CN103883135A - Ap1000反应堆厂房内部结构建造过程成品保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种AP1000反应堆厂房内部结构建造过程成品保护装置。其包括钢结构骨架和膜结构；钢结构骨架包括主桁架和环形桁架，主桁架呈拱形，包括两纵向梁以及两横向梁，两横向梁横置并连接于两纵向梁之间，主桁架的左、右侧纵梁和环形桁架之间可拆卸地设置有脊索；左、右侧膜材组件位于主桁架的横向两侧，而前、后侧膜材组件位于主桁架的纵向两侧；左、右侧膜材组件覆盖纵梁至主桁架的环形桁架之间的区域并铺设在脊索上，前侧膜材组件覆盖主桁架前侧的主桁架前侧横梁至环形桁架之间的区域，后侧膜材组件覆盖主桁架后侧的主桁架前侧横梁至环形桁架之间的区域；各膜材组件是可拆卸地连接主桁架和环形桁架的对应部位。

Description

AP1000反应堆厂房内部结构建造过程成品保护装置

技术领域

本发明涉及反应堆厂房内部结构建造过程中成品的临时保护装置。

背景技术

AP1000型核电站是由美国西屋公司研发的一个二回路百万千瓦级的压水堆核电站，为全球的第三代核电技术。AP1000型核电站的反应堆厂房采用双层安全壳结构，内层是钢制安全壳（简称CV），外层是钢筋混凝土筒体墙，内外壳之间的净距为1.341m。安全壳是由40～48mm厚的钢板焊接而成，外形为圆筒形，直径为39.6m，底部与顶部为球缺形状，底部为底封头（简称CVBH），中部的圆柱形筒体分成了四段圆环（简称CV1#\CV2#\CV3#\CV4#），顶部为顶封头（简称CVTH），总高度约为65.6m容器结构。筒体墙为围绕安全壳的环形结构，由内径42.367m，厚度914mm的圆柱形混凝土墙以及穹顶组成。反应堆厂房内部为核电站的心脏部位，安装大量重要设备、模块及其他安装物项。其中包括一台反应堆压力容器、两台蒸汽发生器、四台主泵、两台堆芯补水箱、一台稳压器以及两个环路主管道（二个热段和四个冷段）等。

AP1000型核电站反应堆厂房建造与目前国内外其他已建核电站的建造过程相比，存在着较大的区别，主要是模块化设计理念导致现场采用模块化施工，模块化施工大量的引入，由此带来了施工技术、施工计划安排与施工组织等一系列巨大变化，主要为反应堆厂房内部采用模块化施工、开顶法施工、土建/安装平行施工三大特点。

模块化施工：模块化施工技术就是将功能相同的土建结构子单元，或连同其他设备、管道、电气、仪表以及钢结构等按照施工逻辑关系组装成一体，在专业化制造厂进行预制和拼装，进行最大程度的集成。然后将拼装后的模块运至现场指定区域，利用吊装设备吊装到厂房安装位置，最终整体调整就位。模块化施工的引入带来了施工技术、施工计划安排与施工组织等一系列巨大变化，从根本上改变了传统的建造模式，由过去施工现场劳动密集型转向为工厂化的集约型建造模式。模块的范围覆盖了传统的土建与安装领域，同一模块里同时具有传统土建和安装的物项，因而淡化了土建与安装的界限，使土建和安装的接口增多，相互协作要求更加紧密。

开顶法施工：与传统压水堆核电站反应堆厂房施工方式相比，AP1000型核电站反应堆厂房内大型设备，都采用“开顶法”吊装，即反应堆厂房安全壳顶盖（CVTH）就位之前，用大型吊车将重型设备在厂房外吊装，翻转竖立，然后越过反应堆厂房穹顶实现设备的就位，待反应堆厂房所有重型设备和大型模块就位后再进行反应堆厂房穹顶施工。这种施工方法需要更多的使用大型吊装设备，在施工中需要土建/安装在计划安排、吊车使用、CV内部成品保护等方面密切协作。

