非能动系列堆型反应堆厂房土建关键路径优化研究.pdf

收稿日期:作者简介:李健(),男,山东烟台人,工程师,国家一级注册建造师、注册环保工程师,学士,从事非能动系列堆型核电项目管理工作(E m a i l l i j i a n s n e r d i 敭 c o m敭 c n).非能动系列堆型反应堆厂房土建关键路径优化研究李健,梁晓芳(上海核工程研究设计院股份有限公司,上海 ;中国核工业二四建设有限公司,河北 廊坊 )摘要:非能动系列核电厂反应堆厂房土建结构施工是整个核岛工程建设(土建阶段)的核心,也是核电厂工程进度控制的焦点和重点.在依托项目(海阳、号机组和三门、号机组)建设经验基础上,同时吸收、借鉴荣成、号机组(示范项目)、海阳、号机组和三门、号机组反应堆厂房土建结构施工良好实践和技术优化创新,进一步优化了非能动系列堆型反应堆厂房各层施工的内在逻辑关系和施工工期,深入总结、系统归纳出后续非能动系列标准化的反应堆厂房关键路径,在安全、质量提升和建设成本降低的同时,缩短了核电建设的工期,为核电厂尽早投运提供了有力支持.关键词:非能动;A P ;C A P ;C A P ;反应堆厂房;关键路径;优化中图分类号:TM 文献标志码:A文章编号:()S t u d yo nO p t i m i z a t i o no f t h eC r i t i c a lP a t hf o r t h eC i v i lC o n s t r u c t i o no f t h eR e a c t o rB u i l d i n go fP a s s i v eS e r i e sN u c l e a rP o w e rP l a n tL I J i a n L I AN GX i a o f a n g 敭 S h a n g h a iN u c l e a rE n g i n e e r i n gR e s e a r c h&D e s i g nI n s t i t u t eC o 敭 L t d 敭 S h a n g h a i C h i n a 敭 C h i n aN u c l e a r I n d u s t r y C o n s t r u c t i o nC o 敭 L t d 敭 L a n g f a n g H e b e iP r o v 敭 C h i n a A b s t r a c t T h ec o n s t r u c t i o no f t h e c i v i l s t r u c t u r eo f t h e r e a c t o rb u i l d i n go f t h ep a s s i v e s e r i e sn u c l e a rp o w e rp l a n ti s t h e c o r eo f t h e e n t i r en u c l e a r i s l a n dp r o j e c t c o n s t r u c t i o n c i v i l c o n s t r u c t i o ns t a g e a n da l s o t h e f o c u s a n de m p h a s i so f t h en u c l e a rp o w e rp l a n te n g i n e e r i n gp r o g r e s sc o n t r o l 敭O nt h eb a s i so f t h ec o n s t r u c t i o ne x p e r i e n c eo ft h ep r o j e c t H a i y a n gU n i t s a n da n dS a n m e nU n i t s a n d i t a l s oa b s o r b s a n dd r a w s o n t h eg o o dc o n s t r u c t i o np r a c t i c ea n dt e c h n o l o g i c a l o p t i m i z a t i o n i n n o v a t i o no f t h er e a c t o rb u i l d i n go fR o