CN110761469A - Lng储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法 - Google Patents

Lng储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，包括以下步骤：1)进行环梁(1)的下环梁的环向预应力张拉；2)进行穹顶的型钢网壳结构的气压升顶；3)将穹顶的浇筑层自下而上分为第一浇筑层和第二浇筑层；每个浇筑层由外向内分为多级环形区域Bj(j＝1，……，m，m≥2)；4)进行第一浇筑层的第一级环形区域B1的混凝土浇筑；待第一浇筑层的第一级环形区域B1的混凝土到达预定强度值后，向罐内加压至预定压力，在罐内保压状态下进行第一浇筑层的逐级连续浇筑，开展养护工作；5)卸除罐内压力，进行第二浇筑层的逐级连续浇筑，第二浇筑层和第一浇筑层之间的施工缝为错缝搭接。

Description

LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法
技术领域
本发明涉及一种LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，属于LNG输配技术领域。
背景技术
液化天然气(LNG)是通过低温液化工艺将常规天然气在常压下冷却至-160℃以下并分离出了大量硫、磷等污染元素后，获得的以甲烷为主要组成部分的清洁能源。低温作用使其存储状态发生巨大变化，体积压缩到1/600左右，密度约为480kg/m3的无色、无味且无腐蚀性的液体。在LNG产业链中，安全存储是其中的一个关键环节。LNG全容储罐是LNG产业链中的核心存储设施，投资大、技术密集、安全性要求高。目前常规LNG全容储罐主体结构由基础、承台、穹顶、外罐和内罐等结构部分组成。其中，承台和穹顶均为钢筋混凝土结构，外罐为预应力钢筋混凝土结构，共同形成具有LNG气密性能和结构性能的次容器，确保储罐在低温常压下安全运行，且控制储罐的BOG(蒸发气)损失在经济合理范围内；内罐通常采用X7Ni9钢板焊接成顶端开口的平底圆筒结构，作为LNG装载的主容器。二者中间留有环向空间，设置填充低热传导率的保冷材料，控制LNG物料与外界环境的热交换速率。储罐在设计建造过程中，必须根据建设场地的地质条件进行分析计算，确保储罐结构满足高地震力(SSE安全停运地震)作用下的抗震性能要求。除此之外，还需严格控制钢筋混凝土的浇筑质量，确保储罐的耐久性能。
穹顶结构作为储罐的主要结构构件、上部工艺设备及附属结构的承载构件，具有施工阶段风险高和结构受力复杂的特点，在设计和施工过程必须予以重点关注。尤其是穹顶混凝土浇筑过程中，整个穹顶结构处于非结构整体承载状态下，施工荷载和钢筋混凝土等材料载荷需采用罐内保持一定压力的气压作用下，才能保证施工过程的安全可靠性；另外，穹顶混凝土在组合工况作用下易产生结构性裂缝，对穹顶结构安全可靠性及耐久性产生严重影响。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，该控制方法能够显著提高储罐穹顶结构的安全可靠性和耐久性，提升穹顶浇筑施工效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)进行环梁的下环梁的环向预应力张拉；
2)进行穹顶的型钢网壳结构的气压升顶；
3)将穹顶的浇筑层自下而上分为第一浇筑层和第二浇筑层；每个浇筑层由外向内分为多级环形区域Bj(j＝1，……，m，m≥2)；
4)进行第一浇筑层的第一级环形区域B1的混凝土浇筑；待第一浇筑层的第一级环形区域B1的混凝土到达预定强度值后，向罐内加压至设定压力，在罐内保压状态下进行第一浇筑层的逐级连续浇筑，直至完成第一浇筑层的最后一级环形区域Bm浇筑完成，开展养护工作；
