核電站大跨度高承載混合結構施工技術*

趙志強，梁土金，劉 軍，汪宇雄，張松巖

(中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160)

1 工程概況

HPR華龍一號核電站BFX廠房(燃料廠房)水池底標高4.500m，樓面標高39.400m，樓面頂部與水池底的高差過大。廠房長30.6m，寬19.6m，采用鋼結構作為主要受力構件，主梁跨度為19.2m，樓板為壓型鋼板復合樓板，混凝土樓面厚1 000mm。

為保證水池施工進度且不影響廠房整體進度，水池房間區域需采用無支撐體系進行屋面施工。為此，對核電站大跨度高承載混合結構屋面施工技術進行研究。屋面采用鋼結構免拆模支撐體系，主要由14根H800×400/600×20×30/40主梁、15根HN300×150×6.5×9次梁、四周的支撐角鋼、DW76-305-915壓型鋼板等構件組成。鋼梁施工完成后其上部鋪設壓型鋼板，采用φ19×150焊釘將壓型鋼板固定在鋼梁翼緣板上，作為樓板剪力件，然后進行鋼筋、混凝土施工。

2 設計、施工關鍵技術

2.1 桁模支架體系選型

進行桁模支架體系選型時，變形小、剛度大、質量小、受力簡單、施工便捷是考慮的重點。采用組合式鋼混結構后，由于壓型鋼板為波浪形，樓板底部不平，對板底預埋件有一定影響。因此，為滿足施工需求，將預埋件布置在鋼梁上，若主鋼梁無法滿足，需在局部增加小鋼梁。

經驗算，采用鋼結構桁架+免拆模(H800×400/600×20×30/40主梁、HN300×150×6.5×9次梁、四周的支撐角鋼、DW76-305-915壓型鋼板)作為樓板支撐體系，可滿足設計及施工要求。

2.2 技術特點

核電站大跨度樓板免拆模支撐體系位于樓板下表面，采用H型鋼、壓型鋼板作為受力構件，通過H型鋼、四周的支撐角鋼、壓型鋼板、H型鋼連接地腳螺栓，形成整體受力體系。

免拆模體系鋼構件均在車間預制完成，現場采用螺栓連接、焊接連接形成整體。

采用免拆模支撐體系克服房間樓板無法采用常規腳手架支撐施工難題，可縮短支撐搭拆時間。

屋面結構為抗飛機撞擊區，樓板鋼筋與墻體鋼筋需連接成整體，部分拉筋與首層鋼筋同時綁扎。

2.3 工藝流程

施工工藝流程為：預埋件、地腳螺栓安裝→預埋件、地腳螺栓復測→支撐構件安裝→鋼梁安裝→壓型鋼板安裝、栓釘焊接→鋼筋綁扎→混凝土澆筑、養護。

2.3.1預埋件、地腳螺栓安裝及復測

1)墻側面預埋件安裝時，為保證預埋件與模板緊靠，在預埋件鋼板后加設頂撐，頂撐由頂桿鋼筋、帶圓柱形細石混凝土預制墊塊及墊塊鋼筋組成。

2)鋼筋綁扎完成后安裝梁頂預埋件，措施鋼筋位于錨筋外側。為便于移動調整，在兩側用緊線器懸掛預埋件調整就位。在混凝土澆筑過程中，施工人員不得踩踏預埋件，并動態觀測預埋件標高是否發生變化，當有偏差時及時糾偏。

3)利用全站儀復核地腳螺栓坐標，并測放主梁定位軸線、標高控制線。

2.3.2支撐構件安裝

安裝支撐角鋼時在四周操作平臺上進行，在墻體掛架上搭設操作架，支撐角鋼與預埋件采用焊接方式連接。根據標高控制線計算壓型鋼板底面標高及次梁底面標高，然后安裝支撐角鋼。

支撐角鋼安裝并焊接完成后，需進行油漆修補，方可進行下步工序。

進行焊接作業時，作業區環境溫度≥-10℃，相對濕度≤90%。當采用手工電弧焊或自保護藥芯焊絲電弧焊時，焊接作業區最大風速≤8m/s；當采用氣體保護電弧焊時，焊接作業區最大風速≤2m/s。當超出上述范圍，應采取有效措施，以保障焊接電弧區域不受影響。

