论文部分内容阅读
摘要：根据作者长期现场工作实践，总结分析了核岛土建、安装施工阶段出现的现场小开孔、大开孔、地脚螺栓开孔等损伤结构的问题，对问题进行分析归纳并提出切实可行的解决建议，可以为后续核岛土建设计、施工中类似问题的处理提供参考。
关键词：核岛开孔地脚螺栓结构加固 植筋
中图分类号： O571.21 文献标识码： A
1 .引言
核岛厂房是核电厂最核心的建筑物项，核岛系统众多、工艺复杂，土建安装施工交叉非常多，现场后开孔问题十分普遍，根据岭澳二期施工经验反馈，核岛安装阶段在土建施工完的结构上新增或修改孔洞超过8000处。统计宁德项目2010年1月至2011年6月的现场变更（FCR总计913份），核岛厂房结构上新增开孔、扩孔的FCR 294份，占FCR总量的约三分之一，截止2011年6月30日，宁德现场累计新增或修改孔洞已达1500多处。鉴于这类问题涉及到土建、工艺各个专业，存在的变化较多，想要从设计源头彻底梳理清楚这些问题，并在土建设计时提前考虑还比较困难，一定时期内还会普遍存在，且这些开孔、扩孔及类似问题多数需破坏已施工的土建结构，会对厂房产生损伤，有必要对此进行深入分析并讨论切实可行的解決办法。
2. 问题提出
梳理总结宁德核电项目设计变更（DEN）和现场变更申请（FCR），核岛土建、安装施工阶段产生的现场开孔问题主要有以下三类：
2.1. 小开孔问题。
这类问题主要是工艺管道、电缆、阀门及膨胀螺栓等安装物项施工需要而进行开孔、扩孔，开孔直径从50mm到1000mm以上大小不等，从现场经验结合配筋图的钢筋间距看，新开孔直径超过100mm切断钢筋的概率就会在80%以上。特别是定位要求严格的管道开孔，切断结构钢筋的几率会更高。由于此类问题极为普遍，产生的根本原因是核岛工艺复杂性决定的，上游设计提资不详、提资遗漏、土建设计疏忽、现场施工偏差等都会带来这类问题。
2.2. 大开孔问题。
大开孔问题主要是指门洞、通道、较大洞口因设备引入需要、安装作业空间不足、设备尺寸变大等原因，而进行孔洞开凿、扩大的情况。在宁德现场施工过程中，曾多次发生因设备引入通道空间不够而砸墙、凿楼板、破坏过梁、构造柱等结构构件的情况。比较典型的如9TEU001~004BA设备引入问题（图一），设备从N264房间引入到N240房间的过程中，先与通道两侧壁柱钢筋冲突，再与房间顶部楼板暗梁冲突，因设备无法拆分，经各方沟通讨论只能破坏土建结构，把混凝土凿掉、壁柱、楼板钢筋切除，待设备就位后再焊接恢复钢筋。这类问题主要由于上下游沟通、反馈不到位造成，设备引入路径由现场确定，设计人员很难考虑周全。另外，设备尺寸信息如果不准确，也容易产生这种问题。
2.3. 设备地脚螺栓孔问题。
核岛厂房很多设备的地脚螺栓孔深至楼板内，楼板钢筋伸进地脚螺栓孔的情况很多，设备安装时，因地脚螺栓与楼板钢筋冲突无法就位的也很多，此时土建结构已施工完毕，为保证安装质量和进度，往往需切割处理土建结构钢筋。最典型的就是1DA/DB厂房-8.60m标高柴油机主储油罐地脚螺栓坑中的钢筋处理，为保证柴油机主储油罐6组地脚螺栓（图二）准确就位，现场一次切断已施工的筏基上层钢筋32根直径32 mm的HRB400钢筋，另外，还有1RIS001/002/003BA、9RISO11P0、2SAP002BA、2SAP001/002DS、1DEL001BA等多处设备基础也出现过类似问题。
3、问题解决
针对上述三类开孔问题，从规范管理、加强技术管控等方面提出以下几种解决思路和方法：
3.1．对于小开孔问题：
1）首先强调禁止钻孔或打膨胀螺栓的部位：RX安全壳、RX反应堆堆坑、止水带临近部位等涉及密封、承压、辐射防护的特殊位置。对于这些部位，安装物项必须自行调整，避免损伤土建已完工结构。