5)卸除罐内压力，进行第二浇筑层的逐级连续浇筑，第二浇筑层和第一浇筑层之间的施工缝为错缝搭接。
进一步地，在上述步骤3)中，第一浇筑层和第二浇筑层均由外向内按照等方量混凝土划分为4～8级环形区域，即Bj(j＝1，2，3……，m，4≤m≤8)。
进一步地，第一浇筑层的混凝土厚度为穹顶的混凝土总厚度的1/2以上。
进一步地，在上述步骤1)和2)中，在完成环梁的下环梁的2～4圈环向预应力张拉后，开展步骤2)中的穹顶的型钢网壳结构的气压升顶工作。
进一步地，在上述步骤4)中，在进行第一浇筑层的第一级环形区域B1的浇筑工作前，进行环梁的上环梁的浇筑和穹顶的底层钢筋和架立筋的绑扎工作；
在上述步骤4)中，第一浇筑层的第一级环形区域B1在罐内不保压的状态下完成浇筑工作。
进一步地，在上述步骤4)中，预定强度在10MPa以上，设定压力在4kPa～8kPa之间，在保压状态下进行第一浇筑层的逐级连续混凝土浇筑过程中，采用U型水柱进行罐内压力值测量，压力变化波动在±2cm水柱范围内。
进一步地，在上述步骤5)中，待第一浇筑层的混凝土养护强度达到40MPa以上时，卸除罐内压力；
在上述步骤5)中，在进行第二浇筑层的浇筑工作之前，对第一浇筑层的混凝土表面进行清洁处理，清洁处理包括松动石子的剔除以及灰尘和松散杂物的清理；完成穹顶的顶层钢筋绑扎工作。
进一步地，在上述步骤5)中，第一浇筑层和第二浇筑层之间的施工缝的错缝宽度在0.5m以上。
进一步地，在上述步骤4)和步骤5)中，每一级环形区域Bj混凝土浇筑采用连续浇筑方式完成，若中间停止，停止时间在混凝土初凝时间以下。
进一步地，穹顶采用球冠型钢筋混凝土结构，球冠的半径R与外罐的内直径D之间的关系为D-5≤R≤D；
穹顶的混凝土采用C40以上强度等级，钢筋采用HRB400以上牌号；
采用两套供气能力为10kPa以上的鼓风机设备，其中，一套为储罐实时供压，另一套作为备用。
本发明采用以上技术方案，其具有如下优点：与现有LNG行业内采用的在不进行环梁下部分预应力张拉、恒定罐内压力下浇筑全部穹顶混凝土的常规技术相比，本发明的控制方法规定储罐穹顶混凝土在浇筑前完成罐顶环梁下部预应力的张拉，为穹顶混凝土浇筑过程提供一定的预紧力和稳固性；在分层分环浇筑的控制方法中，只在第一浇筑层浇筑期间进行罐内保压，待混凝土达到预定强度后卸除罐内压力，即可开展罐顶与罐内的交叉施工作业，大大缩短罐内保压时间、提高储罐施工效率；另外，第二浇筑层浇筑期间可通过施工缝合理布置、上下两层混凝土的有效搭配，避免混凝土上表面在施工期间出现较多的环向和径向的微裂纹等质量问题。将在施工过程中对混凝土的连续浇筑质量及结构整体性有显著提升，并大幅提高穹顶的结构安全可靠性及耐久性。
附图说明
图1是LNG储罐混凝土结构中心对称剖面图；
图2是穹顶浇筑分环俯视图；
图中，1、环梁；11、下环梁；12、上环梁；2、穹顶；20、型钢网壳结构；21、第一浇筑层；22、第二浇筑层；3、外罐。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
如图1、图2所示，本发明提供了一种LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，其包括以下步骤：
1)进行环梁1的下环梁11的环向预应力张拉；
2)进行穹顶2的型钢网壳结构20的气压升顶；
3)将穹顶2的浇筑层自下而上分为第一浇筑层21和第二浇筑层22；每个浇筑层由外向内分为多级环形区域Bj(j＝1，……，m，m≥2)；
4)进行第一浇筑层21的第一级环形区域B1的混凝土浇筑；待第一浇筑层21的第一级环形区域B1的混凝土到达预定强度值后，向罐内加压至设定压力，在罐内保压状态下进行第一浇筑层21的逐级连续浇筑，直至完成第一浇筑层21的最后一级环形区域Bm浇筑完成，开展养护工作；
5)卸除罐内压力，进行第二浇筑层22的逐级连续浇筑，第二浇筑层22和第一浇筑层21之间的施工缝为错缝搭接。
