Здания и сооружения энергетических объектов

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра гражданского строительства и прикладной экологии

Пояснительная записка к комплексному проекту «Здания и сооружения энергетических объектов «по дисциплине «Технология возведения зданий и сооружений»

Выполнила: студентка гр. 5015/2

Кручинина Е.Ю.

Руководитель: доц., к.т.н.

Богданов Ю.В.

Санкт-Петербург

• Содержание
• Введение
• 1.Объемно-планировочная и конструктивная схемы ГК АЭС
• 2.Стройгенплан и выбор монтажной схемы
• 3.Основные монтажные механизмы
• 3.Определение объемов работ по монтажу сборных конструкций реакторного отделения
• 4. Технология возведения реакторного отделения
• 5. Монтаж купола внутренней ЗОНЫ
• 6. Определение затрат труда и времени работы механизмов
• 7. Итог
• ПРИЛОЖЕНИЯ
• Приложение 1: Расчет массы монтируемых элементов защитной оболочки
• Приложение 2: Спецификация элементов сборной конструкции реакторного отделения АЭС
• Приложение 3: Ведомость определения затрат труда и времени
• Приложение 4
• Список литературы
• Введение
• Цель курсового проекта заключается в ознакомлении и освоении методологии проектирования строительно-монтажных работ при возведении зданий и сооружений из сборно-монолитного железобетона. Работа выполнена на примере реакторного отделения главного корпуса АЭС с реактором РБМК-1000.
• Цель проекта определяет следующие задачи:
• — выбор метода производства работ и монтажные схемы;
• — определение параметров монтажных механизмов;
• — разбивка РО на монтажные блоки и элементы;
• — разработка спецификации элементов сборных монтажных конструкций;
• — определение параметров работ по монтажу сборных конструкций и оборудования;
• — определение затрат труда и времени работы механизмов;
• — разработка технологии и организации монтажа РО;
• — разработка способов доставки строительных элементов к месту монтажа;
• — выбор монтажных приспособлений;
• — разработка технологии и организации монтажа блока внутренней защитной оболочки;
• По результатам проделанной работы составлена пояснительная записка с приложениями и оформлена графическая часть на листе формата А1.
• Проект выполнен в соответствии с заданием на проектирование и действующей нормативной литературой.
• 1. Объемно-планировочная и конструктивная схемы ГК АЭС
• Главный корпус АЭС с реактором РБМК-1000 состоит из следующих отделений:

1. Реакторное отделение

2. Турбинное отделение

3. Деаэраторное отделение Принимается продольное размещение турбоагрегата в турбинном отделении главного корпуса (по варианту ВНИПИЭТ). Объемно-планировочное решение РО принимается по типу МКР-1000. (Рис.1).

Рис. 1. Плановая компоновка главного корпуса Реакторное отделение представляет собой пространственную систему, состоящую:

— фундаментная (цокольная) часть: отм. от -7,200 до 0,000, размеры в плане — 84×84м;

— гермозона (двойная защитная оболочка): внутренний ш54м, отм. от 0,000 до +77,300;

— обстройка: отм. от 0,000 до +33,000, размеры в плане — 84×84м.

Фундаментная часть представляет собой двухэтажную ячеистую систему стен и перекрытий из монолитного железобетона, опирающихся на фундаментную плиту толщиной 2,8 м. В ячейках подвально-цокольной части РО размещаются помещения для сбора твёрдых радиоактивных отходов (бассейн выдержки), гравийные конденсаторы и прочие службы.