焊接前，應使用鋼絲刷、砂輪等工具消除待焊處表面的氧化皮、鐵銹、油污、水等雜物。待焊接的表面和兩側應均勻、光潔，且應無毛刺、裂紋和其他對焊縫質量有影響的缺陷。

對于焊成凹形的角焊縫，焊縫金屬與母材間應平滑過渡；對于加工成凹形的角焊縫，不得在其表面留下切痕。

要求焊縫外形均勻、成型較好，焊道與焊道、焊道與基本金屬間平滑過渡，焊渣和飛濺物清除干凈。

2.3.3鋼梁安裝

1)主梁安裝

主梁按自西向東的順序吊裝，為保證主梁就位后安裝人員安全順利拆除吊帶及后續工作安全進行，吊裝前在主梁上翼緣設置安全防護繩，底座采用自制卡具固定在主梁上翼緣，并按要求對安全防護繩進行現場試驗。檢查吊索具連接無誤后，在主梁兩端各設置1條長度≥10m的纜風繩，用于調整方向。主梁起吊離地約200mm時，檢查吊點、吊索具連接情況及主梁水平度，確保吊機穩定、制動器可靠后正式起吊。確認構件編號和安裝方向，確定主梁連接件或螺栓孔位置，進而確定主梁安裝方向。

主梁接近安裝位置時，落鉤應緩慢勻速，在主梁兩端各配備2名鉚工，調整主梁就位位置，待主梁就位固定后方可摘鉤。

2)次梁安裝

安裝與墻連接的次梁前，需安裝一側連接角鋼并焊接完成，次梁就位時同步安裝另一側角鋼。

單根次梁最長1.99m，重72kg，吊裝前需設置安全繩，并在2根主梁之間搭設操作掛架，便于次梁節點螺栓安裝及次梁摘鉤。

按照從一端向另一端的順序吊裝次梁，塔式起重機承載力需滿足吊裝要求，選用2根質量≥1t的吊帶綁扎在距次梁兩端約1/5處，并用3t卸扣扣緊，另一端與吊鉤連接。吊索位置的次梁四角需做好護角措施，護角采用輪胎或半弧鋼管制作，并做好防掉落措施。

次梁安裝過程中，操作人員坐在主梁上并系好安全帶進行次梁就位。待次梁兩端連接螺栓安裝數量≥2個時，方可摘鉤。連接處應保持干燥、清潔，不應有毛邊、毛刺、焊接飛濺物、焊疤、氧化鐵皮、污垢等。

普通螺栓可采用普通扳手緊固，螺栓緊固應使被連接件接觸面、螺栓頭和螺母與構件表面密貼。普通螺栓緊固應從中間開始，對稱向兩邊進行，大型接頭宜進行復擰。

普通螺栓緊固后外露絲扣應≥2扣，緊固質量檢驗可采用錘敲檢驗。

2.3.4壓型鋼板安裝、栓釘焊接

主、次梁及支撐角鋼安裝完成且檢查各項安裝尺寸符合圖紙、規范要求后，方可進行壓型鋼板安裝。

根據壓型鋼板位置排版圖及錨固釘布置圖進行定位放線，并去除錨固位置的油漆。

按壓型鋼板布置圖，將壓型鋼板鋪設在相應位置進行微調，壓型鋼板搭接位置須設置在主梁上。壓型鋼板之間的側向連接利用自帶內外肋進行緊扣固定。當壓型鋼板之間沿長度方向采用搭接時，搭接長度≥50mm，并滿足設計要求。

壓型鋼板鋪設完成后，使用錨固釘焊接穿透壓型鋼板，并固定在鋼梁翼緣上。

當錨固釘焊接位置在壓型鋼板搭接位置時，應在壓型鋼板上開錨固釘孔，然后進行錨固釘焊接。

壓型鋼板安裝應平整、順直，板面不得有施工殘留物和污物。

2.3.5鋼筋綁扎

鋼筋綁扎前，應根據下料單核對鋼筋規格、尺寸、形狀、數量等。

準備鋼筋綁扎工具，主要包括鋼筋鉤或自動綁扎機、撬棍、扳子、綁扎架、鋼絲刷、石筆等。準備控制保護層厚度的砂漿塊、鋼筋支架等。

屋面板鋼筋綁扎前在已驗收合格的壓型鋼板上畫出鋼筋位置，然后將主筋和分布筋擺在壓型鋼板上，主筋在下，分布筋在上，調整間距后依次綁扎。同時，按樓層分區分段進行綁扎施工。

