超低溫LNG儲(chǔ)罐外罐穹頂混凝土保壓澆筑施工技術(shù)

王震宇 周凈 趙立佳

中國(guó)建筑一局（集團(tuán)）有限公司 北京 100161

1 工法特點(diǎn)

合理分塊、保壓澆筑：通過(guò)設(shè)置合理的保壓氣壓值及氣壓增加梯度，并合理劃分混凝土澆筑分塊區(qū)間，有效解決混凝土分層澆筑荷載過(guò)大的問(wèn)題[1]。

整體性高、抗震性好：有效避免了層間施工縫的產(chǎn)生，保證了混凝土結(jié)構(gòu)的完整性，提高了結(jié)構(gòu)抗震性能。

操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)性好：保壓系統(tǒng)采用的材料、設(shè)備較為常見(jiàn)，操作簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)效益良好。

2 適用范圍

適用于所有液化天然氣（LNG）儲(chǔ)罐外罐穹頂混凝土澆筑。

3 工藝原理

為保證穹頂混凝土順利施工，需對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部進(jìn)行保壓。保壓施工主要分為密封系統(tǒng)施工、動(dòng)力系統(tǒng)安裝調(diào)試以及壓力測(cè)量系統(tǒng)安裝。進(jìn)行保壓施工前要完成所有穹頂接管及大小門(mén)洞進(jìn)行密封，空壓機(jī)風(fēng)道安裝，壓力測(cè)量系統(tǒng)（U型管）的安裝，安裝完成后對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，合格后方可進(jìn)行保壓施工。混凝土澆筑由罐頂檐梁位置起始，依據(jù)分區(qū)設(shè)計(jì)要求逐次澆筑，分區(qū)澆筑過(guò)程期間每一環(huán)澆筑需按設(shè)計(jì)要求保壓。混凝土每一環(huán)需一次性連續(xù)澆筑完成，以提高穹頂?shù)恼w結(jié)構(gòu)性。待最后一區(qū)混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后，方可撤銷(xiāo)內(nèi)壓，穹頂保壓施工階段結(jié)束[2]。

4 工藝操作要點(diǎn)

4.1 保壓施工

澆筑過(guò)程隨著荷載變化按照設(shè)計(jì)要求保持保壓值是施工過(guò)程難點(diǎn)和控制的要點(diǎn)。

4.2 穹頂接管密封

穹頂接管有法蘭的用10mm厚的盲板進(jìn)行密封，無(wú)法蘭的選用12mm厚的鋼板制作成盲板對(duì)接管進(jìn)行焊接封堵。

4.3 門(mén)洞封堵

4.3.1 穹頂接管密封安裝完成后，開(kāi)始進(jìn)行大小門(mén)洞密封的工作。

4.3.2 門(mén)洞的密封材料采用厚度δ=12mm的鋼板作為封堵板，采取間斷焊（門(mén)洞左右兩側(cè)間隔300mm焊接100mm，上下兩側(cè)間隔300mm焊接50mm）。

4.3.3 大小門(mén)洞密封板與埋件之間未焊接部分采用密封膠進(jìn)行密封。

4.3.4 在安裝小門(mén)洞的時(shí)候預(yù)留一個(gè)洞口，作為人員進(jìn)出的通道，在大小門(mén)洞的密封完全安裝完成后，在外側(cè)進(jìn)行封閉。

4.4 動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)置

整個(gè)升壓、保壓過(guò)程中，以臨電為主電源，同時(shí)2臺(tái)風(fēng)機(jī)接入備用發(fā)電機(jī)。防止臨電停電對(duì)保壓帶來(lái)影響[3]。

4.5 壓力測(cè)量系統(tǒng)

4.5.1 在大門(mén)洞位置安裝一套“U型管”壓力計(jì)。

4.5.2 “U型管”壓力計(jì)用于讀取壓力值。

自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)

