低温储罐后张法预应力施工技术质量控制分析

2016-02-11方樵军

工程技术研究 2016年12期

方樵军

方樵军

后张法预应力施工是液化天然气低温储罐土建工程施工中最为关键的施工工序之一。该分项工程有着技术含量高、工序复杂、对操作工人技术水平要求高等自己独特的施工特点。因此在施工中做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，选择最优的后张法预应力施工方案是关键。

液化天然气；低温储罐；预应力；孔道灌浆

液化天然气（LNG）目前已成为人们日常生活和生产中应用最广的一种清洁能源，在国际能源结构中的占比也越来越起到举足轻重的作用。作为液化天然气接收终端设施的核心部分，LNG低温储罐的建造技术一直是一个难题。随着科学技术的日新月异，近年来LNG低温储罐的建造技术在我国已得到了很大的提高。特别是后张法预应力施工技术应用，经过近10年来国内LNG储罐的建造，也取得飞速的发展和提高。

1 LNG低温储罐后张法预应力施工工艺流程

目前我国所建造的液化天然气（LNG）低温储罐大部分为全包容型低温混凝土钢罐，储罐容量约为50000～160000m3。储罐罐体主要由外罐部分和内罐部分组成，其中外罐部分主要由钢筋混凝土筏板、墙体、穹顶组成，内罐部分为9%镍钢板焊制而成的钢衬内罐及部分工艺管道等组成。文章介绍的预应力施工为有粘结后张法预应力混凝土结构。主要设置在储罐外罐混凝土墙体及筏板混凝土内部，墙体预应力沿着墙体高度和圆周方向分别设置了横向预应力孔道及竖向预应力孔道。其施工工艺流程如图1所示。

图1 施工工艺流程

2 后张法预应力施工质量控制要点

预应力施工属于特殊作业工序，必须由具有资质的专业分包工程公司承担实施。操作人员需要经过专业技术培训，掌握预应力施工的基本知识，熟悉本人所在岗位的各项要求，经考核合格方可上岗操作。预应力施工必须定人定岗，明确岗位职责。当改变施工方法时，均应由该项施工技术负责人进行详尽的技术交底；并且在每班工作之前，也应由班长将该作业项目的主要技术要求、施工安全事项作班前交底。

2.1 预应力钢铰线穿束施工质量控制

（1）材料：钢铰线。储罐预应力钢铰线标号一般为Y1860s7-15.7，需满足规范EN10138要求。公称直径为15.70mm，钢铰线面积为每股150mm2，锚固端拉伸值1860N/mm2，松弛率为80%公称破断力以下，1000h后的松弛率最大不能超过4.5%。

（2）检查孔道。钢铰线穿束施工前应确保预埋孔道内的清洁、畅通。防止因异物进入孔道而影响钢铰线的正常穿束。对于墙体内的水平预应力孔道应在每次墙体混凝土浇注的同时，在孔道内用比孔道内径小10mm左右的球体进行通球试验，以确保管道的畅通；待混凝土浇注完成后，用木板或其他软质物体对孔道入口和出口进行封闭，以确保管道的清洁和防止异物进入。

（3）设备检查和钢铰线穿束施工。应严格按照批准的施工方案选择合适的钢铰线穿束施工设备。施工前对设备的制动系统进行检查，确保机器处于良好状态。操作时钢铰线穿束设备一般用塔吊吊至操作平台，并将其固定在合适的位置。同时操作平台应保证有足够的人员及机械操作空间。钢铰线线盘放置于合理的工作距离之内的工作平台或水平地面上；当把钢绞线端头从线盘内抽出穿入穿束机内时，应在钢铰线穿入孔道前将钢绞线末端端头设置保护帽，防止钢铰线在穿入过程中对孔道内壁的破坏。单束钢铰线穿入达到设计要求长度时，应使用高速切割机切割钢铰线束，禁止使用气割。同时对于锚具端外露部分钢铰线束在对其实施张拉施工前应采用塑料薄膜将其包裹保护，防止损害和雨水侵蚀。

（4）施工记录。为了达到张拉阶段应力计算的目的，施工中应详细记录钢铰线束编号及钢绞线材料标牌、炉批号、规格、数量和位置等。《预应力穿束施工记录表》必须在施工过程中及时、如实地填写清楚。

