发布时间：2016-06-08所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： 核电站在台湾称核电厂，是利用核裂变(Nuclear Fission)或核聚变(Nuclear Fusion)反应所释放的的能量产生电能的发电厂。核电站也是人们生活和工业生产中离不开的，本文是一篇 工程师职称论文 范文，主要论述了AP1000核电站地下综合管廊设计。 摘要：地下综合
核电站在台湾称核电厂，是利用核裂变(Nuclear Fission)或核聚变(Nuclear Fusion)反应所释放的的能量产生电能的发电厂。核电站也是人们生活和工业生产中离不开的，本文是一篇工程师职称论文范文，主要论述了AP1000核电站地下综合管廊设计。
摘要：地下综合管廊将核电站厂区的给排水、工艺管线和电缆等集中敷设，不仅能充分利用地下空间，而且可以避免管线施工和维修时反复开挖。文章结合三门核电一期工程综合管廊设计和建造阶段的经验，对AP1000核电站综合管廊加固段设计、接口节点设计以及排水和消防设计进行了阐述，可为类似核电堆型的核电站地下综合管廊提供设计参考。
关键词：AP1000,核电站,综合管廊设计,给排水,工艺管线,电缆
1 概述
AP1000核电站主厂房和核电厂配套设施(BOP厂房)之间由于系统和功能的设计接口，需要布置大量的给排水、工艺管线和电缆。为减少施工和维修过程中对厂区反复开挖和回填，通常采用地下综合管廊形式。三门核电一期工程综合管廊围绕主厂房封闭布置，与BOP厂房之间设置支线管廊，综合管廊总平面布置如图1所示。除设计两个主要人员出入口外，综合管廊每70m还设置一个人员逃生口，用于火灾或管道大破口情况下人员的疏散，以及消防人员的救援进出。为满足综合管廊内管道和桥架的安装需求，设置吊装孔用于管道、桥架等施工材料和施工设备的引入。
综合管廊内主要布置有厂用水管道、生产水、生活水、消防水、除盐水、压缩空气等工艺管线以及在最上方电缆桥架中的中低压电缆、控制电缆和仪表电缆，中部留设人员巡检和通行空间，综合管廊典型断面如图2所示：
2 大件设备运输与吊装区域综合管廊设计
三门核电一期工程综合管廊结构设计荷载，除覆土荷载外，大部分区域考虑路面或地面均布荷载20kN/m2和汽车-20级荷载(不同时作用)。因AP1000三代核电采用模块化和开顶平行施工法，在车间、现场预制拼装的大型模块和设备将通过起重设备吊装至核岛厂房内，仅核岛厂房就有20多个超过100吨的设备或模块。为满足大件设备和模块吊装的需求，在靠近核岛厂房一侧设计有吊装场地，且部分吊装场地区域位于综合管廊上方。综合管廊与吊装场地的位置关系如图3所示：
AP1000核岛大件设备和模块吊装一般先通过液压平板拖车经厂区的重型道路将其运输至综合管廊外侧的起吊点，再由位于吊装场地“T形”台的大型起重设备吊至厂房的最终安装位置。因为大件设备和模块运输和吊装荷载不会直接作用在综合管廊上方路面，所以与吊装场地交叉段综合管廊设计时主要考虑路面大型起重设备空载行走荷载，即考虑起重设备从综合管廊外侧检修场地行走至吊装场地时的路面荷载。考虑到后续机组的建设，三门核电自主采购了LTL2600B型履带式吊车用于大件设备和模块的吊装。吊装场地区域综合管廊设计时考虑结构加固，路面荷载值取履带式吊车空载行走荷载(约290kN/m2)，加固范围与吊装场地尺寸保持一致。
经计算，三门核电一期工程常规岛大件设备运输、吊装作业时，设备运输通行区域地面均布荷载将达到60.8kN/m2，超过综合管廊结构设计的地面允许均布荷载值(20kN/m2)。现场最初计划采用扣件式钢管脚手架对综合管廊进行加固，但在实施过程中发现该加固方案在狭窄的管廊内部实施较困难，同时还会影响综合管廊内电缆桥架、管道的施工。因综合管廊内与倒送电相关电缆施工进度不能延误以及后期运行阶段大修时也会有常规岛大件设备运输和吊装需求，三门核电一期工程对于已经完成施工且需要加固的综合管廊区域采用增设立柱和梁板结构的加固方案，加固方案如图4所示。该方案需要重新对加固区域管廊两侧开挖，并对下部回填土进行处理以满足地基承载力要求。为避免上述施工问题，可在设计时综合考虑上部大件设备运输路径与吊装荷载，通过局部增大结构尺寸和配筋方式对综合管廊结构进行加固，大件设备运输与吊装时不需再做处理，同时也能避免影响综合管廊内管线和电缆桥架的施工。AP1000核电站综合管廊加固段的选择和结构顶板上部荷载的确定主要综合考虑下面两个方面：(1)核岛厂房一侧设计有大件设备吊装场地，设备吊装通常在综合管廊外侧起吊，因此综合管廊交叉段加固主要考虑大吊车空载行走荷载，加固范围与吊装场地相匹配;(2)汽机房一侧吊装的大件设备较多，且吊装位置也不相同。