2）必须开孔时，对于φ100mm以下电缆、仪表、部分小管穿孔，大多是可以在一定范围（约20cm）内调整穿孔位置的，这种情况需先确定钢筋位置。对于混凝土保护层和抹灰层厚度不超过100mm的情况，钢筋探测仪（如喜利得PS 200 便携式钢筋探测仪）可以准确探测钢筋位置。对于不能准确确定钢筋位置时，可采用钻一定数量φ6mm探孔或去除部分混凝土保护层的办法确定钢筋位置。钢筋位置确定后，开孔尽量从钢筋网眼穿过，可避免切断或尽量少切断钢筋。孔洞开设完毕后，探孔和去除的保护层需用膨胀砂浆进行修复。
3）对定位要求严格的新开孔、及原有孔洞扩大的情况，切断结构钢筋几乎难以避免，这种情况，首先应将断筋情况反馈给结构设计人员，由结构设计者衡量是否需进行结构加固处理。汇总断筋情况时宜按区域（具体墙、板、梁）分别汇总，以便于设计方综合分析结构损伤程度。对于切割钢筋较多、结构损伤明显的情况，考虑原设计的安全储备，采取相应的结构加固措施是很有必要的。
3.2．对于大开孔问题：
设备引入、作业空间不足而损伤结构的情况，因设备引入路径由安装单位确定，作业空间也主要取决于现场施工方案，这类问题很难在设计阶段考虑周全，最有效的办法就是加强类似问题的经验反馈，施工时采取留设二次浇注区，钢筋预留机械接头，待设备就位后再施工钢筋和混凝土。对于未能做到防范于未然的情况，扩大洞口，切断洞口周边钢筋时，必须对损伤的结构进行加固处理。
3.3．对于地脚螺栓孔问题：
设备地脚螺栓与楼板钢筋冲突的问题，一个比较好的办法是在混凝土浇筑之前，现场放样设备地脚螺栓，根据螺栓定位进行钢筋位置调整，对无法避开的地方提前进行钢筋加强，则设备安装时可直接切断冲突的钢筋；宁德4DA厂房-8.60m柴油机主储油罐设备基础位置施工时即采用这种办法，效果良好，避免了后期大量切割钢筋的情况。另外，对于设计者来讲，在配筋图设计时，注意避免钢筋从地脚螺栓孔中穿过，并在这些孔周围进行钢筋加强，也可以有效减少此类问题。当然，若设备地脚螺栓要求勾住钢筋，则必须考虑钢筋穿过螺栓孔，但从现场经验来看，有这种要求的设备非常少。
3.4. 加固措施：
对于3.1、3.2、3.3条中，若结构损伤无法避免，则需积极考虑结构加固措施，结合核岛厂房结构特点、相关规范要求及宁德核电的现场实践，提出适用于CPR1000核岛土建结构的以下几种加固、处理方法：
1）增设支点加固。对位于楼板四周、支座处的结构损伤，适合采用此种方法进行结构加固，如：宁德DENDCWD1KX000120D中，要求在1KX+6.30m标高316房间楼板与V12墙交界处连续增开4个φ450mm圆孔，对楼板在支座处的受力削弱很大，经设计核算，建议在新增孔洞及周围一定范围，楼板下增设刚性牛腿支撑，如图三示，受力钢筋可采用化学植筋锚固在已施工的混凝土墙中，新增牛腿支撑可以有效提高楼板承载力。
2）补强钢筋加固。对于混凝土墙和板上的较小开孔（d≤300mm），若切断钢筋，可采用在洞口边补充加强钢筋的方式进行加固处理，如图四示，具体可在洞口边先开宽约2-3d（d为补强钢筋直径）的凹槽，露出钢筋网，再放入补强的钢筋，并与已施工的结构钢筋点焊固定，然后用高一个标号的细石混凝土浇灌密实并抹平，基本可以起到与一次施工洞口加强的同等效果。
3）化学植筋加固。化学植筋比较适合处理门洞或较大开洞后周边结构损伤的加固处理，化学植筋施工工艺简单，可操作性强，在核电现场也已经有比较成熟的施工经验。例如，在FCRZCHS1LX000524D中，需在1LX厂房7797墙新开一800mm×650mm暖通洞口，采用化学植筋加固时，可将洞口适当凿大，并保留部分原结构钢筋，将洞口补强钢筋植入原结构后，再将墙体分布钢筋弯折焊接、浇注混凝土，如图五所示。
