核电厂非能动水箱的施工方法与流程

本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂非能动水箱的施工方法。

背景技术：

随着核电技术的不断发展，采取非能动技术来提高核电厂安全性已成为第三代核电技术的显著特征之一。非能动水箱作为核电厂二回路给水完全丧失事故应对设施，是提高核电厂安全性的重要举措，其布置在反应堆厂房的穹顶下部、外壳外部，呈环状内空的悬挑结构体，非能动水箱的内腔(除顶部)设计为不锈钢覆面结构。

在传统的核电厂非能动水箱的施工方法中，当反应堆厂房外壳施工到非能动水箱的底部位置时，需等周边厂房完成屋面板施工后，按如下顺序进行施工：1)搭设满堂脚手架至非能动水箱底部，搭建水箱底板支撑模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土；2)搭建水箱外筒体施工用脚手架、绑扎钢筋、设置筒体混凝土浇筑用模板、浇筑混凝土、拆除摸板；3)在水箱内部搭设满堂脚手架至非能动水箱顶部，搭建水箱地板支撑模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土(预留换热器等设备引入空洞的二次浇筑区)、拆除模板及脚手架；4)水箱内部进行不锈钢衬里后贴法施工；5)热交换器、管道等引入就位、进行安装作业；6)拆除外围施工脚手架及模板。

因为非能动水箱属于悬挑结构且施工载荷大，所以非能动水箱施工不仅施工支撑体系搭建和拆除工程量大、费用高、高空施工量大，而且水池不锈钢覆面采用传统后贴法施工面临难度高和工期长的问题。

有鉴于传统的核电厂非能动水箱的施工方法存在作业难度大、施工风险高、工作效率低等缺陷，确有必要提供一种高效、便捷的核电厂非能动水箱的施工方法。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：克服现有技术的缺陷，提供一种高效便捷的核电厂非能动水箱的施工方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂非能动水箱的施工方法，其包括以下步骤：

s1：将非能动水箱施工所需的支撑钢结构模块、底部楼板半钢板混凝土结构模块、不锈钢板覆面半钢板混凝土结构模块、筒体钢板混凝土结构模块，以及顶部楼板半钢板混凝土结构模块按施工需求预制，并运输到安全壳外壳施工现场；

s2：依次吊入支撑钢结构模块构件并定位固定支撑钢结构模块，浇筑安全壳外壳的混凝土至支撑钢结构模块顶部标高，形成非能动水箱的支撑结构体；

s3：依次吊装底部楼板半钢板混凝土结构模块、定位并与支撑钢结构模块焊接，拼接底部楼板半钢板混凝土结构模块构件形成非能动水箱底板结构体，浇筑半钢板混凝土结构模块上部混凝土；

s4：依次吊装不锈钢覆面半钢板混凝土结构模块、定位并与底部楼板半钢板混凝土结构模块对接、固定、焊接形成安全壳外壳墙体的外侧面结构体，搭建安全壳外壳墙体的内侧面混凝土浇筑模板，浇筑安全壳外壳该部分墙体的混凝土；

s5：依次吊装筒体钢板混凝土结构模块，第一层模块定位于底部楼板半钢板混凝土结构模块构件并与其固定，第二、三层模块相互定位、对接、固定、焊接形成非能动水箱外侧墙结构体，并浇筑筒体钢板混凝土结构模块内的混凝土；

s6：开顶式引入热交换器设备，就位、固定和安装与热交换器设备接续的管道等物项；

s7：依次吊装顶部楼板半钢板混凝土结构模块、定位并与下部的筒体钢板混凝土结构模块及不锈钢覆面半钢板混凝土结构模块焊接，拼接顶部楼板半钢板混凝土结构模块构件形成非能动水箱顶板结构体，并浇筑半钢板混凝土结构模块上部混凝土；

