大型LNG儲罐混凝土施工技術及質量控制

延文博

摘要：本文首先分析了大型LNG儲罐施工工藝技術，最后對LNG儲罐預應力鋼筋混凝土的施工質量控制進行了探討。希望能夠為相關人員提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：大型LNG儲罐;混凝土施工技術;質量控制

隨著我國社會經濟、科技的迅速發展，天然氣在各個行業中得到了廣泛的應用。液化天然氣（簡稱LNG，）作為一種優質、環保的燃料，由于其主要成分是甲烷，因此在燃燒過程中不會產生有害物質，也不會對人們的生活環境造成影響，是世界上最為干凈的能源。通常采用大型低溫LNG儲罐實現液化天然氣的儲存，此類罐體具有眾多的優勢，從而在人們生產中應用較多。根據液體和蒸氣收集情況的不同，大型LNG儲罐可分為三種結構形式，即單容罐、雙容罐和全容罐。單容罐由雙壁單頂的罐體組成，儲放液態的LNG。此罐體的內容器采用圓柱形鋼制殼體。在單容罐正常使用時，其蒸氣只能存放于內外壁之間的空間。為了保證儲罐的使用安全，應該砌堤墻將單容罐包圍起來。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罐設計。

1 大型LNG儲罐施工工藝技術

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場進行制作，因此，施工人員應該嚴格按照相關要求進行施工，對焊接、捆扎等施工環節進行控制，保證鋼筋籠的規格、參數等能夠滿足工程要求，才能從根本上保證整個工程的質量。

1.1.2 混凝土施工

混凝土的質量對整個工程的質量有著直接影響，只有對混凝土攪拌、運輸等環節進行控制，才能保證施工質量。首先，對混凝土的配比進行控制，在施工中，工作人員應該依據施工現場的實際情況對混凝土的配比進行實驗，根據實驗數據選擇合適的混凝土配比。其次，在攪拌過程中還要及時對混凝土的坍落度進行控制才能保證工程質量。最后，在混凝土運輸過程中，工作人員應該對混凝土漿液的溫度進行控制，保證溫度的合理性，防止出現離析現象。

1.1.3 鉆孔

鉆孔施工是整個 LNG 儲罐樁基施工的重要環節，對整個工程質量有著直接影響。首先，應該對孔的位置進行控制，保證孔位置的合理。在孔位置確定過程中，一般都是采用“十”字線技術對孔的位置進行測量。在鉆孔位置確定以后采用井字放線護樁，能夠提高樁位置的準確性。 其次，護筒施工，工程施工中，護筒工作十分重要。如果鉆孔的深度較深，由于孔內靜水壓力，甚至會出現孔內坍塌現象，從而對樁基的穩定性造成較大影響。護筒能夠避免孔內坍塌，提高樁基穩定性。再次，鉆孔施工質量的控制，在鉆孔中，工作人員要對鉆桿的垂直度進行控制，在鉆進過程中，工作人員除了添加泥漿，還要對孔的垂直度進行測試，防止出現傾斜，并且還要嚴格按照鉆孔順序進行施工，不僅能夠保證施工質量，而且還能提高施工效率。第四，在鉆孔完成以后，還要及時進行清孔，通常來說，清孔主要可以分為兩個部分，在鉆孔完成前，應該對孔沉淀進行控制，灌注完成以后，要對沉渣進行清除，并且做好檢測工作。最后，所有工作完成后，就可以進行澆筑，在混凝土澆筑時，應該保證物料、施工人員等充足，實現連續澆筑。

1.2 外罐施工工藝

LNG低溫儲罐外罐通常為預應力混凝土結構，重點關注混凝土外罐墻體由于混凝土水化熱控制不好易出現溫度裂縫，雖然多數是表面裂縫，但影響總體感觀質量;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施;三是預應力管道的施工，尤其需要做好過程中的成品保護和接頭處的密封工作，防止混凝土進入管道內部。四是預應力施工工藝，重點在于預應力筋穿束、張拉順序、張拉方式、孔道灌漿等各環節。外罐墻體模板拼接容易出現模板面弧度、尺寸、垂直度等超標。施工中要求按照圖紙中加工尺寸，制作造型木弧度樣板;精確測放出模板位置，用水準儀檢查標高。混凝土外罐施工關鍵在于防止水化熱產生裂紋，主要從外墻混凝土配合比設計、分層分段澆筑施工、混凝土灑水覆蓋等方面進行控制管理。預應力預埋管通常采用通球試驗保障內部通暢。

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用空氣壓差原理實現，重點是平衡系統和密封系統。平衡系統確保拱頂從組裝位置上升到安裝固定位置過程中的平衡問題，通常使用一定數量的鋼絲繩結合傳導和固定裝置構成平衡系統。密封系統是確保拱頂與罐體之間的空腔形成相對密封結構，通過不斷鼓入空氣在空腔內形成壓縮空氣使得空腔內外部形成壓力差，使拱頂產生上升的動力實現拱頂上升到安裝固定位置焊接固定。