Обстройка представляет собой 7-этажную ячеистую конструкцию, расположенную вокруг защитной оболочки и опирающуюся на перекрытия на отм. 0,000. В многоэтажной обстройке вокруг центральной оболочки размещены системы хранения свежего топлива, помещения газового контура, питательные узлы, электротехнические помещения, технологические системы нормальной эксплуатации и части систем безопасности, системы приточной и вытяжной вентиляции, лестнично-лифтовые узлы, помещения СВО и т. д. строительство монтаж реактор корпус Центральная часть РО образована двойной цилиндрической защитной герметичной оболочкой с купольным покрытием. Внутренняя оболочка радиусом 27 м выполняет роль герметичного ограждения на пути распространения радиоактивных веществ в атмосферу и рассчитана на восприятие максимального внутреннего избыточного давления (0,25 МПа). С внутренней стороны гермозона покрыта стальной облицовкой. Наружная железобетонная оболочка обеспечивает защиту от внешних экстремальных воздействий. Зазор между внутренней и наружной оболочками используется для контроля герметичности оболочки при эксплуатации. Шахта реактора в качестве основания имеет плиту толщиной 1,5 м.

Рис. 2. Разрез РО.

1. Активная зона

2. Трубопроводы водяных коммуникаций

3. Нижняя биологическая защита

4. Раздаточный коллектор

5. Боковая биологическая защита

6. Барабан-сепаратор

7. Трубы пароводяных коммуникаций

8. Разгрузочно-загрузочная машина

9. Тракты топливных каналов

10. Опускные каналы

11. ГЦН Строительные конструкции помещений, расположенных под оболочкой (баки СПР — системы пассивного расхолаживания, шахта КЕЦ — контура естественной циркуляции, узел дезактивации РЗМ — разгрузочно-загрузочной машины, оперативное хранилище ТВС — тепловыделяющих сборок, шахта выдержки ТК — технологических каналов) конструктивно не связаны с оболочкой и имеют в качестве основания перекрытие на отм. 0.000 м.

Под оболочкой расположены: реактор РБМК-1000, сепараторы пара и трубопроводы контура естественной циркуляции, исполнительная часть СПиР — система продувки и расхолаживания, СУЗ — система управления и защиты, КГО — контроль герметичности оболочки (ТВЭЛ-ов), КЦТК — контроль целостности технологических каналов (система) и других вспомогательных систем РУ, системы оперативного обращения со свежим и отработавшим топливом, части защитных и локализующих систем безопасности, воздуховоды системы пассивной вентиляции.

Конструктивное решение шахты реакторной установки и защитной оболочки предопределяет назначение основных генеральных плановых размеров, высотного обоснования толщин стен, элементов этих сооружений, а также схемы их армирования.

2. Стройгенплан и выбор монтажной схемы

На стройгенплане указано расположение строящегося объекта, РО АЭС с реактором РБМК-1000, монтажных механизмов, а также всех прочих объектов строительного хозяйства. К таковым относятся: склады армоопалубочных блоков, металлических конструкций, ж/б; площадка укрупнительной сборки; бытовые и сантехнические помещения; временные и существующие дороги.

При производстве работ по монтажу конструкций главного корпуса АЭС в связи с его плановой и высотной компоновкой, нормативными сроками строительства, а также необходимостью экономически наивыгоднейшего использования кранов предполагается использовать следующие методы:

— применяется дифференцированный метод монтажа;

— монтаж ведется укрупненными строительными блоками, сбор и укрупнение которых ведется рядом со строительной площадкой на площадке укрупнительной сборки с помощью вспомогательных грузоподъемных механизмов; наращиванием снизу вверх; с выверкой.

Монтаж предполагается производить в следующей последовательности:

— фундаментная плита на отм. -7.200;

— подвальная часть реакторного отделения;

— плита на отм. 0,000

— цилиндрическая часть двойной защитной оболочки;

— внутренняя часть реакторного отделения;

— конструкции обстройки;

— мостовой кран;

— двойная купольная часть защитной оболочки Параллельно монтажу строительных конструкций ведется поток монтажа оборудования.

3. Основные монтажные механизмы

Основным монтажным краном, согласно заданию, принят кран марки Demag CC12600.