土建/安装平行施工：AP1000采用模块化施工技术，模块的范围覆盖了传统的土建与安装领域，同一模块同时具有传统土建和安装物项，使现场施工逻辑顺序也发生了根本性变化，由传统核电建造先土建、后安装，转变为土建、安装平行交叉施工，使得场外模块预制与现场建造成为两条并行的施工主线。同时，安装与土建几乎同时开始进行施工，在CVBH就位之前就开始进行反应堆厂房CV内部的模块预制工作，土建和安装的接口增多，以往核电建造中土建与安装的明显界限变得逐渐模糊，同时使得安装和土建的绝对施工工期都相应地加长。反应堆厂房在同一工作面同时施工，既不是土建与安装在不同工作面的平行/交叉施工，也不是在某一阶段以谁为主的施工，而是土建安装在核岛同一区域按照各自细分的小工序打乱后重新排列施工，因此土建与安装的接口是以小工序为基础的全面的接口。

由于采用模块化、开顶法、土建/安装平行施工的工艺特点，导致反应堆厂房CV顶部长时间无遮盖，在反应堆厂房CVTH就位之前的整个CV内部结构建造过程中需要对其各种安装到位的物项进行成品保护。

但在多重苛刻的限制条件下，在现场有限的空间基础上，设计出成品保护装置，达到成品保护效果，成为AP1000反应堆厂房成品保护的一大难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种AP1000反应堆厂房内部结构建造过程中成品保护装置。

为实现所述目的的AP1000反应堆厂房内部结构建造过程中成品保护装置，其特点是，包括钢结构骨架和膜结构；钢结构骨架包括主桁架和环形桁架，主桁架呈拱形，包括两纵向梁以及两横向梁，两横向梁横置并连接于两纵向梁之间，主桁架和环形桁架均由钢制安全壳的顶部圆环支撑，主桁架的左侧纵梁和主桁架左侧的环形桁架之间可拆卸地设置有脊索，主桁架的右侧纵梁和主桁架右侧的环形桁架之间也可拆卸地设置有脊索；膜结构包括四片膜材组件，即左侧膜材组件、右侧膜材组件、前侧膜材组件以及后侧膜材组件；左、右侧膜材组件位于主桁架的横向两侧，而前、后侧膜材组件位于主桁架的纵向两侧；左侧膜材组件覆盖主桁架左侧纵梁至主桁架左侧的环形桁架之间的区域并铺设在脊索上，右侧膜材组件覆盖主桁架右侧纵梁至主桁架右侧的环形桁架之间的区域并铺设在脊索上，前侧膜材组件覆盖主桁架前侧的主桁架前侧横梁至环形桁架之间的区域，后侧膜材组件覆盖主桁架后侧的主桁架前侧横梁至环形桁架之间的区域；各膜材组件是可拆卸地连接主桁架和环形桁架的对应部位。

所述的成品保护装置的较佳实施例中，所述膜材组件的边缘包覆有软塑料索，主桁架的各梁上焊接有向外斜向上延伸的附加板，附加板和膜材组件的边缘之间通过主侧压板连接，该主侧压板对应膜材组件的边缘侧有卡槽，该软塑料索卡入到该卡槽中，该主侧压板斜向上延伸，该主侧压板对应所述附加板的一侧与附加板可拆卸地固定连接。

所述的成品保护装置的较佳实施例中，该主侧压板对应所述附加板的一侧与附加板通过螺栓固定连接。

所述的成品保护装置的较佳实施例中，邻近所述环形桁架的膜材组件的边缘绕过环形桁架的上侧，所述环形桁架的外侧固定有向外斜向上延伸的锚固板，锚固板和膜材组件的边缘之间设置有环侧压板，该环侧压板的两头具有两卡槽，膜材组件的边缘的软塑料索卡入到其中的一头的卡槽中，T头螺栓从环侧压板中穿过另一头的卡槽，T头螺栓的T头位于该另一头的卡槽中，T头螺栓通过螺母固定在该锚固板上。

