中國報告大廳網訊,在核電工程領域,不鏽鋼水箱行業作為關鍵設施,其施工技術的發展備受關注。隨著我國自主研發的第三代核電站建設推進,不鏽鋼水箱的施工面臨著工程量激增、施工難度加大等新挑戰,傳統工藝已難以滿足需求,技術創新成為行業發展的必然趨勢。
不鏽鋼水箱在核島外殼混凝土結構外側占據重要位置,繞外殼一周分為三段,彼此相互隔開、互不影響。該水箱設計標高在42m以上,由下部地坑和上部環廊結構組成,其中環廊作為主體區域,總高度約13m。不鏽鋼水箱覆面的內環牆半徑為28m,外環牆半徑為31m,其底板、壁板、頂板均採用厚度不等的022Cr19Ni10 材質不鏽鋼覆面,整體覆面面積達3000m²以上。
《2025-2030年中國不鏽鋼水箱行業市場調查研究及投資前景分析報告》指出,施工過程中,不鏽鋼水箱面臨著諸多難點,如密閉空間內通風條件差、材料倒運困難、覆面安裝操作不便以及射線拍片量較大等問題,這些都對施工效率和質量構成了挑戰。
傳統的不鏽鋼水箱行業覆面施工採用 「後貼法」,其流程為主體結構施工完成後,進行接觸面鑿毛處理、安裝型鋼支撐、抹灰施工,最後安裝不鏽鋼覆面。但這種工藝存在覆面安裝周期長、施工效率低,且主體結構施工完成後誤差較大,往往需要二次處理等問題。
為解決傳統工藝的不足,經過研究探索,形成了三種優化方案:
毛面牆施工工藝:將鐵絲網與大模板組合,在模板表面塗刷混凝土緩凝劑以減緩表面混凝土凝結時間,模板拆除後立即對牆體表面沖毛,使混凝土牆體表面毛面效果一次成型,為後期抹灰創造有利條件。
界面劑施工工藝:界面劑為環氧樹脂材料,由多種材料複合改性而成。攪拌後塗刷至混凝土表面,藉助鹼水作用改善老混凝土面的浸潤性,使材料滲透至老混凝土表面孔隙中,增強與老混凝土表面的機械黏結力。
模塊化 「先貼法」 施工工藝:將原設計圖紙中的多塊不鏽鋼覆面拼裝成整體單元塊進行安裝,把水箱池壁覆面板作為混凝土澆築的一側模板,減少龍骨安裝和二次抹灰工序,實現不鏽鋼覆面與混凝土結構模板緊貼、一次澆築成型,將多道工序合併為一道。
毛面牆施工工藝模擬試驗:選用合適尺寸的膠合板模板,表面鋪設雙層 「六角擰花」 型鐵絲網並保證平整,防止 「鼓包」 影響混凝土面,同時在鐵絲網表面均勻塗刷 CHUPLOT-21 型緩凝劑。選取 6 個柱形共 12 個面進行沖毛試驗,分為兩組,每組 3 個。混凝土澆築 3 小時後,以半小時為間隔逐步拆除模板。結果顯示,混凝土澆筑後 5-7 小時拆模,邊拆模邊沖毛,前後沖兩遍,毛面效果最佳,能滿足不鏽鋼覆面施工所需的毛面要求。
界面劑施工工藝模擬試驗:試驗所用界面劑為環氧樹脂材料,具備抗 125℃高溫和固化強度 105MPa 的優良性能。按一定比例適配後塗刷在 C60 混凝土試塊上進行試驗,結果為彎曲強度 105MPa,拉伸強度 65MPa,伸長率 2.5%,在 110℃條件下 2h 無軟化,剝離時與混凝土連接在一起。
模塊化先貼法施工工藝模擬試驗:在車間將不鏽鋼覆面拼裝成整體模塊,運輸到試驗場地後模擬現場鋼筋牆體。待模塊就位,檢查與主體結構物項的匹配性,支設模板並澆築混凝土,同時實時監測模塊整體變形量。試驗表明,該工藝能保證不鏽鋼覆面與主體結構一次成型,且垂直度和變形符合要求。
通過對三種工藝的模擬論證和對比分析,模塊化 「先貼法」 施工工藝在不鏽鋼水箱覆面安裝中更具優勢,模塊可在車間製作拼裝後運輸到現場安裝,能縮短施工邏輯主線上的周期,因此被選為最優工藝。
不鏽鋼覆面模塊最優形式確定:根據非能動熱量導出水箱的結構特點,形成兩種可行性方案。
