淺談20 萬m3 LNG 低溫儲罐土建施工技術

趙伊斌

中國化學工程第十一建設有限公司 河南開封 475002

1 案例工程基本概況

某LNG 工程的LNG 儲罐采取的罐體罐壁為圓形，主要采取的是預應力混凝土全容式儲罐結構，包括底板、罐壁、穹頂、罐內墊層、低溫環梁等等。該承臺采取的是混凝土灌注樁基礎，為了避免受到振動影響在承臺底板和短柱間設置橡膠隔震支座；儲罐罐壁高42350mm，罐壁內徑為43200mm，外徑為44300～43950mm，標準層罐壁厚度為750mm，罐壁漸變層厚度從1100mm 漸變到750mm，扶壁柱位置厚度為1400mm。罐壁使用C50 混凝土，抗滲等級P8，抗凍等級F200。罐壁外側采用HRB400E 鋼筋；罐壁部位內側豎向鋼筋2 層～10 層使用低溫鋼筋，罐壁部位環向鋼筋標高6.8～41.7m 使用低溫鋼筋，其余部分均采用HRB400E 鋼筋。罐壁鋼筋外側保護層50mm，內側保護層40mm。

預應力通過水平和豎直預應力管道施加于罐壁。豎向鋼束108 束（含扶壁柱），水平鋼束74 圈（不含頂部環梁）。預應力系統工程在罐壁施工階段只包含錨座、喇叭管、螺旋筋、預應力管道的安裝作業。單罐罐壁外墻埋件包含儲罐樓梯預埋件30 件、管架罐壁外側預埋件66 件、儲罐外側逃生梯預埋件20 件。大型LNG 低溫儲罐外罐構造剖面如圖1 所示。

圖1 大型LNG低溫儲罐外罐構造剖面

2 大型LNG低溫儲罐土建施工技術

2.1 施工之前的準備

進行大型LNG 儲罐土建作業前，要對所需要的原材料、所用設備質量進行全面檢查，確保所用設備的齊全，保證其規格符合施工作業要求，同時也要確保其數量滿足施工需要。一般情況下LNG 儲罐土建施工所采用的設備包括：混凝土攪拌運輸車、汽車吊、混凝土攪拌站、塔吊、全套鋼筋制作機械、水準儀、全站儀、振搗棒、交直流電焊機、空壓機、提降機/ 磨光機等等。

2.2 土建施工材料標準控制

LNG 儲罐的土建施工涉及非常多的原材料，例如：鋼筋（兩種普通鋼筋與低溫鋼筋）、模板、混凝土、腳手架、隔震墊、定位錐等等，為了確保最終的施工質量需要對原材料情況進行嚴格檢驗，確保所用材料符合作業需求。例如鋼筋進場之后要根據相應指標（例如規格、牌號、進場日期等）進行合理堆放，利用下墊上蓋的方式對其進行防護，防止出現銹蝕的情況；要對水泥、砂石、礦渣、添加劑等混凝土原料進行檢驗，特別是其品類、級別、包裝、出廠日期等，同時也要檢驗其強度性能、穩定性等指標。

2.3 鋼筋綁扎

鋼筋網片用塔吊進行安裝，確保塔吊吊裝位置的起重量滿足鋼筋網片吊裝要求，并在網片分布圖中注明。網片吊裝時必須嚴格按照先內側鋼筋網片后外側鋼筋網片的順序進行安裝。

施工流程為：按圖紙要求進行鋼筋下料→鋼筋網片制作區鋼筋位置放線標記→半成品運抵現場網片制作區→環向鋼筋按照放線標記位置進行擺放、搭接→豎向鋼筋按照放線標記位置擺放、扎絲綁扎→剪刀撐筋綁扎→設置抗風拉帶一端固定→起吊點水平鋼筋加固→穿鋼絲繩六點起吊→專人確認合格后起吊就位→與下一層插筋（每次混凝土澆筑時插筋位置糾正）綁扎固定→抗風拉帶和內外模板欄桿豎桿根部固定（之前上平臺與中平臺用抗風拉帶連結，中平臺與下面爬升錐連結）及鋼筋網片糾正→與另一側網片用拉鉤固定→相鄰鋼筋網片水平鋼筋搭接綁扎（18＃扎絲綁扎4 道）→專人確認相關連接完成松吊鉤。

吊裝前在橫吊梁上懸掛2 個防墜保護器，供拆卸卸扣的人員懸掛安全帶使用。第一次吊裝時應進行鋼筋網片吊裝試驗，在試驗過程中檢查質量及安全性，詳細步驟如下：在吊點安裝卸扣，用鋼絲繩將網片與橫吊梁連接；緩慢起吊直至網片距地面200～300mm 左右；將網片懸停60s，觀察網片是否出現嚴重變形或鋼筋墜落的情況；若出現上述情況，應立即停止吊裝并對網片進行重新加固；重新進行上述步驟直至網片的質量及安全性滿足要求。