s8：进行非能动水箱底部不锈钢覆面的铺设及焊接；以及

s9：非能动水箱和热交换器等内部安装物项的移交。

作为本发明核电厂非能动水箱的施工方法的一种改进，所述步骤s1中，所述支撑钢结构模块包括支撑钢结构体和起锚固作用的锚栓。

作为本发明核电厂非能动水箱的施工方法的一种改进，所述步骤s1中，底部楼板半钢板混凝土结构模块为包括钢板、锚栓和加强肋的扇面形结构。

作为本发明核电厂非能动水箱的施工方法的一种改进，所述步骤s1中，所述不锈钢板覆面半钢板混凝土结构模块为包括钢板、锚栓和加强肋的弧面型结构。

作为本发明核电厂非能动水箱的施工方法的一种改进，所述步骤s1中，筒体钢板混凝土结构模块为包括碳钢钢板、双相不锈钢钢板、对拉钢筋和栓钉的弧面型墙体结构。

作为本发明核电厂非能动水箱的施工方法的一种改进，所述步骤s1中，顶部楼板半钢板混凝土结构模块为包括钢板、锚栓和加强肋的扇面形结构。

作为本发明核电厂非能动水箱的施工方法的一种改进，所述底部楼板半钢板混凝土结构模块和顶部楼板半钢板混凝土结构模块的吊装采用平面框架结构吊具，平面框架结构吊具通过与施工吊塔或履带式大吊机连接完成模块的吊装。

作为本发明核电厂非能动水箱的施工方法的一种改进，所述支撑钢结构模块、不锈钢板覆面半钢板混凝土结构模块和筒体钢板混凝土结构模块的吊装采用平衡梁吊具，平衡梁吊具通过与施工吊塔或履带式大吊机连接完成模块的吊装。

作为本发明核电厂非能动水箱的施工方法的一种改进，所述步骤s6中，采用施工塔吊或履带式大吊机将热交换器等设备在水池顶部楼板施工前从水池顶部直接引入、就位，然后在上部楼板施工后进行管道等物项施工。

作为本发明核电厂非能动水箱的施工方法的一种改进，所述步骤s8中，所述不锈钢板覆面与水箱内侧壁的双相不锈钢进行焊接，并对焊缝进行无渗漏检测。

相对于现有技术，本发明核电厂非能动水箱的施工方法将现有在施工现场搭建施工用脚手架和水箱施工支撑体系、再实施高空的大体量钢筋混凝土结构和不锈钢覆面施工改为模块构件设计方案和模块化施工，通过吊车将构件按顺序吊入就位、拼接、固定、焊接和浇筑混凝土，实现了非能动水箱模块构件的工厂预制和现场模块构件整体引入定位后快捷浇筑。

1)非能动水箱结构设计成模块，模块提前在工厂进行预制，使现场施工作业工作量大幅减少，从而有效缩短了非能动水箱占用施工关键路径的工期，对缩短工程整体建造工期贡献明显；

2)非能动水箱模块，特别是迎水面钢板采用双相不锈钢材料，将传统的水池不锈钢覆面的后贴法优化成模块化施工法，大大降低了水池不锈钢覆面的施工难度和施工风险，提高了施工质量；

3)非能动水箱模块的水箱筒体钢板混凝土结构模块，根据功能需要，不同钢板采用碳钢与双相不锈钢钢板两种材料的模块设计方案，不仅满足功能要求同时又可降低建造成本；

4)非能动水箱支撑钢结构模块的采用，取消了传统施工模式的通体施工支撑体系和脚手架，解决了悬挑结构水箱施工难题，模块引入定位后仅有构件间的对接焊接和混凝土浇筑工作量，消减了现场用工高峰，降低了施工风险；

5)非能动水箱模块采用标准化设计，可大幅提高模块构件预制效率，大量现场施工工作量转移至工厂进行，相对于现场的施工环境有较大改善，也为提高施工质量创造了有利条件。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂非能动水箱的施工方法进行详细说明，其中：

图1是本发明核电厂非能动水箱的施工方法对应的核电站厂房的剖面示意图。

图2a和2b是本发明核电厂非能动水箱的施工方法中，1/2非能动水箱模块划分的主视图和俯视图。

图3a和3b分别是本发明核电厂非能动水箱的施工方法中，支撑钢结构模块的主视图和俯视图。

图4a和4b分别是本发明核电厂非能动水箱的施工方法中，底部半钢板混凝土结构模块的主视图和俯视图。

图5a和5b分别是本发明核电厂非能动水箱的施工方法中，不锈钢覆面半钢板混凝土结构模块的主视图和俯视图。

图6a和6b分别是本发明核电厂非能动水箱的施工方法中，筒体钢板混凝土结构模块的主视图和俯视图。

图7a和7b分别是本发明核电厂非能动水箱的施工方法中，顶部半钢板混凝土结构模块的主视图和俯视图。

图8a和8b分别是本发明核电厂非能动水箱的施工方法中，模块吊具的结构示意图。

图9至图15是本发明核电厂非能动水箱的施工方法的施工方法示意图，示出了不同阶段的非能动水箱的构造。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参照图1至图15所示，本发明核电厂非能动水箱的施工方法包括以下步骤：

s1：将非能动水箱施工所需的支撑钢结构模块10、底部楼板半钢板混凝土结构模块20、不锈钢板覆面半钢板混凝土结构模块30、筒体钢板混凝土结构模块40，以及顶部楼板半钢板混凝土结构模块50按施工需求预制，并运输到安全壳外壳施工现场；