所述的成品保护装置的较佳实施例中，邻近所述环形桁架的膜材组件的边缘连接有防水膜，防水膜相对膜材组件的边缘在径向更向外延伸，并覆盖所述T头螺栓和锚固板后自然延展，防水膜的下方设置有固定于环形桁架的水槽。

在发明人的实施例过程中，根据前述技术方案的AP1000反应堆厂房内部建造过程中的成品保护装置（或称临时顶盖），满足了反应堆厂房内部建造过程中成品保护的要求，临时顶盖使用灵活，拆除方便，整体轻，不会对CV造成变形影响。膜材具有高透光性，在临时顶盖膜材张拉期间，CV内部光线无需通过照明即可进行正常施工。特别是在中心风力达15级台风中，临时顶盖成功的对反应堆厂房内部进行了有效保护。临时顶盖的有效使用为核岛CV内部建造过程中的成品保护发挥着重要作用，也为CV内部施工创造了有利的作业面，保证CV内部在雨天也能正常施工，为现场赶工提供有利的条件，为反应堆厂房内部结构建造过程中创造了巨大的经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例中AP1000反应堆厂房内部结构建造过程中成品保护装置未铺设膜结构的立体示意图。

图2为本发明实施例中AP1000反应堆厂房内部结构建造过程中成品保护装置铺设有膜结构的立体示意图。

图3为本发明实施例中AP1000反应堆厂房内部结构建造过程中成品保护装置中膜结构和主桁架的连接结构示意图。

图4为本发明实施例中AP1000反应堆厂房内部结构建造过程中成品保护装置中膜结构和环形桁架的连接结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，在本发明的实施例中，AP1000反应堆厂房内部结构建造过程中成品保护装置为可拆卸式轻钢膜材组合结构临时顶盖（后称临时顶盖），其采用空间结构体系，轻钢结构作为骨架支撑，膜结构作为防雨材料。钢结构骨架包括主桁架1和环形桁架2，其中主桁架2为拱形，大致呈H形，包括左侧纵梁11、右侧纵梁12以及前侧横梁13、后侧横梁14，在这里以及后面，方位用语“左”、“右”、“前”、“后”仅仅是用于实质上相同的作用的组成的区别，并非要将其限制在如图所示的位置，例如若将前侧横梁13称为后侧横梁，则其他梁11、12、14的方位相应地变化为右、左、前。前侧横梁13、后侧横梁14横置并连接于左侧纵梁11、右侧纵梁12之间。

在本发明的一实施例中，主桁架1长39.2米，拱高4.7米，宽11.5米；环形桁架2高约7.9米，展开长度为123米。

如图2所示，膜结构共划分为4块主膜（或膜材组件）A、B、C、D，主膜A、B、C、D用于主桁架1和环形桁架2之间的空间，膜结构还包括多块侧封E，用于覆盖环形桁架1的外侧。

在本发明的一实施例中，总面积约为1700m²，整个临时顶盖总重约为110吨，安装在CV4#上部。

主桁架1将钢制安全壳的顶盖的区域分成5片区域，可由4块主膜A、B、C、D覆盖。当反应堆厂房内部需要吊装作业时，根据现场天气情况，有针对性的开启临时顶盖顶部的主膜A、B、C、D中的任意膜材，当其吊装任务完成后，天气预报未来几天内有雨水天气时，立即将临时主膜A、B、C、D进行关闭。当CV顶封头就位以后，CV内部结构不再受到天气等原因制约时，临时顶盖完成使命。

