一种反应堆堆坑一体化预埋件装置及反应堆堆坑的制作方法

1.本发明属于核工程技术领域，具体涉及一种反应堆堆坑一体化预埋件装置及反应堆堆坑。


背景技术：

2.现有的第三代核电压水堆小型堆，其反应堆堆坑为同心异径环形空间结构，由下至上的半径依次减小，分别为r1、r2、r3，由下至上分为三段，三段的高度分别为h1、h2、h3，总高h，反应堆堆坑的外围为大体积混凝土。r2环形空间的表面分布有保温层和堆外核测两种不同规格、材质的预埋件，这些预埋件数量较多，且相互独立分散布置，各个预埋件的面积总和占反应堆堆坑的环形墙面展开面积约50％，堆坑的施工难度大，具体存在以下问题：1、安装作业空间小，预埋件分布密集，预埋件安装精度要求高(水平垂直度≤2mm，表面平整度≤2mm，径向公差
±
3.5mm)，安装精度不易保证，存在安装精度超差风险；2、预埋件分散布置，单个预埋件受力集中，预埋件钢板较厚，预埋件锚固形式复杂，焊缝工艺复杂；3、钢筋绑扎完成之后，才能进行预埋件安装，预埋件数量多，定位、安装和测量工作量大，调整工期较长，工程进度存在滞后风险；4、在预埋件安装完成后及浇筑混凝土之前，需制作、支设异形筒状木模板，形成筒状结构空间，异形筒状木模板存在拼装强度不足，易导致混凝土错台、胀模等质量风险。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种反应堆堆坑一体化预埋件装置及反应堆堆坑，该装置可以确保预埋件安装精度，降低预埋件钢板厚度，优化预埋件锚固形式及焊缝工艺，有利于提高预埋件的安装功效，减少预埋件的安装、测量工作量，优化反应堆堆坑施工顺序，避免混凝土浇筑质量风险，节省成本、缩短工期。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案是：
6.根据本发明的一个方面，提供一种反应堆堆坑一体化预埋件装置，包括环形墙体、若干个第一预埋件、以及若干个第二预埋件，所述第一预埋件和所述第二预埋件均固设于环形墙体上，各个第一预埋件沿环形墙体的径向方向呈环形分布形成多列，每列第一预埋件沿环形墙体的轴向方向分布，各个第二预埋件也沿环形墙体的径向方向呈环形分布，每隔若干列第一预埋件间隔设置一个第二预埋件。
7.优选的是，所述环形墙体包括第一层、第二层、以及第三层，所述第一层、所述第二层、以及所述第三层自下而上依次设置，并合围形成同心异径环形空间，所述第一预埋件和所述第二预埋件均设于所述第二层中。
8.优选的是，所述第一预埋件通过第一锚筋直锚固定在环形墙体上，所述第一锚筋的一端与第一预埋件采用穿孔塞焊连接，第一锚筋的另一端穿过环形墙体向外伸出，用于在安装时浇筑在反应堆堆坑的底板混凝土中；
9.所述第二预埋件通过第二锚筋直锚固定在环形墙体上，所述第二锚筋的一端与第二预埋件采用穿孔塞焊连接，并在两者的连接处设有锚固板，第二锚筋的另一端穿过环形墙体向外伸出，用于在安装时浇筑在反应堆堆坑的底板混凝土中。
10.优选的是，所述第一预埋件呈正方形，所述第二预埋件呈长方形，第二预埋件的长度方向与所述环形墙体的轴向方向平行，所述环形墙体的顶部边缘呈锯齿状，包括凹部和凸部，所述第一预埋件设有在对应所述凹部的位置，所述第二预埋件设置在对应所述凸部的位置，且第二预埋件的顶端高度高于每列第一预埋件的最高高度，第二预埋件的底端与每列第一预埋件的底端齐平。
11.优选的是，所述第一预埋件和所述第二预埋件均采用相同材质的钢板制成，所述第一预埋件的钢板厚度为6-20mm，第一锚筋的直径为10-20mm；
12.所述第二预埋件的钢板厚度为10-30mm，第二锚筋的直径为10-30mm。
13.优选的是，所述装置还包括加强肋，所述加强肋设于所述第一预埋件、所述第二预埋件的背面，其包括纵向加强肋和横向加强肋，所述纵向加强肋沿环形墙体的轴向方向设置，所述横向加强肋沿环形墙体的径向方向设置。
