LNG外罐施工DOKA模板的特點及應用分析

上海燃氣市北銷售有限公司 翁之君

液化天然氣LNG作為城市燃氣供應中的一環，是保障居民用氣的重要儲備氣源。隨著上海地區用氣量的不斷提升，作為儲備站的五號溝 LNG近期完成了2臺各10 m3的儲罐擴建工程。儲罐的外罐施工緊接在樁基及承臺之后，是整個 LNG罐體重要的施工步驟之一。

隨著DOKA模板體系引入國內，在LNG外罐建造中得到了廣泛的應用，DOKA模板體系以其標準化程度高、承載力強、操作迅速簡便、質量安全受控等特點受到一致好評。五號溝擴建工程 LNG外墻施工就采用了 DOKA模板體系，借助其平臺優勢，完成鋼筋綁扎、預應力埋設以及混凝土澆筑等重要施工工序。本文以此為例，對外罐模板DOKA體系、操作工藝、安全控制、結構特點及應用分析等進行介紹。

1 DOKA模板體系

1.1 DOKA模板體系組成

五號溝 LNG擴建工程儲罐外墻施工采用的DOKA模板系統，由TOP50大模板體系、爬升及支撐模板體系和下掛平臺體系三大部分組成。

1.1.1 TOP50大模板體系

TOP50大模板體系包括膠合板、木工字梁H20、造型木、鋼圍檁，四者通過木螺栓和木螺絲有機連結牢固，并通過板間連接板將相鄰鋼圍檁定位聯結，使罐體大模板連成一整體。

1.1.2 爬升及支撐模板體系

爬升及支撐模板體系由爬升掛架、豎向鋼圍檁、剪刀支撐、橫豎鋼圍檁連接器組成，其中錨固件包括爬升錐、定位錐、止動片、密封殼等。DOKA懸臂模板主要靠支撐的方法來抵抗混凝土側壓力。

1.1.3 下掛平臺體系

下掛平臺體系主要由方管、槽鋼、木板等組成。下掛在爬升三角架上，用于混凝土的養護、修補及修飾。

1.2 DOKA模板體系特點

五號溝LNG外罐(單罐)墻體模板由80塊大模板(內、外罐各40塊)和8塊外罐扶壁柱角模組成。在外罐施工中，DOKA模板體系采用部分構配件進口、部分構配件自加工的方式從而構成一個完整的懸臂模板體系。這種模板系統完全拋棄了傳統的腳手架、人工拼裝模板的做法，采用地面組裝高空安裝的方法，具有簡便靈活的特點，可以大大節約勞動力的投入，同時大大減少了高空作業的不安全性，大大提高了工效。并且 DOKA模板在設計時充分考慮了施工的方便性，盡量減少了鋼圍檁及連接件的種類，可以避免由于數量及種類過多造成的誤工現象。

2 DOKA模板操作工藝

2.1 DOKA模板組裝流程

(1)DOKA模板拼裝：根據模板CAD組裝圖進行面板拼裝，用橫向鋼圍檁(造型木與槽鋼連接后的總稱)定位。隨后安裝DOKA木工字梁，完成該塊模板。為保證TOP50大模板體系的剛度和整體性，在水平鋼圍檁上焊兩道豎向鋼管和八字撐。

(2)上層平臺組裝：模板頂部安裝三角架，龍骨固定后安裝腳手板，用釘子固定。最后安裝踢腳板和欄桿螺栓。

2.2 外罐模板施工

LNG外罐施工中，整個模板體系的安裝是通過第一、二層施工逐步完成。從第三層開始，形成完整體系，作為標準層施工直至外罐頂部(不包含環梁)。

(1)第一層模板：承臺上安裝并固定內模剪刀撐與豎向鋼圍檁，將內模吊裝至豎向鋼圍檁處，調整模板位置和垂直度，相鄰的兩片模板安裝后用連接板固定，形成一個大筒狀結構。隨后安裝外模，調整模板的垂直度和斷面尺寸，依次完成外圈模板的組裝。

(2)懸掛平臺(中平臺)與掛架：第一層墻體施工完畢后，進行第二層鋼筋網片、預應力等施工，完成后放下面板進行中平臺和F150掛架安裝。

(3)第二層模板：使用塔吊將模板提升至第二層，安裝于中平臺上，校正好模板半徑和垂直度，澆筑混凝土。

(4)下掛平臺：在第二層模板安裝好后就可將下掛平臺內方管安裝到爬升掛架上，模板提升至第三層后固定于外墻，下方安裝腳手板并滿掛密目安全網。

(5)標準模板安裝流程：第三層以上為標準層施工(五號溝LNG外罐施工共分九層)，爬升模板系統已經構成了一個完整的整體。簡單的工藝流程：前一段墻體混凝土澆筑→鋼筋及波紋管預埋安裝→移開模板并提升至上一層→調整模板使之緊貼混凝土面→本段混凝土澆筑。

3 其他施工工藝

由于 DOKA模板的上平臺和模板連成一體，不用反復拆裝，因此在外罐墻體施工中，除第一層外墻施工是在承臺上完成以外，其余八層都借助此平臺進行主要施工流程，包括鋼筋綁扎、預應力工程、混凝土澆筑等，方便快捷，能夠完成整個儲罐的墻體施工。

