LNG 儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的施工分析

許東來

（中國建筑第二工程局有限公司核電建設(shè)分公司，廣東深圳 518034）

0 引言

LNG 是在正常壓力下，將天然氣通過制冷循環(huán)系統(tǒng)冷卻為-162℃的液體形態(tài)，其體積大約是常態(tài)下天然氣的1/600，方便工作人員開展LNG 儲(chǔ)存、運(yùn)輸和管理工作，能有效降低LNG的管理和運(yùn)輸成本，使供氣方式更加靈活。現(xiàn)階段，天然氣開采和管理工作流程較為復(fù)雜，在相關(guān)工作開展期間，管理人員必須對天然氣儲(chǔ)存方式和手段進(jìn)行更新，由傳統(tǒng)的管道運(yùn)輸轉(zhuǎn)變?yōu)槔肔NG 進(jìn)行儲(chǔ)存和運(yùn)輸，因此，必須加強(qiáng)對LNG 儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力狀況進(jìn)行分析，開展鋼筋混凝土相關(guān)項(xiàng)目工程施工，保證天然氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

1 關(guān)于LNG 儲(chǔ)罐的概述

1.1 LNG 儲(chǔ)罐的分類

大型的LNG 儲(chǔ)罐主要分為三類，分別是單容罐、雙容罐、全容罐。①單容罐結(jié)構(gòu)較為單一，由雙壁單頂結(jié)構(gòu)建造而成，是較為適合儲(chǔ)存LNG 的罐體結(jié)構(gòu)；②雙容罐在設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中充分考慮液態(tài)天然氣的收集和泄露問題，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)中增設(shè)外圍次容器，結(jié)構(gòu)建造方式與單容罐基本一致，具備較強(qiáng)的耐低溫特質(zhì)，但性價(jià)比較低，造價(jià)成本約是單容罐的1.1 倍；③全容罐具備結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的特點(diǎn)，能對泄露氣體進(jìn)行有效收集，減少能源的消耗和浪費(fèi)，在建造材料方面采用自立式鋼制罐和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土制成，可以實(shí)現(xiàn)對LNG 液體及蒸汽的儲(chǔ)存和收集，全容罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)樣圖如圖1 所示。同時(shí)，全容罐能夠在外罐出現(xiàn)問題時(shí)采取措施，對內(nèi)罐起保護(hù)作用，具備造價(jià)高、性能好的特點(diǎn)，在當(dāng)前天然氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸中應(yīng)用較為廣泛[1]。

1.2 LNG 儲(chǔ)罐的特征

圖1 全容罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)樣

LNG 儲(chǔ)罐即液化天然氣儲(chǔ)罐，以臥式、雙層圓筒真空粉末絕熱結(jié)構(gòu)，內(nèi)部圓筒儲(chǔ)存LNG，主要建造材料為S30408，選用標(biāo)準(zhǔn)的橢圓型封頭，保證儲(chǔ)罐外筒面向大氣，內(nèi)外筒之間采用八點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)。LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)外筒夾層中含有真空性質(zhì)的保溫材料，內(nèi)外夾層之間的絕對壓力≤5Pa，制造過程中，嚴(yán)格控制罐體設(shè)計(jì)參數(shù)，確保日蒸發(fā)率符合國家標(biāo)準(zhǔn)，儲(chǔ)罐配備完善的操作閥門、管道，檢測儀表等設(shè)施齊全，基本實(shí)現(xiàn)對液體進(jìn)出壓力、液位等問題的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

1.3 LNG 儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)要求

一方面，LNG 在儲(chǔ)存過程中，必須選擇低溫常壓的儲(chǔ)存方式，因此，LNG 儲(chǔ)罐在設(shè)計(jì)工作中，必須保證儲(chǔ)罐具備良好的耐低溫性能以及優(yōu)質(zhì)的保冷性能，同時(shí)，設(shè)計(jì)人員要對儲(chǔ)罐的安全性能進(jìn)行嚴(yán)格檢測，減少因氣體泄漏、蒸發(fā)等原因引發(fā)安全事故；另一方面，LNG 在運(yùn)輸期間會(huì)產(chǎn)生不同程度的震感，儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)人員必須采用特殊的材料建造內(nèi)壁，如9Ni、鋁合金等，采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土建造外壁，結(jié)合先進(jìn)的施工工藝，保證儲(chǔ)罐具備良好的抗震能力。

