淺談LNG儲罐預(yù)應(yīng)力工程質(zhì)量控制

王志韜（中石油大連液化天然氣有限公司，遼寧 大連116001）

在建設(shè)中的預(yù)應(yīng)力混凝土，就是事先在混凝土或鋼筋混凝土中引入內(nèi)部應(yīng)力，且其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的應(yīng)力抵消到一個(gè)合適程度的配筋混凝土。在LNG儲罐施工中，多采用后張法建立預(yù)應(yīng)力，靠錨具來傳遞和控制預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力施工是LNG儲罐施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，在施工中應(yīng)高度重視。

1 預(yù)應(yīng)力材料質(zhì)量控制

1.1 預(yù)應(yīng)力波紋管

后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中預(yù)埋制孔用管材有金屬波紋管、鋼管和塑料波紋管等。金屬波紋管是由薄鋼帶用卷管機(jī)經(jīng)壓波后卷成，具有重量輕、剛度好、彎折方便、連接簡單、與混凝土粘結(jié)好等優(yōu)點(diǎn)。目前，后張預(yù)應(yīng)力工程中較多采用金屬波紋管預(yù)留孔道，在本項(xiàng)目儲罐中也是采用金屬波紋管。預(yù)應(yīng)力混凝土用金屬波紋管按每相鄰的折疊咬口之間凸出部（即波紋）的數(shù)量分為無波、單波、雙波、三波等；按截面形狀分為圓形和扁形；按鋼帶表面情況分為鍍鋅鋼帶和不鍍鋅鋼帶。

預(yù)應(yīng)力混凝土用金屬波紋管外觀應(yīng)清潔、內(nèi)外表面無油污，無引起銹蝕的附著物，無孔洞和不規(guī)則的褶皺，咬口無開裂、無脫扣等問題。金屬波紋管主要檢驗(yàn)外觀、尺寸、集中荷載下徑向剛度、荷載作用后抗?jié)B漏、抗彎曲滲漏項(xiàng)目，檢驗(yàn)合格后才能用于工程。金屬波紋管的剛度和抗?jié)B性能是很重要的質(zhì)量指標(biāo)，但試驗(yàn)較為復(fù)雜。當(dāng)施工單位能提供近期采用的相同型號金屬波紋管的檢驗(yàn)報(bào)告或有可靠工程經(jīng)驗(yàn)時(shí)，也可不作這兩項(xiàng)檢驗(yàn)。在金屬波紋管的制作過程中鋼帶厚度、波高和咬口質(zhì)量是關(guān)鍵控制指標(biāo)。

1.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線

預(yù)應(yīng)力筋按鋼材品質(zhì)可分為鋼絲、鋼絞線、高強(qiáng)鋼筋和鋼棒等，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)、環(huán)境條件和施工方法等選用。后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，宜采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線。在本項(xiàng)目采用的是1×7截面積150mm2抗拉強(qiáng)度1860MPa低松弛鋼絞線。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線是預(yù)應(yīng)力工程中最重要的原材料，進(jìn)場時(shí)應(yīng)根據(jù)進(jìn)場批次和產(chǎn)品的抽樣方案確定檢驗(yàn)批。鋼絞線應(yīng)具有產(chǎn)品合格證、出廠檢驗(yàn)報(bào)告，鋼絞線進(jìn)場應(yīng)對外觀質(zhì)量逐盤進(jìn)行檢查，表面不得有油污、銹斑和機(jī)械損傷，允許有輕微浮銹；鋼絞線的捻距應(yīng)均勻，切斷后不松散。并按同一生產(chǎn)廠家同一批不大于60t為一個(gè)檢驗(yàn)批，從同一批中任取3盤，在每盤中任意一端截取1根試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，合格后方可使用。

1.3 錨具、夾片

后張法建立預(yù)應(yīng)力，是靠錨具來傳遞和建立預(yù)應(yīng)力，如錨具質(zhì)量不合格，預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)或在張拉后，夾片容易碎裂。錨具、夾具質(zhì)量不穩(wěn)定表現(xiàn)為夾片幾何尺寸不合格，夾片硬度大時(shí)會造成斷絲或夾片脆裂；夾片硬度小時(shí)會造成滑絲，夾片與錨環(huán)孔幾何尺寸不吻合、不匹配，影響錨固效果。所以錨夾具質(zhì)量非常重要，使用前，應(yīng)按要求對錨夾具進(jìn)行外觀、硬度、靜載錨固試驗(yàn)，合格后才能用于工程。

