CN108442712A - 一种核电厂结构模块立式拼装方法 - Google Patents

一种核电厂结构模块立式拼装方法 Download PDF

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代帅
王东石
褚贵庆
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Abstract

本发明提供了一种核电厂结构模块立式拼装方法，首先将组合件以子模块为基本单元进行拆分，对子模块进行重新优化组合，并确定拼装顺序；然后根据吊车性能确定出每个到场子模块在拼装平台周围的摆放位置；将前两个子模块吊装至拼装平台的相应位置上；在就位的子模块外侧搭设脚手架；对就位的子模块进行精确测量调整，将子模块调整至最理想位置，再进行拼装焊缝焊接；同理进行下一个子模块的吊装、搭设脚手架、精确测量调整及拼装焊缝焊接过程，按照拼装顺序依次完成后续各子模块，拼装前进路线一般可以两侧同时对称进行，直至所有子模块拼装完成。本发明提供的方法大幅度提高了核电厂结构模块拼装的精度和质量，并避免使用大型吊车，经济性好。

Description

一种核电厂结构模块立式拼装方法
技术领域
本发明涉及一种模块化施工技术，尤其涉及一种核电厂结构模块立式拼装方法。
背景技术
我国大力引进的世界最先进的三代核电技术，在建造技术方面最大的特点即为模块化施工技术，模块化施工技术是一种非常先进的施工技术，具有效率高、质量好、费用低、污染轻等优点。模块化施工技术实现的载体是结构模块，重点是大型结构模块，比如核电CA01结构模块、核电CA20结构模块。其中，核电CA01结构模块是安全壳厂房的核心，模块长宽高尺寸均超过20米，结构总重约874t，包含8个组合件、47个子模块，其构成了反应堆压力容器房间、两个蒸汽发生器房间、一个稳压器房间和换料水池等重要房间；在吊入核岛后，整个安全壳厂房内部结构施工即以其为中心展开，厂房内的平台钢梁一端安装在其墙体的牛腿上，各种管道支架、电气支架等大宗材料亦将定位安装在其墙体的预埋板上，预埋板的核岛坐标位置至关重要。
结构模块有大有小，对于大型结构模块由于受运输道路宽度等的限制，无法在工厂完成模块整体后再出厂，只能先在工厂内完成子模块预制，将子模块运输至离核岛较近的拼装场地，在拼装场地完成模块的整体拼装。现有的拼装技术称为卧式拼装，是指将几个相对小的子模块先拼装成一个相对大的组合件，再将几个组合件总装成模块整体。卧式拼装以组合件为单位进行拼装，每个组合件分别在各自拼装平台上建立独立坐标系，形成组合件后各子模块的位置即相对固定，不能再调整，然后选定组合件中的某一条定位线作为基准与总装的定位线进行对中，也就是说在总装时只能用一条线代表整个组合件的位置，必然会出现个别子模块的平面度、垂直度或几何形状出现偏差，子模块上的钢筋孔、洞口或预埋板相应也会超差，且无法再调整；同时，由于各子模块竖向位置线的误差会导致横向位置线不平行误差，进而影响组合件四周边缘的角度误差，焊缝间隙宽窄不一，不利于自动焊的应用；而且，组合件质量一般在100T以上，组装过程需要频繁使用500T大型吊车，经济性不好。要充分发挥模块化施工的优势，就必须首先解决模块拼装精度问题，对模块拼装工艺进行改进以彻底提高拼装精度显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何大幅度提高核电厂结构模块拼装的精度，并避免使用大型吊车，提高拼装方法的经济性。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种核电厂结构模块立式拼装方法，其特征在于，该方法由以下7个步骤组成：
步骤1：将组合件以子模块为基本单元进行拆分，按照以子模块为基本单元的原则进行拼装工作，为了保证结构安全和提高经济性，个别子模块间可以进行适当优化组合成整体吊装；重新确定各子模块的拼装顺序；
步骤2：在拼装平台上建立坐标系，对拼装平台平面度进行测量调整；建立子模块现场拼装的测量基准点，在拼装平台上确定每个子模块的边界、定位位置点及中心线；根据子模块重量及吊车作业半径，确定出各子模块到场后的摆放位置，减少二次倒运；