n g c h e n gU n i t sa n d t h ed e m o n s t r a t i o np r o j e c t s H a i y a n gU n i t s a n d a n dS a n m e nU n i t s a n d 敭 T h e i n t e r n a l l o g i c a l r e l a t i o n s h i pa n dc o n s t r u c t i o np e r i o do f e a c h l a y e ro f p a s s i v es e r i e s r e a c t o rb u i l d i n ga r e f u r t h e ro p t i m i z e d a n d t h ec r i t i c a l p a t ho ff o l l o w u pp a s s i v es e r i e ss t a n d a r d i z e dr e a c t o rb u i l d i n g i sd e e p l ya n ds y s t e m a t i c a l l ys u mm a r i z e d w h i c hs h o r t e n st h ec o n s t r u c t i o np e r i o do fn u c l e a rp o w e rp l a n tw h i l ei m p r o v i n gt h es a f e t y q u a l i t ya n dr e d u c i n gc o n s t r u c t i o nc o s t s a n dp r o v i d e ss t r o n gs u p p o r t f o r t h ee a r l yo p e r a t i o no fn u c l e a rp o w e rp l a n t 敭K e yw o r d s p a s s i v e A P C A P C A P r e a c t o rb u i l d i n g c r i t i c a l p a t h o p t i m i z a t i o nC L Cn u m b e r TM A r t i c l e c h a r a c t e r AA r t i c l e I D 引言截至 年月,A P 三代核电自主化依 托 项 目 四 台 机 组 全 部 投 入 商 业 运 行.A P 四台机组自投运以来,运行业绩优良,其技 术 性 能 指 标 达 到 或 优 于 设 计 值.年,国务院陆续核准了三门核电、号机组工程、海阳核电、号机组工程、广东廉江一期工程、辽宁徐大堡一期工程,非能动系列堆型 启 动 批 量 化 建 设.国 际 上,美 国 沃 格 特 勒A P 号机组已投入商运,号机组也将于 年底投入使用.A P 堆型也已纳入波兰和乌克兰等国家的核电建设规划 .非能动系列(A P/C A P)核电机组采用成熟的技术,利用模块化设计和建造方法,随着批量化建设和成熟稳定的供应链,将在全球核电技术竞争中,获得前所未有的优势.非能动系列堆型反应堆厂房土建关键路径优化研究不仅具有深刻的现实意义,为海阳核电、号机组、三门核电、号机组、广东廉江一期工程、号机组、辽宁徐大堡核电项目、号机组核岛反应堆厂房土建施工提供指导和理论依据,长远看其研究成果也将有利于进一步降低非能动系列堆型的项目建设风险,提高非能动系列堆型市场竞争力,有利于非能动系列国内和国外两个市场的推广应用.非能动系列堆型反应堆厂房土建施工关键路径核岛底板F C DC R 吊装和安装A层混凝土浇筑C V B H吊装和安装A层与C V B H底封头灌浆内部结构第一层内部结构第二层内部结构第三层内部结构第四层内部结构第五层内部结构第六层内部结构第七层内部结构第八层内部结构第九层顶封头C V TH吊装和安装厂房装修厂房封顶,如图所示.