錨具應(yīng)具有產(chǎn)品合格證、出廠檢驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)場時(shí)按同一生產(chǎn)廠家同一批不大于1000套為一個(gè)檢驗(yàn)批，每一批中取10%且不少于10套進(jìn)行外觀檢查，從每一批中取5%且不少于5套樣品進(jìn)行硬度檢驗(yàn)；在通過外觀檢查和硬度檢驗(yàn)的錨具取6套樣品與符合要求的預(yù)應(yīng)力筋組裝成3個(gè)預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件進(jìn)行靜載錨固性能試驗(yàn)，合格后方可使用。

2 預(yù)應(yīng)力制作與安裝的質(zhì)量控制

2.1 預(yù)應(yīng)力孔道留設(shè)

預(yù)應(yīng)力筋預(yù)留孔道的尺寸和位置偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求，并應(yīng)做到預(yù)留孔道定位應(yīng)牢固，澆筑混凝土?xí)r不應(yīng)出現(xiàn)位移和變形。預(yù)埋孔道應(yīng)平滑、孔道端部的錨墊板平面應(yīng)垂直于孔道中心線，預(yù)埋的螺旋鋼筋應(yīng)盡量緊靠錨墊板，以更好地分散此處應(yīng)力，孔道的接頭采用長度不小于300mm并大于波紋管型號的連接接頭進(jìn)行連接，管內(nèi)要對口、居中，兩端的環(huán)向縫隙用熱縮膠套封閉嚴(yán)密，以保證接頭不得漏漿。

施工中如普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力波紋管在空間發(fā)生干擾時(shí)，原則是適當(dāng)移動普通鋼筋以保證預(yù)應(yīng)力波紋管位置準(zhǔn)確。為防止波紋管上浮，安裝后采用鐵絲與鋼筋支架綁扎牢固，并點(diǎn)焊壓筋形成井字形鋼筋支托。

澆筑混凝土?xí)r，振搗棒要避開波紋管，重點(diǎn)控制防止預(yù)留孔道和錨座變位、防止預(yù)留孔道變形和漏漿、防止孔道兩端錨座背面混凝土漏振產(chǎn)生空隙。在混凝土澆筑完成后，立即進(jìn)行通球檢查已確?？椎罆惩?，如果孔道漏漿沒有及時(shí)處理，對于LNG儲罐來說很難進(jìn)行處理，勢必造成質(zhì)量事故，所以要加強(qiáng)全過程質(zhì)量監(jiān)控。

2.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束

本工程水平鋼絞線采用穿束機(jī)單根穿入預(yù)留孔道中，在豎向管道穿束時(shí)，采用整束由下向上牽引方法進(jìn)行穿束是比較安全的，應(yīng)優(yōu)先采用。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線屬于高碳鋼，局部受高溫后急冷會使金屬變脆在張拉過程中會拉斷，所以在制作時(shí)避免焊接或接地電火花損傷預(yù)應(yīng)力筋表面，也不允許周邊氣割鋼材時(shí)，高溫鐵水流淌在預(yù)應(yīng)力筋表面，嚴(yán)禁將預(yù)應(yīng)力筋作為電焊接電線。鋼絞線下料應(yīng)采用砂輪鋸切割，不得采用電弧切割。穿束完成后，要及時(shí)對外露部分進(jìn)行包裹，避免鋼絞線銹蝕。

3 預(yù)應(yīng)力張拉的質(zhì)量控制

3.1 準(zhǔn)備工作

預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉的設(shè)備和儀表應(yīng)根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋的種類、錨具類型和張拉力合理選用。張拉設(shè)備的正常使用范圍宜為25%～90%額定張拉力。張拉設(shè)備行程一般不受限制，如錨具對重復(fù)張拉有限制時(shí)，應(yīng)選用合適行程的張拉設(shè)備。本項(xiàng)目張拉設(shè)備是設(shè)計(jì)單位提供的相應(yīng)配套設(shè)備。

張拉設(shè)備及儀表應(yīng)定期維護(hù)和校驗(yàn)，使用前必須按要求及時(shí)經(jīng)主管部門授權(quán)的法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行千斤頂、油泵及油壓表配套標(biāo)定，以確定壓力表讀數(shù)與千斤頂輸出力之間的關(guān)系曲線。因?yàn)檫@種關(guān)系曲線對應(yīng)于特定的一套張拉設(shè)備，所以在張拉時(shí)嚴(yán)格按標(biāo)定報(bào)告上注明的油泵號、油表號和千斤頂號配套安裝使用。

3.2 預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉力是由錨固區(qū)傳遞給結(jié)構(gòu)，因此張拉時(shí)實(shí)體混凝土強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，當(dāng)設(shè)計(jì)無要求時(shí)，不應(yīng)低于設(shè)計(jì)的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%。

