浅谈混凝土外罐施工

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  摘要:本文笔者主要结合自己多年从事LNG储罐方面的工作,结合实例进行分析了混凝土外罐施工,供同行参考。
   关键词:混凝土;施工;LNG储罐
  Abstract: in this paper the author mainly according to many years engaged in LNG tanks, combined with the analysis of the concrete tank construction, refers for the colleague.
  Keywords: concrete; The construction; LNG tanks
  
  中圖分类号: TU528 文献标识码:A文章编号:
  
  1 工程概况
   某LNG低温储罐转运站工程主要用来储存由海上LNG运输船卸载的液化天然气。LNG低温储罐由钢质内罐和混凝土外罐组成.外罐主要由桩承台、混凝土罐体以及混凝土穹顶三部分组成。
   承台底板直径87.4mm,厚度0.9~1.2m。
   LNG罐墙体总高39.689 m;墙体厚度0.8m; 内径82m。墙体内预应力管道纵向、环向布置。
   混凝土穹顶直径82m,顶部最薄处400mm,沿径向向外逐步增厚。罐体剖面见图1.
  
   图1 混凝土外罐剖面
  2 承台施工控制要点
   考虑到LNG储罐的承台厚度及面积较大.如进行整体浇筑,对各项资源要求量将非常大,而且工期、质量都无法保证。故施工时将罐桩承台划分为多个施工段,进行分段施工、流水作业。
   图2所示为16万m3LNG混凝土外罐桩承台施工时所划分的施工段数及每段混凝土浇筑数量。各段主要施工工序包括测量放线、钢筋绑扎、锚固带固定、预应力管的固定、模板支护、混凝土浇筑等。
  2.1 测量放线控制要点
   在承台底模上用全站仪定位出承台的中心点、外边线、内圈线、00(1800)线、900(2700)线、锚固带的位置、预应力管的位置、临时排水管的位置、临时洞口的位置以及扶壁柱的位置。用墨线弹好并用红油漆做好标记.
  2.2 钢筋制作安装要点
   钢筋绑扎安装要求尽可能利用定尺钢筋。减少不必要的截断,安装前在电脑上设计出钢筋布置图,施工时按照钢筋布置图在底模上进行放样,按照施工所划分的施工段依次进行安装、绑扎。此外,考虑到钢筋的自重以及施工活荷载的要求,支撑承台上下层的马镫钢筋采用28mm或25mm钢筋制作,间距1.5~2m。
  
  图2 LNG 罐承台施T段划分
  2.3 模板支护要点
   承台的模板部分主要包括底模、侧模以及内部施工区段之间的隔断模板,各部分的模板支护措施如下:
   (1)对于承台设计底标高距地面H<1.2m.考虑采用地胎膜模板。具体施工时采用砂垫层到一定高度压实,在砂垫层上施工C15混凝土垫层.顶压光,控制垫层顶标高与承台底标高相同。待承台施工完毕,采用高压水冲法清除砂垫层,铲除混凝土垫层,承台自重改由承台桩支撑。
   (2)对于承台底标高距地面H>1.2m,考虑到经济原因,可采用在满堂脚手架上铺设竹胶板或定型钢模板作为承台底模,待承台浇筑完达到一定强度后拆除。
   (3)承台外圈模板根据承台的弧度提前预制弧形模板进行拼装.
   (4)承台内部各施工段问模板支护分割采用铝合金网眼模板和竹胶板搭配支护,上下层采用15cm高的竹胶板、中间采用铝板网眼模板,但注意竹胶板处拆模后要进行凿毛处理.
  2.4 混凝土浇筑要点
   (1)由于混凝土浇筑较厚,浇筑时采用分层交替错台浇筑。每层浇筑厚度控制在300~400 mm.浇筑时间控制在混凝土初凝时间之前。图3为承台厚度1 100mm和1 400mm的浇筑分区示意.
  