Гусеничный кран Demag CC12600 обеспечивает исключительную грузоподъемность во всей области использования. Конструкция делает возможной экономичную и простую транспортировку компонентов крана, а также быстрое оснащение. Дизельный двигатель, гидравлическая система, электрооборудование и кабина крана транспортируются как единый узел. Благодаря различным стреловым системам кран Demag CC12600 допускает гибкое его использование как с деррик-системой, так и без нее

Рис. 3. Грузовая характеристика крана Demag CC12600

Технические характеристики:

Рис. 4. Схема крана Demag CC12600

Для сокращения нерациональной работы основного крана и уменьшения затрат и времени с двух сторон РО устанавливаются 2 башенных крана для монтажа обстройки и подвальной части.

В качестве вспомогательных кранов выбираем два крана марки СКР-2600.

Табл. 1. Характеристики крана СКР-2600

Рис. 3 Грузовая характеристика крана СКР-2600

Для работы на площадке укрупнительной сборки принимаем кран марки ДЭК-50.

3. Определение объемов работ по монтажу сборных конструкций реакторного отделения

При определении объемов работ по монтажу сборных конструкций РО АЭС рассматривались фрагменты конструкции отдельно друг от друга. Они разрезались на блоки в соответствии с грузоподъемностью монтажного крана на данном вылете, возможностью транспортировки его с места сборки к месту монтажа и плановой компоновкой.

Каждый блок представляет собой арматурно-опалубочный блок, состоящий из пространственного армокаркаса. В местах соединения блоков опалубка сетчатая с ячейками 5 на 5 мм. Свободные грани отделаны несъемной опалубкой из железобетона (г=2,5т/м³) толщиной 5 см или стальной опалубкой 6 мм .

В курсовой работе рассматривались следующие конструктивные элементы реакторного отделения:

Таблица 2.

На основании Приложений 1−7 составлена спецификация элементов сборной конструкции реакторного отделения АЭС, представленная в Приложении 9.

Приведем пример определения массы элемента обстройки реакторного отделения с несъемной железобетонной опалубкой.

Рассмотрим один из АОБ перекрытий типового этажа ПТ-2:

Толщина

Высота

Длина

Таким образом, объем Площадь несъемной опалубки толщиной 5 см. равна Плотность армокаркаса принимаем 200кг/м³=0,2т/м³

Таким образом, масса армоопалубочного блока ПТ-1

Пример определения массы элемента гермозоны с несъемной стальной опалубкой СГЗ-3:

Толщина

Высота

Длина

Таким образом, объем Площадь несъемной опалубки толщиной 6 мм. Равна Плотность армокаркаса принимаем 200кг/м³=0,2т/м³

Таким образом, масса армоопалубочного блока СГЗ-3

Проанализировав табличные данные получены суммарные объемы конструкций:

Общая масса АОБ: 38 435,7т

4. Технология возведения реакторного отделения

Процесс строительства делится на следующие периоды: подготовительный период — внеплощадочные подготовительные работы, внутриплощадочные подготовительные работы, а также основной и завершающий периоды.

Период внеплощадочных работ — сооружаются внешние подъездные пути, ЛЭП, возводится жилой поселок для строителей, объектов производственной базы.

Период внутриплощадочных работ — выполняются работы по подготовке площадки к сооружению основных объектов: снос и перенос сооружений, очистка территории от леса, кустарника и валунов, основные планировочные работы, работы по отводу поверхностных вод, сооружение внутриплощадочных дорог, разбивка опорной геодезической сети.

Началом основного периода является устройство котлована под главный корпус. Земляные работы начинаются с удаления верхнего растительного слоя бульдозером ДЗ-109ХЛ. После удаления растительного слоя дальнейшая разработка котлована ведется экскаватором. Используется ЭО-5122 с объемом ковша 2 м³. Грунт загружается в автосамосвалы марки КраЗ-256Б и вывозится за пределы строительной площадки.

Следующий этап работ — уплотнение дна котлована. Производится одним пневмошинным самоходным катком марки ДУ-31А по челночной схеме. При разработке котлованов предусматривается водопонижение с использованием иглофильтров. По уплотненному дну устраивается подготовка из тощего бетона.

