蘇丹邁達(dá)尼儲(chǔ)油廠油罐基礎(chǔ)環(huán)梁施工控制要點(diǎn)

李 霈 王 東

(1.中國海洋大學(xué)工程學(xué)院，山東青島 266000;2.青島交通建設(shè)工程有限公司，山東青島 266000)

1 工程概況

1.1 工程性質(zhì)和作用

本工程為新建的4.5萬m3儲(chǔ)油廠項(xiàng)目，可緩解蘇丹國原有石油儲(chǔ)備的壓力，同時(shí)可成為蘇丹南北方石油樞紐。

1.2 建筑和結(jié)構(gòu)特征

本項(xiàng)目土建部分以油罐基礎(chǔ)為主，且有公寓樓、門衛(wèi)、設(shè)備檢測等房建用房及廠區(qū)道路等基礎(chǔ)設(shè)施。本項(xiàng)目地基為蘇丹堅(jiān)實(shí)的紅土夾雜礫石，罐基礎(chǔ)為約800 mm厚C25鋼筋混凝土環(huán)梁，罐基中間各層從上到下依次為:油罐底板→150 mm厚瀝青砂絕緣層→400mm厚砂墊層→450mm厚素土夯實(shí)并找坡→碎石墊層→復(fù)合地基(以上部分為我公司經(jīng)驗(yàn)值，屬暫估內(nèi)容)，儲(chǔ)油罐半徑以R=21 m，15 m不等。環(huán)梁基礎(chǔ)環(huán)向鋼筋接頭采用焊接連接，鋼筋凈保護(hù)層厚度35 mm。

1.3 建設(shè)地點(diǎn)及環(huán)境特征

本工程位于蘇丹邁達(dá)尼市市郊，距離首都喀土穆約180 km。地處南北蘇丹中部城市，氣候環(huán)境相對(duì)較好，雨季雨水較多，夏天烈日普照時(shí)間長，有效施工時(shí)間相對(duì)較長。該項(xiàng)目地基，原有表層為密實(shí)的黏性砂土，約1.5 m深，下層為密實(shí)的風(fēng)化巖，承載力較高，約250 kN/m2，每往下1 m，則地基承載力增加約50 kN/m2，且周圍土石方均為規(guī)范要求內(nèi)的土質(zhì)指標(biāo)，適合本項(xiàng)目的正常施工，減少了換填土工作量，極大降低工程投資費(fèi)用。

1.4 主要項(xiàng)目施工程序

原油罐基礎(chǔ)施工程序?yàn)?挖基槽→回填碎石→測量放樣→澆環(huán)梁基礎(chǔ)素混凝土墊層→支環(huán)梁內(nèi)?！壴h(huán)梁鋼筋→支環(huán)梁外模并加固→澆筑環(huán)梁混凝土→養(yǎng)護(hù)→拆?！赝良吧笆瘔|層→環(huán)梁頂水泥砂找平層→瀝青砂絕緣層(包括后澆帶施工)。

2 環(huán)梁的施工

2.1 施工要點(diǎn)

在大型儲(chǔ)罐中，因環(huán)梁為薄壁超長結(jié)構(gòu)，受溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力的影響較大，容易出現(xiàn)裂縫。為防止出現(xiàn)有害于結(jié)構(gòu)的裂縫，采取以下措施:1)選用水化熱較低的水泥配制混凝土。2)選用粒徑較大、級(jí)配良好的粗細(xì)骨料，嚴(yán)格控制砂石的含泥量。3)合理設(shè)計(jì)配合比，控制單方水泥用量。根據(jù)試驗(yàn)每增減10 kg水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1℃。4)摻加粉煤灰或高效減水劑，改善和易性、降低水灰比。5)合理安排施工進(jìn)度，盡量避開中午時(shí)間澆筑混凝土，原則上混凝土澆筑都安排在早晨或晚上。6)采用對(duì)拉螺栓加固模板，杜絕跑漿漏漿。7)嚴(yán)格控制混凝土的澆搗質(zhì)量，保證混凝土的振搗密實(shí)。8)嚴(yán)格做好環(huán)梁混凝土澆筑時(shí)和澆筑后的測溫工作，如混凝土內(nèi)外溫差過大，表面覆蓋草袋進(jìn)行保溫;混凝土內(nèi)部與表面的溫差不宜大于25℃。9)加強(qiáng)環(huán)梁混凝土的養(yǎng)護(hù)，澆完后的混凝土加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，不能直接暴露在陽光下，應(yīng)及時(shí)覆蓋，保持面層濕潤，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 d。