14.优选的是，相邻两个纵向加强肋之间的夹角为20-25
°
，相邻两个横向加强肋之间间距为700-900mm。
15.优选的是，所述装置还包括支撑件，所述支撑件的两端支撑在所述环形墙体的内壁上。
16.优选的是，所述装置还包括吊装件，所述吊装件设于所述纵向加强肋上。
17.根据本发明的另一个方面，提供一种及反应堆堆坑，包括底板混凝土，还包括以上所述的反应堆堆坑一体化预埋件装置，所述底板混凝土浇筑在所述反应堆堆坑一体化预埋件装置的外部。
18.有益效果：
19.本发明的反应堆堆坑一体化预埋件装置，有益效果如下：
20.(1)通过将反应堆堆坑中的保温层支架、堆外核测两种不同规格、材质的预埋件集成为一体，可以解决现有反应堆堆坑内狭小空间中预埋件分布密集、预埋件安装精度不易保证的问题，确保预埋件安装精度，同时，还可以消纳预埋件位置变动的风险；
21.(2)整体受力，相比于现有技术，受力性能更优，能降低预埋件的钢板厚度，钢板厚度更薄，优化预埋件的锚固形式及焊缝工艺，锚固形式及焊接形式更简单；
22.(3)可在车间预制，优化反应堆堆坑施工顺序，将预埋件安装窗口提前，安装时，整体吊装就位，可大幅减少安装、测量工作量，提高预埋件安装功效，节省成本，缩短工期；
23.(4)可兼做混凝土工程中的异形木模板，降低耗材成本，避免木模板制作、安装、多次倒运、拆除等工序，同时，规避混凝土错台、胀模等质量风险，避免混凝土浇筑质量风险。
24.本发明的反应堆堆坑，相比于现有技术，由于包括了上述的反应堆堆坑用的一体化预埋件装置，因此，可以避免在反应堆堆坑内狭小空间内安装预埋件，大幅减少预埋件安装、测量工作量，提高预埋件安装功效，节省成本，缩短工期，并确保预埋件安装精度，同时，还可以消纳预埋件位置变动的风险，降低预埋件的钢板厚度，使锚固形式及焊接形式更简单，以及，施工时不需要制作异形木模板，降低耗材成本，避免木模板制作、安装、多次倒运、拆除等工序，规避混凝土错台、胀模等质量风险，避免混凝土浇筑质量风险。
附图说明
25.图1为本发明实施例中反应堆堆坑一体化预埋件装置的结构示意图；
26.图2为本发明实施例反应堆堆坑一体化预埋件装置中半径为r2位置处的展开示意图；
27.图3为本发明实施例中反应堆堆坑的平面图；
28.图4为本发明实施例中反应堆堆坑的剖面图；
29.图5为本发明实施例中底板混凝土的结构示意图；
30.图6为本发明实施例中反应堆堆坑内部的同心异径环形空间的示意图；
31.图7为本发明实施例中第一锚筋/第二锚筋的布置示意图；
32.图8为本发明实施例中加强肋的布置示意图；
33.图9为本发明实施例中加强肋的结构示意图；
34.图10为本发明实施例中支撑件的结构示意图；
35.图11为本发明实施例中吊装件的结构示意图；
36.图12为本发明实施例中吊装件的另一种结构示意图。
37.图中：10-底板、20-环形墙体、30-第一预埋件、31-第一锚筋、40-第二预埋件、41-第二锚筋、50-加强肋、51-纵向加强肋、52-横向加强肋、61-主内撑、62-次内撑、71-吊装孔、72吊环、73-加强板。
具体实施方式
38.为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.实施例1
43.如图1、2所示，本实施例公开一种反应堆堆坑一体化预埋件装置，包括环形墙体20、若干个第一预埋件30、以及若干个第二预埋件40，第一预埋件30(即m1)和第二预埋件40(即m2)均固设于环形墙体20上，各个第一预埋件30沿环形墙体20的径向方向呈环形分布形
成多列，每列第一预埋件30沿环形墙体20的轴向方向分布，第一预埋件30用于安装保温层，即作为保温层支架预埋件，各个第二预埋件40也沿环形墙体20的径向方向呈环形分布，每隔若干列(如两列)第一预埋件30间隔设置一个第二预埋件40，第二预埋件40用于安装堆外核测设备，即作为堆外核测预埋件。