3.1 鋼筋綁扎

該工藝流程如下：內側鋼筋網片安裝(單層)→外側鋼筋網片安裝(單層)→拉鉤安裝。

鋼筋網片在施工現場平地上進行綁扎，按要求搭接并采有“8”字筋固定，完成后使用塔吊進行網片吊裝，后采用拉鉤固定兩片鋼筋網。

3.2 預應力工程

主要為預應力波紋管的預埋，包括豎向和環向兩種。環向波紋管穿越鋼筋網片與扶壁柱的錨座相連。在混凝土澆筑前、后都須逐根進行“通球”檢驗，合格后兩端進行封堵，確保暢通，不影響預應力穿索、灌漿和張拉。

3.3 混凝土澆筑

鋼筋、預應力、模板等安裝檢查完畢后，進行混凝土澆筑施工。核對混凝土強度等級和配合比，采用泵車進行分層澆筑，確保第二層混凝土的澆筑時間控制在第一層混凝土初凝時間內進行，澆筑中使用插入式振動棒，確保混凝土振搗密實。

4 DOKA模板安全設計

為確保 LNG儲罐的容積以及穩定，其外墻都為圓筒造型、弧形結構，五號溝 LNG儲罐也不例外。DOKA模板體系中，由膠合板、木工字梁H20和造型木三者有機結合，鋼圍檁作為主龍骨最終承受施工過程中全部混凝土的側壓力。模板之間主要通過連接件定位相連，從而使整個 LNG儲罐外墻模板形成一個整體系統。因此，該模板的安全因素考慮十分周全，完全滿足施工安全要求。

4.1 支撐和錨固系統的安全設計

(1)豎向鋼圍檁是模板的水平鋼圍檁和剪刀支撐及聯結支撐桿間的連接件，是板面系統的主受力構件，符合承受力要求。

(2)設置抗風拉帶固定鋼筋網片。三段抗風拉帶分別固定在上層平臺三角架的根部拉住鋼筋網片；連接上層平臺的根部和爬升掛架的根部；以及將爬升掛架與前一層爬升錐連接。

(3)剪刀撐作為支撐體系，輕松實現整個爬升模板的前進及后退移動工作，并鎖定位置，安全可靠。

(4)錨固系統。模板通過承重托架150F懸掛在爬升錐上，爬升錐是該系統的主要受力點，不僅要承受模板自重以及施工荷載，還要承受自然因素引起的各種荷載變化。因此，爬升掛架設有與爬升錐配合使用的安全插銷，作為重要構件鎖定爬升掛架，防止脫離，為安全提供保障。

4.2 各層平臺的安全設計

所有的墻體施工都在 DOKA模板上進行，因此該三層平臺堆物荷載不得超過平臺的設計荷載，上平臺承受最大荷載為1.50 kN/m2，主平臺承受最大荷載為3.0 kN/m2，下平臺承受最大荷載為0.75 kN/m2。施工中，嚴格控制模板三層平臺各種材料允許堆放的物品、堆載重量及作業人員上限的要求，并注意保證通道的暢通。

5 五號溝外罐DOKA模板的特點

LNG儲罐采用圓筒狀結構，之前的外墻厚度從上至下是一致的。但五號溝的 LNG儲罐則不同，板墻出現了變截面，即儲罐墻體的第一、二層設計采用了較少見的斜坡式板墻(變截面)，這是上海首例采用該設計方案。圖1為儲罐外墻變截面層。

圖1 儲罐外墻變截面層示意

圖中可以看出，以承臺頂面標高為±0.000 m，墻體變截面為0 ～7.2 m(其中導墻0.2 m，墻體第一、二段每段高度為3.6 m)，墻體截面厚度由800 mm，逐漸變為650 mm，墻體7.2 m以上為等截面。

由于變截面的存在，使得LNG墻體的外直徑發生了變化，因此模板的設計在施工前就要考慮到這一點。對此，五號溝項目中主要通過改變連接板和梯形插板解決該技術難題。

5.1 導墻模板設計

由于0.2 m高的導墻與LNG儲罐承臺混凝土一起澆筑，因此在承臺鋼筋綁扎完畢后就要進行導墻模板施工。該模板采用DOKA模板的造型木作為圍檁進行制作，采取一塊搭一塊的方式進行安裝。由于外側導墻模板安裝時內傾(導墻上口半徑比下口半徑小)，需在面板下口進行裁切以保證與承臺面混凝土的貼合。

5.2 連接板的改造

外墻直徑的變化直接造成了首段、第二段及標準段鋼圍檁連接板的開孔位置不同。如果特地加工前兩層的連接件，則會發生材料的浪費現象。因此通過改進連接板系統，設計成可調節的腰子眼開孔及楔形銷釘設計，以實現利用通用的連接板實現變截面的模板半徑變化，見圖2和圖3。