4）外包钢板加固。如宁德DENDCWDXLX000090D，要求在1LX厂房+7.00m楼板上新增18个φ120mm孔洞，其中两个孔洞位于大梁上，此梁截面尺寸800mm×750mm（b×h），梁顶层和底层各配9根φ25三级钢，平行钢筋之间净距约65mm，则开φ120mm孔洞至少切断一排梁主筋。对于这种情况，有必要考虑在梁顶和梁底外包钢板进行加固处理，具体可根据先按规范核算梁构件受弯、斜截面受剪情况，并按照《混凝土结构加固设计规范》进行加固设计。采用外包钢板加固，原结构构件截面尺寸增加不多，但承载能力和抗震能力可大幅提高。此方法比较适合对梁、柱等受力较大构件的加固处理，处理完后需对外包钢板进行防腐处理，以提高耐久性。
上述几种加固方法，现场施工时宜根据具体情况灵活选用，坚持有损伤有加固，满足结构安全、施工方便、经济合理等要求。
3.5．管理措施。
现场管理角度，对于上述开孔问题，因其涉及专业和部门较多，目前现场的处理流程是由安装承包商提安装/土建联系单，再由土建承包商提出FCR来执行，流程复杂、效率较低，也不利于经验反馈，并且造成FCR数量剧增的现象。另外这种操作，责任不明，承包商抵触情绪也较大。鉴于此，现场管理部门宜出台专门的作业程序，明确责任、提高效率、同时加强经验反馈。
4. 结语
目前宁德核电1.2#机组大多数管线、设备已安装调试完毕，机组冷试已指日可待，施工过程中出现的大量开孔问题，按照上述思路处理效果良好，基本保证了各级进度目标和工程质量，对于后续项目，这类问题依然会不断出现，结合设计原理和施工实践，不断深入探讨解决办法，有利于不断提高完善核电工程质量。
参考文献：
[1]《混凝土结构加固设计规范（GB50367-2006）》，中国建筑工业出版社，2006年
[2]《混凝土结构加固方法与实施要点》，林文修，中国建筑工业出版社，2008年
[3]《混凝土结构构造手册》，中国有色工程设计研究总院，中国建筑工业出版社， 2003
关键词：核岛开孔地脚螺栓结构加固 植筋
中图分类号： O571.21 文献标识码： A
1 .引言
核岛厂房是核电厂最核心的建筑物项，核岛系统众多、工艺复杂，土建安装施工交叉非常多，现场后开孔问题十分普遍，根据岭澳二期施工经验反馈，核岛安装阶段在土建施工完的结构上新增或修改孔洞超过8000处。统计宁德项目2010年1月至2011年6月的现场变更（FCR总计913份），核岛厂房结构上新增开孔、扩孔的FCR 294份，占FCR总量的约三分之一，截止2011年6月30日，宁德现场累计新增或修改孔洞已达1500多处。鉴于这类问题涉及到土建、工艺各个专业，存在的变化较多，想要从设计源头彻底梳理清楚这些问题，并在土建设计时提前考虑还比较困难，一定时期内还会普遍存在，且这些开孔、扩孔及类似问题多数需破坏已施工的土建结构，会对厂房产生损伤，有必要对此进行深入分析并讨论切实可行的解決办法。
2. 问题提出
梳理总结宁德核电项目设计变更（DEN）和现场变更申请（FCR），核岛土建、安装施工阶段产生的现场开孔问题主要有以下三类：
2.1. 小开孔问题。
这类问题主要是工艺管道、电缆、阀门及膨胀螺栓等安装物项施工需要而进行开孔、扩孔，开孔直径从50mm到1000mm以上大小不等，从现场经验结合配筋图的钢筋间距看，新开孔直径超过100mm切断钢筋的概率就会在80%以上。特别是定位要求严格的管道开孔，切断结构钢筋的几率会更高。由于此类问题极为普遍，产生的根本原因是核岛工艺复杂性决定的，上游设计提资不详、提资遗漏、土建设计疏忽、现场施工偏差等都会带来这类问题。
2.2. 大开孔问题。