步骤3：将第一个子模块和第二个子模块利用吊装翻转工装直接将其吊装至拼装平台相应位置上，并进行临时固定；
步骤4：在已就位的两个子模块外侧搭设脚手架；
步骤5：对子模块进行精确测量调整，将子模块调整至最理想位置，使子模块上各点偏离理论位置尽量小；
步骤6：精确测量调整完成后，进行两个子模块间的拼装焊缝焊接；
步骤7：根据步骤3～步骤6的过程，进行下一个子模块的吊装、搭设脚手架、测量调整及拼装焊缝焊接过程，……，按照拼装顺序依次完成后续所有子模块的拼装，为了提高效率，拼装前进路线一般可以两侧同时对称进行，直至所有子模块拼装完成。
优选地，所述步骤2中，在每个子模块的外边界线上安装定位挡板。
优选地，所述步骤2中，控制单次吊装的总重量，使汽车吊可以满足整个拼装阶段。
优选地，所述步骤4中，脚手架仅供操作人员行走、操作和小型工具的简单存放，不允许设备、大宗材料存放，脚手架施工均布活荷载标准值不得超过3KN/m2。
优选地，所述步骤4中，脚手架搭设原则为：先吊先搭，吊完再搭，内外同时搭，沿着拼装方向延伸，直至闭合，及时加设连墙件或揽风绳。
优选地，所述步骤5中，精确测量包括：参照子模块的绝对坐标，分别测量每个子模块位置线，测量横向DP线的坐标值，测量各子模块垂直度。
更优选地，所述子模块位置线测量时，参照子模块绝对坐标X轴、Y轴方向偏离设计值的允许公差为±9.5mm；所述横向DP线的坐标值的允许公差为±3mm；所述子模块垂直度测量时，参照子模块绝对坐标X轴、Y轴方向的允许公差为±13mm。
优选地，所述步骤5中，子模块精确测量调整结束后，在子模块内侧安装定位挡板。
优选地，所述步骤6中，焊接包括打底焊和填充焊，子模块吊装调整就位后及时进行焊缝焊接以提高结构稳定性；为保证合理的进度，焊缝焊接与下一个子模块吊装时机为：相邻焊缝完成打底焊，间隔焊缝完成填充焊。
优选地，所述步骤6中，拼装焊缝焊接完成后，及时进行复测，消除误差累积，确保下一个子模块的绝对位置。
优选地，现场拼装顺序可根据子模块到场情况微调，但必须时刻保证结构安全。
与传统的卧式拼装方法相比，本发明提供的核电厂结构模块立式拼装方法具有如下有益效果：
(1)立式拼装时，每个子模块竖立后都可以根据子模块在总装中的位置进行精确定位，每个子模块相互独立，通过调整焊缝间隙可以确保每个子模块均就位在其理论位置上，相互之间误差不会累积，拼装精度大幅度提高；
(2)立式拼装不需融资租赁500T大吊车，只需根据拼装进度灵活租用汽车吊即可满足施工要求，起重机械费用可以节约60％以上，经济性更好，对降低核电厂工程造价具有重要意义；
(3)立式拼装时，焊缝位置几乎都是立焊，没有仰焊缝，焊接难度低，效率高，更容易保证焊接质量；
(4)立式拼装时，子模块重量较轻，吊耳制造安装简单，吊装风险小，吊车无需行走，模块吊装变形小，有利于模块最终的变形控制。
附图说明
图1为核电CA01结构模块示意图；
图2为子模块布置平面图；
图3为单个子模块示意图；
图4为本实施例中，具体的拼装顺序示意图；
图5为立式拼装过程示意图；
图6为测点布置示意图。
具体实施方式
下面以三代核电厂最重要的结构模块CA01为例，进一步阐述本发明，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本实施例提供的核电厂结构模块立式拼装方法的具体步骤如下：
将CA01结构模块组合件以子模块为基本单元进行拆分。CA01结构模块示意图如图1所示，CA01结构模块外形尺寸为长26.74米、宽28.96米、高23.47米，结构总重约874t，其构成了反应堆压力容器房间、两个蒸汽发生器房间、一个稳压器房间和换料水池等重要房间，子模块布置平面图如图2所示，单个子模块示意图如图3所示。
在具体拼装实践中，考虑到结构稳定性及施工安全性，应首先保证中间房间的闭合形成，再拼装两侧的房间，本实施例中，具体的拼装顺序如图4所示。根据图4确定的拼装顺序，组织子模块按顺序进场验收，并运输至拼装平台周围。
在拼装平台上建立核岛坐标系，对拼装平台平面度进行测量调整，各子模块DP(位置)线对应位置的偏差应控制在3mm以内，不满足的需加设垫片或打磨处理。
