LNG 儲罐預應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系統冷卻為-162℃的液體形態，其體積大約是常態下天然氣的1/600，方便工作人員開展LNG 儲存、運輸和管理工作，能有效降低LNG的管理和運輸成本，使供氣方式更加靈活。現階段，天然氣開采和管理工作流程較為復雜，在相關工作開展期間，管理人員必須對天然氣儲存方式和手段進行更新，由傳統的管道運輸轉變為利用LNG 進行儲存和運輸，因此，必須加強對LNG 儲罐預應力狀況進行分析，開展鋼筋混凝土相關項目工程施工，保證天然氣的儲存和運輸。

1 關于LNG 儲罐的概述

1.1 LNG 儲罐的分類

大型的LNG 儲罐主要分為三類，分別是單容罐、雙容罐、全容罐。①單容罐結構較為單一，由雙壁單頂結構建造而成，是較為適合儲存LNG 的罐體結構；②雙容罐在設計和開發過程中充分考慮液態天然氣的收集和泄露問題，在內部結構中增設外圍次容器，結構建造方式與單容罐基本一致，具備較強的耐低溫特質，但性價比較低，造價成本約是單容罐的1.1 倍；③全容罐具備結構統一的特點，能對泄露氣體進行有效收集，減少能源的消耗和浪費，在建造材料方面采用自立式鋼制罐和預應力鋼筋混凝土制成，可以實現對LNG 液體及蒸汽的儲存和收集，全容罐內部結構樣圖如圖1 所示。同時，全容罐能夠在外罐出現問題時采取措施，對內罐起保護作用，具備造價高、性能好的特點，在當前天然氣儲存和運輸中應用較為廣泛[1]。

1.2 LNG 儲罐的特征

圖1 全容罐內部結構樣

LNG 儲罐即液化天然氣儲罐，以臥式、雙層圓筒真空粉末絕熱結構，內部圓筒儲存LNG，主要建造材料為S30408，選用標準的橢圓型封頭，保證儲罐外筒面向大氣，內外筒之間采用八點支承結構。LNG 儲罐內外筒夾層中含有真空性質的保溫材料，內外夾層之間的絕對壓力≤5Pa，制造過程中，嚴格控制罐體設計參數，確保日蒸發率符合國家標準，儲罐配備完善的操作閥門、管道，檢測儀表等設施齊全，基本實現對液體進出壓力、液位等問題的實時監測。

1.3 LNG 儲罐的設計要求

一方面，LNG 在儲存過程中，必須選擇低溫常壓的儲存方式，因此，LNG 儲罐在設計工作中，必須保證儲罐具備良好的耐低溫性能以及優質的保冷性能，同時，設計人員要對儲罐的安全性能進行嚴格檢測，減少因氣體泄漏、蒸發等原因引發安全事故；另一方面，LNG 在運輸期間會產生不同程度的震感，儲罐設計人員必須采用特殊的材料建造內壁，如9Ni、鋁合金等，采用預應力鋼筋混凝土建造外壁，結合先進的施工工藝，保證儲罐具備良好的抗震能力。

1.4 LNG 儲罐的操作要點

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

2 儲罐預應力混凝土的施工質量控制

在進行LNG 儲罐預應力混凝土施工期間，相關管理人員和技術人員要對該工程的施工質量進行控制，確保LNG 儲罐的正常使用，避免出現人為因素影響LNG 的儲存和運輸工作[2]。①要控制工程施工的材料質量，LNG 儲罐預應力鋼筋混凝土施工過程中使用的相關零件應具備較強的清潔能力，保持表面和內部平整、干凈，確保無附著物、無銹蝕現象，咬口平整且符合工程施工標準，能應用于LNG 儲罐預應力混凝土施工環節；②要控制工程預應力筋的質量，一方面，預應力筋應選擇室內存放或室外架空堆放的存放方式，防止天氣變化對預應力筋造成腐蝕；另一方面，技術人員要在預應力筋穿孔結束之前，檢查孔道軸線位置，與墊板位置進行處理，避免出現堵管現象，同時，技術人員要對定位筋性能進行檢測，確保其具有穩定性，防止水泥進入管道，影響工程施工；③要控制混凝土的澆筑質量，技術人員要在澆筑混凝土之前對澆筑方案進行效果預設，按照底板到腹板再到頂板的順序進行澆筑，同時采用小規格的振搗棒進行振搗，做好混凝土澆筑養護工作；④要控制預應力筋的張拉質量，技術人員在進行澆筑過程中，要將錨墊板附近混凝土搗實，避免振搗棒與波紋管接觸，防止出現漿液滲漏現象；⑤要控制預應力的灌漿質量，技術人員在進行預應力灌漿時要做好密實工作，利用一定比例的純水泥漿進行灌漿，避免張拉結束后鋼絞線被腐蝕，保證灌漿強度能夠承受壓漿帶來的壓力，順利完成LNG 儲罐工程施工質量控制工作。

3 LNG 儲罐預應力混凝土的具體施工要點分析

3.1 模板工程

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

3.2 預應力設計

LNG 儲罐為抵御自身荷載與外力作用，技術人員在外罐布置預應力筋，使其張拉后在儲罐罐體混凝土中形成合理的預壓應力，能夠有效避免LNG 的泄漏。技術人員在預應力設計工作開展期間，要沿罐壁環向設置粘結預應力筋，以便抵抗罐體中的環向拉力，實際操作時要使預應力筋在扶壁柱上交叉搭接，使罐壁均有受力，同時，技術人員要根據罐體高度布置鋼筋，將儲罐頂部進行張拉與錨固，保證罐體不受豎向彎曲應力影響[3]。

3.3 預留孔道施工

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

3.4 張拉順序及方式

工程張拉順序應采用先豎向再環向的順序進行張拉，綜合考慮施加應力期間產生的應力集中混凝土裂縫問題，根據實際施工狀況，適當調整張拉方式。技術人員在進行垂直張拉時，要采取分階段張拉的方式，將對稱的一端進行張拉，控制環向水平預應力筋的數量，注意環向張拉時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，確保儲罐預應力筋的強度。

4 結束語

綜上所述，LNG 儲罐鋼筋混凝土工程施工是保證LNG 儲罐儲存和運輸功能的重點工作，工程施工技術人員要對儲罐屬性有深入了解，保證其具備耐低溫、保冷性強的特點，在儲罐設計環節加強對工程施工質量的控制，做好模板工程、預應力設計、預留孔道施工等工作，保證LNG 儲罐混凝土工程順利進行，進一步提高儲罐的應用效率，確保LNG 的儲存和運輸質量。