LNG 储罐预应力钢筋混凝土的施工分析

许东来

（中国建筑第二工程局有限公司核电建设分公司，广东深圳 518034）

0 引言

LNG 是在正常压力下，将天然气通过制冷循环系统冷却为-162℃的液体形态，其体积大约是常态下天然气的1/600，方便工作人员开展LNG 储存、运输和管理工作，能有效降低LNG的管理和运输成本，使供气方式更加灵活。现阶段，天然气开采和管理工作流程较为复杂，在相关工作开展期间，管理人员必须对天然气储存方式和手段进行更新，由传统的管道运输转变为利用LNG 进行储存和运输，因此，必须加强对LNG 储罐预应力状况进行分析，开展钢筋混凝土相关项目工程施工，保证天然气的储存和运输。

1 关于LNG 储罐的概述

1.1 LNG 储罐的分类

大型的LNG 储罐主要分为三类，分别是单容罐、双容罐、全容罐。①单容罐结构较为单一，由双壁单顶结构建造而成，是较为适合储存LNG 的罐体结构；②双容罐在设计和开发过程中充分考虑液态天然气的收集和泄露问题，在内部结构中增设外围次容器，结构建造方式与单容罐基本一致，具备较强的耐低温特质，但性价比较低，造价成本约是单容罐的1.1 倍；③全容罐具备结构统一的特点，能对泄露气体进行有效收集，减少能源的消耗和浪费，在建造材料方面采用自立式钢制罐和预应力钢筋混凝土制成，可以实现对LNG 液体及蒸汽的储存和收集，全容罐内部结构样图如图1 所示。同时，全容罐能够在外罐出现问题时采取措施，对内罐起保护作用，具备造价高、性能好的特点，在当前天然气储存和运输中应用较为广泛[1]。

1.2 LNG 储罐的特征

图1 全容罐内部结构样

LNG 储罐即液化天然气储罐，以卧式、双层圆筒真空粉末绝热结构，内部圆筒储存LNG，主要建造材料为S30408，选用标准的椭圆型封头，保证储罐外筒面向大气，内外筒之间采用八点支承结构。LNG 储罐内外筒夹层中含有真空性质的保温材料，内外夹层之间的绝对压力≤5Pa，制造过程中，严格控制罐体设计参数，确保日蒸发率符合国家标准，储罐配备完善的操作阀门、管道，检测仪表等设施齐全，基本实现对液体进出压力、液位等问题的实时监测。

1.3 LNG 储罐的设计要求

一方面，LNG 在储存过程中，必须选择低温常压的储存方式，因此，LNG 储罐在设计工作中，必须保证储罐具备良好的耐低温性能以及优质的保冷性能，同时，设计人员要对储罐的安全性能进行严格检测，减少因气体泄漏、蒸发等原因引发安全事故；另一方面，LNG 在运输期间会产生不同程度的震感，储罐设计人员必须采用特殊的材料建造内壁，如9Ni、铝合金等，采用预应力钢筋混凝土建造外壁，结合先进的施工工艺，保证储罐具备良好的抗震能力。

1.4 LNG 储罐的操作要点

由于LNG 具备深度低温的特性，造成冷热温差较大，操作人员在进行加气工作期间要做到作业间歇，避免出现液体压力过大的问题，对LNG 储罐操作人员开展相关工作，必须遵循以下操作要点：首先，操作人员要对上、下进液阀同时进行充装，打开液体充装溢流口阀，对储罐内部其他气体进行排放，待储罐内部均为LNG 气体后，立即关闭阀门；其次，操作人员要在气体充装至储罐容积50%左右时，及时关闭下部进液阀，待气体充装至85%左右时，关闭上部进液阀，接着进行作业间歇，促使罐内气体均匀，操作人员根据罐内的情况，合理安排继续充装的数量和时间，结束充装工作后及时关闭阀门；最后，操作人员要对LNG 储罐的储存情况进行分析，将液位计显示液相阀打开，检查排气过程中是否含有水分，根据水分有无情况做出正确判断。