主膜A、C安装和收起方法一致，主膜B、D除大小与主膜A、C不相等外，安装和收起方式也与主A、C相同，以下将分别以主膜A、B为例进行描述。

如图1所示，先将主膜A下部铺设多根钢丝绳脊索32，脊索32两端分别固定在主桁架1和环形桁架2上。如图3所示，将主膜A铺设到脊索上，主膜A在主桁架1的一端沿膜材边缘折回，包裹一根软塑料索31，将膜材折回主膜并焊牢，膜A边缘即呈横置‘凸’字状。用主侧压板4与膜材A连接，压板4的一端呈U形卡槽41，将软塑料索31边穿过U形卡槽41，膜材A便于压板4结为一体。压板4另一端为一块附加板5，板5上钻的螺栓孔，用自攻螺钉45将附加板5和主侧压板4连接紧固，附加压板5焊接在主桁架1的外侧，斜向上延伸，其下侧可以设置加强板51，以增加强度。

如图4所示，主膜A的另一端（邻接环形桁架2的一端）的边缘也包裹有软塑料索41。环侧压板6的两头都有卡槽，如图所示，其上头的卡槽内卡入了软塑料索41，其下头的卡槽由T头螺栓7从其中穿出，T头螺栓7再与锚固板8通过螺母紧固连接。锚固板8固定在环形桁架2上，在图4中，是固定在环形桁架2的上环管上。主膜A的边缘还连接有防水膜42，防水膜42自主膜A的边缘向径向外侧自然垂下。主膜A从环形桁架2的上侧经过，防水膜42覆盖环侧压板6、T头螺栓7以及锚固板8，即从轴向看，主膜A和防水膜42将整个环形桁架2覆盖，这样雨水就由主膜A流到防水膜42，沿防水膜42流入到防水膜42下方的排水槽9，排水槽9固定在环形桁架2上。

如图2所示，主膜B沿着主桁架的长方向铺设，膜材下方未铺设脊索，膜材四周与主桁架1的连接形式与A膜连接主桁架4的连接形式一致。

下面，说明各主膜的安装方式。

主膜A、C的安装：采用尼龙绳与脊索32的另一端绑扎，然后沿操作平台（在图中未示出）将索头拉至设计位置。采用紧线器拉紧脊索32，调整调节器将脊索32安装到位。然后解开主膜A、C单元捆扎膜体的尼龙绳，如图1所示的主桁架1与环形桁架2之间的空间的角部开始把膜体依次展开，使膜体平铺设在脊索32上。把主膜A、C的单元膜体弧形中点与主桁架1的弧形中点对齐，自弧形中部开始向二边依次用膜材上附属尼龙绳将膜体拉紧。接着将主侧压板4或环形压板6穿过膜体，用紧绳器一端固定住主侧压板4，另一端与环形桁架连接，扳动并调整紧绳器，将膜体拉至环形桁架2，当压板6中的螺栓7穿过锚固板8，拧紧螺栓7，松开紧绳器，从膜材中间向两边依次固定安装。最后将主膜A、C上的防水膜42铺贴到水槽9中，并将防水膜42用膜材端头的尼龙绳绑扎在水槽9中的锚固钢管上，此时整个即主膜A、C膜材的安装。

主膜B、D的安装：主膜B、D先固定主桁架1的上最高处的边界，然后再安装两侧边界，最后固定在环形桁架边界。具体而言，首先，解开主膜B、D的单元捆扎膜体的尼龙绳，松开膜材，把主膜B、D单元膜体自高处固定边沿主桁架展开，将膜材的环形桁架一端穿上压板6，压板6系上安装用尼龙绳，长度不小于25米，把主膜B、D边缘通过棉绳拉至环形桁架2并临时固定，从膜材两边角部由下而上穿两侧压板4，然后，先用自攻螺钉45固定一端膜材。另一端采用紧绳器张拉压板4，当压板4张拉到主桁架1边缘时，仍采用自攻螺钉45自上而下固定住压板4，最后固定环形桁架上一端的膜材，安装方式同前面环形桁架处膜材方式一致。

