Системный подход
РАЗВИТИЕ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И МЕТОДОВ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ДЛЯ ПРОЕКТА АЭС С ВВЭР-ТОИ
К числу наиболее жестких требований к проекту АЭС с ВВЭР-ТОИ относятся требования по сокращению срока строительства:
–?для головных энергоблоков?– до 48 месяцев,
–?для серийных энергоблоков?– до 40 месяцев.
Проведенный анализ показал, что выполнение директивных требований по срокам строительства АЭС с ВВЭР-ТОИ возможно лишь при условии переработки принципов организации строительства, заложенных в проекты АЭС-2006 в направлении:
–?перехода на индустриальные методы строительства;
–?внедрения инновационных технологий строительно-монтажных работ;
–?внедрения эффективных строительных материалов;
- Современная механизированная штукатурка в Москве позволяет существенно ускорить процесс отделки стен и потолков в строительных проектах.
- С помощью современных механизированных систем штукатурки возможно достичь высокой точности и качества отделки, сократив при этом затраты на ручной труд и материалы.
- Механизированная штукатурка в Москве используется как в жилищном строительстве, так и в коммерческих проектах, позволяя создать эффективное решение для любого проекта отделки.
–?коренного улучшения управлением строительства на базе применения информационной модели строящейся АЭС.
С целью координации работ, проводимых в организациях отрасли по новым технологиям для строительства АЭС с ВВЭР-ТОИ, в Проектно-конструкторском филиале ОАО «Концерн Росэнергоатом» была организована Рабочая группа (РГ) по строительно-монтажным технологиям (СМТ).
В соответствии с Положением о РГ ее задачами являлись:
–?выявление имеющихся у предприятий и в организациях отрасли, а также у партнеров заделов и опыта внедрения эффективных СМТ и методов организации строительства, применение которых может обеспечить сокращение трудозатрат и сроков строительства;
–?согласование позиций организаций?– участников проекта АЭС с ВВЭР-ТОИ по разработке и внедрению инновационных СМТ;
–?подготовка предложений по оптимизации проекта АЭС с ВВЭР-ТОИ в части проектных и технологических решений.
В работе РГ по СМТ приняли участие представители более 20 организаций: заинтересованные структуры госкорпорации «Росатом» и ОАО «Концерн Росэнергоатом», инжиниринговые компании, проектных и научно-исследовательских организаций атомной энергетики, гидроэнергетики и смежных отраслей строительства.
Работа РГ выявила имеющиеся заделы в области разработки и внедрения эффективных технологий СМТ, применение которых может обеспечить повышение эффективности и сокращение сроков строительства АЭС.?Рассмотрим некоторые из них.
Индустриализация возведения монолитных железобетонных конструкций
Методом индустриализации возведения монолитных железобетонных конструкций реакторного здания, находящихся на критическом пути строительства, широко апробированном при строительстве энергоблоков ВВЭР-1000, является технология арматурно-опалубочных блоков (армоблоков). Армоблоки, включающие полностью арматурный каркас стены, а также несъемную опалубку в виде тонких (
100 мм) железобетонных плит, изготавливаются в цеховых условиях на строительной базе и в готовом виде подаются на монтаж.
Для проекта АЭС с ВВЭР-ТОИ разработаны армоблоки новой конструкции с использованием фибробетонной несъемной опалубки малой толщины (30 мм), позволяющей снизить массу армоблока. Соединение блоков между собой по вертикали предусмотрено на петлевых стыках проф. Г.?П.?Передерия. Соединение горизонтальных стержней армоблоков традиционно выполнялось с помощью ванной сварки. Однако ванная сварка требует значительных затрат времени, на один стык уходит около одного часа работы квалифицированного специалиста-сварщика. С целью сокращения сроков строительства предложено использование механических соединений арматуры на резьбовых муфтах. Это требует, однако, резкого повышения точности изготовления армоблоков. Для решения этой проблемы в настоящее время проводятся научно-исследовательские и опытно-конструкторские проработки.