2.2 鋼筋工程

環(huán)梁鋼筋在內(nèi)模安裝好后開始綁扎。環(huán)向鋼筋四層，為Φ22螺紋鋼，間距100，豎向鋼筋為Φ16螺紋鋼，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，環(huán)向鋼筋采用焊接接頭;因鋼筋用量大，鋼筋接頭太多，環(huán)向鋼筋共有3 200多個(gè)接頭(采用9 m定尺鋼筋時(shí))，焊接工作量大，所以為減少安裝時(shí)的焊接工作量，加快施工進(jìn)度，縮短安裝時(shí)間，將整圈鋼筋分為6段，采用閃光對(duì)焊焊接，先將各段焊接好;綁扎好后焊接6個(gè)接頭，采用電弧焊焊接成整體;電弧焊接頭采用單面搭接焊，焊縫長260 mm(12d)。搭接焊鋼筋在制作時(shí)預(yù)先彎折15°。

每段鋼筋重約156 kg，所以為支撐鋼筋重量，方便鋼筋綁扎時(shí)鋼筋的臨時(shí)固定，每隔10 cm設(shè)置支承鋼筋，采用Φ16鋼筋。鋼筋綁扎順序?yàn)?先將支承鋼筋焊接好，然后依次綁扎四層環(huán)向鋼筋，每一層環(huán)向鋼筋綁扎時(shí)，上下圈鋼筋先行綁扎，然后再綁扎中間鋼筋，這樣可以有效的定位鋼筋，從而保證保護(hù)層的厚度，一層鋼筋綁扎完畢后，經(jīng)驗(yàn)收再進(jìn)行下一層。

外層鋼筋綁扎時(shí)，應(yīng)控制好保護(hù)層厚度，根據(jù)內(nèi)模的位置來控制其位置，以防止鋼筋不順圓造成外模支設(shè)困難。

2.3 模板工程

2.3.1 模板選用

模板選用18 mm的九合板，尺寸為1 220×2 440，為能使加固模板時(shí)，盡量符合環(huán)形弧度，采用具有可彎曲性的膠合板，寬度為600 mm。而環(huán)梁半徑和模板加固完畢后的微小誤差，可以忽略不計(jì)。立檔選用50×100的方木，橫檔和斜撐選用φ48鋼管。為保證斜撐的穩(wěn)固，設(shè)置垂直和水平拉桿。

除此以外，內(nèi)模和外模之間使用φ14穿墻螺栓進(jìn)行對(duì)向支撐，以防止混凝土澆筑時(shí)側(cè)壓力過大，而使模板變形，穿墻螺栓要帶止水片，以防將來滲漏;為支撐內(nèi)外模板，防止模板變形，保證模板間距，穿墻螺栓上同樣要焊接支撐鋼筋。同時(shí)預(yù)埋木塊，如圖1所示，木塊厚18 mm，尺寸50×50?；炷翝仓戤吅?，即可將預(yù)埋木塊鑿除，沿混凝土完成面切斷穿墻螺栓，為防止鋼筋生銹，斷面處用環(huán)氧膠泥填補(bǔ)孔洞，穿墻螺栓示意圖見圖1。

2.3.2 模板的安裝

模板預(yù)制:膠合板上釘好三條垂直楞，預(yù)留好穿墻螺栓洞和拼接邊，以便拼裝。模板安裝順序?yàn)?先固定內(nèi)模，支承好后綁扎鋼筋，鋼筋綁扎完畢后再安裝加固外模。模板下口固定:在基礎(chǔ)墊層上彈出邊線，根據(jù)彈好的邊線安裝模板;由于基槽坡度較緩，回填物為碎石，因此下部支撐比較困難，所以在打基礎(chǔ)墊層的時(shí)候，墊層中每隔1 m埋設(shè)一條10 cm寬的模板，安裝時(shí)把夾木釘在預(yù)埋的模板上，用來固定模板的下口。模板上口固定:模板校正完畢后，用φ48鋼管斜撐撐牢。為使支撐的平穩(wěn)，需在碎石面上加設(shè)墊板，將鋼管支撐在墊板上，并用木楔將二者頂緊;為防止斜撐的失穩(wěn)，設(shè)置水平拉桿和垂直拉桿，垂直拉桿與模板下口的外楞鋼管連接牢固。內(nèi)模安裝加固時(shí)，將每一塊模板按照彈好的墨斗線位置安裝，校正好垂直度后加固撐牢。外模加固后，在垂直方向設(shè)置四道Φ10圓鋼制成的鋼筋箍，每道鋼筋箍間距相等，一圈均分為8段，接頭處用花籃螺栓連接，用以緊固鋼筋箍。模板安裝完畢后，在油罐的中心搭建一個(gè)平臺(tái)，高度和模板頂標(biāo)高相同，將油罐的中心坐標(biāo)點(diǎn)引至平臺(tái)，再以引測點(diǎn)拉鋼尺校驗(yàn)?zāi)０迳峡诘某叽?，以檢查模板安裝的外形尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求。

