山東LNG儲罐底板方案簡析

中國石化青島液化天然氣有限責任公司　季　超　丁　乙　張龍煥

山東LNG儲罐底板方案簡析

中國石化青島液化天然氣有限責任公司季超丁乙張龍煥

山東LNG是國家“十一五”LNG規(guī)劃的重點項目，一期計劃建設3臺LNG儲罐。儲罐底板作為混凝外罐的重要組成部分，對保障儲罐安全至關(guān)重要。在總結(jié)其他LNG儲罐底板方案經(jīng)驗教訓的基礎上，山東LNG對底板設計和施工方案均進行了改進，減小了底板厚度，選用C40混凝土，取消了底板環(huán)向預應力和底板上方凸臺，設置了底板暗梁及施工縫企口。文章主要將山東LNG儲罐底板與國內(nèi)其他項目做對比，并分析其優(yōu)劣。

LNG儲罐底板設計施工優(yōu)化

0　前言

山東液化天然氣(LNG)項目是國家“十一五”重點項目，位于青島膠南市西南的董家口嘴，一期建設3臺16萬m3LNG全容式儲罐，耐受-163 ℃低溫，已于2014年底投產(chǎn)。底板作為混凝土外罐的重要組成部分，承受整個儲罐荷載，再將荷載通過短柱、剪力墻傳遞至地基基礎，其重要性不言而喻，對保障儲罐安全至關(guān)重要。

1　山東LNG儲罐底板概況

擬采用分九區(qū)方式分倉跳打。混凝土罐體外緣半徑為41 800 mm，扶壁柱處半徑為42 400 mm，罐壁頂標高40.08 m；穹頂頂標高50.38 m。

2　國內(nèi)其他LNG工程底板情況

目前，國內(nèi)已建的LNG接收站中，其儲罐結(jié)構(gòu)基本相同，底板設計和施工方案大同小異，一般底板中均布置了環(huán)向和豎向預應力，采用分區(qū)跳倉澆筑，重點是控制危害性裂縫的產(chǎn)生，部分項目底板工程主要參數(shù)見表1。

山東LNG儲罐采用天然地基，持力層為強風化花崗巖。基礎為半徑43.9 m的筏板式基礎，筏板基礎以上為108段剪力墻和616根短柱。筏板基礎和短柱以上為儲罐底板、外罐墻體及穹頂。外罐底板板頂標高±0.000，相當于1985國家高程基準7.800 m，底板的結(jié)構(gòu)為板式梁結(jié)構(gòu)，底板的基本參數(shù)如下：

底板半徑：R=42 100 mm；

底板厚：R=37 100 mm范圍內(nèi)板厚600 mm；

R=37 100～37 300 mm范圍600～800 mm；

R=37 300～42 100 mm范圍800 mm。

底板混凝土標號C40，單罐底板混凝土量約為3 600 m3，保護層厚度40 mm，底板鋼筋采用HRB400E和HPB300。短柱上方設置縱橫向暗梁，

表1　國內(nèi)部分LNG項目底板工程主要參數(shù)

3　山東LNG儲罐底板方案分析

雖然國內(nèi)其他LNG項目對底板設計和施工給予了高度重視，但均出現(xiàn)了一些不盡如人意的地方，如底板出現(xiàn)危害性裂縫，且微小裂縫較多，個別設計在施工中難以實施、設計過于保守造成投資浪費等等。山東LNG項目在充分借鑒其他LNG的經(jīng)驗和教訓基礎上，結(jié)合自身實際，如儲罐采用筏板架空承臺式基礎這一特點，經(jīng)科學嚴謹?shù)姆治鲅芯亢?，對底板方案進行了以下改進：

3.1降低底板厚度

相比其他項目山東LNG儲罐底板厚度僅為600～800 mm厚，厚度大幅降低。設計經(jīng)過嚴格計算和分析認為，由于本項目采用筏板架空窗臺上基礎，此厚度足以承受罐體荷載，儲罐安全能夠得到保證，同時具有以下優(yōu)勢:

