6月溫州，驕陽似火。從遠處看，各類腳手架豎立在灰色核島上。走近看，彩色的升降臺和塔吊，飄揚的旗子，印有“責任、安全、創(chuàng)新、協(xié)同”的橫幅，繁忙穿梭的施工工人仿佛形成一幅近重遠淡層次分明的畫卷。6月30日，《中國能源報》記者實地探訪正在建設中的廣核浙江三澳核電項目。
負責承建三澳核電項目的中國核工業(yè)華興建設有限公司(以下簡稱“中核華興”)是我國核電建設的先行者，已有近40年核電建設史。截至目前，中核華興已承接50余臺核電機組的建設，是國內(nèi)承建核島土建工程最多的承包商。在建造三澳核電項目的過程中，多種施工技術(shù)及工藝首次創(chuàng)新應用;與此同時，通過多個項目試驗、升級的智能化裝備和管理系統(tǒng)為項目建造賦能，不斷推動著核電項目建造質(zhì)量與效率的提升。在海外項目建設中，創(chuàng)新技術(shù)的應用，也使得“中國造”成功“海外生”。
先進技術(shù)大幅提升項目效率
《中國能源報》記者在參觀采訪三澳核電過程中了解到，建造過程中的創(chuàng)新研發(fā)和先進技術(shù)應用，有效提高了該核電項目的建造質(zhì)量和建造效率。
混凝土澆筑是事關(guān)核電工程安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一副手套、一個馬甲、一頂安全帽、一根智能振搗棒，這么簡單的物件就能令混凝土澆筑的質(zhì)量大幅提升?原來，這些就是混凝土智能振搗在線監(jiān)測裝備。
據(jù)工作人員介紹，這些設備中都安裝了感應系統(tǒng)，工人通過穿戴這些帶感應器的設備進行振搗作業(yè)，過程中可以將振搗時間、位置和深度反饋至模型，以顏色的形式顯現(xiàn)出來，實現(xiàn)混凝土振搗全過程的可視、可控、可調(diào)。《中國能源報》記者了解到，中核華興將該裝備投入三澳核電混凝土澆筑環(huán)節(jié)，這也是在核電建造領(lǐng)域中的首次應用。
混凝土澆筑到建筑樓板或墻體的預制模型內(nèi)時，由于本身的黏結(jié)性，會造成有些區(qū)域無法自然流通產(chǎn)生氣孔，需要通過振搗填充密實。以往傳統(tǒng)的振搗方法是通過工人憑借工作經(jīng)驗并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)進行人工振搗，可能會導致某些區(qū)域的漏振或過振，對混凝土質(zhì)量和工程安全性造成一定的隱患。“而混凝土智能振搗在線監(jiān)測裝備通過可視化管理，以不同的顏色來有效識別振搗程度，顯示至終端平臺。比如，紅色表示區(qū)域漏振需要補振，藍色表示振搗時間過長需要及時修正。”中核華興相關(guān)負責人說。
“經(jīng)過結(jié)構(gòu)塊試驗、模擬墻試驗、現(xiàn)場墻體振搗試驗等多次應用試驗和逐步深入，驗證了該智能檢測技術(shù)在核電工程領(lǐng)域混凝土振搗的實用性與先進性。由于可以在現(xiàn)場實時監(jiān)控振搗質(zhì)量，并及時進行補振，該技術(shù)明顯提升了混凝土的振搗質(zhì)量，并對振搗全流程實現(xiàn)精細化、數(shù)字化管理。相較于傳統(tǒng)振搗棒，該技術(shù)施工過程也更安全。”上述負責人進一步解釋。
除了混凝土智能振搗在線監(jiān)測裝備，中核華興專業(yè)技術(shù)人員告訴記者，還有鋼筋套絲頭尺寸偏差在線檢測裝備、在線相機用于模板支撐體系智能安全監(jiān)測裝備、基于視覺測量的預埋件安裝的智能質(zhì)量檢測裝備、核電工程受限空間智能監(jiān)測裝備等均是在核電項目首次應用。
中核華興在核電建設的過程中，也將模塊化施工深入推進至項目建設的各個專業(yè)，在三澳項目現(xiàn)場，其最大的亮點就在于模塊化施工。“模塊化施工不僅能夠明顯優(yōu)化主線工期，還能將現(xiàn)場作業(yè)轉(zhuǎn)化為車間預制。這樣一來，作業(yè)人員的作業(yè)環(huán)境得到了改善，降低了安全風險，預制構(gòu)件質(zhì)量更容易得到保證，大大提升了結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量和施工工效。”中核華興技術(shù)人員表示。
如堆坑底板混凝土鋼筋籠模塊施工工藝，能夠提前預制堆坑底板模塊，待鋼襯里底板模塊吊裝完成后將堆坑底板模塊整體吊裝就位，具有速度快、工程建設周期短、受工作面和當期環(huán)境影響小的特點。“這一施工技術(shù)在三澳核電廠2號機組反應堆廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)首次成功應用，能夠縮短核島施工關(guān)鍵路徑工期30天，同時有效降低交叉作業(yè)安全風險、提高結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。”該技術(shù)人員介紹。
管理系統(tǒng)實現(xiàn)智能化突破
“中核華興華興除了著力于實體工作硬件設備的升級創(chuàng)新，還致力于核電工程建造管理系統(tǒng)的智能化升級，為華興公司核電建設品牌影響力和核心競爭力的提升奠定了良好基礎。”中核華興黨委書記周博在接受采訪時表示。三澳核電的智能化管理主要體現(xiàn)在BIM(建筑信息模型，Building Information Modeling)可視化管理平臺和精細化管理平臺，并實現(xiàn)了雙平臺的互通互聯(lián)，成功打通了模型、數(shù)據(jù)與業(yè)務流程的信息孤島。