   (a)900mm厚的内环区混凝土浇筑分区示意
  
   (b)1200mm厚的外环区混凝土浇筑分区示意
   图3 混凝土浇筑分区示意
   (2)混凝土振捣除应按照规范施工外,在承台外边缘处应加强振捣,避免拆模后外观出现大量气孔。但在铝板网眼模板处应稍加振捣,以避免大量的水泥浆流出,影响竖向施工缝的粗糙程度。
   (3)混凝土面层采用磨光机进行面层收光处理,收光后采用蓄水法加强养护。
  2.5 锚固带加固要点
   (1)锚固带采用钢筋焊接板凳支架支撑、加固,板凳支架顶部标高应与锚固带底部标高相同。
   (2)预埋倾斜仪管采用U型筋固定,施工时注意控制倾斜仪管的标高。
  2.6 预应力管安装要点
   (1)依照预应力管的定位线安装预应力管,安装时采用铁丝及支撑钢筋临时支撑,待顶层钢筋绑扎完成后,再精确调整预应力管的位置,使其依附顶层钢筋加固
   (2)预应力管加固完成后,进行通气、通球试验。采用空压机将压缩空气从灌浆管压人。检查预应力管贯通性,同时用专门制作的木球对各预应力管道进行通球。完成后加盖管帽,防止杂物堵塞管道。注意在混凝土浇筑中和浇筑后应再次进行通球,以防混凝土堵塞管道。
  2.7 测温点控制
   考虑到承台为大体积混凝土,应进行混凝土测温控制。施工时将热电偶测温元件绑扎固定在承台内,每一个测温点在承台高度内按上中下分别布置3个点,其中上下2点应距离承台顶面、底面约100 mm。在每个混凝土浇筑区内最少布置3个测温点,布置要求按规范执行。图4是东罐2区一测点的测温曲线.
  
   图4 东罐2区温度曲线
  3 墙体施工控制要点
   在墙体施工中,根据设计高度将墙体分成多个施工层,每个施工层的高度控制在3.5~4 m。每个施工层主要做好施工测量放线、墙体钢筋绑扎、混凝土分层浇筑、模板支护以及预埋件的埋设等工序,各工序控制要点如下:
  3.1 墙体测量放线控制要点
   施工时应配备专门的测量组进行测量控制,采用全站仪重点控制混凝土墙体垂直度及整体偏移、控制预埋件垂直度和标高及位置、模板的垂直度、预应力管的垂直度和标高及位置、钢筋的垂直度,并做好安装及混凝土浇筑前后的检查。3.2 墙体钢筋绑扎控制要点
   墙体钢筋的安装应重点控制竖向钢筋的垂直度,以避免施工到顶层后钢筋位置发生扭转。施工时可沿圆周方向布设多个参考点,以这些参考点分别控制相应区域内的竖向钢筋的间距。为加快钢筋的安装进度,根据墙体的弧度结合每层施工墙体高度,可提前预制钢筋网片,施工时采用吊装钢筋网片的方法加快施工进度
  3.3 墙体预应力管的埋设控制要点
   施工中除严格控制水平预应力管和竖向预应力管的水平度、垂直度、固定的牢固性、安装的位置、标高等,尤其要注意预应力管的热缩胶套的接口是否粘结牢固,严禁出现空隙,并在混凝土浇筑前后对所有的水平和竖向预应力管进行通球,检查管道的贯通性,以免阻塞管道,并做好检查记录.
  3.4 预埋件的控制要点
   墙体水平和竖向预埋件是用来焊接钢制外罐体的,施工中应严格控制预埋件的水平度和垂直度。在安装时应紧贴墙体内模板,具体施工时采用钢筋焊接的夹子夹住预埋件,并用螺栓拉紧穿过模板后固定在模板内表面上。
  3.5 模板施工
   对于大直径的混凝土罐体施工,可以采用定型的多卡爬升模板和滑模施工。目前国内正在施工的和已经完成的16万m3 LNG混凝土外罐,全部采用定型的多卡爬升模板。
  3.5.1 多卡爬升模板
   施工前模板生产厂家根据罐体设计参数,负责该模板的设计、加工生产及现场安装技术指导。典型的爬升步骤如下(见图5):
  
  图5 模板爬升步骤
   (1)拆除模板拉杆并后退模板,准备下一个悬挂点。
   (2)用吊车提升整个爬升单元至已准备好的悬挂点上,松开吊车。
   (3)調节剪刀支撑使模板处于正确的位置,安装模板拉杆,浇筑下一层混凝土。
  3.5.2 滑模施工
   l6万m3 LNG混凝土外罐的滑模设计总体考虑用开式提升架,直立提升,沿圆周均布提升架180榀,钢结构组装而成。滑模平台结构采用柔性操作平台,设内外工作平台。罐体中心处设一块圆钢板,通过辐射拉杆(直径14 mm左右的圆钢)、花篮螺丝与内平台梁相连,以控制圆度。
   外平台采用三角悬挑,横梁用M16×100的螺栓固定于提升架上,横梁与提升架腿之间用斜撑及斜撑支座进行连接,形成稳定的三角形悬挑结构。在外平台下15设置刚性环梁三道,使相邻开架形成整体。
   内平台结构形式与外平台相同,内外平台相邻开架之间可用钢管进行拉接, 以保证平台能够满足滑升时所需要的平台刚度。
   模板采用标准钢模板拼装,长度均为1200mm。标准钢模板型号为P3012,少许P1012模板保证模板圆周交圈。滑模支撑杆采用48 mm×3 mm的标准钢管,以支撑滑模自重以及各种施工荷载。图6为滑模施工操作平台钢结构立面示意。
  
