大型LNG儲(chǔ)罐混凝土施工技術(shù)及質(zhì)量控制

延文博

摘要：本文首先分析了大型LNG儲(chǔ)罐施工工藝技術(shù)，最后對(duì)LNG儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的施工質(zhì)量控制進(jìn)行了探討。希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：大型LNG儲(chǔ)罐;混凝土施工技術(shù);質(zhì)量控制

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科技的迅速發(fā)展，天然氣在各個(gè)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。液化天然氣（簡(jiǎn)稱LNG，）作為一種優(yōu)質(zhì)、環(huán)保的燃料，由于其主要成分是甲烷，因此在燃燒過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，也不會(huì)對(duì)人們的生活環(huán)境造成影響，是世界上最為干凈的能源。通常采用大型低溫LNG儲(chǔ)罐實(shí)現(xiàn)液化天然氣的儲(chǔ)存，此類罐體具有眾多的優(yōu)勢(shì)，從而在人們生產(chǎn)中應(yīng)用較多。根據(jù)液體和蒸氣收集情況的不同，大型LNG儲(chǔ)罐可分為三種結(jié)構(gòu)形式，即單容罐、雙容罐和全容罐。單容罐由雙壁單頂?shù)墓摅w組成，儲(chǔ)放液態(tài)的LNG。此罐體的內(nèi)容器采用圓柱形鋼制殼體。在單容罐正常使用時(shí)，其蒸氣只能存放于內(nèi)外壁之間的空間。為了保證儲(chǔ)罐的使用安全，應(yīng)該砌堤墻將單容罐包圍起來(lái)。單容罐雖然投資較低，但其安全性能不高，很少適用于接收站儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)。

1 大型LNG儲(chǔ)罐施工工藝技術(shù)

1.1 樁基施工工藝

1.1.1 鋼筋籠施工

在施工中，鋼筋籠部件一般都是在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行制作，因此，施工人員應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行施工，對(duì)焊接、捆扎等施工環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，保證鋼筋籠的規(guī)格、參數(shù)等能夠滿足工程要求，才能從根本上保證整個(gè)工程的質(zhì)量。

1.1.2 混凝土施工

混凝土的質(zhì)量對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量有著直接影響，只有對(duì)混凝土攪拌、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)進(jìn)行控制，才能保證施工質(zhì)量。首先，對(duì)混凝土的配比進(jìn)行控制，在施工中，工作人員應(yīng)該依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)混凝土的配比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇合適的混凝土配比。其次，在攪拌過(guò)程中還要及時(shí)對(duì)混凝土的坍落度進(jìn)行控制才能保證工程質(zhì)量。最后，在混凝土運(yùn)輸過(guò)程中，工作人員應(yīng)該對(duì)混凝土漿液的溫度進(jìn)行控制，保證溫度的合理性，防止出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

1.1.3 鉆孔

鉆孔施工是整個(gè) LNG 儲(chǔ)罐樁基施工的重要環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量有著直接影響。首先，應(yīng)該對(duì)孔的位置進(jìn)行控制，保證孔位置的合理。在孔位置確定過(guò)程中，一般都是采用“十”字線技術(shù)對(duì)孔的位置進(jìn)行測(cè)量。在鉆孔位置確定以后采用井字放線護(hù)樁，能夠提高樁位置的準(zhǔn)確性。 其次，護(hù)筒施工，工程施工中，護(hù)筒工作十分重要。如果鉆孔的深度較深，由于孔內(nèi)靜水壓力，甚至?xí)霈F(xiàn)孔內(nèi)坍塌現(xiàn)象，從而對(duì)樁基的穩(wěn)定性造成較大影響。護(hù)筒能夠避免孔內(nèi)坍塌，提高樁基穩(wěn)定性。再次，鉆孔施工質(zhì)量的控制，在鉆孔中，工作人員要對(duì)鉆桿的垂直度進(jìn)行控制，在鉆進(jìn)過(guò)程中，工作人員除了添加泥漿，還要對(duì)孔的垂直度進(jìn)行測(cè)試，防止出現(xiàn)傾斜，并且還要嚴(yán)格按照鉆孔順序進(jìn)行施工，不僅能夠保證施工質(zhì)量，而且還能提高施工效率。第四，在鉆孔完成以后，還要及時(shí)進(jìn)行清孔，通常來(lái)說(shuō)，清孔主要可以分為兩個(gè)部分，在鉆孔完成前，應(yīng)該對(duì)孔沉淀進(jìn)行控制，灌注完成以后，要對(duì)沉渣進(jìn)行清除，并且做好檢測(cè)工作。最后，所有工作完成后，就可以進(jìn)行澆筑，在混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)該保證物料、施工人員等充足，實(shí)現(xiàn)連續(xù)澆筑。

