李小明

（中國核工業(yè)二四建設有限公司，山東 海陽 265100）

0 引言

某核電站是采用國際最高安全標準新近研發(fā)設計的完全滿足三代核電技術指標百萬千瓦級壓水堆核電機型，是在我國已經掌握的成熟技術基礎上，按照國家最新法規(guī)標準要求，通過實施一系列重要安全設計和技術改進形成的中國先進壓水堆核電品牌，其安全和技術指標達到了國際三代核電站的要求，技術方案兼顧了安全性、先進性和經濟性，充分利用了我國壓水堆核電設計、建造、調試和運行的科研成果和成功經驗。

吸取日本福島核事故經驗教訓，我國在核電重大設計改進中，將抗震設計基準提高到0.3 g加速度［1］，自主三代核電站鋼筋量達10萬t，其鋼筋量是M310堆型（二代核電站）的4倍，普遍采用 40 mm和 32 mm的大直徑鋼筋，并且鋼筋密集，施工難度較大。其中，內部結構是核島子項中結構最復雜、特殊物項最多、鋼筋最密集、施工難度最大的子項，需要通過研究并優(yōu)化鋼筋施工技術保證現(xiàn)場施工的質量和進展。

1 工程概況

內部結構位于筒狀剪力墻內，結構整體呈圓形布置，最大半徑 R=23.3 m，標高為 -6.70～30.35 m，地下2層，地上5層。內部結構中心為上下貫通的堆坑/堆腔，在R=17.4 m處布置有一圈環(huán)形墻體，環(huán)形墻體以內通過樓板和墻體隔成各類房間，按功能主要分為堆坑/堆腔、主泵間、蒸汽間、穩(wěn)壓間和各類水池，環(huán)形墻體以外為環(huán)形懸挑樓板，主要用于布置工藝管道、電纜等。內部結構的特點是呈環(huán)向和放射狀布置，形狀不規(guī)則、相互不垂直，并且設備、工藝布置和功能每層都不同，造成結構復雜、尺寸多變、錯層多、空間狹小。內部結構主要采用HRB500E40 mm和 32 mm鋼筋，由于結構異形、復雜，所以鋼筋布置具有以下特點：①鋼筋的強度高，直徑大。②鋼筋形狀不規(guī)則，存在大量異形和彎折鋼筋。③樓板鋼筋多按照弧形和放射狀布置。④鋼筋密集、層數多、空間狹小，相互碰撞的情況較多，施工難度較大。⑤由于結構變化和錯層多，所以鋼筋的施工邏輯性較強。⑥內部結構特殊的預埋物項多，鋼筋需與預埋物項配合施工。⑦除弧形鋼筋外，受力主筋不允許采用搭接連接。內部結構三維示意圖如圖1所示。

圖1 內部結構三維示意圖（3.6 m以下）

2 鋼筋施工技術研究及優(yōu)化

根據層高、結構空間，合理確定鋼筋斷料長度。針對墻體豎向鋼筋，根據每層樓板的標高和層高，進行每層豎向鋼筋高度規(guī)劃，確保接頭位置滿足設計規(guī)范要求，高出結構面至少500 mm［2］，盡量采用不超過6 m的標準料，達到降低施工難度、保證安全、節(jié)約材料的目的。由于內部結構空間較小，所以墻體水平筋和樓板鋼筋下料長度一般不超過9 m，便于現(xiàn)場堆放和綁扎。最后一層豎向鋼筋由于鋼筋加工誤差和現(xiàn)場綁扎誤差累積，接頭高度一般高低不齊，為保證封頭鋼筋標高的準確性，最后一段鋼筋的長度通過現(xiàn)場實量。

針對異形鋼筋，翻樣時考慮鋼筋廠加工能力，通過設置鋼筋接頭方便加工和現(xiàn)場安裝。異形鋼筋加工時必須進行1∶1放樣比對，保證鋼筋尺寸和角度的準確性。當異形鋼筋遇到機械接頭無法錯開、接頭段無法加工、接頭現(xiàn)場安裝困難時，可采用搭接接頭連接。對于環(huán)墻、堆坑墻和外環(huán)板等弧形鋼筋，在最后一段形成閉合圓時，很難采用機械接頭，需要采用搭接接頭連接。

內部結構鋼筋復雜且較密集，為保證現(xiàn)場施工質量，降低施工難度，可從以下方面進行設計優(yōu)化：①在滿足《混凝土結構設計規(guī)范》（GB 50010）的情況下，盡量將鋼筋彎鉤改為錨固塊，長度可取基本錨固長度的60%［3］。②在暗梁箍筋尺寸滿足100%搭接長度的情況下，可將箍筋改為對包的“U”形筋搭接。③穿過多層鋼筋網片的拉鉤筋，從中間斷開，改為兩個“7”字形拉結筋進行搭接。④板筋彎鉤朝下超過板底的，改為朝上設置，增加墻體澆筑高度，避免樓板支設吊模。⑤盡量在異形鋼筋上設置連接接頭，縮短每段鋼筋的長度，降低鋼筋加工和鋼筋綁扎的難度。