2 储罐预应力混凝土的施工质量控制

在进行LNG 储罐预应力混凝土施工期间，相关管理人员和技术人员要对该工程的施工质量进行控制，确保LNG 储罐的正常使用，避免出现人为因素影响LNG 的储存和运输工作[2]。①要控制工程施工的材料质量，LNG 储罐预应力钢筋混凝土施工过程中使用的相关零件应具备较强的清洁能力，保持表面和内部平整、干净，确保无附着物、无锈蚀现象，咬口平整且符合工程施工标准，能应用于LNG 储罐预应力混凝土施工环节；②要控制工程预应力筋的质量，一方面，预应力筋应选择室内存放或室外架空堆放的存放方式，防止天气变化对预应力筋造成腐蚀；另一方面，技术人员要在预应力筋穿孔结束之前，检查孔道轴线位置，与垫板位置进行处理，避免出现堵管现象，同时，技术人员要对定位筋性能进行检测，确保其具有稳定性，防止水泥进入管道，影响工程施工；③要控制混凝土的浇筑质量，技术人员要在浇筑混凝土之前对浇筑方案进行效果预设，按照底板到腹板再到顶板的顺序进行浇筑，同时采用小规格的振捣棒进行振捣，做好混凝土浇筑养护工作；④要控制预应力筋的张拉质量，技术人员在进行浇筑过程中，要将锚垫板附近混凝土捣实，避免振捣棒与波纹管接触，防止出现浆液渗漏现象；⑤要控制预应力的灌浆质量，技术人员在进行预应力灌浆时要做好密实工作，利用一定比例的纯水泥浆进行灌浆，避免张拉结束后钢绞线被腐蚀，保证灌浆强度能够承受压浆带来的压力，顺利完成LNG 储罐工程施工质量控制工作。

3 LNG 储罐预应力混凝土的具体施工要点分析

3.1 模板工程

LNG 储罐钢筋混凝土工程施工的重点是对罐筒模板进行工程施工，一般采用DOKA 模板和翻模模板施工的办法。首先，使用DOKA 模板进行施工时，LNG 储罐罐体桶身采用DOKA 模板制成，由大墙模板体系、爬升模板体系、操作平台以及辅助材料组成，技术人员将不同模板进行分片拼装，形成内外环形封闭系统。在DOKA 模板系统正常使用期间，系统操控爬升锥进入混凝土筒壁外侧，利用上部层板系统对新层进行浇筑，同时在新层位置预埋定位锥，待预应力混凝土浇筑强度满足要求时，将定位锥改为爬行锥，提高模板进而将其悬挂在新的爬行锥上。其次，技术人员采用翻模模板施工时，可以通过大规格悬臂式大模板系统对罐筒进行施工，一方面技术人员要利用罐筒下层混凝土做固定支撑点，利用混凝土浇筑的方式进行连续施工，保证施工过程中3 节钢模板循环交替使用，满足工程施工标准和要求；另一方面，技术人员要按照翻模的具体工艺流程进行翻模，混凝土养生期间要提高内外工作挂篮和安全网，将安全网与三角斜撑进行捆绑固定，待工程施工工作结束后，技术人员要将模板进行拆除，避免影响LNG 储罐的正常使用。

3.2 预应力设计

LNG 储罐为抵御自身荷载与外力作用，技术人员在外罐布置预应力筋，使其张拉后在储罐罐体混凝土中形成合理的预压应力，能够有效避免LNG 的泄漏。技术人员在预应力设计工作开展期间，要沿罐壁环向设置粘结预应力筋，以便抵抗罐体中的环向拉力，实际操作时要使预应力筋在扶壁柱上交叉搭接，使罐壁均有受力，同时，技术人员要根据罐体高度布置钢筋，将储罐顶部进行张拉与锚固，保证罐体不受竖向弯曲应力影响[3]。

3.3 预留孔道施工

在混凝土浇筑工作开展前期，施工人员要按照工程设计图纸要求对孔道进行预留，实际操作过程中，要采用竖向埋管的方式，选取承插式连接方法，将钢管扩孔后包裹塑料管，接着进行热压封闭，呈井字型固定在相应位置上，控制金属波纹管和圆钢短筋的长度及内径，将井字梯格与主筋相连并扎牢。

3.4 张拉顺序及方式

工程张拉顺序应采用先竖向再环向的顺序进行张拉，综合考虑施加应力期间产生的应力集中混凝土裂缝问题，根据实际施工状况，适当调整张拉方式。技术人员在进行垂直张拉时，要采取分阶段张拉的方式，将对称的一端进行张拉，控制环向水平预应力筋的数量，注意环向张拉时要采取由上至下的张拉方式，确保张拉工作与锚固位置在相邻扶壁柱上，确保储罐预应力筋的强度。

4 结束语

综上所述，LNG 储罐钢筋混凝土工程施工是保证LNG 储罐储存和运输功能的重点工作，工程施工技术人员要对储罐属性有深入了解，保证其具备耐低温、保冷性强的特点，在储罐设计环节加强对工程施工质量的控制，做好模板工程、预应力设计、预留孔道施工等工作，保证LNG 储罐混凝土工程顺利进行，进一步提高储罐的应用效率，确保LNG 的储存和运输质量。