图非能动系列堆型反应堆厂房土建施工关键路径F i g T h ec r i t i c a lp a t hf o rc i v i l c o n s t r u c t i o no f t h er e a c t o rb u i l d i n go fp a s s i v es e r i e sn u c l e a rp o w e rp l a n t 非能动系列堆型反应堆厂房土建施工优化后关键路径核岛底板F C D和C R 吊装和安装、A层混 凝 土 浇 筑(备 选 路 径:核 岛 底 板F C DC R 模块化和A层钢筋模块化吊装A层混凝土浇筑)C V B H吊装和安装A层与C V B H底封头灌浆内部结构第一层内部结构第二层和第三层内部结构第四层内部结构第五层内部结构第六层和第七层内部结构第八层内部结构第九层顶封头C V TH吊装和安装厂房装修厂房封顶,如图所示.工期优化分析 F C DC V B H吊装就位关键路径优化分析依托项目(三门、号机组和海阳、号机组)和“国和二号”后续项目(三门号机组和海阳号机组)均按照F C D C R A层混凝土C V B H吊装就位的施工逻辑进行施工组织.图非能动系列堆型反应堆厂房土建施工优化后关键路径F i g T h eo p t i m i z e dc r i t i c a lp a t hf o rc i v i l c o n s t r u c t i o no f t h er e a c t o rb u i l d i n go fp a s s i v es e r i e sn u c l e a rp o w e rp l a n t三门号机组通过施工技术优化和逻辑研究,发起 关于号核岛底板与反应堆外基础A层一体化浇筑的变更申请,将F C D与A层混凝土浇筑合并实施,从F C D A层混凝土浇筑节点,节约关键路径工期 天(A层结构施工 天,养护 天),为保证F C D浇筑期间混凝土振捣质量,C R 上部 层钢筋绑扎、柱底灌浆、压力灌浆准备等在拆除完养护棚后实施,工期 天,采用该优化措施,C V B H可提前个月就位.海阳号机组通过施工技术优化和逻辑研究,发布 号核岛C V底封头A层钢筋模块预制及吊装施工方案和 号机组C R 钢框架与钢筋组合模块整体吊装施工方案,采用双模块化(C R 模块化和A层钢筋模块化)施工工艺,在拼装场地内安装完成C R 本体、部分 层钢筋(工程量 t钢筋和 t钢筋支架)、安装单位的管道(工程量 t)和平衡配重,极大的缩短了C R 上部分 层钢筋施工和管道对关键路径的占用,同时A层钢筋采用模块化,将第层钢筋(工程量 吨)和第层钢筋(t)在拼装场地安装完成后整体吊装到核岛内,此工艺优化将A层施工工期由 天缩短为天(采用 t履带吊将A层钢筋模块化吊装就位后,剩余 a 共圈环向钢筋和部分 a、b钢筋在岛内进行安装,海阳号核岛该施工作业实际用时天),海 阳号机组双模块化工艺优化后,C V B H可提前个月就位.这两种优化措施,从对关键路径工期贡献来看,差别较小.从经济性角度分析,三门F C D与A层合并浇筑的良好实践比海阳的双模块化更有 优 势,减 少 了 t履 带 吊(C R 吊装)和 t履带吊(A层钢筋模块化吊装)的使用,减少了防变形加固措施和计算评估,可作为后续标准化的非能动系列反应堆厂房土建施工关键路径.F C D C V B H吊装就位阶段,核岛土建施工单位应重点做好核岛底板和A层施工的准备,包括但不限于设计文件清单梳理、程序方案、质量计划、人力动员及培训、设备、工机具、材料、力能和场地布置等.底板各型号的钢筋、模板、C R 钢结构等材料的加工预制、核岛底板防水卷材的采购、试验和施工、塔吊资源的尽早投用,将对F C D和A层合并浇筑的里程碑点具有重要意义,应作为施工前的重点进行控制.内部结构层 层关键路径优化研究 内部结构、层优化()反应堆厂房、层合并浇筑内部结构第层和第层混凝土浇筑均为大体 积 混 凝 土 浇 筑,按 照 HY S C C Z R e v 混凝土浇筑与钢筋放置技术规格书要求,保湿养护的持续时间不得少于 天,内部结构、层合并将减少一道凿毛、养护的工期(第层为大体积混凝土,需养护 天),可优化关键路径 天工期.()反应堆厂房、层管道模块化吊装安装单位将、层管道(核级 m,非核级 m)通过在车间预制组合,运输到现场进行模块化吊装,将加大的减少内部结构土建和安装的交叉施工影响,同时减少了内部结构探伤的窗口,可优化关键路径天工期(海阳号核岛 层管道安装工期(含探伤)缩短 天,考虑土建安装作业面局部交叉,按 系数计算).通过以上两种优化措施,内部结构、层结构施工关键路径优化 天.