44.本实施例装置，通过将反应堆堆坑中的保温层支架、堆外核测两种不同规格、材质的预埋件集成为一体，可以确保预埋件安装精度，降低预埋件的钢板厚度，优化预埋件的锚固形式及焊缝工艺，有利于提高预埋件的安装功效，减少预埋件的安装、测量工作量，优化反应堆堆坑施工顺序，避免混凝土浇筑质量风险，节省成本、缩短工期。
45.在一些实施方式中，环形墙体20包括第一层、第二层、以及第三层，第一层、第二层、以及第三层自下而上依次设置，并合围形成同心异径环形空间，第一预埋件30和第二预埋件40均设于第二层中。
46.具体来说，如图3、4、5、6所示，在现有技术中，反应堆的堆坑底板一般为椭圆形结构，底板中间的坑洞即为反应堆堆坑，反应堆堆坑通常设计为同心异径环形空间，外围为钢筋混凝土结构(即底板混凝土10)，反应堆堆坑分为三段，三段的半径由下至上依次减小，分别为：r1、r2、r3，三段高度由下至上分别为：h1、h2、h3，堆坑中共计布置70块预埋件，h1高度环形空间的内壁上设置6块预埋件，h2高度环形空间的内壁上设置58块预埋件(图3)，h3高度环形空间的内壁设置16块预埋件。本实施例装置设于反应堆堆坑内，环形墙体20的内部空间与现有技术中的反应堆堆坑的同心异径环形空间相同，环形墙体20中的第一层、第二层、以及第三层分别对应现有技术中反应堆堆坑的三段，即：第一层的半径为r1，高度为h1；第二层的半径为r2，高度为h2；第三层的半径为r3，高度为h3。
47.在一些更具体的实施方式中，环形墙体20采用混凝土制成。第一预埋件30通过第一锚筋31直锚固定在环形墙体20上，第一锚筋31的一端与第一预埋件30采用穿孔塞焊连接，第一锚筋31的另一端穿过环形墙体20向外伸出，用于在安装时浇筑在反应堆堆坑的底板混凝土10中，每个第一预埋件30上对应的第一锚筋31的数量为多个，比如，4个(如图7所示)；第二预埋件40通过第二锚筋41直锚固定在环形墙体20上，第二锚筋41的一端与第二预埋件40采用穿孔塞焊连接，并在两者的连接处设有锚固板(图中未示出)，第二锚筋41的另一端穿过环形墙体20向外伸出，用于在安装时浇筑在反应堆堆坑的底板混凝土10中，每个第二预埋件40上对应的第二锚筋41的数量为多个，比如，14个。
48.第一预埋件30和第二预埋件40的外形尺寸具体根据反应堆堆坑内部空间特点和对应的保温层支架、堆外核测预埋件的布置方案确定，本实施例中不作进一步限定。
49.在一些更具体的实施方式中，如图1所示，第一预埋件30呈正方形，第二预埋件40呈长方形，第二预埋件40的长度方向与环形墙体20的轴向方向平行。环形墙体20的顶部边缘呈锯齿状，包括凹部和凸部，第一预埋件30设有在对应所述凹部的位置，第二预埋件40设置在对应所述凸部的位置，且第二预埋件40的顶端高度高于每列第一预埋件30的最高高度，第二预埋件40的底端与每列第一预埋件30的底端齐平。相比于现有技术，本实施例通过设置底部齐平、顶部呈锯齿状的环形墙体20，既能满足设计功能，又能兼做混凝土浇筑模板，即可替代现有技术中的反应堆堆坑施工过程的混凝土浇筑所需异形模板避免在反应堆堆坑施工过程中额外制作异形模板，节省材料，提前完成模板安装，避免混凝土浇筑质量风险，缩短工期。
50.第一预埋件30和第二预埋件40的材质，具体根据工艺要求确定；第一预埋件30和第二预埋件40的厚度、第一锚筋31和第二锚筋41的规格等参数，具体根据所受工艺或设备荷载并综合混凝土浇筑时侧压力等条件确定；各个锚筋与各个预埋件之间的焊缝尺寸，具体根据单根的该锚筋受力情况确定。
