周义江

摘要：文章介绍了某AP1000核电一期工程大尺寸深埋循环水管道不均匀沉降问题及其处理过程，分析了循环水管道不均匀沉降对管道安全稳定存在的潜在影响，从设计和施工角度分析了循环水管道不均匀沉降问题产生的原因，针对性地提出了循环水管道不均匀沉降问题的应对措施。

关键词：核电厂；核电工程；大尺寸深埋循环水管道；不均匀沉降；沉降测量 文献标识码：A

中图分类号：TM623 文章编号：1009-2374（2015）28-0147-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.073

1 循环水管道工程概况

该核电厂的循环水系统冷却水取自东海三门湾，一期工程2台AP1000 核电机组循环冷却水量约为155.32m3/s，每台机组的循环水管道采用二路进水管和二路出水管。循环水管道管径主要有DN4100、DN3550、DN2700三种规格，埋地管道均采用刚性环进行加固，循环水管道钢管材质为Q235A，加强环材质为Q345A。

循环水管道母管管沟底部标高为-3.0m（地面厂坪标高+12.3m），管道中心标高为+0.13m，循环水支管管沟底部标高为-6.9m，管道中心标高为-4.45m，所有管道回填到地面标高为+12.0m。1、2号机组循环水管道全长约1800m，其中循环水管道与大件道路、核岛吊装区域交叉段长约250m。最初设计所有管段均采用砂石回填，后因核岛吊装区上部荷载的增加以及SWS管廊穿越重件道路等原因将上述两个区域管沟回填改为素混

凝土。

2 循环水管道不均匀沉降问题

2.1 循环水管道不均匀沉降问题的发现及确认

循环水管道不均匀沉降问题的发现源于B1段循环水管道局部变形处理过程。2009年5月，在对已完工循环水管道进行例行检查时，发现B1段存在5处变形，其后分析B1段循环水管道局部变形原因时，发现其中一处变形是由于管道临时支撑未拆除，循环水管道安装后沉降造成管道局部集中受力所致。为弄清管道沉降量和沉降的范围，施工单位对2009年3月之前已施工完成的循环水管道A1段、B1段、A2段进行了沉降观测。

从沉降观测结果可以看出，1#机、2#机循环水管道均出现了不同程度的不均匀沉降，其中A1段大件道路与1#核岛吊装区之间循环水管道最大沉降达115mm，1#核岛吊装区域南侧B1段循环水管道最大沉降达182mm，A2段大件道路与2#核岛吊装区之间循环水管道最大沉降达171mm，测量结果超出了施工规范的允许偏差，且所有沉降较大点均集中在砂石回填区域。至此，循环水管道不均匀沉降的问题得到确认。

2.2 循环水管道不均匀沉降问题的潜在影响

循环水管道在砂石回填区域和混凝土回填区域产生的不均匀沉降，使得循环水管道在砂与混凝土回填的施工接口处承受较大的集中应力，长期作用下可能造成管道破坏的潜在风险。

3 循环水管道不均匀沉降原因分析及其应对措施

3.1 原因分析

结合循环水管道沉降观测曲线和循环水管道施工方案，从设计和施工角度分析循环水管道不均匀沉降产生的原因，主要有以下三点：

3.1.1 大件道路和核岛吊装区域采用混凝土回填，而其余管段采用砂石回填，两种不同的回填方式造成的循环水管道基础不同的结构形式，两种回填方式典型断面。混凝土回填区域管道基础为刚性基础，而砂石回填区域管道基础为柔性基础。循环水管道安装完成后，随着管沟回填的进行，管道上部荷载的增加，沙石回填区域管道基础被压缩，管道随之产生沉降。而大件道路和核岛吊装区域管沟范围基本上全部回填混凝土，如果混凝土浇筑过程中管道不发生沉降，混凝土达到设计强度后，管道就基本处于稳定状态。

3.1.2 从现场施工进度上分析，由于汽轮机厂房外墙施工完成时间和B1段循环水管道完工时间晚了近一年半时间，B1段循环水管道在安装结束后，砂回填到管顶一定高度后形成边坡，由于长期雨水冲刷影响边坡稳定，容易造成管底回填砂的流失，从而造成B1段管道沉降更加明显。