1.2 外罐施工工藝

LNG低溫儲(chǔ)罐外罐通常為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)關(guān)注混凝土外罐墻體由于混凝土水化熱控制不好易出現(xiàn)溫度裂縫，雖然多數(shù)是表面裂縫，但影響總體感觀質(zhì)量;二是外觀尺寸，特別是外罐的垂直度和表面平整度等，直接影響拱頂氣壓頂升實(shí)施;三是預(yù)應(yīng)力管道的施工，尤其需要做好過(guò)程中的成品保護(hù)和接頭處的密封工作，防止混凝土進(jìn)入管道內(nèi)部。四是預(yù)應(yīng)力施工工藝，重點(diǎn)在于預(yù)應(yīng)力筋穿束、張拉順序、張拉方式、孔道灌漿等各環(huán)節(jié)。外罐墻體模板拼接容易出現(xiàn)模板面弧度、尺寸、垂直度等超標(biāo)。施工中要求按照?qǐng)D紙中加工尺寸，制作造型木弧度樣板;精確測(cè)放出模板位置，用水準(zhǔn)儀檢查標(biāo)高?；炷镣夤奘┕りP(guān)鍵在于防止水化熱產(chǎn)生裂紋，主要從外墻混凝土配合比設(shè)計(jì)、分層分段澆筑施工、混凝土灑水覆蓋等方面進(jìn)行控制管理。預(yù)應(yīng)力預(yù)埋管通常采用通球試驗(yàn)保障內(nèi)部通暢。

1.3 拱頂施工工藝

拱頂施工工藝主要為模塊化施工工藝，將拱頂分塊預(yù)制后組裝焊接成整體，采用整體氣壓頂升工藝將拱頂頂升到安裝位置焊接固定。

拱頂氣壓頂升工藝應(yīng)用空氣壓差原理實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)是平衡系統(tǒng)和密封系統(tǒng)。平衡系統(tǒng)確保拱頂從組裝位置上升到安裝固定位置過(guò)程中的平衡問(wèn)題，通常使用一定數(shù)量的鋼絲繩結(jié)合傳導(dǎo)和固定裝置構(gòu)成平衡系統(tǒng)。密封系統(tǒng)是確保拱頂與罐體之間的空腔形成相對(duì)密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)不斷鼓入空氣在空腔內(nèi)形成壓縮空氣使得空腔內(nèi)外部形成壓力差，使拱頂產(chǎn)生上升的動(dòng)力實(shí)現(xiàn)拱頂上升到安裝固定位置焊接固定。

1.4 內(nèi)罐壁板施工工藝

組裝前應(yīng)對(duì)預(yù)制的壁板進(jìn)行復(fù)檢，合格后方可組裝，需重新校正時(shí)，應(yīng)防止出現(xiàn)錘痕。為留出人員和機(jī)械的放置區(qū)域，在外罐壁板底部留出一張板的空間不安裝，所以在內(nèi)罐施工中要防止罐體把預(yù)留區(qū)域兩側(cè)的壁板壓彎，要對(duì)預(yù)留區(qū)域兩側(cè)壁板做臨時(shí)支撐固定處理。在內(nèi)罐施工后拆除臨時(shí)支撐，并安裝內(nèi)壁壁板。在內(nèi)罐施工時(shí)，外罐拱頂和預(yù)留出口處都要設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)，以保證罐內(nèi)通風(fēng)和空氣質(zhì)量，將預(yù)制內(nèi)罐壁板吊運(yùn)到外罐內(nèi)，利用灌頂預(yù)留軌道和電動(dòng)葫蘆將內(nèi)罐壁板由內(nèi)向外依次排列。

1.5靜水壓試驗(yàn)

內(nèi)罐靜水壓試驗(yàn)主要驗(yàn)證內(nèi)罐強(qiáng)度及儲(chǔ)罐整體沉降情況。靜水壓試驗(yàn)水源目前有海水和淡水兩種，采用海水進(jìn)行試驗(yàn)前需要做好靜電防腐蝕工作。注水前、注水中、排水及排水后分階段觀測(cè)內(nèi)罐體、基礎(chǔ)等沉降情況，過(guò)程中隨時(shí)觀察內(nèi)罐體是否有滲漏，為避免水汽凝結(jié)必要時(shí)在夾層采取強(qiáng)制通風(fēng)措施。

