核电站管廊模块化施工技术应用研究——以y核电站为例

宋小霞

（中国核工业二四建设有限公司，福建 漳州 363000）

模块化施工作为一种新兴的标准化施工理念，逐渐从传统的制造领域拓展，并广泛使用在核电建设、桥梁施工、石油化工等重大工程中。模块化施工是一项有别于传统施工工艺的现代化理念，在继承传统工艺优点的基础上进行全方位优化。在预制、吊装、运输等现代化工艺、技术的支撑下，大量推动模块作业，将整个工程模块进行分项、剖析，实现施工环节的整合、重组，逐步实现更大范围的模块化施工，从而确保工期的准时，保证项目的最大综合效益。

基于模块化施工的关键及核心，在核电施工中，首先，依托平行作业理论，合理安排结构模块、设备模块的进度，提高电站的建设工期。其次，依托模块工厂的集成优势，最大限度地将设备、管道、电气仪表、支架等进行组装与集成，以加快项目的施工速度。最后，管廊施工环节的模块化施工应该在设计改变量不大的同时迅速进行规模化生产，从而确保整个管廊模块化施工的能耗低、功效快、安全性高、综合效益强等特点和需求。因此，研究模块化施工在核电施工领域的应用，实现工程质量和综合效益齐头提升，具有重要的现实意义。

1 y核电站项目概述

y核电站作为我国目前的第三代核电站，在设计特点方面，相较于第一、二代核电建设技术，采用了非能动设计原理，将传统的压水堆核电站进行科学化的简化，将电厂系统、相关部件进行简化，实现施工工期的压缩、提高维护和运行的高效性、降低维护成本和造价、压缩发电成本等多重功效。在建造方面，借助模块化施工的现代化技术，在工厂制作子模块，通过设备模块、结构模块的组装与整合，在施工现场进行组装，从而全面提升施工进度[1]。

2 管廊模块化施工的设计要点

为有效适应管廊工程的特点，需要在模块的预制、运输、安装等多个环节中，对模块的尺寸、型号、管支架等多个组件进行综合考量，确保各个环节符合模块化施工的设计要求。

2.1 模块长度的技术设计

对于模块长度的选择，应该充分考虑运输条件、制造成本、施工便利程度等多方面因素。如果模块长度过大、重量与尺寸过大，就会使运输转弯半径加大，增加运输的难度；也可能因为道路条件达不到要求，耽误项目施工进度。如果模块的尺寸过小，则很容易在经济效益低下的情况，导致整个模块化施工事倍功半，失去了模块化施工的实际效益。

综上所述，根据不同的模块长度，将管廊分解为若干模块进行施工，模块划分主要从以下3个方面进行考虑。①制造成本：根据不同的廊道，设置2 m、5 m的标准段模块设计，有效降低施工成本，实现最大的经济效益。②现场运输：大部分现场道路可以满足载重的运输要求，这样尽可能减少运输环节的道路平整、加厚等工作，提高运输效率，同时还便于选择合适的运输车辆。③管道安装：标准段长度的管道安装可以合理调配吊车型号，要合理安排施工时段，避免出现吊车使用峰、谷期的情况，确保整个安装工作有序进展[2]。

2.2 预制管廊接头形式

根据接头型号，预制综合管廊接头可以分为承插式接头和平口式接头。相较于传统的承插式接头，平口式接头有以下3个优势：①制作流程难度系数较低。②接头精度要求更低，提高操作效率。③承受的应力更大，适用于管廊施工环节之中。但是，由于接缝的上下通透特点，导致防渗效果不尽如人意。

承插式接头在精度、防渗方面，相较平口式接头更佳。

作为目前比较常用的接头型号，凹槽式承插头即企口接头，根据具体的接头细节，可以分为以下几个类型：A型、B型、C型企口式预制管廊接头。

图1 接头型号划分示意图

在企口接头的结构中，水平面又称工作面，竖直面又称端面。在A型接头中，企口的水平面称为工作面，竖直面称为端面。工作面不需要止胶台，只需要在端面预留出凹槽，进行密封胶圈的安装工作。但是，由于施工对接阻力相对较小，衔接处的防渗能力有限，因此主要应用在防水、防渗要求较低的工程之中。

