始兩個(gè)模塊之間的工藝管線安裝環(huán)節(jié)，有序地完成腳手架搭建，以及工藝管線的組裝、焊接、檢查等工作。

待所有工序完成之后，必須對(duì)工藝管線進(jìn)行試壓，符合要求方可驗(yàn)收通過。

7 改進(jìn)措施

模塊化施工能夠?yàn)橐痪€施工人員提供更為安全的施工環(huán)境，將傳統(tǒng)的高空作業(yè)轉(zhuǎn)化為近地面施工作業(yè)，能夠有效減少高空作業(yè)的頻率和腳手架作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)。模塊化施工使得大部分工作能夠在預(yù)制廠完成，有效減少預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)的交通擁堵情況，避免多處施工產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患。

在很多以往的項(xiàng)目，管廊模塊化施工一般先完成鋼結(jié)構(gòu)的廠外預(yù)制工作，同步完成管段廠內(nèi)的預(yù)制工作，之后在廠區(qū)大棚內(nèi)，完成整個(gè)模塊配裝的工作，這樣效果頗佳。但是如果項(xiàng)目在預(yù)制廠環(huán)節(jié)的預(yù)算、場(chǎng)地比較充分，可以選擇將管段采用廠外預(yù)制的模式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、大批量預(yù)制管段的方式，實(shí)現(xiàn)整個(gè)管段預(yù)制環(huán)節(jié)的安全性、質(zhì)量、功效的全面提升[8]。

8 結(jié)語

通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，管廊工程借助模塊化施工的技術(shù)，利用大量平行作業(yè)的流水線式操作方式，能夠有效提高施工進(jìn)度，確保短周期內(nèi)完成項(xiàng)目交付工作，同時(shí)還能減少勞動(dòng)力投入、降低高空作業(yè)的頻率、確保交叉作業(yè)的有序性和方便性，有利于保障整個(gè)項(xiàng)目的質(zhì)量和安全系數(shù)。此外，對(duì)減少施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲、散裝物料和廢水廢料的排放都有著可觀的效益，有利于環(huán)保需求和降低管廊施工的成本。模塊化技術(shù)在工程進(jìn)度、施工安全、項(xiàng)目質(zhì)量、人員安全、項(xiàng)目成本等多方面都具有不錯(cuò)的綜合效益，必將會(huì)在各個(gè)領(lǐng)域的工程建設(shè)中獲得更加廣泛的應(yīng)用。