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title: 华龙一号穹顶喷淋管道安装技术研究
description: 阐述了穹顶喷淋管道在安装过程中遇到的问题，并对安装问题进行理论分析，提出解决措施，通过实践验证，论证安装方法优化可以提高穹顶喷淋管道一次安装合格率，为后续核电穹顶喷淋管道安装工作提供借鉴
keywords: 华龙一号；穹顶喷淋；安装技术；实践验证
author: admin
date: 2024-08-04 10:09
category: 施工技术
tags: 总结
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## 摘 要

本文以“华龙一号”穹顶喷淋管道实体安装为例，阐述了 **穹顶喷淋管道** 在安装过程中遇到的问题，并对安装问题进行理论分析，提出解决措施，通过实践验证，论证安装方法优化可以提高穹顶喷淋管道一次安装合格率，为后续核电穹顶喷淋管道安装工作提供借鉴。

## 前言

### 研究背景

“华龙一号”是中国首个自主知识产权的第三代核电技术，我国在30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上，根据经验反馈以及我国和全球最新安全要求，研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术。采用“纵深防御”设计原则，完善事故预防和缓解手段，充分保证核电厂的安全性、先进性和成熟性。“华龙一号”核电堆型穹顶喷淋管道安装与国内其他堆型穹顶喷淋管道有着较大不同，主要表现在喷淋管道环管直径更大、壁厚更薄、焊接量更多、安装高度更高等，给以传统的穹顶喷淋管道安装施工工艺带来了新的难点和问题。随着国家政策的支持，“华龙一号”核电堆型作为国家名片，其重要性不言而喻，因此为进一步提高“华龙一号”穹顶喷淋管道安装的质量和施工效率，必须加强对新型、高效喷淋管道安装施工工艺的研究、应用和探索。

### 研究的意义和内容

穹顶吊装是压水堆核电工程建设的一个重要里程碑节点，它标志着核岛从土建施工阶段全面转入设备安装阶段。而穹顶喷淋管道安装完成是穹顶喷淋系统管道冲洗试压的基础，是具备穹顶吊装的先决条件，同时也是保证反应堆厂房完整性和密封性的基础。

穹顶喷淋管道安装主要内容是根据喷淋环管的设计特点及施工工艺流程，对安装脚手架及施工平台的搭设、喷淋管段的吊装、环管在穹顶上的定位等施工方法的研究和工艺的优化创新，使穹顶喷淋管道的安装更加规范化、合理化、效率化，并为在建及后续“华龙一号”项目穹顶喷淋管道的施工提供借鉴经验。

### 系统功能

安全壳热量导出系统(EHR)作为严重事故预防与缓解措施的一部分，在专设安全系统失效、堆芯熔化的严重事故工况下，为了限制安全壳超温超压，EHR系统将安全壳以及安全壳内置换料水箱(IRWST)热量导出至最终热阱。

## 工程概况及穹顶管道布置情况

“华龙一号”穹顶喷淋系统管道位于反应堆厂房内+45.13m标高以上的喷淋系统管道，喷淋系统分为A、B两个系列1R81区穹顶管道安装施工包含一个系统的管线：EHR系统管线。1R81区穹顶管道安装仅是指EHR系统位于穹顶中的部分管线的安装，即1EHR1305TY（1EHR1305TY-F13/F14）管线、1EHR1307TY管线、1EHR1308TY管线、1EHR2305TY（1EHR2305TY-F11/F12）管线、1EHR2307TY管线、1EHR2308TY管线及相关支吊架的安装。
1R81区穹顶EHR系统管道材质为Z2CN18.10，管道管径为DN200，RCC-M等级为2级，清洁度为B级。穹顶部分EHR系统管道总长241.84米。