大开孔问题主要是指门洞、通道、较大洞口因设备引入需要、安装作业空间不足、设备尺寸变大等原因，而进行孔洞开凿、扩大的情况。在宁德现场施工过程中，曾多次发生因设备引入通道空间不够而砸墙、凿楼板、破坏过梁、构造柱等结构构件的情况。比较典型的如9TEU001~004BA设备引入问题（图一），设备从N264房间引入到N240房间的过程中，先与通道两侧壁柱钢筋冲突，再与房间顶部楼板暗梁冲突，因设备无法拆分，经各方沟通讨论只能破坏土建结构，把混凝土凿掉、壁柱、楼板钢筋切除，待设备就位后再焊接恢复钢筋。这类问题主要由于上下游沟通、反馈不到位造成，设备引入路径由现场确定，设计人员很难考虑周全。另外，设备尺寸信息如果不准确，也容易产生这种问题。
2.3. 设备地脚螺栓孔问题。
核岛厂房很多设备的地脚螺栓孔深至楼板内，楼板钢筋伸进地脚螺栓孔的情况很多，设备安装时，因地脚螺栓与楼板钢筋冲突无法就位的也很多，此时土建结构已施工完毕，为保证安装质量和进度，往往需切割处理土建结构钢筋。最典型的就是1DA/DB厂房-8.60m标高柴油机主储油罐地脚螺栓坑中的钢筋处理，为保证柴油机主储油罐6组地脚螺栓（图二）准确就位，现场一次切断已施工的筏基上层钢筋32根直径32 mm的HRB400钢筋，另外，还有1RIS001/002/003BA、9RISO11P0、2SAP002BA、2SAP001/002DS、1DEL001BA等多处设备基础也出现过类似问题。
3、问题解决
针对上述三类开孔问题，从规范管理、加强技术管控等方面提出以下几种解决思路和方法：
3.1．对于小开孔问题：
1）首先强调禁止钻孔或打膨胀螺栓的部位：RX安全壳、RX反应堆堆坑、止水带临近部位等涉及密封、承压、辐射防护的特殊位置。对于这些部位，安装物项必须自行调整，避免损伤土建已完工结构。
2）必须开孔时，对于φ100mm以下电缆、仪表、部分小管穿孔，大多是可以在一定范围（约20cm）内调整穿孔位置的，这种情况需先确定钢筋位置。对于混凝土保护层和抹灰层厚度不超过100mm的情况，钢筋探测仪（如喜利得PS 200 便携式钢筋探测仪）可以准确探测钢筋位置。对于不能准确确定钢筋位置时，可采用钻一定数量φ6mm探孔或去除部分混凝土保护层的办法确定钢筋位置。钢筋位置确定后，开孔尽量从钢筋网眼穿过，可避免切断或尽量少切断钢筋。孔洞开设完毕后，探孔和去除的保护层需用膨胀砂浆进行修复。
3）对定位要求严格的新开孔、及原有孔洞扩大的情况，切断结构钢筋几乎难以避免，这种情况，首先应将断筋情况反馈给结构设计人员，由结构设计者衡量是否需进行结构加固处理。汇总断筋情况时宜按区域（具体墙、板、梁）分别汇总，以便于设计方综合分析结构损伤程度。对于切割钢筋较多、结构损伤明显的情况，考虑原设计的安全储备，采取相应的结构加固措施是很有必要的。
3.2．对于大开孔问题：
设备引入、作业空间不足而损伤结构的情况，因设备引入路径由安装单位确定，作业空间也主要取决于现场施工方案，这类问题很难在设计阶段考虑周全，最有效的办法就是加强类似问题的经验反馈，施工时采取留设二次浇注区，钢筋预留机械接头，待设备就位后再施工钢筋和混凝土。对于未能做到防范于未然的情况，扩大洞口，切断洞口周边钢筋时，必须对损伤的结构进行加固处理。
3.3．对于地脚螺栓孔问题：
设备地脚螺栓与楼板钢筋冲突的问题，一个比较好的办法是在混凝土浇筑之前，现场放样设备地脚螺栓，根据螺栓定位进行钢筋位置调整，对无法避开的地方提前进行钢筋加强，则设备安装时可直接切断冲突的钢筋；宁德4DA厂房-8.60m柴油机主储油罐设备基础位置施工时即采用这种办法，效果良好，避免了后期大量切割钢筋的情况。另外，对于设计者来讲，在配筋图设计时，注意避免钢筋从地脚螺栓孔中穿过，并在这些孔周围进行钢筋加强，也可以有效减少此类问题。当然，若设备地脚螺栓要求勾住钢筋，则必须考虑钢筋穿过螺栓孔，但从现场经验来看，有这种要求的设备非常少。