鋼筋網片吊裝作業將鋼筋網片固定于橫吊梁上，并在網片底部兩端設置2 根牽引繩用于控制鋼筋網片在起吊及臨近安裝位置時的轉動。鋼筋網片吊至懸于待裝位置的前上方，稍稍高出。沿徑向升降鋼筋網片，待鋼筋網接觸到所接合的另一鋼筋網，再降低高度使其慢慢達到規定高度。鋼筋網片全部垂直筋需要與下一層插筋綁扎在一起，每根與上層搭接的豎向鋼筋不少于4 個綁扎點，使用18# 鐵絲雙股綁扎固定。鋼筋網片全部水平筋需要上一鋼筋網片水平鋼筋綁扎在一起，每根水平鋼筋不少于4個綁扎點，使用18# 鐵絲雙股綁扎固定。第一張鋼筋網片只存在豎向鋼筋的綁扎固定，在鋼筋搭接位置綁扎完成后，網片兩側各使用5 道荷載重量5t 的拉帶固定,拉緊器應處于預拉狀態，目視拉帶繃直。拉帶與鋼筋網片的固定點設置在前三排加固的鋼筋交叉點，拉帶下部拉結在上平臺防護桿的底部。網片的兩個對角使用拉帶進行拉結，防止鋼筋網片側向傾斜及豎向鋼筋受力彎折。鋼筋綁扎如圖2 所示。

圖2 鋼筋綁扎示意圖

2.4 預應力管道安裝

罐壁波紋管的安裝應在罐壁鋼筋就位后進行安裝；扶壁柱處錨座的安裝應在鋼筋完成后、模板支設前進行；預應力管道支撐應事先進行加工；水平預應力管道錨座的定位、安裝及檢查驗收；水平預應力管道（金屬波紋管）的定位、安裝、密封、孔道通孔及檢查驗收；預應力波紋管應根據平臺荷載進行吊裝，放置在平臺上后要及時安裝，減少通道堵塞；通球作業要及時收好引線（鐵絲等），防止出現絆倒。作業前必須認真熟悉有關圖紙，核對管道規格是否與圖紙一致，檢查設備、機具的完好性。

環向預應力管道的安裝：在安裝前，按照合適的間距把安裝控制線畫在豎向鋼筋上，然后按照定位線把管道支撐鋼筋綁扎在罐壁的鋼筋上，支撐鋼筋采用HRB400EC12 螺紋鋼筋，布置間距1200mm，將波紋管從扶壁柱附近逐節穿入鋼筋網內（或在內墻網片吊裝完成后，先將波紋管懸掛在鋼筋網片上），波紋管之間用套管連接，并用熱縮套管密封，接著使用鐵絲將波紋管固定在支撐鋼筋上并調整波紋管的位置使之與軸線重合，防止水平波紋管上浮。波紋管的固定必須確保其位置在允許偏差內。最后進行通孔檢查及驗收。

豎向預應力管道的安裝：罐壁波紋管與承臺內預埋的管相連接，接頭采用熱縮套管密封。雙向調準波紋管的垂直度及位置，用鋼筋支架加固，豎向波紋管固定完后，用專門制作的蓋子將上管口封住，避免雜物進入管道內發生阻塞。以上各層按照圖紙相繼接高，波紋管之間用套管連接，并用熱縮套管密封，最后用鋼筋固定。波紋管接高時，必須調整管道位置使之與軸線相重合。所有伸出混凝土的波紋管都將蓋上蓋子進行保護。

預應力管道的通孔是非常重要的，是防止管道阻塞的有效方法。預應力水平管道的通孔不少于3 次。模板安裝完、混凝土澆筑前進行第1 次通球，混凝土覆蓋波紋管后及時地進行第2 次通球，在混凝土澆筑完成后進行第3次通球試驗；在混凝土澆筑澆筑時，按混凝土每覆蓋一層管道順序通孔；在通孔過程中如發現管道漏漿阻塞，使用通孔器在阻塞位置來回多次通球避免漿體推積。如通孔器不能通過管道，立即通知停止砼的澆筑，找出漏點位置扒開砼將該處管道露出修復；每次通球作業都應做好通球試驗記錄，并接受總包、監理方現場監督檢查。

2.5 模板施工

對于操作平臺來說，主要包括上平臺、中平臺以及下平臺等部分，不同部分的作用不同，其中上平臺更多是用在鋼筋綁扎以及混凝土澆筑，中平臺更多是用在模板爬升安裝方面，而下平臺更多用在罐壁混凝土表層的裝飾方面。

（1）模板的安裝：在進行首層墻體施工時要在底板上設置預埋件，要按照模板位置確定好預埋件的具體位置，同時一定要確保預埋件頂面和底板頂面標高的一致性，不一致的情況下可以通過剪刀支撐對其進行必要調整，而其他層模板則可以在主平臺上實施調整。要確保模板的密封性，要利用海綿條將拼縫位置封堵好，并且利用銷子將不同模板進行有效固定。在完成混凝土澆筑且強度＞10MPa，同時完成上層鋼筋網片以及預埋件安裝后可以進行模板的提升。

（2）模板的提升：首先將模板上對拉螺桿、螺母以及連接件等拆除掉，之后將模板調離混凝土面大約300mm距離，并且將相關預埋件（包括定位錐、安裝爬升錐等）拆除掉；然后通過塔吊將模板系統吊起，將掛架上爬升錐拆除掉；最后將模板提升到安裝好的爬升錐上，同時安裝好相應的定位銷，完成最終的安裝。塔吊吊起模板系統如圖3 所示。

圖3 塔吊吊起模板系統示意圖

3 結語

LNG 儲罐土建工程施工過程中涉及的內容較多且復雜，相互之間存在大量交叉作業，同時儲罐的土建施工絕大多數都需要進行高空作業，并且施工作業空間受限，所以一定要加強對各相關單位的溝通協調，對于交叉作業進行科學合理管控，進行科學的組織管理，保證各工序的順利進行，確保良好的施工質量。