   图6 滑模施T操作平台钢结构立面示意
  3.6 墙体混凝土浇筑控制要点
   采用集中搅拌混凝土,以混凝土布料机、地泵和混凝土汽车泵相结合的方式进行混凝土浇筑。施工时要求每一施工层沿圆周均匀划分3个施工浇筑段,进行对称浇筑。同时要求每个施工浇筑段连续分层浇筑,避免混凝土初凝.形成冷缝。每层浇筑高度控制在200~300 mm,但不能超过400 mm。混凝土振捣除严格按照施工规范要求的振捣外,为避免混凝土墙体成型后表面形成大量气孔,在进行上层混凝土浇筑过程中,应加强下层混凝土的二次振捣。
  4 混凝土罐顶施工控制要点
   罐顶施工主要包括穹顶钢筋预埋件绑扎安装、模板安装、穹顶混凝土浇筑。施工时,沿径向划分几个施工环.在每一施工环上划分4个施工段,进行对称施工,以避免穹顶上的荷载不均匀。
  4.1 钢筋
   钢筋制作、安装应严格按照设计和施工规范要求,钢筋绑扎时要避免钢筋与预埋件的穹顶管15、喷嘴和附着于管口和喷嘴的预埋钢板接触。
   4.2 模板混凝土外罐穹顶的模板采用钢质内罐的顶盖作为底部支撑模板,施工时钢质内罐内部增压,顶升钢穹顶到设计高度作为混凝土外罐穹顶模板,在混凝土浇筑过程中,罐体内部需要加压以支撑混凝土的重量.直到混凝土穹顶浇筑完成且混凝土强度达到设计值。
   混凝土外罐穹顶施工段之间隔断模板采用铝板网眼模板,作为永久性模板。
  4.3 混凝土浇筑
   以系列的同心圆对称方式进行罐顶混凝土的布料浇筑,并确保穹顶在任何时间受的荷载是均匀的。为避免浇筑过程中形成冷缝,应从每段的一端开始并连续向另一端进行,并参照在浇筑层上标记的浇筑高度来控制穹顶混凝土厚度。穹顶混凝土采用麻袋覆盖保湿的方式进行养护。
  5 预应力施工控制要点
  5.1 原材料及锚固系统组件的质量控制
   制作预应力管道的钢带、预应力钢束、锚固块、夹片、喇叭口、连接器、预应力孔道用的水泥和外加剂、钢束临时保护用的防锈剂必须符合设计要求,必须由有资质的厂家生产,并经检验合格。钢束收入库后应妥善保管,并定期进行外观检查和防腐处理。
  5.2 预应力管道埋设控制
   重点控制水平、竖向波纹管的安装位置、标高,支撑钢筋、加固钢筋、排气孔、喇叭15等位置、数量、规格、型号,应严格执行设计和施工规范。
  5.3 预应力钢束穿入孔道施工控制
   钢束穿入孔道前应检查原材料表面状态、标记完整性以及穿束机具性能的良好性:同时要求钢束孔道经检查能通过规定直径的探头,气密性经试验合格,在各孔口做好油漆标记。
   钢束穿入孔道后应尽快进行张拉和灌浆,一般控制在7天内张拉和灌浆。特殊情况下,张拉后15天内必须灌浆,从穿束到灌浆完毕后的期限不超过3O天。
  5.4 钢柬张拉控制要点
   锚具使用前外观检查须合格,张拉计量器具、张拉设备经过配套标定.并在有效期内。
   开始张拉时,先做张拉测试, 以测定该孔道与钢束摩擦系数是否与设计取值基本一致.如果偏差较大,应采取措施。
   钢束张拉采用应力控制、伸长值校核.并测量锚固过程中钢柬的内缩量,各项指标应符合设计要求。
  5.5 灌注水泥浆的制备控制要点
   制备水泥浆的计量器具经过标定且在有效期内.
   制备水泥浆的水泥、外加剂应在保质期内。水泥浆制备后应严格按照设计规定的参数进行检验(包括流动性、温度),检验合格后应在规定的期限内使用完毕。
   水泥浆配合比必须经过试验测试.以满足设计对灌浆用的水泥强度、流动性、温度等各项指标要求;施工用的水泥浆必须与配合比试验及灌浆试验认可的水泥浆一致。
  5.6 管道灌浆控制要点
   孔道灌浆前要求气密性检查合格.对输浆管路和阀门进行水压试验,合格后方可灌浆。每一孔道灌浆前必须有该孔道足够量(一般在2倍以上的可泵量)的合格水泥浆储存在储浆罐内。灌浆过程中要监控灌浆口处水泥浆的流动性、温度、灌注压力及出口处水泥浆的流动性、温度和排放量,做好灌浆记录并核查。
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