### 穹顶管道布置情况
管道布置示意图如下：

表1 穹顶管道及支吊架分布清单
环路 管线号 支架号
A列 1EHR1305TY-F13/F14 穹顶吊装临时支架1个
1EHR1307TY-F01/F02/F03/F04/F05/F06/F07/F08/F09/F10/F11/F12/F13/F14/F15/F16/F17/F18/F19/F20 1BRX62ST1204/1205/1206/1207/1208/1210/1213/1215/1216/1218/1219/1220/1222/1223/1224/1226/1229/1230/1231/1233/1234
1EHR1308TY-F01 /
B列 1EHR2305TY-F11/F12 穹顶吊装临时支架1个
1EHR2307TY-F01/F02/F03/F04/F05/F06/F07/F08/F09/F10/F11/F12/F13/F14/F15/F16/F17/F18/F19/F20/F21 1BRX62ST2201/2202/2203/2204/2205/2206/2207/2212/2213/2215/2216/2218/2219/2221/2224/2225/2228/2229/2235
1EHR2308TY-F01 /

### 支架布置情况

1R81区穹顶EHR系统安装的支吊架有40个，穹顶部分支吊架按照功能分为四种，见下表。支架布置示意图见下图。
支架功能 数量
轴向限位支吊架 10
双向限位支架 19
导向支架 9
三向限位支架 2


### 工程量

(1) 管道工程量

1R81区穹顶EHR系统管道共有241.84米，喷淋头（规格：DN25）共150个。
表2 管道工程量清单
系统 管道直径 材质 长度（m）
EHR DN200（S-40S） Z2CN18.10 237.70
EHR DN200（S-80S） Z2CN18.10 4.14
总计 / / 241.84

(2) 支架工程量

穹顶部分EHR系统支吊架工程量见下表所示。
系统 功能代号 数量（个）
EHR GL 9
EHR CB 2
EHR BL 10
EHR DW 19
总计 / 40

(3) 焊口

1R81穹顶部分管道现场BW焊口有48个，BWT焊口18个，具体如下表：
系统 RCCM等级 型式 数量（个）
EHR 2 BW 48
EHR 2 BWT 18
总计 / / 66

(4) 法兰

1R81区穹顶部分共有法兰4块，如下表：
系统 直径 RCCM等级 材质 数量（片）
EHR DN200 2 Z2CN18.10 2
EHR（盲法兰） DN200 2 Z2CN18.10 2
合计 / / / 4


## 重点难点分析

### 安装脚手架及施工平台的搭设

“华龙一号”内穹顶为一个直径45.5米，高度13.3米正球形结构，穹顶喷淋管道通过支架直接生根在内穹顶的预埋板上，因此在穹顶喷淋管道安装前，需根据管道安装高度和穹顶结构特点搭设满足不同层高的脚手架及施工平台，因此穹顶脚手架和施工平台的合理布置，是保证穹顶喷淋管道安装顺利开展的前提条件。

### 喷淋管段的吊装

预制完成后的喷淋管段,多达49段，管段最长达5.895m，最重有97.2268kg，最高吊装高度7.7m，管段且带有煨弯角度，且穹顶内部施工脚手架及施工平台密集。因此如何设置临时吊点的生根，选择临时吊耳类型，解决吊装过程中的碰撞是吊装的重点。

### 环管在穹顶上的定位

穹顶喷淋管道2根环管按直径从小到大分别为内环、外环，直径分别为35.5m、36.7m，穹顶喷淋环管并非普通直管段，单一测量环管的标高或者角度对环管的各管段进行放线定位，有可能导致环管的安装位置与设计位置偏差较大，无法满足设计安装偏差。

## 穹顶喷淋管道安装技术研究

### 安装脚手架及施工平台的搭设

#### 脚手架及施工平台整体布局

由于喷淋管道主体是由环管构成，为便于施工，脚手架整体布局应为环状结构，并成多层圆环分布，由于两圈环管标高相差0.6m，只需搭设一层施工平台，以便于弯管的组对、焊接。施工平台根据连通管的位置分布搭设相应的走廊，不仅可进行连通管的安装施工，也作为人员通道，如图1所示。


图1：环形脚手架局部图

#### 脚手架及施工平台检查

借助土建脚手架搭设管道安装平台，主要用于管道安装过程中的临时支撑与固定，管道安装平台搭设示意图如下：



图2：管道安装平台搭设示意图
管道安装前应对搭设的脚手架进行检查，检查搭设高度及位置是否满足施工要求，其是否搭设有管道安装平台，脚手架已经检验合格，并且挂有绿牌。

