2024-03-08 1070 0
小編語：在英國欣克利角C(Hinkley Point C)核電站冷卻水循環(huán)隧道的施工過程中，項目團隊創(chuàng)新性地使用了虛擬驗證技術來進行包括管片拼裝實驗在內(nèi)的一系列驗證試驗。在當時引起不少討論和爭議。
如今，核電站的冷卻水循環(huán)隧道和水下豎井及進排水口均完成施工，隧道和進排水結構之間即將進行最后的連接。在這條使用虛擬驗證技術建設的隧道即將投入使用之際，就讓小編帶大家一起回顧和了解一下英國欣克利角C核電冷卻水循環(huán)隧道的建設之路。
項目情況
英國欣克利角C(Hinkley Point C)核電站項目位于英格蘭西南部的薩默塞特郡，它是英國最大的核電站，也是英國20多年來**座新建的核電站，投入運營后將為600萬英國家庭提供低碳電力。
冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的基本結構
核電站的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中包含了三條位于布里斯托海峽之下的隧道：其中兩條進水隧道長3.5km、內(nèi)徑為6m，排水隧道長1.8km、內(nèi)徑為7m。三條隧道均位于海底以下約33m處，除隧道外，項目團隊還需要建設與隧道相連的進水口與排水口。
正在準備安裝的進水口
每條隧道各有兩個進排水口，進排水口的構件在工廠預制完成后使用拖船運輸至布里斯托海峽上，使用串聯(lián)工作的兩臺浮式起重機安裝在海床上。布里斯托爾海峽的潮差位居世界第二，巨大的潮差給安裝施工帶來了不小的難度。
工作中的浮式起重機
項目團隊使用了兩艘自升式施工船來建造豎井，這些自升式施工船通過進排水口結構上預留的孔洞來進行豎井施工。
進行中的豎井施工
在施工隧道與進排水口之間聯(lián)絡通道的施工過程中，項目團隊使用了專為水下隧道設計的內(nèi)環(huán)支撐 (IRP) 技術。聯(lián)絡通道的施工是整個項目中最復雜的工作之一，有限的工作空間和水下環(huán)境給施工增加大量挑戰(zhàn)。
聯(lián)絡通道施工
虛擬驗證
■虛擬管片拼裝
考慮到管片在進行拼裝試驗過程中，可能存在試驗緩慢甚至是失敗的情況，實驗可能無法真實全面地反映管片環(huán)的實際受力情況，所以項目團隊在施工早期進行了數(shù)次管片實物拼裝試驗之后，決定開始改用虛擬管片拼裝試驗試驗。
虛擬管片拼裝實驗過程
團隊通過激光測量設備對已完成澆筑的500多塊管片進行了 3D 掃描，生產(chǎn)管片的模具也提供了相關數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)制作了管片的3D建模。
利用激光測量設備對管片進行掃描
在3D建模完成后，程序就可以自動或人工操作下反復進行拼裝試驗。在虛擬拼裝時，操作人員可以正常觀察接頭的對齊情況，檢查螺栓孔配合等等細節(jié)，還能看到實物管片拼裝實驗中難以觀察和測量的內(nèi)部細節(jié)，并直接在程序內(nèi)對數(shù)據(jù)進行分析。
虛擬拼裝
■ 其他虛擬測試
除了管片拼裝外，項目團隊還對預制管片生產(chǎn)線和隧道的各構件進行了3D建模，并通過軟件對管片生產(chǎn)與隧道建設的全流程進行了模擬。通過數(shù)字模擬，項目團隊得以反復試驗和分析生產(chǎn)流程，項目團隊通過這種方式改進了流程，提升了生產(chǎn)效率。
在進排水口構件的設計和建造過程中，項目團隊也使用了3D建模+數(shù)字模擬的方式評估結構強度和鋼筋排布。
進水口模型
排水口模型
類似應用
目前，虛擬管片拼裝試驗技術依舊在發(fā)展和推廣的過程中，除了欣克利角C核電冷卻水循環(huán)隧道外，其最大規(guī)模應用是在英國的泰晤士Tideway隧道建設中。為節(jié)約成本，Tideway隧道的30個試驗環(huán)中，28個試驗環(huán)采用了虛擬管片拼裝試驗技術，承包商只需建造兩個實際的管片試驗環(huán)。
Tideway隧道目前已順利完工
VMT公司近年來也在研發(fā)設計相關的虛擬技術：VMT的虛擬管片拼裝試驗技術同樣是基于掃描管片來獲得數(shù)據(jù)，然后建立虛擬管片，并在計算機中進行虛擬拼裝實驗。
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