Важным вопросом индустриализации строительства является вопрос о степени укрупнения монтажных блоков. Укрупнение монтажных блоков реакторного здания позволяет в наибольшей степени использовать грузоподъемность монтажного крана, но требует развития строительной базы. Создание рационального проекта организации строительства (ПОС) АЭС с ВВЭР-ТОИ требует рассмотрения различных вариантов степени укрупнения монтажных блоков и выбора оптимального варианта по комплексу технико-экономических показателей.
Интерес представляет подход, используемый при строительстве АЭС компаниями Японии и США, состоящий в создании в специальных укрытиях объемных монтажных блоков (модулей) массой 600 – 800 т и более, в том числе комплексных (гибридных) монтажных блоков, включающих не только строительные конструкции, но также элементы оборудования и блоки трубопроводов. Такой подход позволяет перенести на строительную базу также определенный объем пусконаладочных работ.
Внедрение современных методов производства бетонных работ и эффективных добавок к бетону
Предлагаемые рынком инновационные добавки к бетонным смесям позволяют в функционально и экономически обоснованных случаях добиться получения бетонов повышенной и высокой прочности. В проекте АЭС с ВВЭР-ТОИ для защитной оболочки реактора используются бетоны класса по прочности на сжатие до B60 с расчетным значением прочности на сжатие до 33 МПа.
Современная технология бетона обеспечивает возможность регулирования не только прочностных, но также и технологических свойств бетона. Обсуждения, имевшие место на РГ, показали, что к числу наиболее важных инноваций в монолитном строительстве в настоящее время относится внедрение самоуплотняющихся бетонных смесей (литых бетонов). В состав литых бетонов вводятся специальные добавки-суперпластификаторы. Полученная в результате самоуплотняющаяся бетонная смесь (СУБС) обладает свойством плотно заполнять полости сложной формы без применения вибрирования. Актуальность этой инновации для проекта АЭС с ВВЭР-ТОИ объясняется тем, что в густоармированных железобетонных конструкциях АЭС, насыщенных проходками, каналообразователями, встраиваемым приборным обеспечением, надежное виброуплотнение бетона невозможно. СУБС позволяет повысить качество бетонирования и сократить трудоемкость бетонных работ, лежащих на критическом пути.
Опыт применения СУБС при строительстве АЭС в настоящее время ограничен. Расширение внедрения литых бетонов в конструкциях АЭС требует проведения научно-исследовательских работ, необходимых для обоснования их прочностных свойств, долговечности и технологических аспектов.
Технологические возможности, до настоящего времени недостаточно использованные при строительстве АЭС, открываются при использовании другого вида добавок к бетону?– ускорителей твердения. Современный рынок предлагает широкий спектр таких добавок как зарубежного, так и отечественного производства. Исследование, выполненное специалистами кафедры «Строительство ядерных установок» МГСУ на примере ЛАЭС-2, показало, что применение добавок?– ускорителей твердения позволит снизить продолжительность строительства на 4,2?%. Данный эффект за счет более раннего образования бетоном распалубочной прочности. Для внедрения данной технологии в ПОС АЭС с ВВЭР-ТОИ эти исследования необходимо продолжить с целью разработки рекомендаций по применению ускорителей твердения бетона применительно к конструктивным решениям энергоблока ВВЭР-ТОИ.
Технология армирования фундаментных плит и плит перекрытий
Фундаментные плиты и плиты перекрытий дают одну из основных составляющих расхода бетона на строительстве АЭС.?Проведенные оценки показывают, что доля этих конструкций составляет 55?% в общем расходе бетона на энергоблок. С целью снижения трудоемкости и повышения экономичности этих конструкций Проектно-конструкторским филиалом организована работа по внедрению в ПОС ВВЭР-ТОИ прогрессивной технологии армирования плит, разработанной ЦНИИТМАШ с использованием опыта фирмы BAMTEC (Германия).
В основе этой технологии лежит использование рулонных арматурных ковров вместо традиционных сварных сеток для армирования плит. Каждый арматурный ковер включает арматурные стержни одного направления, соединенные гибкими лентами. Ковры раскатываются по бетонной подготовке. Два ковра с перпендикулярно ориентированными стержнями, уложенные друг на друга, выполняют функцию арматурной сетки.