建立子模块现场拼装场地的测量基准点，在拼装平台上放出每个子模块的边界、定位DP点及中心线，放样精度控制在±2mm。同时，在每个子模块外边界线上安装定位挡板，子模块就位测量结束后，在内侧也要安装定位挡板。
根据子模块重量及吊车作业半径，确定出各子模块的摆放位置，确保吊车无需行走即可吊装到位。利用吊装翻转工装，配合吊车翻转竖立子模块，各子模块或子模块组合件的总重量不宜超过80T，以便260T的汽车吊可以满足整个拼装阶段。
为了整个拼装工作能够建立良好的结构支撑，确保结构稳定，首先将13#、14#、15#、16#四个子模块拼装成整体，对其整体吊装竖立后，焊接固定工装，并在两侧分别拉设两道揽风绳进行固定作为后续所有子模块拼装的支撑，立式拼装过程示意图如图5所示。
在13#、14#、15#、16#四个子模块外侧搭设脚手架，2m一层逐层搭设至顶部，搭设时应留出后续测量点及测量视线。
对子模块进行精确测量调整，在DP14和DP15线上以横向118′线M为中心均匀选取三个点，测点布置示意图如图6所示，图6中G点表示观测点。可根据实际需要进行加密测量，将子模块调整至最理想位置，使子模块钢板上各点偏离理论位置尽量小。
吊装12#、17#子模块，搭设脚手架对两个子模块进行测量调整合格后，开始12#与13#、16#与17#子模块间的打底焊，然后开始吊装11#、18#子模块，重复上述的搭设脚手架、测量调整、打底焊接工作，同时完成12#与13#、16#与17#子模块间的填充焊后，开始吊装10#、19#子模块……按照拼装顺序依次进行后续子模块的吊装，直至拼装完成。
本实施例提供的核电厂结构模块立式拼装方法可提高施工精度，缩短施工时间，降低施工费用，可广泛应用在三代核电厂结构模块施工领域，对提高三代核电厂经济性具有重要意义。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种核电厂结构模块立式拼装方法，其特征在于，该方法由以下7个步骤组成：
步骤1：将组合件以子模块为基本单元进行拆分，按照以子模块为基本单元的原则进行拼装工作，为了保证结构安全和提高经济性，个别子模块间进行优化组合成整体吊装；重新确定各子模块的拼装顺序；
步骤2：在拼装平台上建立坐标系，对拼装平台平面度进行测量调整；建立子模块现场拼装的测量基准点，在拼装平台上确定每个子模块的边界、定位位置点及中心线；根据子模块重量及吊车作业半径，确定出各子模块到场后的摆放位置，减少二次倒运；
步骤3：将第一个子模块和第二个子模块利用吊装翻转工装直接将其吊装至拼装平台相应位置上，并进行临时固定；
步骤4：在已就位的两个子模块外侧搭设脚手架；
步骤5：对子模块进行精确测量调整，将子模块调整至最理想位置，使子模块上各点偏离理论位置尽量小；
步骤6：精确测量调整完成后，进行两个子模块间的拼装焊缝焊接；
步骤7：根据步骤3～步骤6的过程，进行下一个子模块的吊装、搭设脚手架、测量调整及拼装焊缝焊接过程，……，按照拼装顺序依次完成后续所有子模块的拼装；为了提高效率，拼装前进路线两侧同时对称进行，直至所有子模块拼装完成。
2.如权利要求1所述的一种核电厂结构模块立式拼装方法，其特征在于：所述步骤2中，控制单次吊装的总重量，使汽车吊可以满足整个拼装阶段。
3.如权利要求1所述的一种核电厂结构模块立式拼装方法，其特征在于：所述步骤4中，脚手架搭设原则为：先吊先搭，吊完再搭，内外同时搭，沿着拼装方向延伸，直至闭合，及时加设连墙件或揽风绳。
4.如权利要求1所述的一种核电厂结构模块立式拼装方法，其特征在于：所述步骤5中，精确测量包括：参照子模块的绝对坐标，分别测量每个子模块位置线，测量横向DP线的坐标值，测量各子模块垂直度。
5.如权利要求1所述的一种核电厂结构模块立式拼装方法，其特征在于：所述步骤6中，焊接包括打底焊和填充焊；焊缝焊接与下一个分单元吊装时机为：相邻焊缝完成打底焊，间隔焊缝完成填充焊。
6.如权利要求1所述的一种核电厂结构模块立式拼装方法，其特征在于：所述步骤6中，拼装焊缝焊接完成后，及时进行复测，消除误差累积，确保下一个子模块的绝对位置。
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