小编语：在英国欣克利角C(Hinkley Point C)核电站冷却水循环隧道的施工过程中，项目团队创新性地使用了虚拟验证技术来进行包括管片拼装实验在内的一系列验证试验。在当时引起不少讨论和争议。

如今，核电站的冷却水循环隧道和水下竖井及进排水口均完成施工，隧道和进排水结构之间即将进行最后的连接。在这条使用虚拟验证技术建设的隧道即将投入使用之际，就让小编带大家一起回顾和了解一下英国欣克利角C核电冷却水循环隧道的建设之路。

项目情况

英国欣克利角C(Hinkley Point C)核电站项目位于英格兰西南部的萨默塞特郡，它是英国最大的核电站，也是英国20多年来**座新建的核电站，投入运营后将为600万英国家庭提供低碳电力。

冷却水循环系统的基本结构

核电站的冷却水循环系统中包含了三条位于布里斯托海峡之下的隧道：其中两条进水隧道长3.5km、内径为6m，排水隧道长1.8km、内径为7m。三条隧道均位于海底以下约33m处，除隧道外，项目团队还需要建设与隧道相连的进水口与排水口。

正在准备安装的进水口

每条隧道各有两个进排水口，进排水口的构件在工厂预制完成后使用拖船运输至布里斯托海峡上，使用串联工作的两台浮式起重机安装在海床上。布里斯托尔海峡的潮差位居世界第二，巨大的潮差给安装施工带来了不小的难度。

工作中的浮式起重机

项目团队使用了两艘自升式施工船来建造竖井，这些自升式施工船通过进排水口结构上预留的孔洞来进行竖井施工。

进行中的竖井施工

在施工隧道与进排水口之间联络通道的施工过程中，项目团队使用了专为水下隧道设计的内环支撑 (IRP) 技术。联络通道的施工是整个项目中最复杂的工作之一，有限的工作空间和水下环境给施工增加大量挑战。

联络通道施工

虚拟验证

■虚拟管片拼装

考虑到管片在进行拼装试验过程中，可能存在试验缓慢甚至是失败的情况，实验可能无法真实全面地反映管片环的实际受力情况，所以项目团队在施工早期进行了数次管片实物拼装试验之后，决定开始改用虚拟管片拼装试验试验。

虚拟管片拼装实验过程

团队通过激光测量设备对已完成浇筑的500多块管片进行了 3D 扫描，生产管片的模具也提供了相关数据，通过这些数据制作了管片的3D建模。

利用激光测量设备对管片进行扫描

在3D建模完成后，程序就可以自动或人工操作下反复进行拼装试验。在虚拟拼装时，操作人员可以正常观察接头的对齐情况，检查螺栓孔配合等等细节，还能看到实物管片拼装实验中难以观察和测量的内部细节，并直接在程序内对数据进行分析。

虚拟拼装

■ 其他虚拟测试

除了管片拼装外，项目团队还对预制管片生产线和隧道的各构件进行了3D建模，并通过软件对管片生产与隧道建设的全流程进行了模拟。通过数字模拟，项目团队得以反复试验和分析生产流程，项目团队通过这种方式改进了流程，提升了生产效率。

在进排水口构件的设计和建造过程中，项目团队也使用了3D建模+数字模拟的方式评估结构强度和钢筋排布。

进水口模型

排水口模型

类似应用

目前，虚拟管片拼装试验技术依旧在发展和推广的过程中，除了欣克利角C核电冷却水循环隧道外，其最大规模应用是在英国的泰晤士Tideway隧道建设中。为节约成本，Tideway隧道的30个试验环中，28个试验环采用了虚拟管片拼装试验技术，承包商只需建造两个实际的管片试验环。

Tideway隧道目前已顺利完工

VMT公司近年来也在研发设计相关的虚拟技术：VMT的虚拟管片拼装试验技术同样是基于扫描管片来获得数据，然后建立虚拟管片，并在计算机中进行虚拟拼装实验。