1 工程概况

中国散裂中子源是世界四大脉冲式中子源之一，属于大型射线装置。其质子束流线在经过充分加速轰击重金属钨靶产生中子的过程中，瞬发的高剂量辐射会污染靶心内部的所有部件和物质。当这些部件需要进行必要的维护、调整、清洁等作业时，如靶体更换、慢化器反射体插件（M-R插件）转运和废管剪切缩容等均必须在热室内部进行，在采取去污、包装和相关屏蔽等措施，使部件或物质的辐射剂量达到清洁解控标准后，才能够转运出热室。所以热室必须是科研人员可在室外操作室内作业，同时屏蔽辐射且易于清洁的完全密闭空间。中国散裂中子源（CSNS）热室位于靶站东北侧，其结构与靶心相连，并设有拖车通道，主要由内衬不锈钢壳体、功能构件和各类预埋管线、外包高结晶水重质混凝土墙体与嵌合式重质混凝土盖板组成（图1）。

图1 靶心与热室平面示意

2 特点和难点

1）热室内衬为304不锈钢壳体，底板厚度10 mm，边板厚度4 mm，内径尺寸为18 000 mm×4 650 mm×4 000 mm（长×宽×高）。安装完成后要求向地漏倾斜坡度为1/200；壳体各墙面垂直度公差为5 mm（1 m范围）；热室地面平面度允许偏差为3 mm（1 m范围）；墙体平面度允许偏差为5 mm（1 m范围）；其光洁度达到1.6，墙角焊缝光洁度达到3.2。大尺寸金属薄壳结构在制作运输和精准安装过程中，尺寸和变形控制是施工的重、难点。

2）为实现热室屏蔽防护及室外操作等功能，其周边侧墙设置了大型铅玻璃窥视窗与铸铁屏、机械手、拖车通道、防护门、废液排放、压空、照明、摄像、剂量探测及供水等19种各类系统近百个（根）预埋构件及迷宫管道，且空间位置精准度要求极高。如何保证安装准确牢固且作业全过程无变形偏移是施工控制的难点。

3）热室墙体及嵌合式盖板为高结晶水重质混凝土浇筑成形，主要承担屏蔽防护功能，要求现浇墙体尺寸精准平整，无任何贯穿裂缝。由于墙体中预埋构件及管道密布，如何确保施工性能迥异于普通混凝土的重质混凝土在浇筑过程中达到密实均匀是施工的控制难点。

3 关键施工技术

为将厚4 mm的不锈钢板拼装成各面的垂直度公差小于2 mm（1 m范围）的超大型壳体，并在后续工序中不产生超出允许值的变形，确保近百根预埋管的精确定位，采用了在专业车间分2段制作（每段9 000 mm×4 650 mm×4 000 mm的侧顶两面开口盒体）、分段运输、现场拼装的方案，同时运用了壳体分体式制作拼装技术、大型功能件精确安装技术以及重质混凝土墙体施工技术[1-3]。

3.1 不锈钢壳体制作安装技术

3.1.1 分体式龙骨框架及覆面板制作拼装

1）龙骨架制作。龙骨框架由16#和10#槽钢交替焊接组成。在操作平台上分别预制四面侧壁龙骨架，按图纸形式和尺寸拼装点焊成形，用水平仪调平调正后，将框架和平台进行固定，以防焊接变形，焊接完成后将焊缝区飞溅、药皮打磨平整。龙骨架上设置与不锈钢覆面板之间的过渡板，采用间断焊分别从两侧焊接，焊缝长100 mm，间断150 mm，两侧焊缝错开。完成后，将焊缝打磨平整，检查过渡板的平面度和直线度，保证型钢龙骨架符合方案及图纸的技术要求。

2）覆面板的焊接。在型钢龙骨架上进行板材铺设前，运用计算机模拟排板确定方案。铺设后，沿对接间隙两侧对称进行定位点焊，焊点长10～20 mm，间距150～ 160 mm，从中间向四周放射状焊接塞焊点。定位后，同样采用放射状顺序拼焊，每焊一段需用木槌轻敲焊缝边缘，使其与衬垫紧贴并减小应力，严禁在母材表面引弧。拼焊后的覆面板在不加任何限制的情况下放在平台上，在拼接焊缝处测量其平面度，并进行全面积无损检验（图2）。

3）分段组装。组装场地精调平整并设置5 mm斜坡（1 m范围，前高后低），支撑稳固后，精确放样，按前墙、后墙、左墙、右墙的顺序，精准对位，龙骨之间先点焊再满焊，保证热室内部尺寸和侧壁整体垂直度允许偏差满足设计要求（图3）。

图2 覆面板的排版

图3 组装完成后的数据复核

3.1.2 大型不锈钢壳体运输与安装

分段在工厂制作的热室壳体为上部和一侧敞口的槽式结构，为防止运输吊装过程中发生变形，确保壳体尺寸精度，设置了临时内支撑以增强壳体刚度（图4）。

现场采用350 t吊车进行吊装。吊装前精确浇筑壳体各底座墩柱，底座埋置钢板，严控各钢板位置及相互平整度，钢板上设可调节装置（图5）；使用钢丝线设置两侧轴线，用全站仪和高精度水准仪复核壳体的位置和标高，利用调节装置微调，直至符合设计要求（图6）。

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