圖1 穿墻螺栓圖

2.4 混凝土工程

環(huán)梁基礎(chǔ)混凝土澆筑的質(zhì)量在整個(gè)施工過程中顯得尤為重要，因此對(duì)建筑材料的選用和施工工藝要求也非常嚴(yán)格，以防止有害裂縫的出現(xiàn)。

2.4.1 配合比設(shè)計(jì)和原材料的質(zhì)量要求

本工程采用商品混凝土，為滿足本工程的要求，在原材料上我司將對(duì)攪拌站提出嚴(yán)格要求，安排專人到攪拌站檢查和配合，在原材料的使用和攪拌質(zhì)量上嚴(yán)格把關(guān)。1)水泥:采用普通硅酸鹽水泥，合理設(shè)計(jì)配合比，水泥用量盡量控制在350 kg/m3以內(nèi)。2)石子:采用級(jí)配良好的5 mm～40 mm碎石。3)砂:采用細(xì)度模數(shù)大于2.5的中粗砂，盡量采用粗砂。4)摻合料:為減少水泥用量可在混凝土中摻入粉煤灰，從而可以改善混凝土的和易性。5)外加劑:采用高效減水劑，以減少水灰比。因環(huán)梁為薄壁超長結(jié)構(gòu)，為了克服環(huán)梁受溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力的影響，可摻入PPT-EA膨脹劑，從而減少裂縫的產(chǎn)生;配合比要經(jīng)過試驗(yàn)確定。6)混凝土水灰比設(shè)計(jì)為120 mm，滿足泵送要求即可，泵送下料時(shí)控制每層的澆筑高度，以防對(duì)模板產(chǎn)生過大的側(cè)壓力。

2.4.2 施工方法

環(huán)梁混凝土采用連續(xù)分層澆筑。根據(jù)后澆帶將環(huán)梁劃分為四段，由2個(gè)班組同時(shí)澆筑。為滿足連續(xù)澆筑的要求，先澆筑其中兩段，再澆筑另兩段。設(shè)置兩個(gè)澆筑起點(diǎn)，以圓心為對(duì)稱點(diǎn)，對(duì)稱澆筑混凝土，以避免不對(duì)稱澆筑造成模板變形、傾斜，如圖2所示。

圖2 混凝土澆筑示意圖

為保證在下一層混凝土初凝前澆筑上一層混凝土，分層的厚度具體根據(jù)攪拌站的供應(yīng)能力而確定，如攪拌站的供應(yīng)能力較小，則每層的澆筑厚度相應(yīng)減小，保證在下一層混凝土初凝前澆筑上一層混凝土，防止出現(xiàn)冷縫。混凝土澆筑時(shí)，沿環(huán)梁搭設(shè)鋼管腳手架進(jìn)行澆混凝土作業(yè)，以方便工人的操作。澆筑時(shí)防止拌合物中砂漿和石子分離，造成混凝土蜂窩或不密實(shí)。澆混凝土前，用水平儀測設(shè)，在模板上釘鐵釘作為混凝土表面的標(biāo)高控制點(diǎn)，嚴(yán)禁混凝土澆筑高度過高。振搗棒操作工派專人負(fù)責(zé)，注意振搗密實(shí)，不能漏振、欠振、過振。

2.4.3 后澆帶的處理

環(huán)梁混凝土拆模時(shí)，拆除后澆帶處的模板，并將后澆帶處的垃圾、水泥薄膜、表面松動(dòng)砂石和軟弱混凝土層清除，同時(shí)加以鑿毛，用水沖洗干凈。在環(huán)梁混凝土澆筑完28 d后，用摻PPT-EA混凝土膨脹劑的C30微膨脹混凝土澆灌并搗實(shí)。澆混凝土前將后澆帶位置鋼筋上的油污、水泥砂漿及浮銹等雜物清除干凈，清理垃圾，并充分澆水濕潤。

3 結(jié)語

近年來，大量工程證明了油罐基礎(chǔ)環(huán)梁施工具備一定的特殊性和復(fù)雜性，施工中只有根據(jù)工程的實(shí)際情況進(jìn)行具體問題具體分析，合理選取工程材料，嚴(yán)格控制施工工藝，才能使得特殊地域的基礎(chǔ)環(huán)梁混凝土工程做到觀感完美，質(zhì)量可靠，值得類似工程借鑒。

［1］徐至鈞.大型儲(chǔ)罐基礎(chǔ)地基處理與工程實(shí)例［M］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［2］GB 50473-2008，鋼制儲(chǔ)罐地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］鄧學(xué)晶，夏 琰.大型儲(chǔ)油罐地基變形與基礎(chǔ)環(huán)梁拉力計(jì)算與分析［J］.工業(yè)建筑，2010(40):732-735.

［4］馮辛能.大型儲(chǔ)油罐環(huán)梁基礎(chǔ)的內(nèi)力分析［J］.土木工程學(xué)報(bào)，1986，19(2):47-56.