请参照图1至8所示，具体地，步骤s1中，非能动水箱划分为五类模块，即非能动水箱模块构件划分为支撑钢结构模块10、底部楼板半钢板混凝土结构模块20、不锈钢板覆面半钢板混凝土结构模块30、筒体钢板混凝土结构模块40、顶部楼板半钢板混凝土结构模块50，各类模块根据设计确定具体数量、相邻模块对接并焊接形成非能动水箱的相应结构体。

例如，根据本发明的一个实施方式，请参照图3a和3b所示，支撑钢结构模块10共设46个模块均布设置，构成非能动水箱施工期间的施工载荷和运行期间的承载载荷，支撑钢结构模块10包括支撑钢结构体100和起锚固作用的锚栓102两部分，具体结构和锚栓根据承载水箱载荷、地震载荷、风载荷以及施工载荷等综合考虑确定计算设计确定，支撑钢结构模块10按标准设计，均布设置，具体模块数量可根据工程实际、综合考虑确定。

请参照图4a和4b所示，底部楼板半钢板混凝土结构模块20共设12模块均布设置，相邻模块拼接并焊接形成底部楼板结构体，底部半钢板混凝土结构模块20为包括钢板200、锚栓202和加强肋204的扇面形结构，底部半钢板混凝土结构模块20按标准设计，具体模块数量可根据工程实际、综合考虑确定。

请参照图5a和5b所示，不锈钢板覆面半钢板混凝土结构模块30共设12个模块，相邻模块对接并焊接形成单面不锈钢覆面，不锈钢覆面半钢板混凝土结构模块30为包括钢板300、锚栓302和加强肋304的弧面型结构，不锈钢覆面半钢板混凝土结构模块30按标准设计，具体模块数量可根据工程实际、综合考虑确定。

请参照图6a和6b所示，筒体钢板混凝土结构模块40分三层每层按12个，共36个模块设计，模块依次吊入就位、对接并焊接形成水箱外侧墙体，筒体钢板混凝土结构模块40为包括碳钢钢板400、双相不锈钢钢板402、对拉钢筋404和栓钉406的弧面型墙体结构，筒体钢板混凝土结构模块40按标准设计，具体模块数量可根据工程实际、综合考虑确定。

请参照图7a和7b所示，顶部楼板半钢板混凝土结构模块50共设12个模块，相邻模块拼接并焊接形成水箱顶部楼板结构体，顶部半钢板混凝土结构模块50为包括钢板500、锚栓502和加强肋504的扇面形结构，顶部半钢板混凝土结构模块50按标准设计，具体模块数量可根据工程实际、综合考虑确定。

s2：将安全壳外壳施工至非能动水箱的支撑钢结构模块设置部位，定位固定支撑钢结构模块、浇筑安全壳外壳的混凝土至支撑钢结构模块顶部标高；

请参照图9所示，具体地：安全壳外壳施工至非能动水箱支撑钢结构模块10构件设置部位，模块采用施工吊塔或履带式大吊机通过吊具60依次吊入定位、固定，锚栓锚固进安全壳外壳。

s3：依次吊装底部楼板半钢板混凝土结构模块20、定位并焊接，浇筑支撑钢结构模块10锚固部位的外壳筒体和半钢板混凝土结构模块上部混凝土；

请参照图10所示，具体地：采用施工塔吊或履带式大吊机通过吊具60依次吊装底部楼板半钢板混凝土结构模块20、定位并与支撑钢结构模块焊接，拼接底部楼板半钢板混凝土结构模块构件形成非能动水箱底板结构体，并浇筑半钢板混凝土结构模块上部混凝土；

s4：依次吊装不锈钢覆面半钢板混凝土结构模块30，定位、对接、固定、焊接，并浇筑外壳筒体混凝土；

请参照图11所示，具体地：采用施工塔吊或履带式大吊机通过吊具60依次吊装不锈钢覆面半钢板混凝土结构模块30，定位于底部楼板半钢板混凝土结构模块20、相邻模块构件对接、固定并焊接形成水箱单侧不锈钢覆面，然后搭建安全壳外壳墙体的内侧面混凝土浇筑模板，并浇筑安全壳外壳该部分墙体的混凝土；