在張拉過程中兩端操作人員應(yīng)統(tǒng)一指揮，口令一致，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)張拉順序張拉。張拉步驟應(yīng)從零應(yīng)力加載至初拉力，測量伸長值初始讀數(shù)再以均勻速度分級加載分級測量伸長值至終拉力，張拉速度應(yīng)控制在30MPa/min內(nèi)，鋼絞線束在達(dá)到控制張拉力時(shí)，持荷2min。在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求分級張拉階段是：50bar、100bar、200bar、300bar、400bar、500bar、570bar、600bar、50bar。張拉完成應(yīng)校核預(yù)應(yīng)力鋼絞線的伸長值，其實(shí)際伸長值與設(shè)計(jì)計(jì)算伸長值的偏差不應(yīng)超過±6%，錨固階段張拉端內(nèi)縮量應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范，當(dāng)設(shè)計(jì)無具體要求時(shí)，應(yīng)控制在在6～8mm范圍內(nèi)。

張拉過程中應(yīng)認(rèn)真作好張拉原始記錄。預(yù)應(yīng)力鋼絞線斷裂或滑脫對結(jié)構(gòu)構(gòu)建的受力性能影響極大，所以在張拉過程中，采取措施加以避免。對后張法預(yù)應(yīng)力斷裂或滑脫的數(shù)量要求是嚴(yán)禁超過同一截面積預(yù)應(yīng)力筋總根數(shù)的3%，并且每束鋼絞線不得超過一根。張拉完成后，經(jīng)檢查并確認(rèn)全部合格后方可用砂輪機(jī)切割，外露長度不宜小于鋼絞線直徑的1.5倍，并且也不宜小于30mm，本項(xiàng)目使用鋼絞線的直徑是15.7mm，所以外露長度不應(yīng)小于30mm。

4 預(yù)應(yīng)力灌漿質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力孔道灌漿工作在后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中起著舉足輕重的作用：有防止預(yù)應(yīng)力鋼材銹蝕；使預(yù)應(yīng)力鋼材與混凝土有效粘結(jié)，實(shí)現(xiàn)整體應(yīng)力效果；減輕錨固體系的負(fù)荷，因此必須高度重視壓漿質(zhì)量。灌漿要求飽滿、密實(shí)，完全裹住預(yù)應(yīng)力鋼絞線。張拉后的預(yù)應(yīng)力鋼絞線處于高應(yīng)力狀態(tài)，對腐蝕非常敏感，所以要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，預(yù)應(yīng)力張拉完成后28天內(nèi)要進(jìn)行灌漿。灌漿用水泥漿一般為純水泥漿，要根據(jù)要求進(jìn)行水泥漿原材料檢驗(yàn)和配合比設(shè)計(jì)，水泥漿水灰比不應(yīng)大于0.45，當(dāng)摻加減水劑時(shí)，水灰比可減小到0.35～0.38以利于提高灌漿的密實(shí)度；漿體泌水率在拌和3小時(shí)后應(yīng)不大于3%，泌水在24小時(shí)之后應(yīng)被漿體完全吸收，漿體的流動度要控制在10～16s。

灌漿管要用高強(qiáng)橡膠管，要求壓漿時(shí)不易破裂，連接牢固，不得脫管。灌漿時(shí)的環(huán)境溫度不應(yīng)低于+5℃，以防止?jié){體受凍使混凝土沿孔道產(chǎn)生裂縫。當(dāng)環(huán)境溫度高于35℃時(shí)，宜在夜間進(jìn)行灌漿工作，并保證水泥漿灌入前的溫度不應(yīng)超過35℃。每根孔道的灌漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷并應(yīng)排氣通順。為防止壓漿中途斷電，應(yīng)提前準(zhǔn)備好發(fā)電機(jī)，并且儲漿筒中的漿體要不停地?cái)噭?。若遇孔道堵塞時(shí)，應(yīng)立即用高壓水將孔道沖洗干凈，重新壓漿，以保證壓漿飽滿密實(shí)。在漿體灌滿孔道封閉排氣孔后，應(yīng)繼續(xù)加壓至0.5～0.7MPa，穩(wěn)壓1～2min后方可封閉灌漿孔。

5 結(jié)語

以上敘述了在頂應(yīng)力施工中的主要幾方面的注意事項(xiàng)，但實(shí)際施工過程中可能發(fā)生的問題遠(yuǎn)不止這些，所以在LNG儲罐施工中，預(yù)應(yīng)力施工占著舉足輕重的地位，必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)、規(guī)范施工，積累豐富施工經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于實(shí)際，以保證其質(zhì)量。

[1]張?jiān)品?；許麗佳；李寧；袁朝慶；張音.LNG儲罐混凝土外罐豎向預(yù)應(yīng)力筋的張拉順序[J].《大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)》，2011(06)：112-113.

[2]張?jiān)品澹煌鹾Ｆ?；李?基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的儲罐動響應(yīng)預(yù)測[J]，《大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)》，2006(01)：78-79.