下面再说明各主膜的收起方法。

膜材收起：膜体的收起顺序为安装顺序的倒序，即先装后拆，后装先拆。主膜A、C的收起方式是在固定压板4、6系上安装用尼龙绳，长度不小于25米→松开环形梁边界→收起膜体正面的尼龙缆绳→再收起膜体反面的尼龙缆绳→用膜体把反面的尼龙缆绳与主桁架结构进行捆扎固定。主膜B、D的收起顺序是在固定压板4、6系上安装用尼龙绳，长度不小于25米→松开环形梁边界→松开主桁架两侧的边界→收起膜体正面的尼龙缆绳→再收起膜体反面的尼龙缆绳→用膜体把反面的尼龙缆绳与主桁架结构进行捆扎固定。

在发明人的实施过程中，临时顶盖操作人员在经过相关的安全、技术培训后，即可胜任所有操作。一般每次拆除单片膜材需要8名工人，并配备一名安全员。其中5名工人为收拢和张拉膜材，另外3名工人为穿压条、拧螺栓，安装或拆除一块顶膜约需3～6小时时间。

截止目前，也曾采用开顶法进行短时间进行施工，施工期间使用过钢结构临时顶盖对反应堆厂房内部进行成品保护。钢结构临时顶盖采用型钢作为骨架结构，骨架上部铺设压型钢板作为挡雨材料，顶盖上部预留5个吊装孔洞，整个令安装在反应堆厂房外壳的混凝土屏蔽墙上。部分小型吊装物项从吊装预留孔洞引入反应堆厂房内部，当大型物项不能从预留吊装孔洞引入时，在吊装该部分物项时，需要将临时顶盖移开，吊装物项吊装就位后，再将临时顶盖盖上，为反应堆厂房内部提供成品保护。

AP1000型核电不适合使用钢结构临时顶盖：AP1000型核电站与坎杜核电站堆型不同，建造特点也存在很大的差异。AP1000型核电站堆型特点是各厂房布局紧凑，反应堆厂房周围施工作业空间非常有限；吊装物项遍布整个反应堆厂房CV内部，特别是大型吊装物项特别多。与坎杜核电相比，AP1000采用土建安装平行施工，反应堆厂房内部需要频繁吊装各种建筑材料、模块、设备、工机具等吊装物项，而反应堆厂房内部没有中小型二次倒运吊装设备，所有吊装物项均需要从CV顶部引入，并且一次吊装到位，依靠从临时顶盖预留吊装孔洞引入和挪开临时顶盖的形式保证反应堆厂房CV内部的方式是无法保证反应堆厂房内部建造顺利进行。且采用开顶法施工周期很长，混凝土屏蔽墙施工工期远远滞后CV4#施工进度，混凝土墙亦在不断的施工过程中，临时顶盖坐落在混凝土筒墙上是无法做到的，只能在CV4#上安装成品保护装置，由于CV承载能力有限，CV4#上部成品保护装置的重量就将受到限制。采用钢结构临时顶盖保护装置对AP1000反应堆厂房CV内部建造过程中进行成品保护是无法满足要求，需要采用新的成品保护措施对其进行保护。另外由于核岛空间狭小，2600吨履带吊车吊臂在保证吊臂有效的安全距离正常吊装作业时，吊臂与CV4环有效使用高度仅为2米，而环吊小车高出CV4#4米（不含环吊小车运行的安全距离），在环吊小车安装到位以后，根据工程进度安排，仍需要使用成品保护装置对其进行成品保护。如临时顶盖必须有效覆盖环吊小车，那么临时顶盖的安装高度将不能满足2600吨履带吊车的安全距离。因此，如何在多重苛刻的限制条件下，在现场有限的空间基础上，设计出成品保护装置，达到成品保护效果，成为AP1000反应堆厂房成品保护的一大难题。