内部结构、层优化采用C V带 物 项 安 装 的 模 块 化 方 式,将P /P /P 贯穿件的插入板、套筒、延长管和封头在C V B H拼装场地安装,既节约了内部结构上述贯穿件的安装工期(天),又减少了内部结构探伤窗口的需求(插入板个,合计共 个夜班,套筒个合计个夜班,上述贯穿件探伤需 个夜班),考虑局部作业面土建安装可交叉作业、夜间施工降效、内部结构 层施工期间可施工P /P /P 贯穿件,对、层结构施工贡献初步评判优化关键路径工期 天.同时 内 部 结 构层 浇 筑 和 养 护 完 成 后,启 动 房 间 m 层 结 构 施 工,C A 和C A 吊装就位时间可相应提前,为内部结构C A 后浇带区域创造施工条件.内 部 结 构 东 侧、层 合 并 或 东 侧、层合并浇筑优化内部结构第层和第层混凝土浇筑均为大体 积 混 凝 土 浇 筑,按 照 HY S C C Z R e v 混凝土浇筑与钢筋放置技术规格书要求,保湿养护的持续时间不得少于 天,在反应堆厂房内部结构施工中,工程实施方可结合工程实际情况,选择将反应堆厂房东侧、层合并浇筑或东侧、层合并浇筑,此合并浇筑优化将减少一道凿毛、养护的工期(第层非大体积混凝 土,养 护天),可 优 化 关 键 路 径天工期.反应堆厂房内部结构第层开始出现功能分区,其中内部结构西侧 房间为反应堆厂房土建施工次关键路径,房间区域将第层和第层合并浇筑,可减少一道凿毛、养护的工期(该区域第层非大体积混凝土,养护天),可优化次关键路径天工期,C A 和C A 吊装就位时间可提前天,为内部结构C A 后浇带区域创造施工条件,避免该区域后续发展成为主关键路径.综合考虑反应堆厂房层施工组织安排和施工资源均衡性,标准化的反应堆厂房关键路径推荐为反应堆厂房东侧、层合并浇筑和次关键路径反应堆厂房西侧(房间)、层合并浇筑.对核岛安装的影响分析和建议非能动系列堆型反应堆厂房土建施工优化后,对核岛安装的影响主要体现在四个方面的安装需求时 间 提 前:C R 模 块 的 管 道 安 装 提 前 天、C V B H的拼装安装提前 天、反应堆厂房核级预埋管道安装提前 天和内部结构层管道的模块化安装提前 天,各项工作对应的施工先决条件包括但不限于人力动员、工器具进场、材料采购、加工预制、施工技术准备、焊接工艺评定等均需要逐项提前落实,以便安装进度能满足土建施工需求.建议一:C V B H作为首个核岛大型结构模块,其合理拼装工期为个月,考虑模块吊装(F C D M)前个月需交付,C V B H拼装应不晚于F C D M启动.建议二:反应堆厂房核级预埋管道安装标志着核岛安装工程民用核安全设备安装活动的开始,根据 民用核安全设备监督管理条例第三十三条之规定,民用核安全设备安装单位,应在安装活动开始 日前,将项目安装质量保证清单(分大纲和程序)、安装技术规格书、分包项目清单、安装质量计划等向国务院核安全监管部门备案,安装单位应严格执行条例规定,不晚于F C D 天向核安全监管部门报备,以便核安全设备安装活动能顺利开展.表非能动系列堆型反应堆厂房土建关键路径对比分析(优化前和优化后)T a b l eT h ec o m p a r a t i v ea n a l y s i so f c i v i l c o n s t r u c t i o no f t h e r e a c t o rb u i l d i n go fp a s s i v e s e r i e sn u c l e a rp o w e rp l a n t(b e f o r ea n da f t e ro p t i m i z a t i o n)序号施工作业标高(层高)A P 计划工期C A P 计划工期非能动系列优化工期优化工期F C D基准(养护按 天)基准(养护 天)基准(养护 天)A层结构施工 m(m)NAF C DM d路径:F C D路径:F C DM d路径:优化关键路径工期 天(结构施工 天,养护 天);路径:优化关键路径工期 天C V BH吊装就位F C DMF C DMF C DM累计优化 天工期路径:F C DM d路径:F C DM d内部结构层 m(m)NAF C DM dF C DM d本层无优化,累计优化 天工期内部结构层 /m(/m)NAF C DM dF C DM d内部结构层 m(m)NAF C DM d、层共优化 天,累计优化 天内部结构层 m(m)NAF