上海LNG储罐外罐的建造方案研究

第08卷第01期中国水运Vol.8No.012008年01月ChinaWaterTransportJanuary2008收稿日期：2007-12-10作者简介：吴浩男（1983—）青岛市崂山区北村小区物业楼建设项目管理中心助理工程师（266061）研究方向：建筑工程以及市政工程施工管理摘要：在LNG产业对我国未来经济社会发展有着重大战略意义的能源形势下，详细介绍了LNG储罐外罐的土建施工建造方案，并针对LNG储罐外罐建造工程中的难点和重点进行了研究分析，给出相应的见解和建议。关键词：LNG储罐土建建造方案中图分类号：TU99文献标识码：A文章编号：1006-7973（2008）01-0138-02一、工程概况及意义项目建设地点位于上海洋山深水港区，由LNG专用船码头、LNG接收站和海底输气干线组成。16.5万立方米的低温LNG储罐是国内目前同类项目中最大的，该项目的建成有助于改善上海生态环境，增强上海天然气供应安全，为上海经济和社会可持续发展提供强有力的能源保障。另一方面，LNG储罐施工属于工程建设行业的高端技术，工程具有罐顶气吹顶升、镍9钢壁板焊接、罐底板铺设3大技术难点。针对项目的难点和重点，国内施工企业积极准备，通过先进、科学、系统的运行模式，相互关联、相互作用，形成动态管理体系。大型LNG储罐项目的建设就工程建设领域来说，它对突破国际垄断技术，推动国际市场上低温液化气的储备和使用有着深远的意义。二、储罐的结构选型考虑到用于LNG终端接受站的特大容量要求，上海LNG储罐采用的是柱型全容罐，该类储罐的内筒采用耐低温的金属材料建造，外壳采用预应力混凝土建造方案（水平及竖向预应力筋后张拉）。典型特大全容罐结构示意图如图1所示。其中：1－主容器(钢)；2－次容器(钢)；3－底部绝热材料；4－基础；5－基础加热系统；6－柔性绝热材料；7－悬顶(绝热体)；8－罐顶(钢)；9－松散填充绝热材料；10－混凝土顶；11－预应力混凝土外罐(次容器)；12－预应力混凝土外罐内部绝热材料。三、储罐外罐墙体施工顺序安全问题是LNG项目的一个主要考虑因素，LNG储罐外罐墙体不仅是重要的外部承载结构，同时也保证了储罐的隔热、防渗、泄压等安全设计，对储罐防护和安全有着重大意义。LNG储罐的几何模型见图2所示。储罐外墙的施工必须严格按照相应规范执行，以保证整个储罐正常运行过程中的安全性，具体的施工顺序如下：1施工缝处理；2钢筋网片和预埋件安装；3水平、垂直预应力管安装；4附壁柱钢筋绑扎；5内模板提升和安装；6预埋件与预应力管道校正和安装；7外模板清理、提升和安装；8测量检验和报告；9联合检查和验；10施工缝润湿；11混凝土浇筑、养护；12下层钢筋、预埋件、管道安装；13模板拆除和水养护；14罐体测量和表面处理。四、LNG储罐外罐施工建造在中心区的底板混凝土达到一定强度后，由测量人员通过总承包商批准的测量控制点精确测定罐底板中心点，在罐筒体施工过程中利用该点对罐体直径和墙体垂直度进行测量控制。具体控制方法如下：（1）在基础施工阶段，于中心点用全站仪测定储罐基础边线和墙体内外定位线的半径，和定位方位线。（2）在墙体施工阶段，使用测量专用塔架、激光垂准仪将底板上的圆心点引测到架设全站仪所需的高度，再用全站仪通过无棱镜测量每一块模板的半径和垂直度。（3）墙体模板提升后，全面检查分层表面是否符合要求，并形成测量报告以便复查。墙体模板采用DOKA模板。标准层模板由板面系统、支撑系统和操作平台系统三部分组成，通过螺栓、轴销、型钢托及钢板契等连接构件连成整体，靠固定爬升锥体和预埋高强拉杆承剪、承拉。板面采用18mm厚木胶合板。模板提升使用塔吊进行吊装。每个罐体模板由96块大模板和8块扶壁柱角模组成，大模板共9种类型。模板安装时，第一层墙体施工需要在底板上用膨胀螺栓安装水平支撑，用剪力支撑进行调整，其他层模板用剪力支撑在主平台上进行调整。安装完后，用放在罐体中心位置的全站仪进行检查，同时调整剪力支撑使模板安装准确并保证在混凝土施工期间，无泄漏、胀模、跑模等现象。模板之间用连接件进行连接，并用销子固定。模板的第01期吴浩等：上海LNG储罐外罐的建造方案研究139提升在混凝土浇筑完强度达到1.2N/mm2时且上层钢筋网片和预埋件安装完毕后开始。