
一個從事多年核島外殼預應力施工的老工長感嘆:“在其他項目,每天只能穿2根穹頂水平鋼束。在卡拉奇項目用了這個雙層平臺,一天可以穿6根!平臺還寬敞,安裝只花外國平臺的一半時間。這個法子真厲害!”
當地時間3月18日,中國核建承建的”華龍一號”海外首堆——巴基斯坦卡拉奇核電站2號機組成功并網發電,這是中國自主三代核電”華龍一號”海外建設取得的重大里程碑。中國核建旗下中核華興建設有限公司負責“華龍一號”海外首堆項目土建工作?;仨ㄔO歷程,在那片茫茫黃沙地上,中核華興的建設者攻堅克難、自主創新,筑就了核島廠房的鋼筋鐵骨。
01 — 突圍之路:材料國產化 —
項目籌備伊始,進口材料出口受限就橫在了中核華興項目團隊面前。為了解決這一難題,項目部團隊將材料國產化這條只許成功的突圍之路列入日程。
面對巨大的壓力和未知的挑戰,中核華興選擇了“畢其功于一役”的策略,依托中核華興全球惟一30余年不間斷的核島土建施工領域經驗,選擇地下防水卷材作為材料國產化的突破口,建立專項攻關小組。項目部技術經理耿秀偉回憶道:“因為深知土建地下防水卷材的重要,所以我們慎之又慎。我們選擇國內多家防水卷材廠家的產品,然后奔赴全國多個地區,花費數月時間,完成了對廠家和產品的調研。結合公司在民品市場積累的經驗,最終確定了候選廠家作為國產化的合作伙伴,開啟防水國產化突破之路。”
面對核電防水卷材嚴格的技術要求以及技術標準的差異,耿秀偉與廠家技術人員、設計人員一起多次溝通,解決了一個又一個難題。最終,國產化防水卷材的搭接邊粘結力、抗靜水壓力、拉伸強度、抗滲透性和靜摩擦系數等一系列試驗結果滿足設計標準要求,并優于國外同類型產品。

2015年6月,有關方面在巴基斯坦卡拉奇K2、K3核電項目核島進行防水樣板工程模擬施工,并對核島防水卷材施工進行了工藝評定。在多方共同見證下,樣板工程質量以及樣板工程試件完全滿足要求,國產化防水卷材開始進入核島土建施工領域,填補了我國核電主體工程防水卷材的空白。
之后,項目團隊并沒未止步,而是繼續完成了不銹鋼覆面用氬弧焊絲的國產化,突破了國外的重重限制,推動了我國三代核電的自主建造。
02 — 強“骨”之路:高強混凝土的海外誕生 —
眾所周知,混凝土是核島土建工程最基礎的工程材料。“華龍一號”核電單堆混凝土需用量高達60萬立方米,但當地工業水平較低,建筑材料匱乏,工程建造的主材依賴國內進口。如此巨大方量的混凝土依靠進口完全不切實際。在巴基斯坦嚴峻的安全形勢下,土建總工程師向群毅然走出核電建造的安全區,在巴國全境范圍內進行混凝土原材料調研工作,行程上千公里,從卡拉奇到伊斯蘭堡再到拉合爾的數家水泥、摻料生產廠家,試驗驗證性能,對比工程標準,最終選定了供貨廠家,解決了混凝土水泥原材料的供應問題,保障了核島FCD的順利進行。

“華龍一號”核島重要廠房采用防大飛機撞擊的雙層安全殼設計,外殼選用C60高強度等級的混凝土。按照國內經驗,需要摻加粉煤灰或硅粉等性能良好的摻合料,但受當地生產力條件限制,該摻合料在巴當地均無法采購到。一籌莫展之際,材料調研時發現的石灰石粉出現在向群的腦海中:為什么不能另辟蹊徑,就地取材選用石灰石粉呢?面對一個全新的高強度混凝土配比,從事核島土建10余年的向群深知這個配比的確定難度。為此,向群帶領團隊制定實施了7組對比試驗方案,制作完成了近千塊混凝土試塊,首創了采用石灰石粉作為摻合料配制的C60高強混凝土配合比,完成了全性能試驗。結果證明其力學、熱工、耐久性等指標完全滿足三代核電混凝土規范要求。由此他們攻克了高溫與資源匱乏地區高強度、大體積混凝土施工難題,完成了16.4萬立方米C60高強混凝土施工。
03 — 模塊化之路:確保首堆不拖期 —
面對“華龍一號”海外首堆,23個月土建主工期有太多的不確定性。第一任項目經理馬鐵剛在項目策劃初始便堅定地提出:“鋼襯里必須采用模塊化施工。鋼襯里走在土建前面。只有這樣,內部結構施工才能保證壓力容器的安裝,才能保證首堆不拖期。”