### 喷淋管段的吊装

#### 管道及支架倒运吊点搭设

在穹顶内的每处吊装倒运位置，设置4个吊点（详见图3），其中：两侧为垂直运输吊装点，中间为水平转向的运输吊点，另一个吊点用于牵引，牵引吊点位置的设置可进行适应性调整，倒运吊装共设置4处，其搭设位置约在穹顶内8°、120°、180°、285°处。


图3：吊点脚手架搭设示意图
在平台之间设置竖向爬梯和径向走道，在吊装管段的吊点附近搭设跳板平台，用于接收吊装上来的管段，跳板平台的搭设位置可根据实际情况调整，以便于吊装为原则。

#### 穹顶脚手架搭拆及计算书

(1) 脚手架搭设工艺

a. 搭设基本顺序
本方案拟定脚手架搭设工作为，在土建穹顶安装脚手架的基础上进行改造和搭设，具体改造和搭设顺序为：
在第一圈脚手架与第二圈脚手架双立杆之间拆除部分土建脚手架并搭设管道安装脚手架→搭设上下通道及水平通道。
b. 工艺流程
 搭设工艺流程
测量定位立杆→纵、横向扫地杆→立杆→横杆→水平拉杆→斜撑→铺设跳板→防护栏杆→铺设踢脚板→立面防护网。
 拆除工艺流程
防护网→围栏→踢脚板、跳板→剪刀撑→横向水平杆→纵向水平杆、水平拉杆→抛撑→立杆。
c. 脚手架设计
 位置及形式：位于土建穹顶搭设的第一圈脚手架和往里相邻双立杆之间，最外排立杆在环向投影R=19.3~19.0m区域内，最内排立杆在环向投影R=16.0~16.3m区域内，架体宽度约3.0m；内外排脚手架中间增设一排，整体共计3排；
 搭设参数：横距为1.5m，纵距为不大于1.5m，步距不大于1.8m，水平拉杆两步两跨(与土建最外侧脚手架拉结在一起)；
 操作平台：操作平台高度约+6.5m，平台宽度约3.0m，操作平台满铺钢跳板(局部小区域可采用木板)，具体宽度可根据现场具体施工情况进行适当调整；
 管道运输及安装吊点：在土建穹顶第一圈脚手架和相邻双立杆之间环向布置管道垂直运输吊装点，数量及位置可根据现场情况调整；拟搭设吊点位置地面需平整，便于材料运输，若吊点处于地面台阶/孔洞区域时需根据现场实际情况适当调整位置；
 上下通道设置：使用土建已有通道，对于不满足现场实际的重新进行搭设通道；
 由于PE1与PE2管线存在约0.60m高度差，在进行PE1管道、管支架等焊接时可临时搭设施工平台，具体搭设高度现场可根据实际情况设定。
d. 脚手架搭设要求
 本工程脚手架在土建脚手架基础上进行改造，部分架体在土建脚手架上继续向上部搭设，部分架体为自地面开始搭设；
 大横杆、小横杆设置：大横杆在脚手架高度方向的间距1.8m，两侧立杆大横杆置于立杆里面，每侧外伸长度不小于100mm；中间层小横杆应位于大横杆上部，固定在大横杆上，端部伸出长度不小于100mm；作业层横向水平杆采用直角扣件固定在纵向水平杆上方立杆上，并等间距设置，间距不大于1000mm；自底部开始搭设的脚手架，底部横向扫地杆采用直角扣件固定在纵向扫地杆下方立杆上，纵向扫地杆距立杆底部距离不大于200mm；
 主节点必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣紧，且严禁拆除；
 相邻立杆的对接扣件不得在同一高度，错开距离应不小于500mm且不应设置在同一步内；
 纵向水平杆应设置在立杆内侧，其长度不应小于3跨。纵向水平杆宜采用对接扣件连接，若采用搭接，其长度不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定；
 搭设一步脚手架后，应按照规范的规定校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度；
 剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不应大于150mm。每道竖向剪刀撑斜杆与地面的倾角宜在45°~60°之间宽度不应小于4跨，且不应小于6m（高宽方向上达不到上述要求的可采用“之”字型斜撑代替），环向架体在外侧间隔不超过15m的立面上，设置剪刀撑，径向架体在每个操作平台处设置竖向剪刀撑。由底到顶连续设置，剪刀撑的斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立柱上，旋转中心线距主节点的距离不应大于150mm；
 镀锌钢脚手板采用对接平铺，四个角应用铁丝固定在纵向水平杆上；栏杆和挡脚板应搭设在外排立杆内侧，挡脚板高度不应小于180mm；
 防护栏杆：脚手架外侧必须设1.2m高的防护栏杆和180mm高踢脚板；脚手架内侧形成临边的(如遇大开间孔洞等)，在脚手架内侧设1.2m的防护栏杆；
 脚手架立杆底部位于硬化地面的位置可不设置立杆垫板位于非硬化区域的立杆需架设不小于100mm*100mm的垫板；
 吊点需避开其他脚手架搭设，需提前放线确认吊点位置，出现碰撞可能时及时调整。
e. 土建脚手架拆除要求