以邊軸1根鋼筋為基準，對樓層鋼筋網間距進行放樣，根據圖紙要求逐層綁扎成型。

鋼筋綁扎時，箍筋與主筋垂直，箍筋轉角處與主筋交點均綁扎，主筋與箍筋非轉角部分的交點按梅花狀交錯綁扎，鋼筋綁扎完成后，及時安裝保護層墊塊。

樓面板縱、橫筋與墻板連接處鋼筋應合理安排擺放順序，縱向(長度方向)鋼筋在下，橫向(寬度方向)鋼筋在上，樓面板下層鋼筋布置在墻鋼筋內側。因樓面分層澆筑，下層混凝土澆筑并養護完成后綁扎上層鋼筋。上層鋼筋與墻板縱向鋼筋交錯布置。

因屋面為抗飛機撞擊區域，屋面板上部水平鋼筋與下部墻體鋼筋使用抗飛機撞擊機械套筒連接，為保證鋼筋安裝質量，墻體鋼筋綁扎完成后，使用措施鋼筋將墻體鋼筋彎折部分連為整體，防止混凝土澆筑時造成鋼筋偏位。

抗飛機撞擊區域拉筋如圖1所示，其中編號10鋼筋與編號9鋼筋搭接，因混凝土首層澆筑高度為300mm，編號9鋼筋位于首層混凝土中，故編號9鋼筋施工時樓板鋼筋一次綁扎成型，綁扎完成后方可進行首層混凝土澆筑，應特別注意編號9鋼筋應與底鋼筋同時綁扎。編號10鋼筋在首層混凝土澆筑完成后進行綁扎，由于編號9鋼筋綁扎后，上層鋼筋尚未綁扎，且編號9鋼筋上端無固定措施，為做好鋼筋定位保護，在編號9鋼筋綁扎結束后、混凝土澆筑前，須在鋼筋上部沿縱、橫向綁扎通長鋼筋，混凝土澆筑后拆除。

在2層鋼筋間設置鋼筋支撐，保證受力主筋位置，并控制2層鋼筋間距≤1m。底層鋼筋及下部局部加筋綁扎完成后擺放固定鋼筋支撐，測量人員跟蹤控制鋼筋支撐標高，保證頂層鋼筋保護層厚度。

墻板筋與板筋相交部位鋼筋穿插較稠密，需保證此處主筋之間凈距>30mm，使混凝土順利澆筑。鋼筋綁扎成型后搭設人行走道，防止直接在鋼筋上面行走，避免鋼筋塌陷。

2.3.6混凝土澆筑、養護

混凝土澆筑過程中，為防止現場施工人員走動造成樓板板面鋼筋與定位筋變形與偏位，進而避免發生質量問題，需在樓板上增設“幾”字形φ20鋼筋，其設置間距為1 500mm×1 500mm，并在上部鋪設跳板作為臨時通道，采用扎絲進行跳板加固，以便混凝土澆筑與成品保護。

混凝土澆筑前，應清除壓型鋼板表面雜物。高溫時應對壓型鋼板進行灑水降溫，不得留有積水。采用插入式振搗棒分層振搗混凝土，振搗上層混凝土時，振搗棒插入下層混凝土的深度需≥50mm。相鄰振搗點間距不超過振搗棒作業半徑的1.4倍。

首層樓板混凝土澆筑完成后，采用鑿毛的方式對水平施工縫及豎向施工縫進行處理。將混凝土表面浮漿鑿除，形成粗糙的表面，并用高壓水流或壓縮空氣清理表面。

當混凝土澆筑至預定標高，在混凝土初凝前和終凝前，分別對混凝土裸露表面進行抹面處理，避免混凝土表面產生風干收縮裂縫。灑水并覆蓋塑料膜進行保濕養護，可使用土工布和聚乙烯塑料薄膜。保溫、保濕養護時間≥7d。

3 結語

大跨度高承載混合結構屋面采用鋼結構免拆模支撐體系，主要由主梁、次梁、四周的支撐角鋼、壓型鋼板等構件組成。免拆模支撐體系已在核電站燃料廠房水池屋面、柴油發電機廠房設備間樓板施工中廣泛應用，解決模板支撐體系安拆安全風險高、施工周期長等問題，且可為相關結構施工提供有利作業條件，縮短廠房整體施工時間。與混凝土模板相比，免拆模支撐體系可減小吊裝機械起重量，有效降低吊裝成本，并為上下交叉作業提供有利保障。與支撐架模板相比，免拆模支撐體系可優化施工流程，降低支撐架安拆安全風險。