提起鋼襯里模塊化施工,鋼襯里施工的技術負責人凌亮如數家珍:“我們將鋼襯里13層變更為9層,與廠家協商定制了超寬板,減少了40%的現場拼裝量,降低了現場的安裝難度和施工風險;底板與加腋區連接焊縫距離間隙15厘米,距離地面20厘米,焊接施工太難了,質量很難保證,必須采用模塊化,底板環段與加腋區模塊施工便誕生了;鋼襯里模塊做5層吧,現在看來還是保守了些……”
2016年,總承包單位中國中原提出堆腔水池模塊施工方案,以實現主設備預引入。這與項目初始土建建造規劃不謀而合。面對核電建造史上首次堆腔模塊化施工,中核華興人勇挑重擔,堅定不移地推動堆腔水池模塊化施工,大力協同中國中原實施創新:參與模塊實施方案編制,一版討論通不過就再改編一版;1次,2次……第5次的模塊焊接變形模擬試驗成功;頂著40℃的高溫,連續進行3次澆筑模擬試驗,摸索制定了混凝土澆筑和成品保護控制方案;場地狹小,廊道開挖施工,怎么辦?那就編制125米大半徑起重載荷188.8噸吊裝方案。
就是這樣,華興人堅定地前行著。2017年2月2日,K2核島首次堆腔不銹鋼模塊整體吊裝就位。2017年5月23日,完成全部混凝土澆筑,為堆腔內壓力容器提前5個月引入創造了條件。2017年10月13日,K2機組鋼襯里穹頂順利吊裝就位。在吊裝現場,安裝總工程師裴習平看著緩緩就位的穹頂說:“2015年9月18日,K2核島FCD。華興公司在K2 、K3核電項目實現了多個首創,打破了‘首堆必拖’的魔咒。”
04 — 雙層施工平臺:創預應力施工多項之最 —
核電站安全殼預應力施工是一項專業化程度很高的專項工程,能夠進入該領域進行施工的預應力企業世界范圍內屈指可數,國內參考電站選用的也是國外公司。受多重不可預見因素影響,海外“華龍一號”首堆預應力施工將滯后1.5個月啟動,若仍選用該公司提供的施工平臺,預應力完工時間必將滯后,影響核島關鍵路徑施工。
面對巨大的施工壓力,中核華興與中國中原協同創新,聯合攻關。傳統預應力施工平臺為單層設計,能否設計雙層施工升降平臺,能不能實現1+1>2的聯合效用?中核華興組織預應力施工領域的相關專家,經過多輪的設計討論論證,自主研發了預應力雙層施工升降平臺和倒U型整體牽引成套設備,實現了上下層平臺同時作業,發明多管道穿束編束、水平雙驅動牽引和鋼絞線錨固塊同步穿裝等方法,形成了預應力導管三維深化設計技術、自動化制漿技術、預應力張拉及監測技術。

在雙層升降平臺和創新工藝的保障下,海外首堆預應力工程歷時143天,提前三個月完成6個階段的預應力鋼絞線穿束、張拉和高溫環境的灌漿,安全和質量完全受控,創造了全球百萬千瓦級核電機組安全殼預應力最長鋼束、最大噸位和最短工期的施工紀錄。
巴基斯坦卡拉奇K2、K3核電項目核島土建工程開工至今,一路創新,授權10項發明專利和16項實用新型專利,取得9項省級工法,制訂修訂3項能源行業核電標準,榮獲省部級科技進步獎3項……形成了新型高強混凝土、鋼襯里和不銹鋼模塊化、雙平臺預應力和開頂法等一系列具有國際先進水平的建造施工技術,筑就了海外“華龍一號”的“鋼筋鐵骨”。
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