Арматурные ковры изготавливаются в цехе, расположенном на строительной базе или на удаленной площадке, на станках с ЧПУ по расчетным полям напряжений. Раскладка арматуры в ковре следует распределению усилий. В менее напряженных зонах плиты процент армирования автоматически снижается. В результате данная технология приводит к существенному снижению расхода арматуры. Перенос арматурных работ в цеховые условия, использование высокопроизводительных станков с ЧПУ повышают производительность труда и выработку при производстве арматурных работ.
Другой особенностью данной технологии является использование пустотообразователей, которое обеспечивает существенную экономию бетона.
В настоящее время выполнены проработки по внедрению данной технологии для фундаментных плит ряда вспомогательных сооружений АЭС с ВВЭР-ТОИ.?Данные опытно-конструкторские проработки необходимо продолжить применительно к основным наиболее материалоемким плитам ответственных сооружений АЭС.
С вопросом о степени укрупнения монтажных блоков тесно связан выбор строительных кранов для крупноблочного монтажа
В работе РГ по СМТ были рассмотрены преимущества и недостатки схем монтажа крупных блоков строительных конструкций и тяжеловесного оборудования в условиях компактного генплана АЭС с ВВЭР-ТОИ с применением гусеничных и башенных кранов ведущих фирм, включая Liebherr, Kroll, фирм Китайской Народной Республики.
Большой интерес представляет отечественный опыт строительства Балаковской АЭС с использованием козлового крана большой грузоподъемности. В настоящее время ведутся проработки варианта организации строительства АЭС с ВВЭР-ТОИ с использованием этой схемы механизации.
Важнейший вопрос разработки рационального ПОС?– разработка и внедрение эффективной технологии монтажа оборудования. На РГ были подробно рассмотрены два альтернативных подхода к данному вопросу.
Подход инжиниринга состоит в использовании для монтажа крупногабаритного оборудования (реактора, парогенераторов и др.) штатных кранов реакторного здания: крана транспортного портала и полярного крана грузоподъемностью по 360 т. При этом подача сосудов в гермозону осуществляется в горизонтальном положении через транспортный шлюз с последующей кантовкой и установкой в проектное положение полярным краном. Недостатком этого подхода является то, что монтаж основного оборудования может начаться только после завершения строительных работ и установки на проектные места штатного кранового оборудования. Преимуществом данного подхода является то, что для монтажа тяжеловесного оборудования не требуется привлекать дорогостоящие строительные краны большой грузоподъемности, а смонтированное ответственное оборудование оказывается защищенным от атмосферных воздействий. Однако при этом подходе строительные работы и основной монтаж выстраиваются в последовательную цепочку, что увеличивает сроки строительства.
Альтернативой является совмещение строительных и монтажных работ, при котором монтаж основного оборудования осуществляется строительными кранами параллельно с выполнением строительных работ через открытый верх сооружаемой защитной оболочки. Данный подход позволяет сократить сроки строительства, но требует жесткой увязки графиков строительных и монтажных работ.
В случае оборудования, как и в случае строительных конструкций, важным средством сокращения сроков и трудоемкости монтажа является переход на крупноблочный монтаж. В ПОС ВВЭР-ТОИ заложена поставка оборудования и трубопроводов в комплектно-блочном исполнении полной заводской готовности, укрупнение на строительной базе и подача на монтаж крупных блоков оборудования максимальной готовности с обвязкой трубопроводами и пр. Вопрос об оптимальной степени укрупнения должен решаться на основе технико-экономического анализа вариантов с учетом логистики и требований по провозным габаритам, грузоподъемности имеющихся на площадке монтажных кранов, а также с учетом затрат на развитие строительной базы.
Важным резервом сокращения сроков строительства АЭС является автоматизация сварки трубопроводов, особенно трубопроводов малого диаметра
Исследования, выполненные сосновоборским институтом ВНИПИЭТ по заказу Проектно-конструкторского филиала, показывают, что количество стыков трубопроводов диаметром до 100 мм в реакторном здании превышает 30 тысяч.