B型接头在承插头、插口工作面均有止胶台的相关设计，但端面则没有凹槽设计，需要在工作面上安装密封胶圈，因此施工对接阻力较A型接头大，防水、防渗效果也略胜A型接头。

C型接头在工作面设置有止胶台，在承口端面预留凹槽，可以将两道密封胶圈安装在工作面和端面之上，防水效果好、对接阻力更大[3]。

2.3 预制管廊接头连接防水构造形式

在预制拼装式综合管廊的施工过程中，目前业内常用的防水构造，主要以双胶圈防水为主、结合预应力连接的方式进行施工，在施工过程中，一般会去掉聚乙烯泡沫。传统的聚乙烯泡沫会导致缝隙较大，不利于橡胶圈压缩和接缝压紧，影响施工效果。

在内侧密封胶的选择方面，可以采用手刮聚脲涂层或者聚氨酯防水涂层的方式，沿接缝两侧，按照厚度1～2 mm、宽度约10 cm进行涂抹。

在预应力方面，应该确保大小适宜。过大容易导致结构接头柔性减弱、刚性变大的情况，最终使整个模块适应变性能力降低。过小则易导致无法对胶圈提供充足的压应力，导致防水效果不佳，出现渗漏的情况。这就需要在胶圈内侧，事先预留好灌浆孔道，方便对其进行及时补救。在孔道位置和数量设置方面，应该坚持合理化原则，确保其不受到线缆和管道分布的影响，在出现防水失效的情况下，能够及时补救。

在伸缩处的选择方面，往往不另设连接钢筋，仅采用承插式接头即可。

2.4 管支架部件（焊在钢结构上的部分）的技术设计

根据传统的设计理念，管支架部件的设计在管道的专业图纸之上，导致整个管支架部件存在施工周期较长、工作效率低下、工作地点分散等问题。因此需要对管支架部件进行一体化考虑，确保钢结构的完整性。

①在设计环节，应该在初步的构件图纸设计层面，清晰标注管支架、结构连接的尺寸和明细，确保在焊接管支架的过程中，与整个钢结构保持一体化。②在钢结构的制作环节中，应该将钢结构构件、管支架等同步制造、同步防腐。③在施工过程中，应该将管支架的安装进度提前，有效优化安装流程，降低施工现场焊接的工作量[4]。

3 模块化预制厂的设置

3.1 模块化预制厂的位置

模块化预制厂的位置应该保持在主装置适宜范围之内，确保预制厂不影响整个施工现场的工作，同时也减少距离过远导致运输不便的问题。

3.2 模块化预制厂的结构设置

根据预制厂的设备要求，整个预制厂应该满足防雨、防晒、照明等多方面需求，同时应该配备必要的起重机、模块生产制造设备等。

预制厂可以采用轻钢网架结构，利用成片轻钢大棚，能够有效节省材料，易于场地施工及后期制造，同时兼顾防雨、防晒等功能。

3.3 模块化预制厂起重机的布置

①在起重机数量选择方面，可以采用前后布置的形式，安装2台门式起重机。②根据不同的区域和特点，选择不同吨位的起重机。③起重机轨道可以向大棚外延伸数米，便于模块的运输及原材料进厂[5]。

3.4 模块化预制厂的功能

在模块化预制厂的功能设置方面，主要分为模块组装区和管线预制区两个部分。①模块组装区首先要保证组装场地的平整度，避免因为场地不平，出现模块误差的情况。②管线预制区涉及预制工作台、输送机、滚胎等多个部件，需要完全置于大棚之内，保证整个预制安装工作都在大棚内完成，借助良好的施工环境，确保整个管线预制的质量。

3.5 模块化预制厂其他设施布置

（1）针对管廊工程的特点，可以在模块的顶层部分另建预制区域并对其进行预制，从而有效加快预制速度。

（2）预制厂的附属设备还应该包括成品摆放区域以及原材料堆放区域[6]。

4 管廊模块化施工要点

4.1 节段装配式技术

在目前国内的管廊施工中，一般采用节段装配式技术，主要技术特点如下：根据综合管廊的长度方向，按照固定尺寸将其分割成若干节段，在预制厂制作环节，按照固定的模具和尺寸，对每个节段进行整体性预制，然后将成品运抵施工现场，在现场由一线工人通过预应力筋、螺栓的形式，对节段进行拼装，使综合管廊成为一个整体。整个安装施工环节的装配率基本上可以实现100%，其优点在于现场的安装工人较少、工期更快，也不需要进行湿作业。