在上述实施例中，优选的，在上述步骤3)中，穹顶2的浇筑层自下而上分为第一浇筑层21和第二浇筑层22；第一浇筑层21和第二浇筑层22均由外向内按照等方量混凝土划分为4～8级环形区域，即Bj(j＝1，2，3……，m，4≤m≤8)。
在上述实施例中，优选的，第一浇筑层21的混凝土厚度为穹顶2的混凝土总厚度的1/2以上；
在上述实施例中，优选的，在上述步骤1)和2)中，在完成环梁1的下环梁11的2-4圈环向预应力张拉后，开展步骤2)中的穹顶2的型钢网壳结构20的气压升顶工作。
在上述实施例中，优选的，在上述步骤4)中，在进行第一浇筑层21的第一级环形区域B1的浇筑工作前，进行环梁1的上环梁12的浇筑和穹顶2的底层钢筋和架立筋的绑扎工作。
在上述实施例中，优选的，在上述步骤4)中，第一浇筑层21的第一级环形区域B1在罐内不保压的状态下完成浇筑工作。
在上述实施例中，优选的，在上述步骤4)中，预定强度值在10MPa以上；设定压力在4kPa～8kPa之间，在罐内保压状态下进行第一浇筑层21的逐级连续混凝土浇筑过程中，采用U型水柱进行罐内压力值测量，压力变化波动在±2cm水柱范围内。
在上述实施例中，优选的，在上述步骤5)中，待第一浇筑层21的混凝土养护强度达到40MPa以上时，卸除罐内压力。
在上述实施例中，优选的，在上述步骤5)中，在进行第二浇筑层22的浇筑工作之前，对第一浇筑层21的混凝土表面进行清洁处理，清洁处理包括松动石子的剔除以及灰尘和松散杂物的清理。
在上述实施例中，优选的，在上述步骤5)中，在第二浇筑层22的混凝土浇筑前，进行穹顶2的顶层钢筋绑扎工作。
在上述实施例中，优选的，在上述步骤5)中，第一浇筑层21和第二浇筑层22之间的施工缝的错缝宽度在0.5m以上。
在上述实施例中，优选的，在上述步骤4)和步骤5)中，每一级环形区域Bj混凝土浇筑采用连续浇筑方式完成，若中间停止，停止时间在混凝土初凝时间以下。
在上述实施例中，优选的，穹顶2采用球冠型钢筋混凝土结构，球冠的半径R与外罐3的内直径D之间的关系为：D-5≤R≤D。
在上述实施例中，优选的，穹顶2的混凝土采用C40以上强度等级，钢筋采用HRB400以上牌号。
在上述实施例中，优选的，本发明采用两套供气能力为10kPa以上的鼓风机设备，其中，一套为储罐实时供压，另一套作为备用。
下面以16万方LNG储罐为例对本发明的控制方法作以说明，具体过程如下：
1)进行环梁1的下环梁11的环向预应力张拉；
2)进行穹顶2的型钢网壳结构20的气压升顶；
3)将穹顶2的浇筑层自下而上分为第一浇筑层21和第二浇筑层22；每个浇筑层均按照由外向内等方量混凝土分为4～8级环形区域；
4)进行第一浇筑层21的第一级环形区域B1的混凝土浇筑；待第一浇筑层21的第一级环形区域B1的混凝土强度到达10MPa以上时，向罐内施加保压压力(4-9kPa)，开始第一浇筑层21的逐级连续浇筑，直至完成第一浇筑层21的最后一级环形区域Bm浇筑完成，开展养护工作；
5)在第一浇筑层21的混凝土强度达到40MPa以上，方可卸除罐内压力；然后对第二浇筑层22进行逐级连续浇筑，第一浇筑层21和第二浇筑层22之间的施工缝为错缝搭接。
在上述实施例中，16万方LNG储罐的穹顶采用球冠钢筋混凝土结构，16万方LNG储罐的外罐内直径为82m，球冠的半径R为80m。
在上述实施例中，穹顶的混凝土采用C40以上强度等级，钢筋采用HRB400E以上牌号。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)进行环梁(1)的下环梁(11)的环向预应力张拉；
2)进行穹顶(2)的型钢网壳结构(20)的气压升顶；
3)将穹顶(2)的浇筑层自下而上分为第一浇筑层(21)和第二浇筑层(22)；每个浇筑层由外向内分为多级环形区域Bj(j＝1，……，m，m≥2)；