方案一:將頂覆面與壁覆面在車間做成整體倒 「U」 型模塊,整體吊裝就位。待牆體及頂板混凝土澆築完成後,在水箱內部拆除支撐桁架,再進行剩餘不鏽鋼覆面施工。該方案模塊按整體 16 個劃分,起吊重量控制在 100t 以內,需採用大型履帶吊車(如 SCC10000 履帶起重機)吊裝。相比某核電機組同類型不鏽鋼水箱專項計劃,預計總工期可縮短 115 天,但增加的費用約 2300 余萬元,主要包括不鏽鋼覆面支撐補強、大型履帶吊車進場及租賃、桁架支撐體系製作、輔助措施等。
方案二:將頂板和壁板覆面做成單片模塊,車間將多塊覆面做成單元體,待池壁牆體鋼筋綁紮完成後,用塔吊吊裝就位,覆面一側支設模板並進行必要的支撐加固,牆體澆築完成後拆除模板,在水箱內搭設腳手架作為頂板模塊的支撐體系。單元體模塊劃分結合土建施工段劃分、現場運輸能力及模塊變形控制,控制長、寬尺寸,起吊重量約 3t。相比某核電機組同類型不鏽鋼水箱專項計劃,預計總工期可縮短 97 天,增加的費用約 410 余萬元,主要包括不鏽鋼覆面支撐補強、模板支撐體系強化、輔助措施等。
綜合技術先進性、可實施性、工期節約、經濟性等因素,方案二被確定為不鏽鋼水箱的優選方案。
不鏽鋼覆面模塊化 「先貼法」 施工模擬試驗:為驗證工藝可實施性,在現場正式實施前,選擇一塊除標高外其他參數與不鏽鋼水箱一致的非不鏽鋼水箱區域進行試驗,確保結論可靠。試驗明確了工藝的重點注意事項與流程,現場制定專項措施,如不鏽鋼覆面模塊出廠前在外側粘貼保護膜加強成品保護,採用密封條對模塊的真空檢測盒進行封堵。
不鏽鋼覆面模塊化 「先貼法」 施工流程:結合現場垂直和水平運輸能力以及不鏽鋼覆面的剛度,不鏽鋼覆面池壁先貼法模塊分為多個內環牆弧形模塊和外環牆弧形模塊,最大模塊尺寸為 9.9×4.3m,重約 3.2t。
模塊製作:池壁模塊最大由 6 塊壁板拼接而成,拼接焊縫為帶墊板對接焊縫,採用手工氬弧焊焊接,覆面板背面與墊板之間點焊固定。
模塊吊裝:模塊在車間製作完成並驗收合格後,按現場安裝順序用平板車倒運至現場。吊裝採用多吊點平衡梁吊裝,平衡梁為 H200 工字鋼,長約 9m,上焊接至少 4 個吊耳。模塊宜採用 4 點吊裝,水平寬度為 4m 時可採用 2 點吊裝,吊點需均勻設置以保證平衡,特殊形狀模塊可適當調整,調整位置根據模塊重量平均分攤確定。平衡梁的抗彎、抗剪、軸心受壓等參數經計算滿足使用要求。
覆面模塊安裝就位:在模塊對接位置畫出組對控制線,模塊直接吊裝至指定位置,就位後利用移動平台或站在牆體鋼筋上拆除吊鉤並進行模塊加固。吊裝前,根據水平拉杆位置提前調整鋼筋,避免模塊加固的水平拉杆與主體結構鋼筋衝突影響吊裝。牆體模板主要採用弧形定型模板,定型模板需架設龍骨以保證整體剛度。
實施效果檢查:不鏽鋼水箱覆面採用模塊化先貼法施工後,主體結構施工與不鏽鋼覆面施工同步進行,確保施工質量滿足設計要求。
進一步優化思路:為提高施工效率,探究三代核電機組反應堆廠房開頂法施工的可行性,對部分尺寸較小的不鏽鋼水箱施工工藝深度優化,採用整體模塊吊裝施工技術,以最大限度提高效率,縮短主線工期。
不鏽鋼水箱整體模塊施工難點及對策:
變形控制:模塊在製作、倒運、吊裝、安裝過程中可能產生變形,影響模塊就位及水箱覆面尺寸偏差。對此,車間製作時嚴格把控尺寸精度,倒運過程使用胎具運輸,吊裝採用桁架吊裝工具,防止模塊變形。
混凝土漏漿及封堵:模塊吊裝就位組裝成整體後澆築混凝土,存在漏漿風險,會影響不鏽鋼覆面整體清潔度及後續焊接。建議模塊就位後先整體檢查,對有縫隙及可能漏漿的位置用泡沫條和密封膠有效封堵。
通過對某核電機組不鏽鋼水箱覆面施工技術的研究,模塊化 「先貼法」 施工技術被確認為現階段最合理的工藝。該技術打破傳統 「後貼法」 固有思維,使不鏽鋼覆面在水箱主體鋼筋綁紮階段與土建結構同步安裝,將大量不鏽鋼覆面板的拼接、焊接、無損檢測工作在車間完成,有效減少現場人工投入和密閉空間作業量,縮短項目建造工期,實現本質安全和質量提升,取得良好社會效益和經濟效益,為後續同類堆型核電建造提供了參考和借鑑。

