AP1000核电核岛厂房植筋穿孔塞焊后置埋件施工技术

边 仕 成

(中国核电工程有限公司，江苏 连云港 222000)

AP1000核电核岛厂房植筋穿孔塞焊后置埋件施工技术

边 仕 成

(中国核电工程有限公司，江苏 连云港 222000)

主要介绍了AP1000核电核岛厂房植筋穿孔塞焊安装后置埋件的施工技术方法，对该法用于核岛厂房门洞底部后置埋件施工的工艺流程及操作方法作了阐述，指出门洞底部后置埋件用于安装大型防爆门门框，用植筋穿孔塞焊工艺能够保证钢板与钢筋充分连接，此种焊接方式焊接质量要求较高，可加强后置埋件的受力能力。

核岛，植筋，后置埋件，施工技术

1 工程概况

AP1000核电技术是美国西屋公司设计研发的第三代核电技术，我国是全世界最先运用此技术建设核电站的国家。AP1000核电技术的一个主要特点是模块化施工，很多结构是先预制好再吊装、拼装组成主体结构。因此，核电站主体结构中有很多预埋件的设计，用于结构的连接。因技术的逐渐完善，在建设过程中很多预埋件在土建主体结构施工中并未预埋，这就造成了在主体结构施工完成后仍需安装很多后置埋件。后置埋件是土建施工完成后再把埋板固定在指定的位置，通过在建筑物上打孔种植锚杆而后安装埋板的非预置埋件。传统施工中采用机械膨胀螺栓锚固的后置埋件抗拉承载力较小，且固定后置埋板采用机械螺母紧固形式，后锚螺栓和螺母会突出埋板面，该法在承载力和连接方式上均不满足后续门框的安装需要。植筋穿孔塞焊后置埋件通过植筋为后置埋件的钢板提供锚固能力，通过穿孔塞焊取代螺母机械连接，焊接过后钢筋无需突出钢板表面，很好的解决了此类用于门框安装的后置埋件的功能需要。

2 施工工艺

2.1 工艺设计

植筋穿孔塞焊后置埋件是通过先在混凝土基层上种植钢筋，然后根据种植的钢筋位置在后置埋板上开孔，将后置埋板穿过种植的钢筋，定位好标高、位置，最后将后置埋板与钢筋焊接而完成安装的后置埋件。植筋穿孔塞焊后置埋件施工中同时用到了钢筋种植和钢筋焊接两种连接方式。钢筋种植是用化学植筋胶将钢筋与混凝土基层连接，钢筋焊接是通过焊接将种植的钢筋与后置埋板连接。因为种植的钢筋要焊接后置埋板，焊接是个高温加热的过程，而植筋胶遇热会削弱胶的化学品质和锚固能力，因此植筋穿孔塞焊后置埋件的设计必须解决这一矛盾问题。植筋穿孔塞焊后置埋件在设计时增加了一个过渡段、通过用水或湿润混凝土隔热、控制焊接速度和焊接间隔时间等方法有效的控制了植筋胶部位的温度，使植筋胶在焊接过程中不被破坏。后置埋件焊接施工示意图见图1。

2.2 工艺流程及操作方法

植筋穿孔塞焊后置埋件的主要施工步骤按先后顺序如下：定位放线→表面混凝土凿除→钻孔→植筋孔清理→注射植筋胶、钢筋种植→后置埋件安装及钢筋焊接→板底区域灌浆→钢板表面处理及油漆防腐。

1)首先依据设计文件定位需安装的后置埋件的位置和植筋孔的位置，然后根据定位的位置将后置埋件安装区域里的混凝土凿除至露出外层结构钢筋，为植筋钻孔做准备。

2)结合植筋孔的理论位置避开结构钢筋进行植筋孔钻探，钻孔时，对孔位偏差的要求低，钻孔的灵活性较高，一般成孔数量不少于设计孔数便可，但要尽量使成孔位置分布均匀，有利于整个后置埋件的锚固力分布均匀。

3)钻好孔后用高压气枪对植筋孔和凿除混凝土区域吹风清理干净，再用清孔刷清孔，经多次吹刷直至达到种植钢筋的要求。注意不能用水冲洗，以免残留在孔中的水分破坏植筋胶的性质。

4)选用适合的植筋胶，用注胶枪贴着孔壁从孔的底部开始均匀地注射粘胶剂，注意勿将空气封入孔内，注射完后应立即将钢筋平行于孔洞方向轻轻旋转植入孔中，直至插入孔底。

5)根据植筋孔位置在后置埋板上开孔，并将孔加工成坡口，安装后置埋板。确认埋板标高、位置无误后焊接埋板。焊接之前在灌浆孔里注少量水，通过水隔热控制下面的植筋胶温度。

6)灌浆前，需对板底碎石等杂质进行清理，保证灌浆区域干净整洁。灌浆开始后，必须连续进行，不能间断，并尽可能缩短灌浆时间。灌浆完成后开始养护，达到设计强度后，进行后续工序。

7)现场施工过程中，破坏了后置埋件的防腐涂层结构，后置埋板表面处理完成后需对钢板表面进行补漆，补漆完成后需要对补完漆的钢板表面进行保护，以防止临近区域施工对后置埋件涂层的破坏。

3 钢筋拉拔试验检验

以某AP1000核电工程一门洞后置埋件为例，基材混凝土强度为C35，种植筋为直径22 mm，HRB400热轧带肋钢筋。植筋孔分两段，上面一段孔径和孔深分别为50 mm和355 mm，此段为隔热过渡段，最后用灌浆料填充；下面一段孔径和孔深分别为28 mm和530 mm，此段为钢筋主要锚固力，用植筋胶填充。灌浆料和植筋胶分别选用Sika Grout214高强灌浆料和HILTI RE500SD植筋胶。