2.2 预应力钢铰线张拉施工质量控制

（1）施工准备工作。后张法预应力钢铰线张拉施工前，应准备以下工作：①检查混凝土最低强度且不应低于设计混凝土等级值的75%；②检查设备与待张拉锚固件型号是否正确配套，在无负荷（打开和关闭）和没有预加压下，操作千斤顶以检查其工作状态，（这项工作必须将千斤顶放在干净的表面进行），检查承压板、锚具和千斤顶安装是否正确定位；③检查锚具端和楔形锚具的几何形状，检查锚座端部钢绞线没有扭曲，检查相应的钢铰线束编号标签是否清楚地贴在锚固件附近。检查施工环境温度，当气温低于5℃时，应暂停进行张拉施工。

钢绞线和锚具及其他预应力部件等必须严格按设计规定的型号、规格、质量指标、包装运输、验收方法等要求编制材料计划和提出技术要求，按照材料采购、包装、运输和保管的规定程序进行。张拉机具和所有的计量器具，必须满足设计规定的精度等级，定期校验和检查，操作使用应符合施工规范规定，校验记录和合格证必须妥善保管。高压油泵在张拉施工前，应进行加油。试运转和排除故障后，按照设计规定的检验方法和精度等级，到当地政府法定的计量校验单位进行配套校验，得出被校配套设备的油压表读数与张拉力的对应关系，取得回归线性方程式计算的数据值。张拉设备校验记录单必须经校验人员签字和校验单位盖章后方可生效，经过校验过的张拉设备尚须定期复验。

（2）预应力钢铰线张拉。储罐外墙竖向钢铰线束的张拉必须按照设计图要求的张拉顺序。锚具夹片的内缩值应当参照图纸的相关技术说明，钢绞线的延伸值按摩擦试验及设计要求来确定。竖向预应力的张拉通常采用一端张拉。水平钢铰线束的张拉通常采用两端张拉并且应当按照设计图要求的张拉顺序进行张拉。后张法预应力的张拉，通常将千斤顶压力分为四个过程。第一阶段为预拉力的25%，第二阶段为预拉力的50%，第三阶段为预拉力的75%，第四阶段为预拉力的100%。在每个阶段达到相应拉力值时，保持拉力值稳定30～60s，同时记录压力表相应的延伸值。通常千斤顶开始实施时最初的压力是5MPa或50Bars（依据校正后压力表的读数是公制还是英制），以使钢铰线束开始处于拉紧初期。根据程序有序增加压力。在最初荷载阶段记录数据时测量钢绞线和千斤顶的次数；以合适频率增加压力和记录钢绞线延伸（通常以10MPa或100Bar的增幅）。当千斤顶的压力达到设计的张拉力时，通过撤消压力分别打入楔块和锁住钢绞线使得钢铰线锁定；拉伸测量精确到±1mm。延伸值用卷尺来量取，并按照设计要求来判断。记录千斤顶张拉延伸测量值到张拉记录表；一旦张拉力和钢铰线束延伸值超过规范规定的误差要求，应当立即停止张拉并报告给现场工程师。

2.3 孔道灌浆施工质量控制

预应力张拉完毕并经检查合格后，应尽早进行孔道灌浆，孔道内水泥浆应饱满、密实。孔道的灌浆，必须严格按照灌浆程序进行，灌浆压力、速度以及水泥浆温度严格控制在规定范围以内。灌浆程序的各个环节必须由专职人员进行监督，并进行验收。孔道灌浆前应进行下列准备工作：①确认孔道、排气兼泌水管及灌浆孔畅通，锚固端灌浆帽已正确安装。锚具缝隙已采用水泥浆、水泥砂浆等材料封闭端部；②外加剂与水泥作配合比试验并确定掺量。

孔道灌浆施工时，灌浆应连续进行，直至排气管排除的浆体稠度与注浆孔相同且无气泡后，再顺浆体流动方向依次封闭排气孔；全部出浆口封闭后，继续加压0.5～0.7MPa，并稳定1～2min后封闭灌浆口。过程中具体检查的内容如表1所示。