1.5.1 拆除（或升高）管道运输区域内的土建第一圈脚手架扫地杆，保留土建第一圈脚手架与穹顶壁板之间的操作台。

f. 脚手架验收
脚手架的搭设应按照脚手架工程规范的要求，搭完后与安全部门和施工单位依据本方案及相关规定进行联合验收，合格后方能投入使用。
g. 脚手架拆除
 脚手架拆除原则
脚手架拆除应遵循先上后下，先外后里，先架面材料后构件材料，先附件后结构件、先结构件后附墙件（拉结件），先搭的后拆，后搭的先拆的原则。
 拆除流程
防护网→围栏→踢脚板、跳板→剪刀撑→横向水平杆→纵向水平杆、水平拉杆→抛撑→立杆。
h. 拆除要求
 先拆除的部分不能影响未拆除的架体稳定性；
 脚手杆一件一件的松开联结，取出后并随即吊下，做到一步一清、一杆一清（或暂时集中堆放到未拆除的架体上，捆扎后整体吊下）；
 在穹顶脚手架拆除过程中，脚手架各构配件严禁直接抛掷至地面，应通过环向走道人工运输或动滑轮等垂直运输方式倒运至地面；
 分段拆除时，拆除高度差不应大于2步，不准分立面拆除或上下同步拆除；
 架体拆除作业应设专人指挥，当有多人同时操作时，应明确分工、统一行动，且应具有足够的操作面。

(2) 安装脚手架计算书

a. 计算依据
 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术标准》T/CECS 699-2020
 《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016
 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
 《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
 《钢结构设计标准》GB50017-2017
 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
其中部分参数为品茗软件依照上述标准规范自动生成，如钢管弹性模量E、钢管抗压强度设计值 [f]、立杆计算长度系数μ、结构重要性系数γ0等。
b. 脚手架参数
结构重要性系数γ0 1 脚手架安全等级 II级
脚手架搭设排数 3 脚手架钢管类型 Φ48.3×3.6
架体离地高度(m) 6.5 步距h(m) 1.8
立杆纵距或跨距la(m) 1.5 立杆离墙及立杆前后横距lb(m) 0.3，1.5，1.5
脚手板类型 钢脚手板 脚手板铺设方式 1步1设
挡脚板类型 冲压钢挡脚板 挡脚板铺设方式 1步1设
c. 载荷设计
脚手板自重标准值Gkjb(KN/m2) 0.1 安全防护网自重标准值(KN/m2) 0.01
栏杆与挡脚板自重标准值Gkdb(KN/m) 0.16 每米立杆承受结构自重标准值gk(KN/m) 0.1295
脚手架荷载标准值Gkzj(KN/m2) 2.5 每米钢管自重g1k（kN/m） 0.04
d. 轴心受压构件的稳定系数
立杆 稳定性系数计算
计算长度附加系数k 计算长度li=kiμh(m) λ=li/i φi值
1 1.155 3.119 196.132 0.188
2 1.155 3.119 196.132 0.188
3 1.155 3.119 196.132 0.188