因钢筋拉拔试验做的是破坏性试验，试验是通过在后置埋件植筋附近同类型基材上钻3个同样的试验孔，植筋施工时同时在试验孔植筋、灌浆孔注水、模拟后置埋件焊接过程对试验钢筋焊接加热、灌浆孔灌浆，做到同条件。然后通过拉拔试验孔3根种植筋得到的抗拉承载力数据证明后置埋件植筋是否在焊接过后破坏了植筋胶，是否满足锚固力要求。

对于钻孔植筋锚固，钢筋与种植胶(灌浆料)之间的粘结力大于种植胶(灌浆料)与混凝土基层之间的粘结力，故当钢筋受拉力达到一定程度时，固态植筋胶(灌浆料)会随着钢筋一起被拔出，即发生了粘结滑移破坏，此时施加的拉力为极限抗拉承载力,对于圆柱形介质之间的极限抗拉承载力公式为：

P=λπDL

(1)

其中，λ为锚固体与混凝土基材的平均锚固力(摩擦力)；D为锚固体(即固态植筋胶或灌浆料)直径；L为锚固长度。

将以上变量代入式(1)可以得到种植筋的极限抗拉承载力理论值为198 kN。直径22 mm，HRB400钢筋的抗拉屈服强度为152 kN，因此即使将钢筋拉至屈服状态也无法拔出钢筋，故植筋的锚固力设计符合要求。

实际做拉拔试验时3根都没有被拉拔出来，用钢筋拉拔仪持续缓慢施加拉拔力，当施加到钢筋屈服变形后，此时再继续施加拉力，拉拔仪压力表读数基本维持不变，数据记录分别为：203.5 kN，208 kN,215.7 kN，均略大于198 kN的理论值，说明焊接过程没有破坏种植胶，该施工方法可行。

4 施工难点质量控制

4.1 植筋胶密实

保证种植钢筋的锚固力不仅要保证植筋孔的干燥、干净，更重要的是保证植筋胶密实，充分填充钢筋和孔洞之间间隙，不形成气孔。注射植筋胶时应沿孔洞一侧将注胶枪口探入孔底缓缓注胶，一边注胶一边提升枪口直至植筋胶达到2/3孔深位置，注胶结束后需尽快植筋。植筋时应该将钢筋保持竖直，一边缓缓旋转(顺螺纹方向)一边下探，直至孔底。

4.2 种植筋位置测量

因需要避开基础原有的结构钢筋，植筋位置必然分布不规则，种植筋的位置直接影响后置埋板的开孔位置。如果植筋的相对位置测量不准确可能会导致后置埋板上开孔位置和现场钢筋位置不符，直接导致后置埋件无法穿过所有种植筋，后置埋板安装不上，因此种植筋的位置测量是此类后置埋件施工过程中一个需严格控制的过程。至于测量方法，经施工过程中的经验积累，基本形成一个简单有效的测量方法。对于这种植筋孔较多且植筋孔周围混凝土已经挖凿处理的后置埋件，可以用测量放线用的白棉线绷拉形成一个二维坐标系，然后用钢卷尺测量每根钢筋在该坐标系的二维坐标，测量时一定要仔细、精确，通过这样的方法可以很精确的定位每一根钢筋的位置。

4.3 焊接变形控制

此类后置埋件一般尺寸比较大，也因锚固力的需要，一般设计的锚固钢筋比较多，这就可能造成焊接过程中后置埋板因受热不均导致钢板变形。因此在焊接时一定要严格控制焊接速度以及各植筋孔之间的焊接时间间隔，最好是每焊接好一个植筋孔之后暂停焊接，等后置埋板温度降下来后再进行下一个植筋孔焊接。另一个可以有效的控制焊接变形的方法就是合理的选择每个植筋孔的焊接顺序，焊接时先将后置埋件标高定位好，先焊接后置埋板四个角位置的植筋孔，按照对角顺序依次焊接；然后再将后置埋件靠近中心位置的孔焊接；最后是其他区域的孔焊接，也是按照对角顺序依次焊接。这样不仅从工艺上控制埋板的变形也间接的控制了埋板因受热不均而变形。

5 结语

世界任何核电站或者类似的大型建筑工程项目都运用到后置埋件的施工，普通膨胀螺栓机械连接锚固类型的后置埋件与预埋件相比在锚固力和长期的稳定性上都相差甚远。对于设计使用年限长、安全级别高的大型工程项目，种植钢筋穿孔塞焊锚固类型后置埋件施工工艺可以很好的弥补普通膨胀螺栓锚固类型后置埋件的不足。此施工技术已经广泛运用于AP1000核电项目，基本成熟，可推广运用于类似施工要求、类似工程项目上。

[1] 柯梅生.化学植筋技术的实验研究与工程应用[J].施工技术，2001,30(2):36-38.

On construction technique of post-install after planted bar piercing plug welding at workshop of AP1000 nuclear-power nuclear island

Bian Shicheng

(ChinaNuclear-powerEngineeringCo.,Ltd,Lianyungang222000,China)

The paper mainly introduces the construction technical methods for the post-install after the installation of the planted bar piercing plug welding of AP1000 nuclear-power nuclear island workshops, illustrates the craft procedure and operation methods for the post-install construction of the entrance bottom of the nuclear island workshop, and points out the post-install of the entrance bottom can be adopted in the installation of large explosion door frames, and the planted bar piercing plug welding technique can ensure the full connection between the steel plate and the reinforcement, so the welding approach has the high demands for the welding quality, and it can enhance the stress capacity of the post-install.

nuclear island, planted bar, post-install, construction technique

2015-02-26

边仕成(1987- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)13-0117-02

TM623

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