第11层墙体施工完成后，将模板拆除，先将拉杆、螺母、垫片以及模板连接件拆除，再把模板摇开距离混凝土墙体300mm左右，用塔吊将模板整体吊装至指定位置进行拆卸。储罐外罐墙高42610mm，分11层进行浇筑。墙体1-9层高度均为4060mm，第10层高度为3980mm，第11层高度2090mm。外罐墙体分层浇筑模型如图3所示。在外罐钢筋的制作和安装方案中，外罐第一层和第二层钢筋在现场绑扎固定，在内外钢筋网片之间设置拉筋。其它层钢筋先制作成内外两种钢筋网片，网片的宽度为两层墙体高度加上一个钢筋搭接高度，长度为12000mm。钢筋网片制作完成后经塔吊吊至指定搭接位置进行绑扎连接。混凝土供应采用的是C50泵送混凝土。在下料前先用0.5-1.0m3砂浆润滑混凝土输送管和布料机。混凝土浇筑前沿墙体3000-4000mm间距布置PVC管，浇筑时布料机橡胶管插入PVC管下料，保证管底部距离混凝土面不超过1.5米。对混凝土的振捣采用插入式振动棒，做到垂直插入，快插慢拔，且上层混凝土的振捣需在下层混凝土初凝前进行。振捣上层混凝土时振动棒插入下层混凝土深度不小于5cm，插入点间距不大于振动半径的1.5倍，振动时间为25s左右，以保证混凝土密实但不离析。罐顶采用钢筋混凝土浇筑，内置钢垫板用于保证顶部的汽密性。所用垫板可用作结构模板并可充当一种复合结构使用。在项目建造方案中，地面预制好的拱形钢质罐顶（约610吨）,在当外墙浇筑到第10层、承压环设置完成后，采用微压空气浮升技术，沿混凝土外罐内壁连续安全平稳地浮升至40.52米高处并通过螺栓锚固和焊接于混凝土和承压环上。罐顶的气压顶升可见图4所示。气压顶升是整个LNG项目建造工程中的技术难点和重点，其原理主要是利用鼓风机向罐内送入压缩风所产生的浮力使储罐拱顶、吊顶上升至储罐顶部就位的一种施工工艺。在进行气压顶升工作前，要严格仔细地检查储罐的弧度、水平度和密封性，良好的平衡系统和密封系统是成功升顶的关键。到达罐顶后，立即用楔子将拱顶固定安装在承压圈上，并开始焊接，确保拱顶稳固的安装在储罐上。钢质罐顶气压顶升完成后要进行罐顶的混凝土浇筑工程。罐顶可以是连续浇筑的（环形浇带）或者可以分成许多断面进行浇筑，根据其厚度可将顶部分层浇筑。施工方法上要特别注意以保证顶部的平坦、无缝和光滑。同时在凝固阶段，储罐内部的气压必须能够支撑新浇混凝土的重量直到达到足够的抗力。气顶情况下罐顶混凝土浇筑见图5所示。五、LNG储罐项目的思考1．对LNG项目中的低温钢筋、镍9钢板等主要材料，我国尚需进行不断的技术研究和工艺革新，首先在建造材料上要突破国际垄断技术，以推进我国低温液化气这一绿色能源的持续壮大发展。2．与世界LNG的应用相比，我国确实是刚刚起步，在结构设计方案中，我们有必要在国外提供的技术水平基础上进一步进行结构的优化设计研究，特别是对外罐墙体、绝热层的经济厚度上要进行计算研究，致力于在满足结构承载力极限和安全使用极限要求的同时，做到结构、材料的经济性和合理性，以形成自己成熟的结构设计方案。3．LNG项目的施工建造方案和施工工艺在工程建设行业中均属于高端技术，项目中的罐顶气吹顶升、镍9钢板焊接、罐底板铺设更是典型的3大技术难点。在施工方案中，我们要进一步建立科学、合理、可操作性强的施工组织设计，在满足质量要求的前提下提高效率，增加效益。如在储罐外墙分层浇筑过程中也可考虑对每层墙体再进行分段浇筑，通过这样的细化施工方案使得施工进度更科学合理。对施工工艺中的难点要给予足够的重视和研究，在所提供的国外技术基础上要进行进一步的研究和总结。如对易磁化的镍9钢壁板焊接和大体积混凝土块体基础工程的温控施工等，这些都是LNG项目工程施工中的难题，鉴于目前尚无十分成熟的理论，这就需要我们对其进行系统、合理的研究分析，以得到科学的处理方案。六、结语天然气作为“低消耗、高收益、低污染、高效益”的能源和重要的化工原料，受到了世界各国的关注和青睐。从国际能源形势分析角度看，大力推广利用天然气不仅是世界发展的潮流，同时也是我国经济社会可持续发展的必然要求，LNG产业的发展是我国实现经济、社会和环境协调发展的重要途径，也是优化能源结构的重大战略决策。因此，提高对LNG产业的认识，做好相应的技术准备对我国未来的经济社会发展有着重大战略意义。参考文献