s5：依次吊装筒体钢板混凝土结构模块40，定位、对接、固定、焊接，并浇筑混凝土；

请参照图12所示，具体地：采用施工塔吊或履带式大吊机通过吊具60依次吊装水箱筒体第一层钢板混凝土结构模块的子模块固定于底部楼板半钢板混凝土结构模块20，相邻模块对接、焊接，让后吊装第二层、等三层子模块进行对接、焊接，完成水箱外墙体结构的模块定位、焊接形成非能动水箱外侧墙结构体，并浇筑筒体钢板混凝土结构模块内的混凝土。

s6：开顶式引入热交换器设备；

请参照图13所示，具体地：采取开顶式施工法，即采用施工塔吊或履带式大吊机将热交换器等设备在水池顶部楼板施工前从水池顶部直接引入、就位，然后在上部楼板施工后进行管道、线缆等施工。

s7：依次吊装顶部楼板半钢板混凝土结构模块50、定位、焊接，并浇筑上部混凝土；

请参照图14所示，具体地：采用施工塔吊或履带式大吊机依次吊装水箱顶部楼板半钢板混凝土结构模块50，定位并与下部的筒体钢板混凝土结构模块40及不锈钢覆面半钢板混凝土结构模块焊接30，拼接顶部楼板半钢板混凝土结构模块形成非能动水箱顶板结构体，并浇筑半钢板混凝土结构模块上部混凝土；

s8：进行非能动水箱底部不锈钢覆面铺设及焊接；

请参照图14所示，具体地：底部楼板半钢板混凝土结构模块20上面进行二次混凝土浇筑及找平，然后铺贴不锈钢板覆面，不锈钢板覆面与水箱内侧壁的双相不锈钢进行焊接，并对焊缝进行无渗漏检测，确保水箱的防渗漏功能。

s9：非能动水箱和热交换器等内部安装物项的移交，转入成品保护。

请参照图15所示，具体地：施工水箱顶部围堰，完成结构体施工，水箱及热交换器等内部安装物项的移交，转入成品保护。

请参照图8a和图8b所示，根据本发明的一个实施方式，模块采用两种吊具，底部楼板半钢板混凝土结构模块20、顶部楼板半钢板混凝土结构模块50采用平面框架结构吊具，支撑钢结构模块10，不锈钢板覆面半钢板混凝土结构模块30、筒体钢板混凝土结构模块40采用平衡梁吊具，吊具包括钢丝绳600、平衡梁602、平面框架606及吊点604，平衡梁、平面框架结构尺寸及吊点位置根据起吊模块构件进行包络设计，钢丝绳600与吊机连接并起吊模块，实现吊具共用。

结合以上对本发明实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明核电厂非能动水箱的施工方法将现有在施工现场搭建施工用脚手架和水箱施工支撑体系、再实施高空的大体量钢筋混凝土结构和不锈钢覆面施工改为模块构件设计方案和模块化施工，通过吊车将构件按顺序吊入就位、拼接、固定、焊接和浇筑混凝土，实现了非能动水箱模块构件的工厂预制和现场模块整体引入定位后快捷浇筑。

1)非能动水箱结构设计成模块，模块提前在工厂进行预制，使现场施工作业工作量大幅减少，从而有效缩短了非能动水箱占用施工关键路径的工期，对缩短工程整体建造工期贡献明显；

2)非能动水箱模块，特别是迎水面钢板采用双相不锈钢材料，将传统的水池不锈钢覆面的后贴法优化成模块化施工法，大大降低了水池不锈钢覆面的施工难度和施工风险，提高了施工质量；

3)非能动水箱模块的水箱筒体钢板混凝土结构模块，根据功能需要，不同钢板采用碳钢与双相不锈钢钢板两种材料的模块设计方案，不仅满足功能要求同时又可降低建造成本；

4)非能动水箱支撑钢结构模块的采用，取消了传统施工模式的通体施工支撑体系和脚手架，解决了悬挑结构水箱施工难题，模块引入定位后仅有构件间的对接焊接和混凝土浇筑工作量，消减了现场用工高峰，降低了施工风险；

5)非能动水箱模块采用标准化设计，可大幅提高模块构件预制效率，大量现场施工工作量转移至工厂进行，相对于现场的施工环境有较大改善，也为提高施工质量创造了有利条件。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。