“運用BIM可實現(xiàn)遠程后臺鋼筋三維下料，不需人工現(xiàn)場下料，待全部下料后，通過精細化管理平臺將數(shù)字化鋼筋料單進行排產(chǎn)，直接傳輸至鋼筋智能加工設備實現(xiàn)自動進行加工，數(shù)據(jù)共享實現(xiàn)智能建造。”中核華興三澳核電項目部負責人說。
目前BIM技術(shù)已創(chuàng)建了10種堆型的核島結(jié)構(gòu)三維模型，為數(shù)字化建造提供可靠精準輸入。“在工程結(jié)構(gòu)數(shù)字化與可視化方面可進行材料、半成品、工程量、進度及方案模擬等;在施工業(yè)務應用方面，可實現(xiàn)埋件自動建模、模架自動布置、鋼筋快速翻樣、鋼結(jié)構(gòu)深化設計等;并能夠與鋼筋自動化生產(chǎn)、預埋件自動驗收、3D打印、三維掃描等先進技術(shù)裝備融合應用。”該項目負責人舉例。
據(jù)了解，精細化管理平臺將合同、圖紙、技術(shù)規(guī)格書等所有的目標工程信息通過平臺進行整合，有效串聯(lián)起工程施工各個環(huán)節(jié)，將項目工程分類為工作包模塊、加工生產(chǎn)模塊、配送管理模塊、施工管理模塊和商務管理模塊等，能夠保證施工組織銜接順暢，有效提高現(xiàn)場施工效率，進而提升施工工效。此外，精細化管理平臺能有效記錄項目在生產(chǎn)活動中的資源投入，形成大量數(shù)據(jù)，并對全周期數(shù)據(jù)進行有效分析，為后續(xù)機組建設提供寶貴的參考數(shù)據(jù)，進而提升建設經(jīng)濟性。
在工程施工各個環(huán)節(jié)中，中核華興在智能焊接的管理應用方面實現(xiàn)了重大突破。焊接自動化管理平臺不僅能夠進行焊接工藝的管理，還對焊接焊工資格、焊材發(fā)放、領(lǐng)用、焊縫檢測、焊檢測委托等一系列焊接流程進行管理。據(jù)了解，大量的數(shù)據(jù)輸入之后，可以借助數(shù)據(jù)二次賦能，實現(xiàn)整個焊接工作乃至鋼結(jié)構(gòu)工作的智慧化改造。
截至目前，這一焊接自動化管理平臺已累計節(jié)約核級焊工人力成本3000余萬元，取得顯著的社會和經(jīng)濟效益，具有廣泛的應用前景。“在核電建造現(xiàn)場，一名核級焊工需要大約40萬元的雇傭成本，通過智能焊接平臺代替人工焊接，不僅減少了對人工特別是對核級焊工的依賴，也帶來了巨大的經(jīng)濟效益。利用這些管理軟件信息化手段，使得核電建造工作中重復性高的工作以數(shù)字化方式精簡，崗位減少了，組織質(zhì)效卻提高了。”該項目負責人說。
先進創(chuàng)新技術(shù)走出國門
據(jù)了解，中核華興已承建10種堆型、50臺核電機組及8臺常規(guī)島工程的建造工作。其中，更是承建了巴基斯坦的卡拉奇、恰希瑪共6臺機組。
“海外華龍一號首堆，首次采用‘開頂法’施工，為反應堆廠房管道焊接提前4個月具備施工條件。FCD(the first concrete date，即第一罐混凝土澆注日期)至具備穹頂?shù)跹b條件共用時22.5個月，比國內(nèi)首堆工期縮短1.5個月。”中核華興核電事業(yè)部技術(shù)負責人介紹。
記者了解到，開頂法施工技術(shù)是中核華興在海外項目無成熟經(jīng)驗參考、質(zhì)量安全風險大的施工條件下，打破固有施工邏輯的創(chuàng)新施工方法。“‘開頂法’實現(xiàn)了水銹鋼水池‘后貼法改先貼法’模塊施工，優(yōu)化了土建工程施工邏輯，改變了以往核電主設備傳統(tǒng)的引入方法。采用這一技術(shù)后，K2、K3主管道焊接較傳統(tǒng)施工方法分別提前了7.5、9個月啟動，比原進度計劃分別提前4.5、7.5個月完成。”該負責人指出。
在“華龍一號”海外首堆項目策劃初始，中核華興便提出鋼襯里必須采用模塊化施工。“鋼襯里走在土建前面，堆腔不銹鋼覆面也要用。只有這樣，內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工才能保證壓力容器的安裝，才能保證首堆不拖期。”
在鋼襯里模塊化施工過程中，施工團隊不斷進行著創(chuàng)新與試驗。“鋼襯里由13層變更為9層，團隊與廠家協(xié)商定制超寬板，減少了40%的現(xiàn)場拼裝量，降低了現(xiàn)場的安裝難度和施工風險;由于底板與加腋區(qū)連接焊縫距離間隙15公分，距離地面20公分，焊接施工難，質(zhì)量保證難，因此必須采用模塊化，底板環(huán)段與加腋區(qū)模塊施工便誕生了。”鋼襯里施工的技術(shù)負責人講述道。
據(jù)悉，巴基斯坦卡拉奇K2、K3核電項目核島土建工程開工至今，共被授權(quán)發(fā)明專利10項、實用新型專利16項，并取得9項省級工法，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(shù)。（中國能源報 記者 楊曉冉）
作者：楊曉冉
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