3.1.3 管底砂垫层设计密实度相对较低，一定程度上扩大了管道沉降的幅度。按照循环水管道回填设计要求，管底砂垫层的回填密实度达到90%即可。通常情况下，级配碎石的回填压实度能做到了93%～94%，相对而言，循环水管道砂垫层90%密实度的设计要求偏低。

3.2 应对措施

鉴于循环水管道不均匀沉降对管道安全和稳定存在的影响，设计院、施工单位和监理单位对其处理方案进行了多次专题讨论，在弄清不均匀沉降的原因的前提下，结合现场施工情况，分段采取措施进行处理，具体如下：

3.2.1 针对循环水管道B1段，由于其沉降幅度大（最大182mm），钢管自身结构（特别是焊缝位置）是否遭到破坏尚不得而知，且级配碎石回填尚未进行，管道上部荷载还将随着级配碎石的回填逐步增加，管道继续沉降的概率以及由此带来的风险都非常大。为了确保管道安全，需对该段管道开挖并对管道进行评估，并对不合格的管道进行重新焊接，然后再进行混凝土包管加固处理。

3.2.2 对于尚未施工的B2段、C1段、C2段循环水管道，为了防止管道不均匀沉降问题的继续产生，对其同样采取混凝土包管处理。综合考虑循环水管道工程的安全性和经济性，采取同B1段相同的方式和范围进行混凝土加固，直管管段混凝土包管至管底以上1/3标高。

3.2.3 对于大件道路至核岛吊装区之间的循环水管道A1、A2段，由于管底下部砂垫层对管道的支承情况相对较为复杂，无法通过简单的受力结构来对其安全性进行核算和评估，而且管沟回填已经完成，管道主要荷载均已达到设计值，因此，在未弄清管道受力的情况下，需要采集较长时间多次沉降观测数据后，综合进行较为准确的分析。

3.3 处理现状

按照循环水管道各管段不均匀沉降的处理方案，施工单位对各管段进行了处理，并对已完工循环水管道定期连续进行了沉降观测。各管段经过处理后的现状

如下：

3.3.1 经过对焊缝进行射线探伤（RT）和表面液体渗透检查（PT）检测，结果表明B1段焊缝质量满足设计和规范要求，管道结构未因管道不均匀沉降造成破坏。在砂开挖、管道检测和混凝土回填期间，施工单位对该段管道进行了连续11次的沉降观测结果显示管道沉降一直处于稳定状态。

3.3.2 对于B2、C1、C2段，管沟回填按照混凝土包管的方式实施，为了防止管道安装和回填过程中沉降，施工单位还在混凝土回填、砂回填之前对管道标高进行测量，以确保管道基准标高的正确。根据目前已经进行的多次沉降观测结果，管道标高保持稳定。

4 结语

通过对循环水管道工程施工过程中遇到的不均匀沉降问题的分析和处理，不难发现不同的基础形式对于循环水管道整体性造成的影响。经过对B1、B2、C1、C2段循环水管道的混凝土包管加固，目前循环水管道不均匀沉降问题得到了较好的处理，管道的安全和稳定也得到了保障。结合循环水管道不均匀沉降问题的处理，对其后续运行以及类似的大型深埋循环水管道工程设计和施工提出如下建议：（1）对于已经完成的不均匀沉降问题处理的循环水管道，在后续运行过程中，应长期对其进行沉降观测，并与施工期间的观测数据进行对比跟踪，以掌握管道沉降动态，确保管道运行安全；（2）对于循环水管道这样的大管道在安装和回填期间，应加强管道的沉降观测，在各道工序完成后都应对管道标高、轴线进行复核，以便形成连续的测量基础数据，更好地跟踪管道在安装和回填过程中的状态；（3）目前国内现行的设计和施工规范尚无法满足特殊工程大尺寸循环水管道的建设需求，随着国内核电的发展需要，建议国内设计单位适时对现行规范进行修订或更新。

参考文献

[1] 卢洪涛，郑宏练，杨国栋.秦山核电站海水系统防腐蚀措施及管理[J].中国核电，2010，2（1）.

（责任编辑：蒋建华）endprint