3.4. 加固措施：
对于3.1、3.2、3.3条中，若结构损伤无法避免，则需积极考虑结构加固措施，结合核岛厂房结构特点、相关规范要求及宁德核电的现场实践，提出适用于CPR1000核岛土建结构的以下几种加固、处理方法：
1）增设支点加固。对位于楼板四周、支座处的结构损伤，适合采用此种方法进行结构加固，如：宁德DENDCWD1KX000120D中，要求在1KX+6.30m标高316房间楼板与V12墙交界处连续增开4个φ450mm圆孔，对楼板在支座处的受力削弱很大，经设计核算，建议在新增孔洞及周围一定范围，楼板下增设刚性牛腿支撑，如图三示，受力钢筋可采用化学植筋锚固在已施工的混凝土墙中，新增牛腿支撑可以有效提高楼板承载力。
2）补强钢筋加固。对于混凝土墙和板上的较小开孔（d≤300mm），若切断钢筋，可采用在洞口边补充加强钢筋的方式进行加固处理，如图四示，具体可在洞口边先开宽约2-3d（d为补强钢筋直径）的凹槽，露出钢筋网，再放入补强的钢筋，并与已施工的结构钢筋点焊固定，然后用高一个标号的细石混凝土浇灌密实并抹平，基本可以起到与一次施工洞口加强的同等效果。
3）化学植筋加固。化学植筋比较适合处理门洞或较大开洞后周边结构损伤的加固处理，化学植筋施工工艺简单，可操作性强，在核电现场也已经有比较成熟的施工经验。例如，在FCRZCHS1LX000524D中，需在1LX厂房7797墙新开一800mm×650mm暖通洞口，采用化学植筋加固时，可将洞口适当凿大，并保留部分原结构钢筋，将洞口补强钢筋植入原结构后，再将墙体分布钢筋弯折焊接、浇注混凝土，如图五所示。
4）外包钢板加固。如宁德DENDCWDXLX000090D，要求在1LX厂房+7.00m楼板上新增18个φ120mm孔洞，其中两个孔洞位于大梁上，此梁截面尺寸800mm×750mm（b×h），梁顶层和底层各配9根φ25三级钢，平行钢筋之间净距约65mm，则开φ120mm孔洞至少切断一排梁主筋。对于这种情况，有必要考虑在梁顶和梁底外包钢板进行加固处理，具体可根据先按规范核算梁构件受弯、斜截面受剪情况，并按照《混凝土结构加固设计规范》进行加固设计。采用外包钢板加固，原结构构件截面尺寸增加不多，但承载能力和抗震能力可大幅提高。此方法比较适合对梁、柱等受力较大构件的加固处理，处理完后需对外包钢板进行防腐处理，以提高耐久性。
上述几种加固方法，现场施工时宜根据具体情况灵活选用，坚持有损伤有加固，满足结构安全、施工方便、经济合理等要求。
3.5．管理措施。
现场管理角度，对于上述开孔问题，因其涉及专业和部门较多，目前现场的处理流程是由安装承包商提安装/土建联系单，再由土建承包商提出FCR来执行，流程复杂、效率较低，也不利于经验反馈，并且造成FCR数量剧增的现象。另外这种操作，责任不明，承包商抵触情绪也较大。鉴于此，现场管理部门宜出台专门的作业程序，明确责任、提高效率、同时加强经验反馈。
4. 结语
目前宁德核电1.2#机组大多数管线、设备已安装调试完毕，机组冷试已指日可待，施工过程中出现的大量开孔问题，按照上述思路处理效果良好，基本保证了各级进度目标和工程质量，对于后续项目，这类问题依然会不断出现，结合设计原理和施工实践，不断深入探讨解决办法，有利于不断提高完善核电工程质量。
参考文献：
[1]《混凝土结构加固设计规范（GB50367-2006）》，中国建筑工业出版社，2006年
[2]《混凝土结构加固方法与实施要点》，林文修，中国建筑工业出版社，2008年
[3]《混凝土结构构造手册》，中国有色工程设计研究总院，中国建筑工业出版社， 2003