1.4 LNG 儲(chǔ)罐的操作要點(diǎn)

由于LNG 具備深度低溫的特性，造成冷熱溫差較大，操作人員在進(jìn)行加氣工作期間要做到作業(yè)間歇，避免出現(xiàn)液體壓力過大的問題，對LNG 儲(chǔ)罐操作人員開展相關(guān)工作，必須遵循以下操作要點(diǎn)：首先，操作人員要對上、下進(jìn)液閥同時(shí)進(jìn)行充裝，打開液體充裝溢流口閥，對儲(chǔ)罐內(nèi)部其他氣體進(jìn)行排放，待儲(chǔ)罐內(nèi)部均為LNG 氣體后，立即關(guān)閉閥門；其次，操作人員要在氣體充裝至儲(chǔ)罐容積50%左右時(shí)，及時(shí)關(guān)閉下部進(jìn)液閥，待氣體充裝至85%左右時(shí)，關(guān)閉上部進(jìn)液閥，接著進(jìn)行作業(yè)間歇，促使罐內(nèi)氣體均勻，操作人員根據(jù)罐內(nèi)的情況，合理安排繼續(xù)充裝的數(shù)量和時(shí)間，結(jié)束充裝工作后及時(shí)關(guān)閉閥門；最后，操作人員要對LNG 儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存情況進(jìn)行分析，將液位計(jì)顯示液相閥打開，檢查排氣過程中是否含有水分，根據(jù)水分有無情況做出正確判斷。

2 儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力混凝土的施工質(zhì)量控制

在進(jìn)行LNG 儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力混凝土施工期間，相關(guān)管理人員和技術(shù)人員要對該工程的施工質(zhì)量進(jìn)行控制，確保LNG 儲(chǔ)罐的正常使用，避免出現(xiàn)人為因素影響LNG 的儲(chǔ)存和運(yùn)輸工作[2]。①要控制工程施工的材料質(zhì)量，LNG 儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土施工過程中使用的相關(guān)零件應(yīng)具備較強(qiáng)的清潔能力，保持表面和內(nèi)部平整、干凈，確保無附著物、無銹蝕現(xiàn)象，咬口平整且符合工程施工標(biāo)準(zhǔn)，能應(yīng)用于LNG 儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力混凝土施工環(huán)節(jié)；②要控制工程預(yù)應(yīng)力筋的質(zhì)量，一方面，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)選擇室內(nèi)存放或室外架空堆放的存放方式，防止天氣變化對預(yù)應(yīng)力筋造成腐蝕；另一方面，技術(shù)人員要在預(yù)應(yīng)力筋穿孔結(jié)束之前，檢查孔道軸線位置，與墊板位置進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，同時(shí)，技術(shù)人員要對定位筋性能進(jìn)行檢測，確保其具有穩(wěn)定性，防止水泥進(jìn)入管道，影響工程施工；③要控制混凝土的澆筑質(zhì)量，技術(shù)人員要在澆筑混凝土之前對澆筑方案進(jìn)行效果預(yù)設(shè)，按照底板到腹板再到頂板的順序進(jìn)行澆筑，同時(shí)采用小規(guī)格的振搗棒進(jìn)行振搗，做好混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)工作；④要控制預(yù)應(yīng)力筋的張拉質(zhì)量，技術(shù)人員在進(jìn)行澆筑過程中，要將錨墊板附近混凝土搗實(shí)，避免振搗棒與波紋管接觸，防止出現(xiàn)漿液滲漏現(xiàn)象；⑤要控制預(yù)應(yīng)力的灌漿質(zhì)量，技術(shù)人員在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力灌漿時(shí)要做好密實(shí)工作，利用一定比例的純水泥漿進(jìn)行灌漿，避免張拉結(jié)束后鋼絞線被腐蝕，保證灌漿強(qiáng)度能夠承受壓漿帶來的壓力，順利完成LNG 儲(chǔ)罐工程施工質(zhì)量控制工作。

