浅谈AP1000的模块化施工

浅谈AP1000的模块化施工引言AP1000先进压水堆采用的模块化施工理念，与目前国内已投产核电站的建造存在着较大的区别。为使大家对此能够得到一个全新的理解，本文将先从模块化施工理念入手，给出一个大体印象；再以具体例子进一步介绍结构模块与设备模块的特点；最后将总结AP1000模块化施工带来的挑战以及我们应对的措施。为了便于理解，可以把一个工程的施工过程简化成以下流程来看待：先由土建人员盖好房子；然后移交给安装人员引入设备管道等，期间可能需要吊车拖车等进行协助；待大设备基本引入到位后，再反移交给土建人员进行二次作业，如粉刷、二次地面等；当条件具备后，安装人员在某些区域进行电气仪表等精密设备的安装；最后整个房间施工完成后移交给调试与运行。1模块化施工理念模块化施工是一种先进的施工理念，它的先进在于它大量地引入了平行作业，从而大大地缩短了工期。它的精髓并没有彻底颠覆传统施工理念，而是把它进行了优化，依靠当今发达的先进技术，将土建、安装、调试等工序进行了深度地交叉，从而将理想工期缩短至36个月。但是，也正如前面所说的那样，模块化的施工是有前提条件的，它很大程度上依赖于发达的制造技术、加工技术与信息技术。只有拥有了相当规模能力的运输吊装设备，才能满足大型模块安全便捷的运输与安装；只有拥有了相当水平的加工本领与管理体系，才能实现大量模块精密的对接；只有拥有了相当高的施工管理信息化水平，才能满足各道平行作业有条不紊的同步管理。正是因为上述这些原因，目前国内已投产核电机组都不是采用模块化施工，或者只能称为局部采用小模块施工，这里所说的“小模块施工“是指在施工中也采用了小规模的管道预制、钢筋笼预制等手段来缩短工期。而在AP1000的施工中，通过引入了大模块的概念，使得传统意义上的土建、安装、调试作业深度交叉。现场安装的工作量大大减少，而车间、现场预制的工作量大大增加。这种模块化的施工方式类似于“搭积木”，即在车间或现场预制区域将模块做好，然后利用超大型起重设备一个一个地进行搭接。由于大模块能够直接隔离出很多区域，因此被孤立的不同区域可以各自进行土建、安装或者调试等作业而互不影响，下面将通过具体举例来帮助大家理解。不过首先要对AP1000的模块进行一下介绍：AP1000的模块大致可以分为两类：结构模块、设备模块。结构模块又分为CA、CB、CH、CS几种，设备模块又分为设备类（KQ、KB、KU、KT）与管道阀门类（Q、R、W）。其中，CA模块类似于“三明治”，即两层钢板之间夹混凝土，如CA01、CA20等，还有一些CA模块就是完整的一块天花板，如CA33、CA56等；CB模块如同土建灌浆时所用的模板，但不需要拆除。它们大多用于分隔墙体与房间，当墙体钢筋编制完成后，只要将这种CB模块吊装就位，就能把墙体与房间分隔开，此时墙体一侧就可以进行灌浆，而不影响房间一侧的安装或者调试作业；CH模块如同一副搭好的钢结构骨架，在场外预制好后整体吊装就位；CS模块是公用模块，如楼梯等。而KQ等设备模块则是根据所在区域的不同来区分的。2结构模块与设备模块的特点2.1结构模块的特点下图为AP1000的11206房间示意图，该房间位于反应堆厂房内部，因其功能又被称为PXSA间。房间内有安注箱A以及PXS系统相关管道设备。从图中可见，整个11206房间是由8个CB模块（CB12、CB41~47）和2个CA模块（CA01、CA37）构成了一个“箱子”模样的空间，在“箱子”的周围都要填充钢筋混凝土。按照传统的施工方式，应该是一边编制周围的钢筋，一边进行灌浆，待混凝土凝固之后拆除模板，就这样，一层一层地逐步达到房间顶部，最后在浇筑顶部平面形成天花板。而采用模块化的施工则有所不同。整个11206房间的作业开始于CB12的吊装就位，CB12是如同一个开口的“盒子”，“盒子”内部以及上方将安装安注箱A及相关管道设备。CB12就位之后，特大型模块CA01的吊装就位则一下子为11206房间提供了2个现成的墙面（图中左上角与右上角）。然后沿着CA01模块，将事先预制好的钢筋笼小模块依次吊入对接，并灌浆直到87’6”（CB12的顶部标高），形成11206房间的主地面。