图4：立面图
e. 纵向水平杆验算
纵、横向水平杆布置方式 纵向水平杆在上 横向水平杆上纵向水平杆根数n 2
横杆抗弯强度设计值[f](N/mm2) 205 横杆截面惯性矩I(mm4) 127100
横杆弹性模量E(N/mm2) 206000 横杆截面抵抗矩W(mm3) 5260


图5：纵、横向水平杆布置示意图
取多排架中最大横距段作为最不利计算
承载能力极限状态：q=1.3×(0.04+Gkjb×lb/(n+1))+1.5×Gkzj×lb/(n+1)=1.3×(0.04+0.1×1.5/(2+1))+1.5×2.5×1.5/(2+1)=1.992KN/m

图6：纵向水平杆计算简图
f. 强度验算
Mmax=0.1qla2=0.1×1.992×1.52=0.448KN·m
σ=γ0Mmax/W=1×0.448×106/5260=85.17N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求。
g. 挠度验算
正常使用极限状态：
q'=(0.04+Gkjb×lb/(n+1))+Gkzj×lb/(n+1)=(0.04+0.1×1.5/(2+1))+2.5×1.5/(2+1)=1.34KN/m
νmax=0.677q'la4/(100EI)=0.677×1.34×15004/(100×206000×127100)=1.754mm
νmax＝1.754mm≤[ν]＝min[la/150，10]＝min[1500/150，10]＝10mm
满足要求。
h. 横向水平杆验算
纵、横向水平杆布置方式 纵向水平杆在上 横向水平杆上纵向水平杆根数n 2
横杆抗弯强度设计值[f](N/mm2) 205 横杆截面惯性矩I(mm4) 127100
横杆弹性模量E(N/mm2) 206000 横杆截面抵抗矩W(mm3) 5260

图7：横向水平杆计算简图
承载能力极限状态
F1=Rmax=1.1qla=1.1×1.992×1.5=3.28KN
q=1.3×0.04=0.052KN/m
 强度验算
σ=γ0Mmax/W=1×0.729×106/5260=138.576N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求。
 挠度计算
正常使用极限状态
F1'=Rmax'=1.1q'la=1.1×1.34×1.5=2.211KN
q'=0.04KN/m
νmax＝4.549mm≤[ν]＝min[lb/150，10]＝min[1500/150，10]＝10mm
满足要求。
i. 扣件抗滑承载力验算
横杆与立杆连接方式 单扣件 扣件抗滑移折减系数 0.85
扣件抗滑承载力验算：
单扣件抗滑承载力（KN）：8.0KN
横向水平杆承载能力极限状态，Rmax=1.469KN
纵向水平杆承载能力极限状态，Rmax=1.1×1.992×1.5=3.28KN
纵向水平杆：Rmax=1×3.28/2=1.64KN≤Rc=0.85×8=6.8KN
横向水平杆：Rmax=1×1.469=1.469KN≤Rc=0.85×8=6.8KN
满足要求。
j. 立杆稳定性验算
立杆截面抵抗矩W(mm3) 5260 立杆截面回转半径i(mm) 15.9
立杆抗压强度设计值[f](N/mm2) 205 立杆截面面积A(mm2) 506
 立杆长细比验算
立杆计算长度l0=Kμh=1×1.5×1.8=2.7m