2 LNG儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的施工質(zhì)量控制

2.1 嚴(yán)格控制材料質(zhì)量

LNG儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土施工中所用的金屬波紋管應(yīng)該具有較高的清潔度，表面和內(nèi)部都不能附著雜物，更不能出現(xiàn)銹蝕的情況，咬口應(yīng)該完好平整。除了外觀和規(guī)格，施工前對(duì)于金屬波紋管的檢查還應(yīng)有以下幾方面：第一，集中荷載下徑向剛度，第二，荷載下抗彎曲指標(biāo)，第三，荷載下抗?jié)B漏指標(biāo)。只有檢驗(yàn)全部合格后才能被用于正式施工中。集中荷載下徑向剛度和抗?jié)B透性是決定金屬波紋管質(zhì)量的重要指標(biāo)，但是在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)這兩項(xiàng)進(jìn)行檢驗(yàn)具有一定的難度。如果金屬波紋管有可靠的檢驗(yàn)報(bào)告再加上施工單位有豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，也可以不用進(jìn)行這兩項(xiàng)檢驗(yàn)。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線是LNG儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土施工中最重要的材料，對(duì)其質(zhì)量檢驗(yàn)也必不可少。鋼絞線應(yīng)該具有產(chǎn)品合格證書和質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告，在進(jìn)場(chǎng)前，技術(shù)人員要對(duì)鋼絞線的外觀進(jìn)行詳細(xì)檢查，表面只可以有輕微浮銹，不能出現(xiàn)油污和大面積銹蝕，更不能出現(xiàn)損傷。鋼絞線的捻距應(yīng)該符合相關(guān)要求，施工單位可以從同一批次的鋼絞線中進(jìn)行隨機(jī)試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后才能使用。

2.2 控制混凝土澆筑質(zhì)量

在澆筑混凝土前需要提前對(duì)各項(xiàng)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查，確保鋼絞線和管道等質(zhì)量再進(jìn)行下一步澆筑作業(yè)。混凝土澆筑的順序是，先進(jìn)行底板和腹板混凝土澆筑，然后再進(jìn)行頂板混凝土的澆筑。波紋管之間的間距通常很小，在一定程度在提高了混凝土澆筑振搗的難度。施工人員可以采用規(guī)格較小的振動(dòng)棒進(jìn)行振搗?；炷翝仓瓿珊笞龊灭B(yǎng)護(hù)工作。

2.3 控制預(yù)應(yīng)力灌漿質(zhì)量

預(yù)應(yīng)力灌漿施工在LNG儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土施工中地位非常重要，能起到預(yù)防預(yù)應(yīng)力鋼材產(chǎn)生銹蝕的效果，增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼材和混凝土的粘結(jié)力，達(dá)到設(shè)計(jì)的應(yīng)力效果。密實(shí)是預(yù)應(yīng)力灌漿的基本要求，能將預(yù)應(yīng)力鋼絞線完全包裹住。因?yàn)閺埨瓿珊蟮匿摻g線非常容易腐蝕，所以在灌漿工作應(yīng)在張拉后的四周內(nèi)進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，灌漿所用的是純水泥漿，施工前對(duì)水泥漿原料和比例進(jìn)行檢查，水、灰比例應(yīng)在0.45以下。為了提高灌漿的密實(shí)度，在加入減水劑后的水泥漿，其比例可適當(dāng)降低。拌和3h后的漿體泌水率應(yīng)該在3%以下，在24h后泌水就應(yīng)該被吸收。灌漿作業(yè)對(duì)灌漿管強(qiáng)度要求較高，能承受壓漿的巨大壓力，目前LNG儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土施工經(jīng)常采用的灌漿管是高強(qiáng)度橡膠管。

灌漿施工對(duì)外界溫度也有要求，如果在氣溫過(guò)低的條件下進(jìn)行灌漿，漿體容易受凍導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，所以，灌漿時(shí)的氣溫應(yīng)該在5℃以上。在氣溫過(guò)高的夏季進(jìn)行施工時(shí)，灌漿作業(yè)應(yīng)該在涼爽的夜間進(jìn)行。水泥漿在灌入之前的溫度應(yīng)該保證在35℃以下。灌漿作業(yè)應(yīng)該連續(xù)進(jìn)行，中間不能中斷。施工前準(zhǔn)備好發(fā)電機(jī)，防止在壓漿時(shí)候突發(fā)停電情況。如果孔道發(fā)生堵塞現(xiàn)象，施工人員應(yīng)該馬上用高壓水槍沖洗管道，重新進(jìn)行壓漿作業(yè)，務(wù)必確保壓漿的密實(shí)度。漿體灌滿之后將封閉排氣孔，然后繼續(xù)加壓，2min之后關(guān)閉灌漿孔。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土施工是LNG儲(chǔ)罐工程的重要組成部分，關(guān)系著整個(gè)工程的建設(shè)質(zhì)量，因此，施工單位一定要對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土施工加以重視。本文闡述了在預(yù)應(yīng)力施工中需要重點(diǎn)把控的質(zhì)量問(wèn)題，但是在實(shí)際施工中，施工人員需要注意的事項(xiàng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止以上幾項(xiàng)。施工單位應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行規(guī)范化施工，不斷積累施工經(jīng)驗(yàn)，保證每一環(huán)節(jié)的質(zhì)量水平。

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（作者單位：中國(guó)海洋石油工程質(zhì)量監(jiān)督渤海中心站）