51.在一些更具体的实施方式中，第一预埋件30和第二预埋件40均采用钢板制成，钢板的材质可为碳钢或不锈钢。本实施例中，第一预埋件30和第二预埋件40优选同时采用相同材质的钢板，即第一预埋件30和第二预埋件40采用统一材质，具体可以为同时采用022cr19ni10。相比于第一预埋件30和第二预埋件40分别采用不同材质，避免了要将两种钢板根据原有布置位置分别进行拼接，大大降低了采购、工作难度(不同材质之间的焊接需要增加焊接工艺评定种类)，减少了工作量，并且，由于各个预埋件是分散、间隔布置，若分别采用不同材质，则需要至少20块钢板进行拼接，而统一材质之后，可以减少拼接所需的钢板，比如，可以减少至由6块钢板拼接而成，此外，若原材质的钢板板材尺寸足够大，可以不设置焊缝，直接卷制而成，仅需要一条焊缝即可。
52.第一预埋件的钢板厚度h1为6-20mm，比如，6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm等等，第二预埋件的钢板厚度h2为10-30mm，比如，10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、26mm、28mm、30mm等等，第一锚筋31和第二锚筋41均为不锈钢锚筋，第一锚筋31的直径d1为10-20mm，比如，10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm等等，第一锚筋31的长度l1为400-500mm，优选为450mm，第二锚筋41的直径d2为10-20mm，比如，10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm，第二锚筋41的长度l2为400-500mm，优选为450mm，以确保满足承载力、防锈蚀等设计功能要求。
53.在现有技术中，各种预埋件的锚固受力为单独受力，承载能力相对较低，预埋件的厚度要求较厚(一般为20-30mm)。本实施例装置中的第一预埋件30、第二预埋件40与环形墙体20固为一体，为一筒状整体结构，各预埋件的钢板厚度整体性较好，相比于现有技术，预埋件的厚度要求降低，比如，第一预埋件的钢板厚度可降低至20mm以内，并且，本实施例装置虽然整体感觉预埋件变大了，但制作简单，整体重量基本不增加。
54.在一些更具体的实施方式中，如图7所示，第一锚筋31的与第一预埋件30的连接处、第二锚筋41与第二预埋件40的连接处均采用角焊缝满焊连接，并且，这两处焊缝的高度均为10-20mm，优选为15mm。第一锚筋/第二锚筋距离第一预埋件30/第二预埋件40的边距b1为80-120mm，优选为100mm，具体可参考国家规范《钢结构设计标准》(gb50017-2017)进行选择。相邻两个第一预埋件30/第二预埋件40的间距b2为700-900mm，优选为800mm。通过上述设置，能确保满足各个预埋件的受力需求。
55.在一些实施方式中，如图8所示，本装置还包括加强肋50，加强肋50设于第一预埋件30、第二预埋件40的背面，以提高本装置的整体刚度。
56.具体来说，如图9所示，加强肋50避开第一锚筋31和第二锚筋41设置，其包括纵向加强肋51和横向加强肋52，纵向加强肋51沿环形墙体20的轴向方向设置，横向加强肋52沿环形墙体20的径向方向设置。
57.本实施例中，每个第二预埋件40对应设置一个纵向加强肋51。纵向加强肋51和横向加强肋52均采用碳钢材质等边直角钢制成，其中，纵向角钢规格为：肢长x1为70-80mm、厚度z1为6-10mm，优选为：肢长x1为75mm、厚度z1为8mm；相邻两个纵向加强肋之间的夹角α为
20-25
°
，优选为22.5
°
，即按纵向加强肋按布置角度α均匀布置；横向角钢规格为：肢长x2为35-45mm，厚度z2为2-6mm，优选为：肢长x2为40mm，厚度z2为4mm；相邻两个横向加强肋之间间距c为700-900mm，优选为800mm。
58.在一些实施方式中，本装置还包括支撑件，支撑件的两端支撑在环形墙体20的内壁上。