1.4 內罐壁板施工工藝

組裝前應對預制的壁板進行復檢，合格后方可組裝，需重新校正時，應防止出現錘痕。為留出人員和機械的放置區域，在外罐壁板底部留出一張板的空間不安裝，所以在內罐施工中要防止罐體把預留區域兩側的壁板壓彎，要對預留區域兩側壁板做臨時支撐固定處理。在內罐施工后拆除臨時支撐，并安裝內壁壁板。在內罐施工時，外罐拱頂和預留出口處都要設置鼓風機，以保證罐內通風和空氣質量，將預制內罐壁板吊運到外罐內，利用灌頂預留軌道和電動葫蘆將內罐壁板由內向外依次排列。

1.5靜水壓試驗

內罐靜水壓試驗主要驗證內罐強度及儲罐整體沉降情況。靜水壓試驗水源目前有海水和淡水兩種，采用海水進行試驗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內罐體、基礎等沉降情況，過程中隨時觀察內罐體是否有滲漏，為避免水汽凝結必要時在夾層采取強制通風措施。

2 LNG儲罐預應力鋼筋混凝土的施工質量控制

2.1 嚴格控制材料質量

LNG儲罐預應力鋼筋混凝土施工中所用的金屬波紋管應該具有較高的清潔度，表面和內部都不能附著雜物，更不能出現銹蝕的情況，咬口應該完好平整。除了外觀和規格，施工前對于金屬波紋管的檢查還應有以下幾方面：第一，集中荷載下徑向剛度，第二，荷載下抗彎曲指標，第三，荷載下抗滲漏指標。只有檢驗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滲透性是決定金屬波紋管質量的重要指標，但是在施工現場對這兩項進行檢驗具有一定的難度。如果金屬波紋管有可靠的檢驗報告再加上施工單位有豐富的施工經驗，也可以不用進行這兩項檢驗。

預應力鋼絞線是LNG儲罐預應力鋼筋混凝土施工中最重要的材料，對其質量檢驗也必不可少。鋼絞線應該具有產品合格證書和質量檢測報告，在進場前，技術人員要對鋼絞線的外觀進行詳細檢查，表面只可以有輕微浮銹，不能出現油污和大面積銹蝕，更不能出現損傷。鋼絞線的捻距應該符合相關要求，施工單位可以從同一批次的鋼絞線中進行隨機試驗，檢驗合格后才能使用。

2.2 控制混凝土澆筑質量

在澆筑混凝土前需要提前對各項施工環節進行檢查，確保鋼絞線和管道等質量再進行下一步澆筑作業。混凝土澆筑的順序是，先進行底板和腹板混凝土澆筑，然后再進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格較小的振動棒進行振搗。混凝土澆筑完成后做好養護工作。

2.3 控制預應力灌漿質量

預應力灌漿施工在LNG儲罐預應力鋼筋混凝土施工中地位非常重要，能起到預防預應力鋼材產生銹蝕的效果，增強預應力鋼材和混凝土的粘結力，達到設計的應力效果。密實是預應力灌漿的基本要求，能將預應力鋼絞線完全包裹住。因為張拉完成后的鋼絞線非常容易腐蝕，所以在灌漿工作應在張拉后的四周內進行。一般來說，灌漿所用的是純水泥漿，施工前對水泥漿原料和比例進行檢查，水、灰比例應在0.45以下。為了提高灌漿的密實度，在加入減水劑后的水泥漿，其比例可適當降低。拌和3h后的漿體泌水率應該在3%以下，在24h后泌水就應該被吸收。灌漿作業對灌漿管強度要求較高，能承受壓漿的巨大壓力，目前LNG儲罐預應力鋼筋混凝土施工經常采用的灌漿管是高強度橡膠管。

灌漿施工對外界溫度也有要求，如果在氣溫過低的條件下進行灌漿，漿體容易受凍導致混凝土出現裂縫，所以，灌漿時的氣溫應該在5℃以上。在氣溫過高的夏季進行施工時，灌漿作業應該在涼爽的夜間進行。水泥漿在灌入之前的溫度應該保證在35℃以下。灌漿作業應該連續進行，中間不能中斷。施工前準備好發電機，防止在壓漿時候突發停電情況。如果孔道發生堵塞現象，施工人員應該馬上用高壓水槍沖洗管道，重新進行壓漿作業，務必確保壓漿的密實度。漿體灌滿之后將封閉排氣孔，然后繼續加壓，2min之后關閉灌漿孔。

3結束語

綜上所述，預應力鋼筋混凝土施工是LNG儲罐工程的重要組成部分，關系著整個工程的建設質量，因此，施工單位一定要對預應力鋼筋混凝土施工加以重視。本文闡述了在預應力施工中需要重點把控的質量問題，但是在實際施工中，施工人員需要注意的事項遠遠不止以上幾項。施工單位應該嚴格按照設計方案進行規范化施工，不斷積累施工經驗，保證每一環節的質量水平。

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（作者單位：中國海洋石油工程質量監督渤海中心站）