C DM dF C DM d内部层优化天,内部层优化天,累计优化 天工期内部结构层 m(m)NAF C D M dF C DM d内部结构层 /m(/m)NAF C D M dF C D M d、层优化天,累计优化 天(次关键路径:房间、层合并浇筑,优化天)内部结构层 m(m)F C D MF C D M d 内部结构层 m(m)F C D MF C D M dF C D M d本层无优化,累计优化 天工期 内部结构层 m(m)F C D MF C D M dF C D M d C V TH就位F C D MF C D M dF C D M d备注:)A P 计划工期来源于 海阳A P 核电项目核岛建安三级进度(R e v ),C A P 计划工期来源于 三门核电项目、号机组三级I P S进度计划)F C D非冬期施工养护按 天考虑,冬期施工按 天.)反应堆厂房土建结构施工逻辑是围绕着结构模块及东西两侧系统布置的不同而展开的.每层土建结构首先是围绕大型结构模块就位而设置,其次是要形成具有功能性房间的平台.土建结构共分为层,在层之前部分功能区未分化,在层和层开始分化功能区.层是为了创造R V主埋件和RV支撑创造条件.层开始分为东侧大宗材料区,包括堆芯补水箱、安注箱及大量通往岛外的电缆通道及重要管道.西侧为换料水箱,重要的非能动堆芯冷却系统的组成部分.)非能动系列堆型(A P /C A P 系列)内部结构第层层高 m和第层层高 /m均低于m,为相邻区域混凝土合并浇筑创造了良好的条件,同时兼顾了现场施工组织复杂性和模块、埋件的加固便利性,C A P 系列反应堆厂房内部结构第层层高 m和第层层高 /m均超过m,是否合并浇筑,需要根据工程实际分析和确定.)非能动系列堆型(A P /C A P )反应堆内部结构各层工程量:内部结构层(钢筋:t;埋件:块;混凝土:m;其他:KQ 支座);内部结构二层(钢筋:t;埋件:块;混凝土:m;其他:C A 、C B 、C B 模块、管道、垂直支撑);内部结构层(钢筋:t;埋件:块;混凝土:m;其他:C B /、C B 、C B 、C A 模块、管道、地漏);内部结构层(钢筋:t;埋件:块;混凝土:m;其他:C B /、C B 、C A 模块、泄露槽管道);内部结构层(钢筋:t;埋件:块;混凝土:m;其他:C B /、C B 、C B 模块、泄露槽管道、乏燃料水箱、地漏、P /贯穿件(不含RV区域);内部结构层(钢筋:t;埋件:块;混凝土:m;其他:C B 、C B 模块、P /贯穿件(不含RV区域);内部结构层(钢筋:t;埋件:块;混凝土:m;其他:C B 、C B 、C B 模块、C A 模块、C A 模块、泄露槽管道地漏);内部结构层(钢筋:t;埋件:块;混凝土:m;其他:C B 模块);内部结构层(钢筋:t;埋件:块;混凝土:m;其他:C A 、S P L /平台、C S /楼梯模块、CH 模块、S P Y /模块、主蒸汽管道、主给水管道、Q 、Q 、堆芯补水箱A/B、鼓泡器、热交换器、I H P高精度埋件).结论非能动系列核电站反应堆厂房内部结构施工接口多,土建 安装、土建 模块、安装 模块均存在较强的逻辑关系,通过施工技术研究、施工逻辑优化和模块化(C A/C V带物项、钢结构带物项、管道模块化等)的推广应用,从而形成标准化可推广的非能动系列反应堆厂房土建关键路径图,将为非能动系列反应堆厂房土建施工在节约工期、提升安全、提升质量,进而降低工程造价方面发挥显著作用.随着核能领域“六新”(新材料、新技术、新工艺、新方法、新设备、新流程)成果的不断涌现和推广应用,非能动系列核电厂反应堆厂房土建关键路径优化研究也将有新的空间和突破,需要密切关注和分析研判,不断改进和优化反应堆厂房土建关键路径施工,为核电站的尽早投运提供了有力支持.参考文献:石亮民,马立民,范凯核电工程建设进度控制的关键路径分析J核动力工程,():周伟基于关键路径法的某核电站反应堆厂房主体工期优化分析J工程建设与设计,():刘泽利用P e_c进行核电土建工期压缩的经济效益分析J项目管理技术,():丁学好田湾核电站工程建设进度管理研究D南京:东南大学,核电中长期发展规划(年)获批N新华社,汪映荣对中国核电发展的再思考J中国核电,():周国栋,郭文艺加快推进核电发展的战略思考J中国电力,():王炳华,王凤学,吕晓明关于启动国产化C A P 后续核电项目建设的建议R