圖2 連接件對比

圖3 連接件改進

連接板上的連接孔改為拉長的腰子眼，配合改進后的變徑楔形銷釘(鋼圍檁上的銷釘孔也隨之改變)，適應第一、二層墻體變截面施工需求。而標準層施工的時候，連接板與槽鋼的銷釘孔完全重合，則可以將銷釘整根插入，適合不同的施工層。

5.3 面板插板的改變

雖然變截面的存在導致第一、二層模板與標準層不同，但由于大模板的拼裝都是事先在現場平地上完成，操作步驟比較繁瑣，為了加快施工進度并節省模板材料，不可能進行特制，因此變截面層的模板仍采用矩形的通用大模板。變截面給同一層模板帶來上下口周長不同、截面不同的問題，因此施工中必須通過上窄下寬的梯形插板來解決這個難題，而非按標準層那樣使用矩形插板，見圖4。

圖4 第一、二層梯形插板示意

控制模板上下口截面是保證墻板斜截面核心的控制要點，由于模板下口緊貼下層已經澆筑成型的混凝土，尺寸無法改變，所以主要以控制上口為主。

由于儲罐混凝土外墻上部受側壓相對較小，罐壁不需要像底部那么厚，因此變截面的設計應運而生，這樣可以減少上部混凝土的用量，符合目前社會上綠色節能的趨勢。所以，墻體截面形式的優化是現在LNG儲罐的主流設計。設計的改進勢必在一定程度上需要大模板體系的改變，雖然通常情況下變化較小，但在規范允許的范圍內通過改變模板的連接方式和梯形插板來調整模板的狀態，以達到盡可能簡化模板數量、節省工程投資的效果。

6 DOKA模板的應用分析

在 LNG儲罐建造乃至整個并且建筑工程模板領域，DOKA是國際上公認的模板專家，并通過長時間的施工實踐累積了豐富的工程模板相關經驗，是完全符合國內施工需要的完美模板系統，使其具有較高的現場實用性和較優的性價比。

五號溝LNG工程中，外罐施工采用的DOKA模板吸收了滑模和大模板兩者的優點，能像滑模一樣以墻體為支承點，利用爬升系統自下而上逐層爬升，又與大模板支模形式相似，能得到大面積支模的效果。除了LNG領域，爬升模板在橋墩、筒倉、煙囪和高層建筑等高度較大、形狀比較簡單、墻壁較厚的模板工程中得到大量應用。由于 DOKA模板不需要連續爬升施工，因此工人操作較易掌握。且該模板施工是在混凝土達到一定強度后再脫模，混凝土結構尺寸和表面質量都較好，施工也較安全可靠。

由于上海地區天然氣的用量逐年增加，日需求量不斷上升，萬一上游氣源出現問題，五號溝LNG作為事故應急儲備氣源及時發揮作用。同時，為延長上海用氣應急保障的天數，此次擴建工程同時進行兩臺儲罐施工，共計20萬m3，在確保安全和質量的前提下，對工期也有一定的要求。在此背景下，DOKA模板的應用則充分地體現了它的優勢。

(1)DOKA模板擺脫了自下而上龐大的腳手架系統，克服了空間制約問題，節省出大量的施工空間。此項目是兩臺儲罐一同建造，距離較近，所以對這種存在臨近建筑物的作業、物流、調度等方面，該模板工藝提供了更大的施展余地，加快了施工節奏。

(2)各層作業平臺實現了施工材料周轉循環使用的想法，并提供了充分的材料堆疊空間，且不影響作業通道，體現了材料供應的保障性和流轉性，使工作更有序、更便捷。

(3)五號溝工程位于長江口，受臺風、雨水等自然因素影響較大，但 DOKA模板卻受惡劣天氣影響相對較小。由于爬升腳手架始終固定在 LNG外罐混凝土結構上，堅實牢固，除遇到特別惡劣天氣狀態外，幾乎可以在任何情況下進行模板和平臺的安全施工。

(4)鑒于 DOKA模板的可靠性、安全性、快速組裝時效性，使得施工進度加速有了客觀條件的保證，不再受到施工方法的限制，從技術層面上加快了施工進度的可能，再配合組織、經濟、信息等手段，為工程盡快竣工提供了條件。

總的來說，五號溝 LNG外罐施工模板完全拋棄了傳統的腳手架搭設、人工拼裝模板的做法，采用地面組裝、高空安裝的方法，具有簡便靈活的特點，可以有效的節約大批勞動力的投入，同時大大減少了高空作業的不安全性，顯著的提升了工效，使這一施工環節在造價、進度、質量、安全等各方面都有了更好的控制和管理。

7 結語

上文闡述了 DOKA模板應用在上海五號溝LNG擴建工程儲罐外墻施工中的技術要點、DOKA模板的特點和適用性、DOKA模板在LNG外罐施工中具有的獨特優勢。此外，鑒于本次擴建工程中LNG墻體變截面設計的特殊性，該模板在實際使用過程中進行了細節方面的改造，使 DOKA模板的應用更加具備通用性。隨著 DOKA模板的成熟運用，應在 LNG工程領域得到積極推廣，充分發揮其技術先進、安全可靠、經濟高效的特性。