CA01结构模块附件安装施工优化研究

2022-09-10

1 引言

AP1000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厂。与传统压水堆技术最大不同在于其采用非能动系统设计, 简化了安全系统配置, 减少了安全支持系统, 大幅减少安全级设备及抗震厂房数量, 减少事故情况下对操作人员的要求, 大大降低人因错误造成事故扩大的可能性。其施工特点是模块化施工、开顶法吊装、模块预制工厂化、土建安装平行施工等, 以大幅降低降低成本、压缩工期为目标。

CA01模块主要用于布置蒸汽发生器、稳压器、换料水箱及燃料转运通道等, 是整个AP1000核岛中最核心的模块之一, 具有重量重, 体积大且外形不规则等特点。

由于CA01就位后附件安装数量众多, 工作量大, 涉及土建、机械、管道、电气、防腐等多个专业, 工作面覆盖整个CA01模块, 这些工作完成后最终进行墙体内混凝土浇筑。国内某AP1000核电依托项目1#核岛CA01模块自2010年3月底就位后, 附件安装历时近3年, 对核岛建安施工进度产生很大的影响。本文根据该项目1#、2#机组施工情况, 主要对CA01模块安装就位后影响附件安装工期的制约因素进行分析研究, 从施工逻辑及技术措施方面提出减少工期的一些优化措施及建议。

2 工程概况

由于AP1000采用的是模块化施工, CA01子模块是在预制厂进行预制, 然后运输至组装现场进行组装, CA01结构模块组装完成后, 利用液压平板车将其整体运至NI区域, 然后将其整体吊装就位于反应堆厂房。

受限于总体施工进度、现场施工影响及大吊车额定载荷要求根据1#、2#机组CA01模块施工情况, CA01安装就位后仍有大量结构附件安装工作, 主要有以下几方面内容:

考虑现场施工条件及进度要求, CA01-35、45等子模块在CA01就位后安装;

CA01模块顶部换料机轨道基础在CA01模块就位后混凝土浇筑前进行安装;

CA01-25子模块盖板需要在其墙体内混凝土浇筑完成后进行安装;

其他附件安装, 主要包括:OLP板 (Overlay Plate) 、角钢梁、牛腿、基础连接板、补强板、顶部盖板、套管、防漏槽封板, SG托架、管道及其贯穿件、电气及其贯穿件等;

另外还有一些其他拼装阶段未完成遗留到就位后进行的工作, 如防漏槽、CA01-40水箱盖板安装等。

经统计, 在CA01模块就位后安装的结构附件数量约13000件, 焊缝长度总计将达3000m, 总重约150t。

3 CA01模块附件施工工艺

AP1000采用模块化施工:就是在车间里预制模块, 在可控制的环境里最大化制造, 与施工平行, 从而缩短建造工期。CA01模块总体施工逻辑如下:

CA01模块预制→模块运输至现场组装→模块就位安装→模块附件安装→模块墙体内混凝土浇筑。

其中, 附件安装除OLP需要开孔, 其它附件安装工艺流程类似, 主要工艺流程如下:

定位放线→OLP开孔 (仅涉及OLP) →定位点焊→焊接及NDE→最终尺寸检查。

4 CA01模块附件安装制约因素分析

根据1#、2#机组模块组装情况, 影响模块附件安装施工工期的制约因素主要有以下几个方面:

4.1 设计变更频繁;由于设计变更不断变更, 出现增加或减少附件数量、改变安装方式、改变材质、增加焊接要求等, 造成附件安装增加工程量、出现返工等情况;

4.2 材料进口, 采购周期长;由于AP1000核电其中运用了大量美标材料, 很多材料需要从国外进口, 采购周期长。

4.3 附件预制工作安排与现场需求不匹配, 或变更新增附件需要重新采购材料等, 制造周期直接制约附件安装进度;

4.4 资源配备不足;根据1#、2#机组CA01模块附件安装施工情况, CA01模块附件很多可以在模块组装阶段就可以进行安装的工作, 由于人力资源配置不足, 导致在模块就位后进行安装, 增加附件安装阶段的工程量。

4.5 施工质量不合格, 造成返工;由于施工质量不合格造成返工, 不仅浪费材料, 物力, 人力等资源, 同时对工期也会产生一定的延误。

4.6 交叉施工影响;模块化、开顶法施工的要求, 决定了AP1000核岛建设建安一体化平行施工的模式, 导致核电建造过程建安工序之间的深度交叉。CA01模块附件种类繁多, 数量较多, 施工工作面广, 模块就位后, 核岛施工区域有限, 其中土建、机械、管道、电气、防腐等多个专业同时施工, 交叉作业严重, 对其安装施工进度产生很大影响。