59.具体来说，支撑件可以是一套，也可以是多套，如图10所示，本实施例中，支撑件优选为两套，两套支撑件分别支撑在环形墙体20的第二层的顶部和底部。每套支撑件包括两道相互垂直设置的主内撑61、间隔设置在两道主内撑61之间的次内撑62，即主支撑61交汇处“隔一布一”次内撑62，以确保预埋吊装和混凝土浇筑过程不会发生变形，反应堆堆坑的混凝土浇筑完成后拆除支撑件。
60.在一些实施方式中，本装置还包括吊装件，吊装件设于纵向加强肋51上，以便对本装置进行吊装、运输。
61.具体来说，如图11、图12所示，吊装件可以是吊装孔71，也可以是吊环72，吊装件的规格具体根据预埋件吊装允许条件下的风荷载工况进行验算得到，并且，必要时还可在纵向加强肋51上设置吊装件的位置增设加强板73，吊装完成后拆除吊装件。
62.本实施例的反应堆堆坑一体化预埋件装置的安装方法，包括：确认施工现场具备安装条件
→
运输一体化预埋件装置至施工现场
→
进行安装前检查
→
测量放线
→
将一体化预埋件装置吊装就位
→
成品保护。
63.具体来说，一体化预埋件装置的重量可达数吨，且背面满布锚筋，因此，在安装前，需先确认用于安装一体化预埋件装置的下部支撑搭设完成，在下部支撑的钢筋绑扎完成后，以及，外围钢筋绑扎之前，开始安装一体化预埋件装置。一体化预埋件装置在车间预制完成，运输至安装施工现场，随后对一体化预埋件装置进行外观检查，确保无肉眼可见变形，焊缝无裂纹、吊耳处无挤压变形等异常。按照要求在一体化预埋件装置的支撑平面上测放出预埋件的标高、中心线位置和放出角度定位线，并在一体化预埋件装置上标记出与安装位置对应的角度线，一般以0
°
、90
°
、180
°
、360
°
进行定位。将一体化预埋件装置吊装就位，并在一体化预埋件装置的内表面用不锈钢专用保护膜对焊缝位置及暴露的表面进行贴膜保护，以避免与碳钢材料接触，以及，在混凝土浇筑过程中被混凝土砂浆污染，防止一体化预埋件装置的内表面的表面铁素体污染。
64.本实施例的反应堆堆坑一体化预埋件装置，有益效果如下：
65.(1)通过将反应堆堆坑中的保温层支架、堆外核测两种不同规格、材质的预埋件集成为一体，可以解决现有反应堆堆坑内狭小空间中预埋件分布密集、预埋件安装精度不易保证的问题，确保预埋件安装精度，同时，还可以消纳预埋件位置变动的风险；
66.(2)整体受力，相比于现有技术，受力性能更优，能降低预埋件的钢板厚度，钢板厚度更薄，优化预埋件的锚固形式及焊缝工艺，锚固形式及焊接形式更简单；
67.(3)可在车间预制，优化反应堆堆坑施工顺序，将预埋件安装窗口提前，安装时，整体吊装就位，可大幅减少安装、测量工作量，提高预埋件安装功效，节省成本，缩短工期；
68.(4)可兼做混凝土工程中的异形木模板，降低耗材成本，避免木模板制作、安装、多次倒运、拆除等工序，同时，规避混凝土错台、胀模等质量风险，避免混凝土浇筑质量风险。
69.实施例2
70.如图3、4、5、6所示，本实施例公开一种反应堆堆坑，包括底板混凝土10、以及实施例1所述的反应堆堆坑一体化预埋件装置，底板混凝土10浇筑在反应堆堆坑一体化预埋件装置的外部，反应堆堆坑一体化预埋件装置内部的同心异径环形空间即为反应堆堆坑。
71.本实施例的反应堆堆坑，相比于现有技术，可以避免在反应堆堆坑内狭小空间内安装预埋件，大幅减少预埋件安装、测量工作量，提高预埋件安装功效，节省成本，缩短工期，并确保预埋件安装精度，同时，还可以消纳预埋件位置变动的风险，降低预埋件的钢板厚度，使锚固形式及焊接形式更简单，以及，施工时不需要制作异形木模板，降低耗材成本，避免木模板制作、安装、多次倒运、拆除等工序，规避混凝土错台、胀模等质量风险，避免混凝土浇筑质量风险。
72.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。