Далее выполняются гидроизоляционные работы: по бетонной подготовке укладывается гидроизоляционный слой на дне котлована, а также устраивается гидроизоляция по периметру здания с отметки -7,200 до нулевой отметки.

Для устройства фундаментной плиты на отм. -7.200 устанавливаются пространственные армокаркасы с сетчатой опалубкой. Фундаментная часть реакторного отделения выполняется из монолитного железобетона классом В25. Соединение арматуры соседних блоков производится с помощью проволочной обвязки. Блоки устанавливаются краном ДЭК-50. Бетонирование плиты происходит послойно с использованием автобетононасосов (АБН) фирмы «Путцмайстер» М52. По контуру плиты устанавливается съемная опалубка. Бетон уплотняется с помощью глубинного вибратора ВЭР-100 с длиной рабочей части 0,52 м. Исходя из этого максимальная толщина слоя бетонирования составляет 0,6 м. Далее, с помощью двух кранов СКР-2600, монтируются АОБ стен и плит подвальной части, которые представляют собой блоки бетонирования. После этого производится обратная засыпка грунта и его уплотнение.

Фундаментная часть на отм. +0.000 м перекрывается монолитной железобетонной плитой толщиной 1,0 м. Она выполняется с использованием ж/б ребристых плит и армокаркасов, которые устанавливаются краном СКР-2600.

Далее начинается монтаж защитной оболочки краном Demag CC12600. Цилиндрическая часть защитной оболочки монтируется из кольцевых армоопалубочных элементов высотой 4 м. Внутренняя защитная оболочка со стороны гермозоны имеет стальную несъемную опалубку. С наружной стороны передвижная съемная опалубка. Для бетонирования второй защитной оболочки переставная съемная опалубка используется с двух сторон.

После монтажа кольцевого элемента внешней защитной оболочки на отм.+20.000, начинается монтаж обстройки. Параллельно с монтажом обстройки ведется монтаж внутренних помещений герметичной части кранами СКР-2600.

При монтаже помещений 1 контура используются армоблоки со стальной облицовкой для обеспечения герметичности. В остальных помещениях используются армоблоки, представляющие собой армокаркас с двухсторонней несъемной железобетонной опалубкой. АОБ включает в себя так же закладные детали для строповки и металлические связи для обеспечения жесткости конструкции. После установки в проектное положение, блоки свариваются между собой.

Затем краном Demag CC12600 монтируется полярный кран. Купольная часть внутренней защитной оболочки монтируется из 3-х кольцевых элементов, а внешней из 4-х, которые собираются из армоопалубочных элементов на площадке укрупнительной сборки краном ДЭК-50. Сначала устанавливается первый кольцевой элемент и происходит ее выверка. Затем аналогично цилиндрической части устанавливается следующее кольцо. Опирание происходит на металлические пластины, приваренные к ребрам жесткости. Закрепление осуществляется сваркой.

5. Монтаж купола внутренней ЗО

Металлические конструкции облицовки представляют собой купол двоякой кривизны, состоящий из радиальных и кольцевых ребер жесткости, к которым приварен лист толщиной 6 мм, служащий герметичной облицовкой. Радиальные ребра жесткости из двутавра.

Рекомендуемая последовательность изготовления монтажного блока следующая:

— сварка отдельных сферических листов облицовки в компоненты, подходящие для сформирования монтажного блока;

— сборка компонентов на сферическом кондукторе и сварка компонентов между собой с соблюдением проектной геометрической формы;

— приварка меридиональных и горизонтальных ребер жесткости на блок с учетом разрывов в местах закладных деталей, ребра жесткости и лист облицовки должны выполнять требования по сварным соединениям, зазоры между ребрами жесткости и листом облицовки недопустимы;

— резка отверстий под закладные детали в гермооблицовке, установка и приварка закладных к облицовке.

Гермооблицовка служит также несъемной опалубкой с внутренней стороны оболочки при бетонировании. Максимальная высота слоя бетона, уложенного за один заход, не должна превышать 1000 мм.