在综合管廊设计开始前，需要结合汽机房侧主要大件设备的重量、外形尺寸、运输平板车的尺寸和转弯半径以及设备吊装方案确定大件设备运输和吊车行走路线，尽可能减少与综合管廊的交叉，避免设置过多的加固段。综合管廊加固段荷载主要考虑吊车行走、平板车运输设备总重量以及设备吊装临时措施对综合管廊的荷载，加固段长度结合大件设备运输平板车尺寸和吊车尺寸来确定。根据三门核电一期工程的经验，地下综合管廊加固段设计需考虑的大件设备主要有汽机房东侧吊装的除氧器水箱、除氧器，西侧吊装的凝汽器本体模块，南侧及西南侧吊装的发电机定子、汽水分离再热器、主变压器、发电机转子、低压缸转子。
3 综合管廊与临近建、构筑物的接口设计
3.1 与汽轮机厂房和循环水泵房接口设计
综合管廊设计与厂房在结构上脱开，汽轮机厂房和循环水泵房地下室外墙上预留悬挑的管廊连接段，并增加布筋加固，综合管廊与厂房预留悬挑结构连接接口处设置变形缝和止水带。为避免管廊内水系统管道破裂时积水流入厂房地下室和减少厂房外墙结构较大尺寸的开洞，综合管廊与厂房之间可考虑空间上不直接相通，厂房外墙施工时预留套管，穿墙管道和电缆完成施工后对孔洞缝隙进行封堵。与厂房连接处的综合管廊节点设计如图5所示：
3.2 与气体绝缘输电线路(GIL)沟道交叉段设计
主变与GIS设备厂房之间若采用GIL沟道敷设方式，则沟道在平面布置上将与主厂房四周封闭的综合管廊存在交叉，因此在综合管廊设计时，需根据GIL沟道的平面布置与标高资料，调整交叉段的综合管廊顶板标高。非基岩区域的沟道一般会进行地基处理以避免GIL母线出现不均匀沉降，所以在交叉段综合管廊的顶板可设计与GIL沟道底板共用，综合管廊顶板结构预留GIL沟道插筋。GIL沟道处的综合管廊节点设计如图6所示，除上述主要的设计接口外，综合管廊设计还需要考虑厂区其他工艺管道、实物保护电缆沟和围栏基础、循环水管道和重型道路的布置，合理确定综合管廊的平面和竖向布置，并为后续机组的综合管廊预留接口。
4 综合管廊排水和消防设计
AP1000核电厂综合管廊内安装有大量水系统的管道，包括厂用水系统的管道(DN750mm)、生产水、生活水、消防水和除盐水等。这些水系统管道在运行过程中通常难以避免出现泄漏问题，因此在管廊底部应设置排水找坡层，将泄漏水排至集水井中。为避免出现管道破裂、泄漏导致管廊被淹的情况，可考虑设置集水坑液位报警设施，在管道破裂情况下可发出报警信号提醒运行人员现场确认，并及时启动潜水泵将积水排出至附近的雨水井中。综合管廊上方两侧布置有大量电缆托架和电缆，防火设计需要考虑电缆可能出现的火灾危险。管廊直线段应采用物性条件符合要求的电缆，并设置火灾报警设施;交叉口电缆桥架因层数增加，火灾危险相应增大，因此不同层电缆桥架之间需添加实体隔离或桥架包覆物，降低下层火焰传播至上层桥架电缆的可能性，同时设置自动报警设施。在直线段和交叉口之间还需要增加防火封堵，避免火灾蔓延。若AP1000核电同一机组的厂用水泵控制电缆均通过综合管廊桥架敷设至泵房，而综合管廊内发生火灾可能会使互为冗余的两列厂用水系统失效，进而引起设备冷却水丧失，最终导致电厂停堆。为解决该问题，可考虑采用综合管廊内设置纵向防火墙隔离的方案，使两个厂用水序列分割开来，但管廊的宽度需要相应增加，同时在交叉口处电缆桥架超过规范要求的还需增加喷淋设施。若厂区平面布置的限制无法保证设置防火隔墙所需的管廊宽度，也可考虑将其中一个序列的电缆移出管廊采用直埋敷设方式，并对该序列的厂用水管道进行包裹。
5 结语
综合管廊能够使厂区工艺管道和电缆进行统一规划和布置，避免厂区重复开挖和管线布置混乱的问题，同时便于对管廊内的设备定期维护和检修。在AP1000核电站地下综合管廊设计时需要综合考虑厂房的布置、模块化施工特点、厂区其他沟道和管廊内部管道、电缆敷设要求等多方面的因素，才能最终确定合理的布置和结构设计。总结三门核电一期工程地下综合管廊设计和建造过程中的经验，希望能为其他电厂综合管廊在加固段设计、节点设计以及排水和消防设计方面提供参考。
参考文献
[1] 城市综合管廊工程设计规范(GB 50838-2015)[S].北京：中国计划出版社，2015.
[2] 王新庆，尹释，白玮，等.某核电站综合管廊设计要点探讨[J].给水排水，2013，(12).
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