（1）自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)用來(lái)調(diào)節(jié)罐內(nèi)壓力，當(dāng)罐內(nèi)壓力大于規(guī)定壓力時(shí)，調(diào)壓系統(tǒng)自動(dòng)泄壓，以保證罐內(nèi)壓力。

（2）空壓機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)空壓機(jī)閥門(mén)進(jìn)行控制進(jìn)氣量。當(dāng)保壓壓力低于標(biāo)準(zhǔn)值5mm水柱時(shí)，開(kāi)啟空壓機(jī)閥門(mén)進(jìn)行補(bǔ)壓；當(dāng)壓力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)停止補(bǔ)壓。

（3）罐內(nèi)充氣加壓，氣壓達(dá)到10-11KPa保壓，開(kāi)始進(jìn)行第1圈混凝土，在1至3圈混凝土澆筑過(guò)程中氣壓不得低于10KPa。3圈混凝土澆筑完，開(kāi)始澆筑4圈混凝土前，罐內(nèi)氣壓應(yīng)保持不變。當(dāng)整個(gè)穹頂混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%，撤銷(xiāo)內(nèi)壓，保壓結(jié)束。

4.6 混凝土施工

混凝土施工難點(diǎn)在于布料和振搗時(shí)流墜，因此施工過(guò)程中合理控制混凝土坍落度，減少流墜，同時(shí)對(duì)稱(chēng)勻速布料，防止穹頂整體受力不均。

第1、2、3圈混凝土施工時(shí)由于坡度較大，易造成混凝土流墜，因此在進(jìn)行第1、2、3圈混凝土澆筑，在滿(mǎn)足160±40mm要求的坍落度范圍內(nèi)及泵送要求下，盡量降低混凝土坍落度，同時(shí)對(duì)于混凝土厚度＞400mm的區(qū)域，分兩次進(jìn)行布料，第二次布料完成，在10～15min后再進(jìn)行振搗，以減少混凝土流墜現(xiàn)象。對(duì)流淌的混凝土及時(shí)進(jìn)行清理，以免污染已完成混凝土的外觀質(zhì)量。

4.7 標(biāo)高控制

混凝土的澆筑標(biāo)高采用徑向鋼筋標(biāo)桿控制，在穹頂上層鋼筋頂面綁扎帶有標(biāo)尺的Φ10鋼筋標(biāo)桿，徑向布置間距2.5m，布料找平完成后向下一作業(yè)區(qū)移動(dòng)循環(huán)使用。按穹頂弧形制作造型木作刮尺，長(zhǎng)度約2.5m。

4.8 混凝土裂縫控制

混凝土在初凝前，用造型木刮尺刮平一遍，初凝后采用磨光機(jī)與木抹搓平壓實(shí)一遍，然后用人工收面壓光2遍，以防止混凝土早期收縮裂縫產(chǎn)生。

5 質(zhì)量控制

5.1 施工過(guò)程混凝土質(zhì)量控制

對(duì)大體積混凝土方案進(jìn)行優(yōu)化，首先需要進(jìn)行一系列的計(jì)算和模擬。通過(guò)計(jì)算確定大體積混凝土的溫升峰值、表里溫差及降溫速率等參數(shù)，以確?；炷猎谑┕み^(guò)程中能夠保持穩(wěn)定的溫度和強(qiáng)度，同時(shí)避免出現(xiàn)開(kāi)裂、變形等問(wèn)題。在確定了大體積混凝土的各項(xiàng)參數(shù)后，還需要進(jìn)行施工方案專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)交底。這是為了讓施工人員了解混凝土的特性和施工要求，并進(jìn)行相應(yīng)的操作。在專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)交底中，需要詳細(xì)介紹混凝土的特性和施工要求，以及如何進(jìn)行混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)等操作。同時(shí)，還需要對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)警和應(yīng)對(duì)，以確保施工的順利進(jìn)行。隨著我國(guó)建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，大體積混凝土在工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，由于其獨(dú)特的體積特性和物理特性，使得混凝土在施工過(guò)程中難以控制。因此，對(duì)大體積混凝土方案進(jìn)行優(yōu)化成為施工中必不可少的一環(huán)。