长细比λ=l0/i=2.7×103/15.9=169.811≤250
满足要求。
 不组合风载荷作用
由上计算可知各排立杆轴向力N
立杆一：
NG1k=(gk+la×n/2×0.04/h)×H=(0.129+1.5×2/2×0.04/1.8)×6.5=1.06kN（立杆承受的结构自重标准值）
NG2k1=(H/h+1)×la×lb×Gkjb×1/1/2=(6.5/1.8+1)×1.5×1.5×0.1×1/1/2=0.51kN（脚手板的自重标准值）
NGk=NG1k+NG2k1=1.06+0.51=1.57kN（立杆自重标准值总计）
NQ1k=la×lb×Gkzj/2=1.5×1.5×2.5/2=2.813kN（立杆施工活荷载）
N=1.3×NGk+1.5×NQ1k=1.3×1.57+1.5×2.813=6.2605KN
σ=γ0[N/(φA)]=1×[6260.5/(0.188×506)]=65.81N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求。
立杆二：
NG1k=(gk+la×n/2×0.04/h)×H=(0.129+1.5×2/2×0.04/1.8)×6.5=1.06kN（立杆承受的结构自重标准值）
NG2k1=(H/h+1)×la×lb×Gkjb×1/1/1=(6.5/1.8+1)×1.5×1.5×0.1×1/1/1=1.04kN（脚手板的自重标准值）
NGk=NG1k+NG2k1=1.06+1.04=2.1kN（立杆自重标准值总计）
NQ1k=la×lb×Gkzj/1=1.5×1.5×2.5/1=5.625kN（立杆施工活荷载）
N=1.3×NGk+1.5×NQ1k=1.3×2.1+1.5×5.625=11.2KN
σ=γ0[N/(φA)]=1×[11/(0.188×506)]=113.98N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求。
立杆三：
NGs1k=(gk+la×n/2×0.04/h)×h1=(0.129+1.5×2/2×0.04/1.8)×5.86=0.95kN（立杆承受的结构自重标准值）
NGs2k1=(h1/h+1)×la×lb×Gkjb×1/1/2=(5.86/1.8+1)×1.5×1.5×0.1×1/1/2=0.45kN（脚手板的自重标准值）
NGs2k2=(h1/h+1)×la×Gkdb×1/1=(5.86/1.8+1)×1.5×0.16×1/1=0.96kN（栏杆与挡脚板自重标准值）
NGs2k3=Gkmw×la×h1=0.01×1.5×5.86=0.088kN（围护材料的自重标准值）
NGsk=NGs1k+NGs2k1+NGs2k2+NGs2k3=0.95+0.45+0.96+0.088=2.448kN（立杆自重标准值总计）
NQ1k=la×lb×Gkz/2=1.5×1.5×2.5/2=2.813kN（立杆施工活荷载）
双立杆Ns=1.3×NGk+1.5×NQ1k=1.3×2.448+1.5×2.813=7.402KN
σ=γ0Ks[N/(φA)]=1×0.6×[7402/(0.188×506)]=46.69N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求。
k. 立杆地基承载力验算