4)进行第一浇筑层(21)的第一级环形区域B1的混凝土浇筑；待第一浇筑层(21)的第一级环形区域B1的混凝土到达预定强度值后，向罐内加压至设定压力，在罐内保压状态下进行第一浇筑层(21)的逐级连续浇筑，直至完成第一浇筑层(21)的最后一级环形区域Bm浇筑完成，开展养护工作；
5)卸除罐内压力，进行第二浇筑层(22)的逐级连续浇筑，第二浇筑层(22)和第一浇筑层(21)之间的施工缝为错缝搭接。
2.如权利要求1所述的LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，其特征在于：在上述步骤3)中，第一浇筑层(21)和第二浇筑层(22)均由外向内按照等方量混凝土划分为4～8级环形区域，即Bj(j＝1，2，3……，m，4≤m≤8)。
3.如权利要求1或2所述的LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，其特征在于：第一浇筑层(21)的混凝土厚度为穹顶(2)的混凝土总厚度的1/2以上。
4.如权利要求1所述的LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，其特征在于：在上述步骤1)和2)中，在完成环梁(1)的下环梁(11)的2～4圈环向预应力张拉后，开展步骤2)中的穹顶(2)的型钢网壳结构(20)的气压升顶工作。
5.如权利要求1所述的LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，其特征在于：在上述步骤4)中，在进行第一浇筑层(21)的第一级环形区域B1的浇筑工作前，进行环梁(1)的上环梁(12)的浇筑和穹顶(2)的底层钢筋和架立筋的绑扎工作；
在上述步骤4)中，第一浇筑层(21)的第一级环形区域B1在罐内不保压的状态下完成浇筑工作。
6.如权利要求1所述的LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，其特征在于：在上述步骤4)中，预定强度在10MPa以上，设定压力在4kPa～8kPa之间，在保压状态下进行第一浇筑层(21)的逐级连续混凝土浇筑过程中，采用U型水柱进行罐内压力值测量，压力变化波动在±2cm水柱范围内。
7.如权利要求1所述的LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，其特征在于：在上述步骤5)中，待第一浇筑层(21)的混凝土养护强度达到40MPa以上时，卸除罐内压力；
在上述步骤5)中，在进行第二浇筑层(22)的浇筑工作之前，对第一浇筑层(21)的混凝土表面进行清洁处理，清洁处理包括松动石子的剔除以及灰尘和松散杂物的清理；完成穹顶(2)的顶层钢筋绑扎工作。
8.如权利要求1所述的LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，其特征在于：在上述步骤5)中，第一浇筑层(21)和第二浇筑层(22)之间的施工缝的错缝宽度在0.5m以上。
9.如权利要求1所述的LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，其特征在于：在上述步骤4)和步骤5)中，每一级环形区域Bj混凝土浇筑采用连续浇筑方式完成，若中间停止，停止时间在混凝土初凝时间以下。
10.如权利要求1所述的LNG储罐阶段保压穹顶混凝土分层分环浇筑控制方法，其特征在于：穹顶(2)采用球冠型钢筋混凝土结构，球冠的半径R与外罐(3)的内直径D之间的关系为D-5≤R≤D；
穹顶(2)的混凝土采用C40以上强度等级，钢筋采用HRB400以上牌号；
采用两套供气能力为10kPa以上的鼓风机设备，其中，一套为储罐实时供压，另一套作为备用。
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