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(shè)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(shè)有限公司(以下簡稱“中核華興”)是我國核電建設(shè)的先行者，已有近40年核電建設(shè)史。截至目前，中核華興已承接50余臺核電機組的建設(shè)，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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)的過程中，也將模塊化施工深入推進至項目建設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)品牌影響力和核心競爭力的提升奠定了良好基礎(chǔ)。”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(shè)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(shè)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(shè)提供寶貴的參考數(shù)據(jù)，進而提升建設(shè)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?，敼?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(shè)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）
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