地基土类型 混凝土 地基承载力特征值fg(kPa) 700
地基承载力调整系数mf 0.4 垫板底面积A(m2) 0.04
立柱底垫板的底面平均压力p＝N/(mfA)＝9.155/(0.4×0.04)＝572.2kPa≤γufg＝1.254×700=877.8kPa。
满足要求。

综上，脚手架荷载取值范围为2~3KN/m2,依据前述脚手架荷载取值2.5KN/m2可知，在1.5m×1.5m范围内，承载载荷可达562.5kg，现场施工时按该承载载荷控制。

l. 吊点计算

单根管道重量均小于0.3T，考虑吊装工器具及安全载荷要求，吊点设计起重量标准为1.0T；吊点长臂主要承受拉力，斜杆承受压力，故简化计算斜杆轴心受压时的稳定性要求。
横杆在支撑横杆中心位置对角边加设斜撑，即l=600mm，所承受最大荷载P=1000kg，因横杆自重q=0.0397 kN/m，即所承受自重集中力F1=0.059 kN(可忽略不计)，支撑横杆为两根（所受承重为单根的一半）；
 强度计算
F=1000×10=10 KN
Mmax=F1/4=10×103×600/4=1.5×105N
M1=Mmax/2=0.75×105N
σ= M1/W=0.75×105/（5.26×103）=142.58N/mm2
大横杆的最大应力计算值σ=142.58N/mm2,小于大横杆的抗压强度设计值[f]= 205 N/mm2，满足要求！
 挠度计算
因支撑横杆为两根，即所承受的力为原来的一半，即 F1=F/2=5KN
Ωmax=F1l3/(48EI)=5×103×6003/(48×2.06×105×1.271×105)=0.86mm
支撑横杆的最大挠度0.86mm小于大横杆的最大容许挠度 1570/150=10.47与10 mm最小值，满足要求。
 立杆稳定性计算
N1=（0.1295+1.5×0.0397/2）×9.5=1.513 KN
N2=F/4=0.25 KN
N=N1+N2=1.763 KN
k=1.155, μ=1.8
L0=kμh=3.74m, L0/i=236，查表φ=0.131
σ=N/(φA)=1.763×103/(0.131×5.06×102)=26.6 N/mm2；
立杆稳定性计算σ=26.6N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]= 205 N/mm2，满足要求！
 由于现场施工需要增设一处吊点，吊点设计起重量标准为1.0T，吊点长臂主要承受拉力，斜杆承受压力，故简化计算斜杆轴心受压时的稳定性要求。横杆在支撑横杆中心位置对角边加设斜撑，即l=600mm，所承受最大荷载P=1000kg，因横杆自重q=0.0397 KN/m，即所承受自重集中力F1=0.059 KN(可忽略不计)，支撑横杆为两根（所受承重为单根的一半）
 强度计算：
F=1000×10=10 KN
M=F1/4=10×103×600/4=1.5×105N
M1=M/2=0.75×105N
σ=M1/W=0.75×105/（5.26×103）=142.58N/mm2≤[f]=205.00N/mm2，满足要求！
 挠度计算：
因支撑横杆为两根，即所承受的力为原来的一半，即 F1=F/2=5KN
Ωmax=F1l3/(48EI)=5×103×6003/(48×2.06×105×1.271×105)=0.86mm
支撑横杆的最大挠度0.86mm小于大横杆的最大容许挠度 1570/150=10.47与10 mm最小值，满足要求。
 立杆稳定性计算：
N1=（0.1295+1.5×0.0397/2）×8.75=1.39 KN
N2=F/4=0.25 KN
N=N1+N2=1.64 KN
k=1.155, μ=1.8
L0=kμh=3.74m, L0/i=236，查表φ=0.131
σ=N/(φA)=1.64×103/(0.131×5.06×102)=24.74 N/mm2；
立杆稳定性计算σ=24.74N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]= 205 N/mm2，满足要求。

### 环管在穹顶上的定位

穹顶管道安装所需的基准坐标点和标高点，根据穹顶喷淋环管安装需求设置，需放出喷淋环管的中心标高及A、B列环管投影区域内的径向位置坐标；
测量专业应优先按照技术人员提供的管道三维制作图中焊口坐标进行测量定位，并将径向坐标标记在地面上，若焊口坐标受脚手架影响无法定位，可在焊缝临近位置放出基准点，后续由管焊队根据基准坐标点，放出焊缝坐标点；
喷淋环管的标高由测量人员在穹顶钢衬里上标记示出，标高宜为喷淋环管的中心标高。

## 穹顶喷淋管道安装实施

### 穹顶脚手架实施

纵横连接钢管步距为1.5m(第一步为1.6m),环向平台下方需增加斜支撑;
盘扣架使用横杆环向连接，环向横杆采用对接或搭接接长，使环向横杆闭合，通长立杆紧靠盘扣架使用扣件与闭合环向横杆固定，立杆高度按照尺寸要求搭设，避免影响穹顶板就位；
塔架底部调节支撑采用扫地杆固定连接,严格控制定位半径；

平台斜向顶撑杆件之间需要增加连接杆件，步距2m，顶部高度及半径必须以图纸或拼装方案尺寸为准；
穹顶内部爬梯共分两部分，第1阶段用于1/2层穹顶之间环缝，第2阶段用于2/3层穹顶之间的环缝；
脚手架可分批搭设及验收，以满足穹顶拼装及安全为原则；
斜向顶撑严格按照技术人员给的尺寸，严格控制标高和半径；
立杆顶端使用横杆连接，增强立杆稳定性。

### 穹顶环管吊装实施

#### 管道吊装运输及拼装。
将成品管段运输至穹顶拼装场地过程中，应注意保护管段及管件不受物理损伤，并确保与污染不锈钢的物体隔离；
成品管段搬运至穹顶内部场地后，应结合弯管在环管上的位置，搬运至距离安装位置最近的吊装点下方，从而减少管段吊至施工平台后的转运。