其劣势主要有以下4个方面：①节段的单个质量过大，导致运输成本成倍上涨；其体积过于庞大，对于存放场地也有更高的要求。②整个项目对于防水质量的要求过高，导致现场安装的精确度要求更高、安装难度加大，对吊装机械的操作性要求提升，从而影响整个安装效率。③节段及组装之后的整体存在结构整体性差的特点。④在标准节段，可以使用同一模具，一旦出现非标节段，则需要定制模具，适用性较差。

4.2 安装环节的注意点

在吊装之前，应该仔细核对设计图纸，检查节段是否完好。为确保吊装顺利进行，应该在节段运输送达之后，有序合理地安排堆放场地，方便后期的吊装工作。在场地选择方面，场地应该进行平整和压实，并兼顾排水效果，将节段之间用垫木隔开，确保稳定性，构件吊装时应做到慢起、快升、缓放。

节段装配式技术，因为较高的精度要求和安装难度，对于施工人员、安装人员的技术要求较高，因此在施工之前，应该做好充分的准备工作。及时完成对项目前期策划的筹备、施工进度的随时调整优化及施工技术人员的专业培训等工作[7]。

5 模块运输

在节段运输之前，应该确定混凝土强度达到100%的设计强度；同时在运输环节中，应该坚持侧向立方，垫好木板，避免出现倾倒、移动等情况。在模块运输环节，可以采取自行式模块运输车，该模块运输车具备自装卸能力、无头式牵引能力，以及多模块转向、自由组合、智慧化操控系统等多重优势，适用于核电站这类大吨位的管廊模块的运输工作。

在模块整体运输环节中，应该重点考虑以下两个方面的问题：①基于自行式模块运输车的运输能力，在模块整体运输环节中应该与模块重量充分结合，确保运力的最大效益。②在加固支撑的运输过程中，应该留出足够的预留空间便于自行式模块运输车进入模块下方，同时也便于自行式模块运输车操作，完成平台升降功能，确保模块的顺利托起，实现整个模块的装车工作。

6 模块安装

在模块安装的准备环节，对基础进行全方位检测与验收主要集中在标高、中心线位置两个层面。完成验收之后才能进行模块的运输工作。在划定安装位置时，将模块运输其中，利用自行式模块运输车进行微调工作。在调整完成之后，将其落在基础之上，然后对柱脚、基础等进行焊接；完成了单个模块的安装工作，即可开始两个模块之间的工艺管线安装环节，有序地完成脚手架搭建，以及工艺管线的组装、焊接、检查等工作。

待所有工序完成之后，必须对工艺管线进行试压，符合要求方可验收通过。

7 改进措施

模块化施工能够为一线施工人员提供更为安全的施工环境，将传统的高空作业转化为近地面施工作业，能够有效减少高空作业的频率和脚手架作业的安全风险。模块化施工使得大部分工作能够在预制厂完成，有效减少预制现场的交通拥堵情况，避免多处施工产生的安全风险和隐患。

在很多以往的项目，管廊模块化施工一般先完成钢结构的厂外预制工作，同步完成管段厂内的预制工作，之后在厂区大棚内，完成整个模块配装的工作，这样效果颇佳。但是如果项目在预制厂环节的预算、场地比较充分，可以选择将管段采用厂外预制的模式，实现大规模、大批量预制管段的方式，实现整个管段预制环节的安全性、质量、功效的全面提升[8]。

8 结语

通过实践发现，管廊工程借助模块化施工的技术，利用大量平行作业的流水线式操作方式，能够有效提高施工进度，确保短周期内完成项目交付工作，同时还能减少劳动力投入、降低高空作业的频率、确保交叉作业的有序性和方便性，有利于保障整个项目的质量和安全系数。此外，对减少施工现场噪声、散装物料和废水废料的排放都有着可观的效益，有利于环保需求和降低管廊施工的成本。模块化技术在工程进度、施工安全、项目质量、人员安全、项目成本等多方面都具有不错的综合效益，必将会在各个领域的工程建设中获得更加广泛的应用。