(1)有利于混凝土澆筑過程中水化熱的散發(fā)，便于溫差控制，從而可有效減少底板混凝土危害性裂縫的產(chǎn)生。嚴格按《大體積混凝土施工》(GB 50496—2009)規(guī)范來講，這一厚度未達到1 m，已不屬于大體積混凝土，易于質(zhì)量控制。

(2)減少了混凝土和鋼材等材料用量，節(jié)省了投資。相比福建LNG，可少用混凝土3 445 m3，節(jié)省投資約一百萬元。

(3)工程量減少，便于施工，節(jié)省工期。

3.2選用C40混凝土

國內(nèi)其他LNG儲罐底板大多選用C50混凝土，而經(jīng)計算分析后，山東LNG儲罐底板最終選用C40，同時還具有以下優(yōu)勢：

(1)降低混凝土標號，可減少混凝土中水泥用量，從而減少水化熱的產(chǎn)生，有利于底板裂縫控制。

(2)混凝土生產(chǎn)技術(shù)要求降低，易于生產(chǎn)和質(zhì)量控制。

(3)C40混凝土較C50混凝土價格低，節(jié)省投資。

3.3取消底板環(huán)向預應力

相比國內(nèi)其他LNG儲罐，山東LNG儲罐底板不再設置環(huán)向預應力。底板環(huán)向預應力主要承受底板徑向方向上的分解荷載，但徑向荷載已不是儲罐底板受力的主要因素。在《EN 14620現(xiàn)場組裝立式圓筒平底鋼制液化天然氣儲罐的設計和建造》中，也僅要求儲罐罐壁施加水平預應力，底板預應力和罐壁豎向預應力都不是必須。此外，底板增設暗梁，混凝土鋼筋網(wǎng)密度加大，其整體性也完全能夠保證。故取消環(huán)向預應力，不僅能節(jié)省投資，也可降低施工難度和縮短工期。

3.4取消底板上方罐壁底部凸臺

在其他項目中，通常在底板上方罐壁位置處設置一定高度的混凝土凸臺，再在凸臺基礎上澆筑罐壁，這樣可將底板與罐壁的施工縫避開在底板上表面。但在實際施工中，凸臺模板不易安裝，施工難度較大，且凸臺對增強底板的抗剪能力也不明顯，故本項目中不再設置凸臺。

3.5設置底板暗梁

依據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB 50011—2010)第6.6.4條，“無柱帽平板應在柱上板帶中設構(gòu)造暗梁”，故山東LNG儲罐在底板中設置了暗梁，沿短柱和剪力墻對應位置的上方縱橫布置，貫穿整個底板。底板暗梁可增加底板的抗彎能力和整體性，從而進一步保證了儲罐安全。

3.6設置企口式施工縫

山東LNG項目底板混凝土采用分九塊澆筑，從中心區(qū)開始往外，分倉間隔施工。施工時將在施工縫處設置企口(見圖1)，以加強各分塊間的連接，增強底板的整體性。

圖1　施工縫企口

4　結(jié)語

通過上述改進，山東LNG儲罐底板將在保證安全的基礎上，更加經(jīng)濟，更易于施工，也為后續(xù)的LNG儲罐底板設計與施工提供了有效優(yōu)化的參考依據(jù)。

Scheme Analysis on Shandong LNG Storage Tank Floor

SINOPEC Qingdao LNG CO., Ltd.Ji ChaoDing YiZhang Longhuan

Shandong LNG is the key project of national 11thFive-year LNG plan. The first phase of this project is to construct three LNG storage tanks. The storage tank floor, as an important part of the concrete outside tank, plays the most important role in guaranteeing the storage tank’s security. On the basis of summing up the experience of other schemes, Shandong LNG does some modifications on the floor’s design and the construction scheme. That is, reducing the bottom thickness, selecting the C40 concrete, canceling the floor circular prestressing and the convex platform above the floor, setting the bottom dark beam and the construction seam tongue and groove. This paper will compare Shandong LNG storage tank floor with other domestic projects, and analyze its advantages and disadvantages.

LNG storage tank, floor, design, construction, optimization