图8：穹顶管段运输

#### 管段吊装倒运

检查手拉葫芦的标识牌是否齐全，将手拉葫芦正确安装在吊点上，安装后检查手拉链条应无扭转现象，各机构应运转灵活，不得有卡阻和时松时紧的现象；
将管段两端使用吊带捆扎牢固，做好防坠落措施，使用手拉葫芦及吊带；
在起吊离地面100mm左右时，停止提升并检查，检查合格后，再拉动链条，提升管段；
管段提升至操作平台高度附近时，利用牵引吊点进行牵引转动，将管段水平转向后运至操作平台上，由人工将管段搬运至对应位置的临时支撑上，应将管段缓慢放置在支撑上；
在吊装搬运过程中应注意管嘴不能与周边脚手架发生碰撞。
管段引入后根据图纸中的位置放置到脚手架平台上的临时支撑上，并依据图纸尺寸组对焊接管段；
管段搬运至安装位置附近处，必须避免搬运过程中发生磕碰等损伤物项的情况，并做好物项保护；
各管段的拼装、组对及焊接是在管道临时支撑上进行，管道临时支撑借助脚手架搭设，环管的定位点及标高的确定应参考已标记的投影点及标高线。在管道组对过程中为防止管道滑动移位，可使用木楔子固定或绳子绑扎固定；
将成品管段调整至安装标高后，两两进行拼装并组对，组对时应先对图纸上无调整段的焊口处进行组对，有调整段的焊口后进行组对，调整段的保留长度应根据实际情况进行确定。


图9：喷淋管道吊装

### 穹顶环管定位实施

喷淋管道支吊架的定位点根据管道图纸进行定位测量，即依据管道三维制作图中的定位参考点（如：喷头管座或焊缝位置）测量出支架中心位置，依据支吊架组装图中部件长度定位出支架生根位置，如果钢衬里上支架生根位置处的预埋板位置不满足连接件允许的安装偏差（对于规格490×490的穹顶钢衬里预埋件，连接件边缘应设置在以预埋件定位位置为中心的350×350的方形区域内；对于规格390×390的穹顶钢衬里预埋件，连接件边缘应设置在以预埋件定位位置为中心的250×250的方形区域内），及时联系技术人员根据变更管理要求，向设计发起CR和FCR。


图13：测量定位点

## 结论

本文通过对“华龙一号”穹顶喷淋管道安装进行研究，并对安装过程中出现的问题进行分析，积极探索创新，给出了优化的符合现场实际情况施工方法如下：

1. 穹顶内脚手架结构上选择具有整体单元结构的塔架和无缝钢管配合的方式搭设，加大了脚手架搭设的工程量和稳定性；采用适应穹顶形状的多层环形结构，并从中心到外围高度逐层降低，更加便于喷淋管道的安装；脚手架搭设的施工平台，对管道的安装、人员的走动、工机具的布置提供足够的空间，有利于管道的安装。
1. 通过自制小方盒工装套在管道BOSS头上，避免了在管道吊装搬运过程中被其他物项碰撞变形，从而避免管座被损坏的风险，提高管道安装一次成功率。
1. 对于穹顶支持脚手架密集搭设，影响部分管道定位基准点放线，通过选择环管上连通管的拐点、预埋板、管道焊缝、喷头等关键位置作为坐标点，并对其标出度数、标高和半径，提高环管在穹顶上定位一次成功率。

通过对以上内容的研究，使穹顶喷淋管道安装更加规范化、合理化、效率化，并为后续“华龙一号”项目穹顶喷淋管道的施工提供借鉴经验。

## 参考文献

- [1]RCC-M (2007)，压水堆核岛机械设备设计和建造规则
- [2]GB 50235-2010，工业金属管道工程施工规范
- [3]BJX45400002DNBZ44SS，EM4核岛工艺管道现场安装技术要求
- [4]GB 51210-2016, 建筑施工脚手架安全技术统一标准
- [5]JGJ130-2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范
- [6]BJ-JSP-SGFA-007，穹顶喷淋管道及支架安装施工方案