反应堆厂房从CVBH至CVTH就位整个计划工期横跨26个月，特别是从CV4#安装完成到CVTH就位期间，实际工期为16个月，横跨两个雨季和一个台风期。在此期间，CV内部将完成了所有的模块、设备及其他大宗材料的安装，几乎所有的重要设备均集中在此期间安装就位。而在CVTH就位前，反应堆厂房CV内部犹如一个露天的蓄水池，CV内部已安装的各种物项将会遭受到阳光的暴晒、雨水的侵蚀、台风的袭击、积水的浸泡等多种不利自然条件对其产生的不良影响，为了保护这些物项减少其遭受阳光暴晒、雨水的侵蚀等自然条件对其性能产生不良影响，让其满足设计状态。必须根据现场有限的基础条件下，采取有效措施对已建成的物项进行成品保护，跟进工程进度，并且不占用有限的核岛建造工期和施工作业空间的基础上对反应堆厂房内部结构建造过程中所有物项进行成品保护。

从前述实施例可以看出，本申请的发明人解决了AP1000反应堆厂房成品保护的一大难题。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (5)

1.AP1000反应堆厂房内部结构建造过程成品保护装置，其特征在于，包括钢结构骨架和膜结构；钢结构骨架包括主桁架和环形桁架，主桁架呈拱形，包括两纵向梁以及两横向梁，两横向梁横置并连接于两纵向梁之间，主桁架和环形桁架均由钢制安全壳的顶部圆环支撑，主桁架的左侧纵梁和主桁架左侧的环形桁架之间可拆卸地设置有脊索，主桁架的右侧纵梁和主桁架右侧的环形桁架之间也可拆卸地设置有脊索；膜结构包括四片膜材组件，即左侧膜材组件、右侧膜材组件、前侧膜材组件以及后侧膜材组件；左、右侧膜材组件位于主桁架的横向两侧，而前、后侧膜材组件位于主桁架的纵向两侧；左侧膜材组件覆盖主桁架左侧纵梁至主桁架左侧的环形桁架之间的区域并铺设在脊索上，右侧膜材组件覆盖主桁架右侧纵梁至主桁架右侧的环形桁架之间的区域并铺设在脊索上，前侧膜材组件覆盖主桁架前侧的主桁架前侧横梁至环形桁架之间的区域，后侧膜材组件覆盖主桁架后侧的主桁架前侧横梁至环形桁架之间的区域；各膜材组件是可拆卸地连接主桁架和环形桁架的对应部位。

2.如权利要求1所述的成品保护装置，其特征在于，所述膜材组件的边缘包覆有软塑料索，主桁架的各梁上焊接有向外斜向上延伸的附加板，附加板和膜材组件的边缘之间通过主侧压板连接，该主侧压板对应膜材组件的边缘侧有卡槽，该软塑料索卡入到该卡槽中，该主侧压板斜向上延伸，该主侧压板对应所述附加板的一侧与附加板可拆卸地固定连接。

3.如权利要求2所述的成品保护装置，其特征在于，该主侧压板对应所述附加板的一侧与附加板通过螺栓固定连接。

4.如权利要求2所述的成品保护装置，其特征在于，邻近所述环形桁架的膜材组件的边缘绕过环形桁架的上侧，所述环形桁架的外侧固定有向外斜向上延伸的锚固板，锚固板和膜材组件的边缘之间设置有环侧压板，该环侧压板的两头具有两卡槽，膜材组件的边缘的软塑料索卡入到其中的一头的卡槽中，T头螺栓从环侧压板中穿过另一头的卡槽，T头螺栓的T头位于该另一头的卡槽中，T头螺栓通过螺母固定在该锚固板上。

5.如权利要求4所述的成品保护装置，其特征在于，邻近所述环形桁架的膜材组件的边缘连接有防水膜，防水膜相对膜材组件的边缘在径向更向外延伸，并覆盖所述T头螺栓和锚固板后自然延展，防水膜的下方设置有固定于环形桁架的水槽。

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