5.2 混凝土的澆筑與振搗控制

首先，混凝土坍落度必須符合要求，否則將被退貨。坍落度是指混凝土在振搗后失去塑性時(shí)的高度，不同的混凝土應(yīng)有相應(yīng)的坍落度范圍。如果坍落度過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。其次，采用斜面澆筑方法，分段定點(diǎn)、同步進(jìn)行、分層澆筑、循序漸進(jìn)、一次到頂。斜面澆筑方法可以保證混凝土的均勻性和密實(shí)性，同時(shí)減少混凝土的溫度差異和收縮裂縫的產(chǎn)生。在澆筑時(shí)，需要將整個(gè)區(qū)域分為四個(gè)區(qū)域，整體連續(xù)澆筑厚度為300～500mm。這樣可以保證混凝土的均勻性和一致性。振搗是混凝土澆筑過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)，振搗采用快插慢拔的方法，插入下層混凝土中50mm左右，插點(diǎn)振搗時(shí)間為20～30s。這樣可以保證混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度。二次振搗工藝可以消除混凝土表面裂縫，二次振搗時(shí)間控制在澆筑后的1～2h，混凝土初凝之前，振搗深度不宜大于200mm。這樣可以保證混凝土表面的平整度和一致性。

5.3 混凝土表面質(zhì)量控制

在混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)中，表面質(zhì)量控制是非常重要的一項(xiàng)工作。這是因?yàn)楸砻娴牟涣假|(zhì)量可能會(huì)影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和壽命。其中一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是需要及時(shí)處理泌水，避免產(chǎn)生收縮裂縫。泌水是混凝土在早期養(yǎng)護(hù)過(guò)程中釋放的水分，如果不及時(shí)處理，它會(huì)導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生收縮裂縫，從而影響到混凝土的強(qiáng)度和美觀度。因此，在混凝土施工過(guò)程中，必須及時(shí)處理泌水，避免收縮裂縫的產(chǎn)生。除了混凝土表面質(zhì)量控制，罐體安裝也是混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)中非常重要的一部分。在罐體安裝過(guò)程中，基礎(chǔ)表面整體平整度有嚴(yán)格要求，允許偏差不超過(guò)3mm。這是因?yàn)榛A(chǔ)表面的平整度會(huì)直接影響到罐體的穩(wěn)定性和使用壽命。如果基礎(chǔ)表面不平整，罐體就會(huì)存在傾斜、變形等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致罐體的倒塌。因此，在罐體安裝過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行基礎(chǔ)表面的平整度控制。為了保證基礎(chǔ)表面的平整度，可以使用紅外儀和磨光機(jī)對(duì)基礎(chǔ)表面進(jìn)行多次收光處理。這樣可以及時(shí)恢復(fù)收縮裂縫，避免產(chǎn)生永久裂縫。紅外儀可以檢測(cè)基礎(chǔ)表面的平整度，磨光機(jī)則可以對(duì)不平整的地方進(jìn)行修整。通過(guò)多次收光處理，可以保證基礎(chǔ)表面的平整度達(dá)到要求，從而保證罐體的穩(wěn)定性和使用壽命。

5.4 混凝土的溫度控制

在澆筑大體積混凝土前，為了保證施工的質(zhì)量和安全性，需要編制測(cè)溫方案。這個(gè)方案是指在混凝土澆筑前，需要對(duì)混凝土進(jìn)行溫度測(cè)量，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土的溫度變化，并采取相應(yīng)的措施來(lái)防止混凝土溫度過(guò)高或過(guò)低導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題。

在安裝溫度傳感器之前，需要進(jìn)行浸泡測(cè)試。這是因?yàn)闇囟葌鞲衅餍枰诨炷林羞\(yùn)行一段時(shí)間，以確保它們能夠正常工作。另外，安裝溫度傳感器時(shí)，需要準(zhǔn)確地將它們固定在結(jié)構(gòu)鋼筋和固定架金屬體上，并采取防護(hù)措施以防止在施工過(guò)程中損壞。