Сварку стальных листов облицовки между собой выполнять стыковыми швами.

Монтаж купольной части осуществляется с площадки укрупнительной сборки. Рассмотрим операции при монтаже верхней купольной части:

1. Сборка верхней части купола (шапочки) из отдельных элементов (АОБ) краном ДЭК-50 на площадке укрупнительной сборки на специальном стенде.

2. Строповка купола краном Demag CC 12 600.

3. Подъем купола до отметки +79,000(+66,750 — в скобках указаны отметки нижней части купола)

4. Перемещение из положения «над площадкой укрупнительной сборки» в положение «над проектным» путем поворота стрелы крана на 90°.

5. Наводка, т. е. корректировка положения купола в «над проектном» положении.

6. Установка в проектное положение путем опускания купола с отметки +69,000(+67,500) до отметки +77,300(+65,450).

7. Выверка, т. е. проверка правильности и точности установки купола в проектное положение, корректировка в случае необходимости.

8. Закрепление сваркой и замоноличивания монтажных стыков.

6. Определение затрат труда и времени работы механизмов

Для определения затрат труда и времени работы механизмов необходимо определить суммарные объемы работ по каждому из конструкции таблицы 1 и воспользовавшись укрупненными нормами и расценками на монтаж строительных конструкций реакторного отделения [5], заполнить типовую форму таблицы, представленную в Приложении 12.

В результате получено:

— Суммарные затраты труда: 6092,5 чел. дней.

— Суммарные затраты времени: 262.0 дня.

— Суммарная стоимость в ценах 1988 г.: 117 306,54 рублей.

7. Итог

За период строительства реакторного отделения одного блока АЭС будет смонтировано 38 435,7 тонн армоопалубочных конструкций.

Общая трудоемкость составляет 6092,5 чел-дней, что составляет продолжительность работ 262 дня. Наибольшие затраты труда и времени требует монтаж защитной оболочки реакторного отделения.

Заработная плата на возведение каркасной части главного корпуса (монтажников, такелажников, арматурщиков, сварщиков, газорезчиков) составляет 117 307 р. (в базисном уровне цен 1988 г.).

1. Строительство тепловых и атомных электростанций, в 2-х томах / под ред. П. С. Непорожнего.-М.: Стройиздат, 2006.

2. Строительство атомных электростанций / под ред. В. Б. Дубровского.-М.: Энергоатомиздат, 2007.

3. Строительство тепловых электростанций /Купцов, Иоффе/.

4. Нормы строительного проектирования атомных электростанций ВСН-02−81.М.:Минэнерго России, 2006.

5. УН 88−42, Укрупненные нормы на строительно-монтажные работы при сооружении реакторного отделения АЭС с реактором ВВЭР-1000,-М.: Минэнерго СССР, 1988

Приложение 1

Расчет массы монтируемых элементов защитной оболочки

1. Расчет массы купола внешней защитной оболочки.

Масса арматуры.

Объем защитной оболочки:

где R=30.00 м — внешний радиус защитной оболочки

r=28.5 м — внутренний радиус защитной оболочки

Масса арматуры защитной оболочки:

Масса ребер жесткости.

Ребра жесткости представляют собой прокатные профили (кольцевые швеллер 30 В с погонным весом 0,0439т/м, меридиональные — двутавр 40Б1 с погонным весом 0,0481т/м)

Длина меридиональных ребер жесткости:

где R=30.0 м — внешний радиус защитной оболочки

n=12 — количество меридиональных ребер жесткости.

Масса меридиональных ребер жесткости:

Длина кольцевых ребер жесткости:

где R₁=30,00 м, R₂=29,39 м, R₃=27,5 м, R₄=24 м, R₅=18 м, — радиусы кольцевых ребер жесткости

Масса кольцевых ребер жесткости:

Масса внешнего купола защитной оболочки:

Рассчитаем приведенный удельный вес:

Разобьем купол на 3 кольцевых элемента и «шапочку».