На рынке имеется различное оборудование (сварочные головки) отечественного и зарубежного производства для сварки стыков трубопроводов методом опрессовки (8 – 76 мм) и методом орбитальной аргоно-дуговой сварки. Проведенные исследования показывают, что при правильно выбранном оборудовании трудоемкость сварки стыков малых диаметров сокращается вдвое.
Широкое внедрение автоматизированной сварки требует соблюдения при проектировании определенных ограничений по компоновке трубопроводов (с учетом требований по установке сварочной головки на трубопровод).
С учетом результатов проведенных исследований в Техническом задании на ПОС ВВЭР-ТОИ зафиксировано требование по максимальному внедрению автоматической сварки трубопроводов.
Внедрение индустриальных методов строительства требует создания развитой производственной базы строительства (стройбазы), на которой располагаются бетоно-растворное хозяйство, склады, арматурное хозяйство с цехом производства армоблоков, корпуса предмонтажной подготовки и антикоррозионной обработки оборудования и пр. Типичная стройбаза для строительства АЭС с ВВЭР-1000 включала около 30 производственных участков и более 250 зданий и сооружений. В условиях России стройбаза расширяет возможности круглогодичного осуществления строительства.
Создание стройбазы осуществляется в подготовительный период строительства и связано с определенными затратами. Эти затраты финансируются из средств главы 8 Сводного сметного расчета на строительство АЭС.?Считается, что чем выше степень индустриализации строительства, тем выше затраты на организацию стройбазы. Однако при правильной организации строительства окупаемость этих средств будет обеспечена более ранним вводом мощностей АЭС.?Вопрос о рациональной степени индустриализации строительства в ПОС АЭС с ВВЭР-ТОИ должен решаться на основе технико-экономического сравнения с учетом затрат на стройбазу.
На РГ по СМТ были рассмотрены два подхода к организации АЭС с ВВЭР-ТОИ.?Традиционный подход состоит в том, что заказчик осуществляет строительство стройбазы по специальному проекту и сдает ее объекты в аренду подрядным организациям. В настоящее время получает распространение иной подход, в соответствии с которым заказчик обеспечивает только территориальную организацию стройбазы, подвод инженерных коммуникаций и обустройство общеплощадочных объектов (котельная, трансформаторная подстанция, ограждение и т.?п.), а обустройство выделенных территорий подрядчики обеспечивают сами. При этом предполагается, что подрядные организации располагают собственными инвентарными зданиями и оборудованием, необходимым для освоенных ими технологий. В настоящее время вопрос о выборе того или иного подхода не может быть решен однозначно и требует исследования.
Резюмируя выполненный Проектно-конструкторским филиалом ОАО «Концерн Росэнергоатом» комплекс мероприятий по выявлению передовых строительно-монтажных технологий и их внедрению в проект организации строительства АЭС с ВВЭР-ТОИ, можно сделать следующие выводы:
–?выполнение директивных сроков строительства энергоблоков по Проекту «ВВЭР-ТОИ» невозможно без активного использования в проекте организации строительства современных инновационных технологий строительно-монтажных работ и методов организации строительства;
–?на предприятиях и в организациях отрасли имеется значительный задел и опыт внедрения эффективных строительно-монтажных технологий и методов организации строительства, применение которых может обеспечить существенное повышение эффективности и сокращение сроков строительства АЭС с ВВЭР-ТОИ;
–?при разработке проекта организации строительства ВВЭР-ТОИ необходимо использование имеющихся наработок в области передовых строительно-монтажных технологий с целью обеспечения конкурентоспособности проекта и выполнения директивных сроков строительства;
–?для дальнейшего совершенствования проекта организации строительства ВВЭР-ТОИ при его реализации на конкретных площадках АЭС необходимы продолжение исследований в области передовых строительно-монтажных технологий и координация работ по их внедрению в рамках ОАО «Концерн Росэнергоатом».
Сергей Егоров,
директор Проектно-конструкторского филиала ОАО «Концерн Росэнергоатом»
Сергей Нефедов,
начальник отдела технологий строительства, кандидат технических наук
Статья напечатана на сайте http://www.rosenergoatom.info
По материалам сайта: http://www.ensor.ru