3 LNG 儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力混凝土的具體施工要點(diǎn)分析

3.1 模板工程

LNG 儲(chǔ)罐鋼筋混凝土工程施工的重點(diǎn)是對罐筒模板進(jìn)行工程施工，一般采用DOKA 模板和翻模模板施工的辦法。首先，使用DOKA 模板進(jìn)行施工時(shí)，LNG 儲(chǔ)罐罐體桶身采用DOKA 模板制成，由大墻模板體系、爬升模板體系、操作平臺(tái)以及輔助材料組成，技術(shù)人員將不同模板進(jìn)行分片拼裝，形成內(nèi)外環(huán)形封閉系統(tǒng)。在DOKA 模板系統(tǒng)正常使用期間，系統(tǒng)操控爬升錐進(jìn)入混凝土筒壁外側(cè)，利用上部層板系統(tǒng)對新層進(jìn)行澆筑，同時(shí)在新層位置預(yù)埋定位錐，待預(yù)應(yīng)力混凝土澆筑強(qiáng)度滿足要求時(shí)，將定位錐改為爬行錐，提高模板進(jìn)而將其懸掛在新的爬行錐上。其次，技術(shù)人員采用翻模模板施工時(shí)，可以通過大規(guī)格懸臂式大模板系統(tǒng)對罐筒進(jìn)行施工，一方面技術(shù)人員要利用罐筒下層混凝土做固定支撐點(diǎn)，利用混凝土澆筑的方式進(jìn)行連續(xù)施工，保證施工過程中3 節(jié)鋼模板循環(huán)交替使用，滿足工程施工標(biāo)準(zhǔn)和要求；另一方面，技術(shù)人員要按照翻模的具體工藝流程進(jìn)行翻模，混凝土養(yǎng)生期間要提高內(nèi)外工作掛籃和安全網(wǎng)，將安全網(wǎng)與三角斜撐進(jìn)行捆綁固定，待工程施工工作結(jié)束后，技術(shù)人員要將模板進(jìn)行拆除，避免影響LNG 儲(chǔ)罐的正常使用。

3.2 預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)

LNG 儲(chǔ)罐為抵御自身荷載與外力作用，技術(shù)人員在外罐布置預(yù)應(yīng)力筋，使其張拉后在儲(chǔ)罐罐體混凝土中形成合理的預(yù)壓應(yīng)力，能夠有效避免LNG 的泄漏。技術(shù)人員在預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)工作開展期間，要沿罐壁環(huán)向設(shè)置粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，以便抵抗罐體中的環(huán)向拉力，實(shí)際操作時(shí)要使預(yù)應(yīng)力筋在扶壁柱上交叉搭接，使罐壁均有受力，同時(shí)，技術(shù)人員要根據(jù)罐體高度布置鋼筋，將儲(chǔ)罐頂部進(jìn)行張拉與錨固，保證罐體不受豎向彎曲應(yīng)力影響[3]。

3.3 預(yù)留孔道施工

在混凝土澆筑工作開展前期，施工人員要按照工程設(shè)計(jì)圖紙要求對孔道進(jìn)行預(yù)留，實(shí)際操作過程中，要采用豎向埋管的方式，選取承插式連接方法，將鋼管擴(kuò)孔后包裹塑料管，接著進(jìn)行熱壓封閉，呈井字型固定在相應(yīng)位置上，控制金屬波紋管和圓鋼短筋的長度及內(nèi)徑，將井字梯格與主筋相連并扎牢。

3.4 張拉順序及方式

工程張拉順序應(yīng)采用先豎向再環(huán)向的順序進(jìn)行張拉，綜合考慮施加應(yīng)力期間產(chǎn)生的應(yīng)力集中混凝土裂縫問題，根據(jù)實(shí)際施工狀況，適當(dāng)調(diào)整張拉方式。技術(shù)人員在進(jìn)行垂直張拉時(shí)，要采取分階段張拉的方式，將對稱的一端進(jìn)行張拉，控制環(huán)向水平預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量，注意環(huán)向張拉時(shí)要采取由上至下的張拉方式，確保張拉工作與錨固位置在相鄰扶壁柱上，確保儲(chǔ)罐預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度。

4 結(jié)束語

綜上所述，LNG 儲(chǔ)罐鋼筋混凝土工程施工是保證LNG 儲(chǔ)罐儲(chǔ)存和運(yùn)輸功能的重點(diǎn)工作，工程施工技術(shù)人員要對儲(chǔ)罐屬性有深入了解，保證其具備耐低溫、保冷性強(qiáng)的特點(diǎn)，在儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)加強(qiáng)對工程施工質(zhì)量的控制，做好模板工程、預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)、預(yù)留孔道施工等工作，保證LNG 儲(chǔ)罐混凝土工程順利進(jìn)行，進(jìn)一步提高儲(chǔ)罐的應(yīng)用效率，確保LNG 的儲(chǔ)存和運(yùn)輸質(zhì)量。