3 堆坑墻體鋼筋施工

堆坑墻體呈圓筒形，內側半徑R=2.77 m，外側半徑R=5.1 m，墻厚 2 330 mm。堆坑墻體鋼筋從內到外分內、中、外3層布置，每層鋼筋有兩層豎向鋼筋和兩層環(huán)向水平鋼筋，豎向鋼筋規(guī)格為HRB500E40 mm，中層和外側水平筋為HRB500E40 mm，內側水平筋為HRB500E 32 mm。堆坑內側有8個角度不規(guī)則的豎向凹槽，導致內側水平筋呈“八”字形，形狀不規(guī)則，尺寸和角度多變。鋼筋布置示意圖如圖2所示。

圖2 堆坑墻體鋼筋水平剖面

堆坑墻體鋼筋施工具有以下難點：①弧形水平鋼筋強度高、直徑大，但彎弧半徑小（最大的外側半徑R=5.02 m），鋼筋加工時半徑和弧度難以保證，加工難度較大。②弧形水平鋼筋需采用機械套筒連接，由于其半徑小、周長短、曲率大，所以每段水平筋不宜太長，同時要保證機械接頭錯開35D，最后閉合形成整圓的難度大。③中層有一層 40 mm弧形水平筋位于兩層豎向鋼筋之間，但豎向鋼筋間凈空間只有40 mm?，F(xiàn)場豎向鋼筋的半徑和弧度存在偏差，同時弧形水平筋的半徑和弧度也存在加工偏差，導致兩者半徑和弧度不匹配，弧形水平筋綁扎時難以放入豎向鋼筋之間，施工工效低。④內側異形水平筋呈“八”字形，中間為弧形段且兩側彎折，彎折角度既有鈍角也有銳角，并且端部帶弧形拐頭，鋼筋加工時尺寸和彎折角度難以保證。⑤內側異形水平筋呈半封閉型、部分完全閉合，水平筋需套在豎向鋼筋上，一旦尺寸不合適將導致現(xiàn)場鋼筋無法綁扎。

針對堆坑墻體鋼筋的施工難點，制定如下施工控制措施：①上一結構層施工時嚴格按照設計圖紙控制堆坑墻體豎向鋼筋的半徑、位置和弧度。②弧形水平筋每段下料長度定為6 m，最后一段閉合接頭采用搭接接頭，并將接頭的位置在管理軟件CAD上進行放樣，現(xiàn)場按照放樣圖綁扎，保證接頭相互錯開。③通過設計優(yōu)化，將中間層位于兩層豎向鋼筋之間的環(huán)形水平筋調至立筋外側，降低施工難度。④翻樣時采用管理軟件CAD或建筑信息模型BIM進行精準放樣，準確確定鋼筋尺寸和彎折角度。同時，核實現(xiàn)場結構尺寸，與理論值進行對比和調整，確定合適的下料尺寸和角度。⑤弧形和異形水平筋加工時在地面上進行1∶1放樣，每加工一根都應與放樣圖進行對比，有偏差的調至合格，保證每根鋼筋的形狀、尺寸相同。⑥在異形“八”字形水平筋上設置適當的機械接頭，降低鋼筋綁扎難度，保證現(xiàn)場鋼筋綁扎質量。⑦水平筋按照從里往外、從復雜到簡單的順序綁扎。

4 堆坑墻體豎向預應力精軋鋼筋施工

堆坑墻體內豎向布置有92根PSB930級 32 mm的預應力精軋螺紋鋼筋，鋼筋長3 800 mm，埋入混凝土長度為3 000 mm。頂端外露的800 mm必須清理干凈，澆筑混凝土前上部300 mm必須用膠帶紙予以保護，剩余500 mm涂上防腐劑，用兩頭密封的外套保護。待混凝土達到設計強度后，豎向預應力精軋鋼筋需進行張拉，為混凝土提供壓力，抵抗拉應力。

精軋鋼筋的施工質量直接影響預應力系統(tǒng)的形成，因此在堆坑墻體鋼筋綁扎前，通過測量放線在樓板上投出豎向預應力精軋鋼筋的準確位置，用紅油漆標記。堆坑墻體鋼筋開始綁扎時，在豎向預應力精軋鋼筋位置插入筆直的鋼管進行占位，將鋼管調整至豎直狀態(tài)并用措施鋼筋焊接“井”字框進行加固。墻體鋼筋綁扎時避開豎向預應力鋼筋位置，綁扎完成后，抽出鋼管插入豎向預應力鋼筋。由于鋼管直徑比預應力精軋鋼筋偏大一點，因此需對其位置和垂直度進行精調和加固。豎向預應力鋼筋上端外保護套采用波紋管制作，上、下兩端密封，防止雜物和混凝土進入，其余外露部分纏上膠帶進行保護。施工過程中必須做好成品保護，嚴禁切割、彎曲、損傷豎向預應力精軋鋼筋，避免與焊接材料接觸。預應力精軋鋼筋端部涂刷黃油漆與普通鋼筋區(qū)別，防止被挪作他用。