Объем кольцевых частей:

H=6м — высота шарового слоя

R₁=30 м, R₂=29,39 м, R₃=27,5 м, R₄=24 м — радиусы трех шаровых сегментов на которые разбита нижняя часть защитной оболочки.

Массы кольцевых частей:

Расчет массы «шапочки».

Объем «шапочки»:

где

H=12м — высота шарового сегмента

R₅=24м — радиус нижней плоскости шарового сегмента.

Масса «шапочки»:

2. Расчет массы купола внутренней защитной оболочки.

Масса арматуры.

Объем защитной оболочки:

где R=27 м — внешний радиус защитной оболочки

r=26 м — внутренний радиус защитной оболочки

Масса арматуры защитной оболочки:

Масса ребер жесткости.

Длина меридианальных ребер жесткости:

где R=27 м — внешний радиус защитной оболочки

n=10 — количество меридианальных ребер жесткости.

Масса меридианальных ребер жесткости:

Длина кольцевых ребер жесткости:

где R₁=27 м, R₂=26.7 м, R₃=25.79 м, R₄=24.19 м, R₅=21.75 м,R₆ =16.97м— радиусы кольцевых ребер жесткости

Масса кольцевых ребер жесткости:

Масса стальной облицовки.

Площадь облицовки:

где

r=26 м — внутренний радиус защитной оболочки

толщина облицовки

Масса стальной облицовки:

Масса внешнего купола защитной оболочки:

Рассчитаем приведенный удельный вес:

Разобьем купол на 2 кольцевых элемента и «шапочку».

Объем кольцевых частей:

H=8м— высота шарового слоя

R₁=27м, R₂=25.79м, R₃=21.75м — радиусы трех шаровых сегментов на которые разбита нижняя часть защитной оболочки.

Массы кольцевых частей:

Расчет массы «шапочки».

Объем «шапочки»:

где

H=11м — высота шарового сегмента

R₅=21.75м — радиус нижней плоскости шарового сегмента.

Масса «шапочки»:

3. Расчет массы цилиндрической части внешней защитной оболочки.

Масса арматуры.

Объем защитной оболочки:

где R=30 м — внешний радиус защитной оболочки

r=28.5 м — внутренний радиус защитной оболочки

Масса арматуры защитной оболочки:

Масса ребер жесткости.

Длина вертикальных ребер жесткости:

где n=24 — количество вертикальных ребер жесткости.

Масса вертикальных ребер жесткости:

Длина кольцевых ребер жесткости:

Масса кольцевых ребер жесткости:

Масса цилиндрической части внешней защитной оболочки:

Рассчитаем приведенный удельный вес:

Разобьем цилиндрическую часть на 11 кольцевых элементов высотой 4 м и 1 элемент высотой 3.8м.

Объем кольцевых частей:

Массы кольцевых частей:

4. Расчет массы цилиндрической части внутренней защитной оболочки.

Масса арматуры.

Объем защитной оболочки:

где R=27 м — внешний радиус защитной оболочки

r=26 м — внутренний радиус защитной оболочки

Масса арматуры защитной оболочки:

Масса ребер жесткости.

Длина вертикальных ребер жесткости:

где n=20 — количество вертикальных ребер жесткости.

Масса вертикальных ребер жесткости:

Длина кольцевых ребер жесткости:

Масса кольцевых ребер жесткости:

Масса стальной облицовки.

Площадь облицовки:

где

r=26 м — внутренний радиус защитной оболочки

толщина облицовки

Масса стальной облицовки:

Масса цилиндрической части внутренней защитной оболочки:

Рассчитаем приведенный удельный вес:

Разобьем цилиндрическую часть на 7 кольцевых элементов высотой 6 м и 1 элемент высотой 5.8м.

Объем кольцевых частей:

Массы кольцевых частей:

Приложение 2

Спецификация элементов сборной конструкции реакторного отделения АЭС

Приложение 3

Ведомость определения затрат труда и времени