随后继续进行钢筋编制作业直到96’0”（CB42、CB43的顶部标高），此时需要将CB41、CB42与CB43吊装固定好，之后才可以对墙体侧进行灌浆，灌浆完成之后，3个CB模块不再拆除，而是作为一部分留在墙体里。待11206房间的96’0”地面（阀门间地面）也形成之后，按照类似的方法，完成96’0”~105’2”之间的钢筋作业，吊装CB45、CB46与CB47，灌浆直至105’2”，以形成一个巨大的11206空腔。之后对空腔内部进行粉刷，并安装安注箱、大件设备或模块。最后将一整块天花板（CA37）吊入到11206房间的顶部，形成一个完整的房间。此时房间内可以安装电气仪控等小型精密设备，而该房间上方也可以同时进行灌浆等土建作业。2.2设备模块的特点通过上面11206房间的介绍，相信大家对于结构模块的认识比较清晰了。而设备模块则更容易理解。下图是某火电厂的汽轮机发电机润滑油系统模块，从图中可见，系统的大部分主要设备（1个油箱、2个泵、2个过滤器、1个热交换器、仪表等）坐于同一个金属基座上。整个模块是在车间预制好的，整体运输至现场，由卷扬机整体牵至就位区域的。AP1000的许多设备模块与其是异曲同工的。通过这种方式可以大大地缩短现场安装的时间。管道模块与设备模块类似，在此不再赘述。3AP1000模块化施工的挑战及应对措施3.1AP1000模块化施工的挑战AP1000的模块化施工源自传统，又区别于传统。其目标是缩短建造工期，其特点是引入了大量预制等平行作业，使土建、安装、调试等作业深度交叉。不能不说AP1000的模块化施工对于我们是极大的挑战，大致可以归类为以下几个方面：1、对超重型起重运输设备能力的挑战。AP1000的CA20模块以及CV1#环高度均超过15米，重达800吨，综合吊装位置等因素，需要用2000吨级的吊车才能将它们安全吊装到位，而目前国内最大的履带式吊车LR11350也只是1350吨级，无法满足模块化的需求。吊装是如此，现场的运输也是这样。2、对模块预制的人力、物力等资源需要的挑战。由于采用了模块化的施工，大量的模块预制工作将同步进行，综合目前国内多个核电项目同时启动的发展势头，必然会给核电制造加工带来短期的高峰现象。3、对大型工程项目管理信息化程度的挑战。由于采用了模块化，AP1000的管理信息化程度要求比传统的核电建设更加高。因为大量的预制工作可能会分散到各个工厂车间，而每个预制工作又对整个核岛的建设有不同程度的影响，加上设计、采购等方面的因素，在管理的范围上给我们的工作带来了极大的难度，这也是对我们信息化管理水平的一次挑战。3.2AP1000模块化施工准备工作掌握了模块化施工的这些特点，我们必须开展好以下几方面的工作准备：1、落实超重型吊车以及运输工具。这项工作是现阶段最首要的工作，我们也正在积极地开展着这方面准备工作，跟美国的LAMPSON、德国的LIEBHERR、DEMAG等国际著名重型吊车厂商保持密切的联络，寻求租赁、购买或者其他的方式来解决目前国内吊装运输能力不足的问题。2、充分利用国内制造加工行业资源。由于目前国内核电行业发展迅猛，势必会在不久的将来给传统的核电制造加工行业带来很大的压力，为保证AP1000的模块化建设的质量与进度，也势必需要充分利用建筑、石化等其他行业的优秀资源来为核电服务。目前我们也正在积极地开展着相关的调研工作。3、提高核电项目管理的信息化水平。通过秦山二期、秦山三期、岭澳等核电的探索与实践，我们已经在学会了利用信息化来为核电服务。而为了能更好地适应AP1000的模块化施工，还必须继续坚持将信息化更深入地应用到项目管理工作中去。在这方面，我们也正在积极地与国际接轨，研究构建AP1000的施工管理信息平台IMS系统，尝试深度利用Primavera、Intergraphy等国际知名品牌的相关软件资源。结束语AP1000先进压水堆施工采用了模块化施工理念，因其大量地引入了平行作业，从而大大地缩短了核电站建设工期，然而AP1000作为首堆建设，模块化施工属首次应用，它必将带来较大挑战性，但是只要我们积极地做好了技术准备工作，就能轻松应对AP1000模块化施工带来的这些挑战，并最终圆满地完成建设第三代样板核电站的伟大使命。