5 优化措施及方法

根据1#、2#机组施工经验, 针对CA01模块附件在安装阶段存在影响工期的制约因素, 可采取以下措施方法, 提高工作效率, 缩短工期。

5.1 加强施工及技术准备

由于CA01模块附件安装设计变更频繁, 存在很多设计冲突, 因此我们在施工技术准备阶段, 需要重点加强以下几方面工作:

5.1.1 加强图纸会审及技术交底工作, 对于变更增加或改变的的一些附件, 利用三维模拟, 提前发现一些设计冲突等问题, 及时发出澄清及变更进行处理

5.1.2 对于附件变更中经常用到的且采购周期较长的材料, 同时此部分材料在其它结构模块上也广泛应用的, 可以编制一些备料计划, 以备不时之需

5.1.3 加强附件预制验收及安装现场施工环境条件检查工作。

5.2 调整部分附件安装施工逻辑

根据1#、2#机组经验, 为降低模块附件安装工期, 可调整一部分附件安装工作的施工逻辑, 将其在组装阶段进行安装, 以减少附件安装阶段的工作量, 从而减少附件安装工期。主要表现在以下方面:

基础连接板、部分基础连接板 (钢筋保留到现场安装) 、角钢梁、补强板、防漏槽封板等安装这些附件体积小、重量轻, 但是数量多, 在模块就位后, 安装工作面位置交叉作业较多, 且组装场地脚手架、焊接操作空间等施工条件比核岛内施工更加方便, 因此, 这些工作可以在模块组装阶段进行安装。

5.3 OLP孔洞开孔

根据统计情况, 依托项目2#机组OLP约660块, 开孔数量约7595个, 其中在CA01安装就位后开孔数量约达6500个, 仅此一项就需工期将近130天 (注:根据依托项目1#、2#机组情况, 一台磁力电钻钻孔效率约为50孔/天) , 若这些孔洞在预制或组装阶段开好, 则可大大减少模块附件安装阶段的工期。同时由于模块在预制、组装阶段可水平放置时利用磁力电钻开孔效率更高, 更快。

通过将上述工作调整至CA01拼装阶段施工, 不仅可减少模块安装后附件安装工作量, 还大大降低核岛进行安装的人力、物力资源投入的准备时间, 同时这些附件在组装场地安装条件比就位后安装条件更好, 施工更加方便。

另外, 根据CA01模块拼装进度及大吊车载荷情况, 其它附件安装工作可及时根据现场情况作出调整。

5.4 优化附件安装施工方法

CA01模块附件中有很多附件重量较大, 安装比较困难, 通过优化一些施工方法, 采用一些工装等, 可大大加快附件安装效率。如:

5.4.1 采用一些辅助工装, 如在模块就位后安装的子模块、OLP等, 在其安装组对过程时, 可以采用“焊接麻板+垫铁”方式调整模块组对错边及焊接间隙问题。

5.4.2 通过在双相不锈钢上焊接一块炭钢辅助板, 提升磁力电钻吸力, 从而完成双相不锈钢板上的OLP开孔。

5.4.3 通过在附件上焊接吊耳, 在安装位置墙体上不焊接吊耳或下部焊接托板, 利用倒链进行安装过渡调整, 提高吊装效率, 减少吊装交叉作业影响。

5.5 加强质量管控

5.5.1 加强关键工序控制, 尤其是事前控制, 如附件安装定位放线。由于CA01模块附件定位放线图很多都是从模块墙体内部向外视图, 很容易看错方向, 造成放线错误, 从而导致后续开错孔、安装位置出错等, 造成返工。

5.5.2 采用合理的焊接工艺, 对于容易焊接变形的附件, 注意控制焊接速度及焊接顺序, 提高焊接质量。

6 结论综述

综上所述, 通过采取一定的措施以及施工逻辑优化后, 不仅可以提高CA01模块附件安装质量, 减少资源浪费, 提高施工效率, 同时优化后, 经测算 (按一个班组人员:1铆工+2普工+1焊工进行估算) , CA01模块附件安装阶段工期至少可优化减少约380天, 从而大大提高核岛建安施工进度, 对整个工程的进度、投资都将产生很大的影响。

通过1#、2#机组CA01模块附件安装施工, 我们积累了很多的有用的经验, 同时也有很多措施已经在现场进行了实践验证, 本文也针对这些经验进行了简单的总结和归纳, 可为以后类似项目施工提供一定的借鉴和参考。当然, 由于现场施工情况复杂多变, 影响工期的制约因素也会根据各项目具体情况有所不同, 需要根据实际情况及时作出调整。

摘要：本文根据国内某AP1000核电依托项目1#、2#机组CA01大型结构模块就位后结构附件安装情况, 主要从施工逻辑及施工技术措施方面对工期的影响进行研究、优化。目的是总结经验, 为类似模块或后续AP1000核电工程施工提供更加优良的施工方案及方法, 提高施工效率, 缩短工期, 降低成本, 为项目更加有效的完成提供一定的参考指导。

关键词：CA01模块,附件安装,工期,优化研究