為了使測(cè)溫結(jié)果更加準(zhǔn)確，測(cè)溫點(diǎn)的布置也非常重要。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，測(cè)溫點(diǎn)的布置應(yīng)該按照1/4圓布置，沿徑向按間距6000mm均勻分布。每個(gè)測(cè)位應(yīng)布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別位于混凝土的表層、中心及底層部位。其中，混凝土表層溫度測(cè)點(diǎn)應(yīng)該布置在距混凝土表面50mm處，而底層的溫度測(cè)點(diǎn)則應(yīng)該布置在混凝土基礎(chǔ)底面以上50mm處。

混凝土溫度監(jiān)測(cè)要求包括混凝土的入模溫度、表里溫差、降溫速率及環(huán)境溫度。其中，混凝土的入模溫度是指混凝土灌入模板時(shí)的溫度，應(yīng)該在20℃～35℃之間。表里溫差是指混凝土的表面溫度與內(nèi)部溫度的差異，應(yīng)該控制在20℃以?xún)?nèi)。降溫速率是指混凝土從最高溫度降到室溫的速度，應(yīng)該控制在10℃/h以?xún)?nèi)。環(huán)境溫度是指混凝土所處的環(huán)境溫度，應(yīng)該在5℃～35℃之間?；炷恋臏囟缺O(jiān)測(cè)需要進(jìn)行測(cè)量記錄，頻次應(yīng)該滿(mǎn)足要求。包括混凝土的入模溫度的測(cè)量頻次每臺(tái)班不應(yīng)少于2次，混凝土澆筑后每間隔15～60min，測(cè)量記錄溫度一次。這些測(cè)量記錄應(yīng)該及時(shí)準(zhǔn)確，以便及時(shí)調(diào)整混凝土的施工工藝。當(dāng)混凝土最高溫度與環(huán)境最低溫度之差連續(xù)3d小于25℃時(shí)，可以停止溫度監(jiān)測(cè)。但是，這并不意味著混凝土的質(zhì)量和性能就可以放心了，還需進(jìn)行其他方面的檢查和測(cè)試。

5.5 混凝土養(yǎng)護(hù)措施

混凝土是建筑中常用的一種材料，其作為建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在施工過(guò)程中需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以確保其性能和使用壽命。以下是混凝土養(yǎng)護(hù)的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。首先，混凝土養(yǎng)護(hù)以保溫保濕為主，及時(shí)進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)工作。保溫保濕是混凝土養(yǎng)護(hù)的基本原則，它能夠控制混凝土的水分蒸發(fā)速度，避免出現(xiàn)龜裂、收縮等問(wèn)題。同時(shí)，噴霧養(yǎng)護(hù)能夠保持混凝土表面濕潤(rùn)，促進(jìn)混凝土的強(qiáng)度發(fā)展。在施工過(guò)程中，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，避免混凝土表面干燥。其次，大體積混凝土澆筑完成后12h內(nèi)要及時(shí)覆蓋保溫層，覆蓋兩層阻燃毛氈保證混凝土內(nèi)外溫度差不超過(guò)25℃。在混凝土澆筑完成后，應(yīng)該及時(shí)覆蓋保溫層，保證混凝土內(nèi)外溫度差不超過(guò)25℃。這樣能夠有效地控制混凝土的溫度變化，避免出現(xiàn)溫度應(yīng)力和龜裂等問(wèn)題。同時(shí)，保溫層的材料應(yīng)該具有良好的阻燃性能，避免出現(xiàn)火災(zāi)等安全問(wèn)題。再次，大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d，保持混凝土始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本文所提出的新技術(shù)能夠有效地提高保壓澆筑施工質(zhì)量和效率，降低施工難度和成本。對(duì)于超低溫LNG儲(chǔ)罐外罐穹頂混凝土保壓澆筑施工具有重要的指導(dǎo)意義，對(duì)于提高施工質(zhì)量和效率，降低工程成本具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。