5 鋼環(huán)板鋼筋施工

鋼環(huán)板鋼筋位于反應堆堆坑墻內，作用是固定壓力容器支撐環(huán)。鋼環(huán)板為一圈筒狀鋼板，半徑R=4.1 m，上面開有兩層“U”形槽，“U”形槽內安裝鋼環(huán)板鋼筋。鋼環(huán)板鋼筋直徑為40 mm，長度為1 300 mm，一端為錨固塊，另一端靠鋼環(huán)板為 40-M48（上層）、40-M39（下層）變徑套筒，上下兩層共120根。鋼環(huán)板鋼筋指向圓心，呈放射狀布置，要求水平度為±10 mm、標高偏差為±5 mm、左右位置為±10 mm、半徑方向為±0 mm，精度要求非常高。此外，鋼環(huán)板鋼筋范圍內環(huán)形暗梁及其他鋼筋非常密集，空間狹小，導致鋼筋的位置和精度難以保證。

施工前，利用管理軟件CAD和建筑信息模型BIM進行鋼板鋼筋和周圍鋼筋放樣，核實沖突情況，確定環(huán)形暗梁主筋的標高，確保避開鋼環(huán)板鋼筋。由于鋼環(huán)板鋼筋上的變徑套筒直徑比鋼環(huán)板“U”形槽尺寸大，因此需先安裝鋼環(huán)板鋼筋后再安裝鋼環(huán)板。堆坑墻體鋼筋綁扎前，通過測量放線投出鋼環(huán)板鋼筋的位置，彈線標識，核實現(xiàn)場預留鋼筋的位置，有沖突的必須調開。鋼筋綁扎時，環(huán)形暗梁主筋的標高嚴格按照放樣圖控制。施工至第一層鋼環(huán)板鋼筋下方時停止作業(yè)，焊接鋼環(huán)板鋼筋標高支架，然后安裝鋼筋并初步就位和加固。繼續(xù)綁扎堆坑墻體鋼筋至第二層鋼環(huán)板鋼筋下方，然后按照第一層的方法安裝。堆坑墻體鋼筋綁扎完成后安裝鋼環(huán)板，待鋼環(huán)板位置調整好并焊接成整體后，細調鋼環(huán)板鋼筋的位置。在鋼環(huán)板鋼筋M39、M48變徑套筒上擰上措施螺桿，調整螺桿的上下、左右位置和水平度至圖紙要求，并保證鋼環(huán)板鋼筋指向圓心，然后將變徑套筒點焊在鋼環(huán)板上。用鋼筋將措施螺桿焊接成整體形成加固體系，防止鋼環(huán)板鋼筋在混凝土澆筑振搗過程中偏位。

6 甲供物項與鋼筋施工

內部結構有大量的甲供物項，例如堆外核測、蒸汽發(fā)生器垂直支撐、阻尼器、防甩支架等。甲供物項具有如下特點：一是安裝精度高，二是成品保護要求高，三是尺寸較大且不標準。甲供物項處鋼筋必須確定先后施工邏輯，避免出現(xiàn)鋼筋先綁扎導致甲供物項無法安裝。鋼筋長度和接頭位置的設置要方便施工，鋼筋綁扎時要避開甲供埋件，為其預留調整空間。鋼筋不得與甲供物項焊接，不得損傷甲供物項，做好成品保護。

以主泵梁阻尼器鋼筋施工為例，每道梁上有兩個阻尼器，梁主筋兩端帶錨固塊，長度約5.2 m。由于梁施工時兩側的墻體鋼筋已綁扎完成，同時梁主筋要穿過兩個阻尼器，因此為方便施工可在主筋上設置一個機械接頭。主泵梁施工時首先擺放底部405C、405D號豎向“U”形筋，豎向“U”形筋的位置和間距要擺放正確，待第一、二層梁主筋綁扎完成后安放阻尼器。由于阻尼器單體重量大，安裝精度高，因此需采用型鋼焊接成框架進行加固。型鋼的加入導致梁內凈空變小、鋼筋變密。阻尼器調整到位并加固完成后，繼續(xù)綁扎梁主筋，此時鋼筋必須避開甲供埋件。梁主筋綁扎完成后，最后綁扎上部豎向405C、405D號“U”形筋、水平404A號“U”形筋等鋼筋，完成梁鋼筋綁扎。

7 結束語

自主三代核電采用最先進、最安全的核電標準設計，而內部結構是核電站核心且復雜度較高的結構，內部結構鋼筋工程作為土建施工主線，占用大量施工時間，對內部結構鋼筋施工技術進行研究、優(yōu)化和應用，可降低施工難度、提高施工效率和施工質量，保證結構安全，對打造核電建設新標桿具有積極的推動作用和重要的意義。