山东LNG储罐底板方案简析

中国石化青岛液化天然气有限责任公司　季　超　丁　乙　张龙焕

山东LNG储罐底板方案简析

中国石化青岛液化天然气有限责任公司季超丁乙张龙焕

山东LNG是国家“十一五”LNG规划的重点项目，一期计划建设3台LNG储罐。储罐底板作为混凝外罐的重要组成部分，对保障储罐安全至关重要。在总结其他LNG储罐底板方案经验教训的基础上，山东LNG对底板设计和施工方案均进行了改进，减小了底板厚度，选用C40混凝土，取消了底板环向预应力和底板上方凸台，设置了底板暗梁及施工缝企口。文章主要将山东LNG储罐底板与国内其他项目做对比，并分析其优劣。

LNG储罐底板设计施工优化

0　前言

山东液化天然气(LNG)项目是国家“十一五”重点项目，位于青岛胶南市西南的董家口嘴，一期建设3台16万m3LNG全容式储罐，耐受-163 ℃低温，已于2014年底投产。底板作为混凝土外罐的重要组成部分，承受整个储罐荷载，再将荷载通过短柱、剪力墙传递至地基基础，其重要性不言而喻，对保障储罐安全至关重要。

1　山东LNG储罐底板概况

拟采用分九区方式分仓跳打。混凝土罐体外缘半径为41 800 mm，扶壁柱处半径为42 400 mm，罐壁顶标高40.08 m；穹顶顶标高50.38 m。

2　国内其他LNG工程底板情况

目前，国内已建的LNG接收站中，其储罐结构基本相同，底板设计和施工方案大同小异，一般底板中均布置了环向和竖向预应力，采用分区跳仓浇筑，重点是控制危害性裂缝的产生，部分项目底板工程主要参数见表1。

山东LNG储罐采用天然地基，持力层为强风化花岗岩。基础为半径43.9 m的筏板式基础，筏板基础以上为108段剪力墙和616根短柱。筏板基础和短柱以上为储罐底板、外罐墙体及穹顶。外罐底板板顶标高±0.000，相当于1985国家高程基准7.800 m，底板的结构为板式梁结构，底板的基本参数如下：

底板半径：R=42 100 mm；

底板厚：R=37 100 mm范围内板厚600 mm；

R=37 100～37 300 mm范围600～800 mm；

R=37 300～42 100 mm范围800 mm。

底板混凝土标号C40，单罐底板混凝土量约为3 600 m3，保护层厚度40 mm，底板钢筋采用HRB400E和HPB300。短柱上方设置纵横向暗梁，

表1　国内部分LNG项目底板工程主要参数

3　山东LNG储罐底板方案分析

虽然国内其他LNG项目对底板设计和施工给予了高度重视，但均出现了一些不尽如人意的地方，如底板出现危害性裂缝，且微小裂缝较多，个别设计在施工中难以实施、设计过于保守造成投资浪费等等。山东LNG项目在充分借鉴其他LNG的经验和教训基础上，结合自身实际，如储罐采用筏板架空承台式基础这一特点，经科学严谨的分析研究后，对底板方案进行了以下改进：

3.1降低底板厚度

相比其他项目山东LNG储罐底板厚度仅为600～800 mm厚，厚度大幅降低。设计经过严格计算和分析认为，由于本项目采用筏板架空窗台上基础，此厚度足以承受罐体荷载，储罐安全能够得到保证，同时具有以下优势:

(1)有利于混凝土浇筑过程中水化热的散发，便于温差控制，从而可有效减少底板混凝土危害性裂缝的产生。严格按《大体积混凝土施工》(GB 50496—2009)规范来讲，这一厚度未达到1 m，已不属于大体积混凝土，易于质量控制。

(2)减少了混凝土和钢材等材料用量，节省了投资。相比福建LNG，可少用混凝土3 445 m3，节省投资约一百万元。

(3)工程量减少，便于施工，节省工期。

3.2选用C40混凝土

国内其他LNG储罐底板大多选用C50混凝土，而经计算分析后，山东LNG储罐底板最终选用C40，同时还具有以下优势：

(1)降低混凝土标号，可减少混凝土中水泥用量，从而减少水化热的产生，有利于底板裂缝控制。

(2)混凝土生产技术要求降低，易于生产和质量控制。

(3)C40混凝土较C50混凝土价格低，节省投资。

3.3取消底板环向预应力

相比国内其他LNG储罐，山东LNG储罐底板不再设置环向预应力。底板环向预应力主要承受底板径向方向上的分解荷载，但径向荷载已不是储罐底板受力的主要因素。在《EN 14620现场组装立式圆筒平底钢制液化天然气储罐的设计和建造》中，也仅要求储罐罐壁施加水平预应力，底板预应力和罐壁竖向预应力都不是必须。此外，底板增设暗梁，混凝土钢筋网密度加大，其整体性也完全能够保证。故取消环向预应力，不仅能节省投资，也可降低施工难度和缩短工期。

3.4取消底板上方罐壁底部凸台

在其他项目中，通常在底板上方罐壁位置处设置一定高度的混凝土凸台，再在凸台基础上浇筑罐壁，这样可将底板与罐壁的施工缝避开在底板上表面。但在实际施工中，凸台模板不易安装，施工难度较大，且凸台对增强底板的抗剪能力也不明显，故本项目中不再设置凸台。

3.5设置底板暗梁

依据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)第6.6.4条，“无柱帽平板应在柱上板带中设构造暗梁”，故山东LNG储罐在底板中设置了暗梁，沿短柱和剪力墙对应位置的上方纵横布置，贯穿整个底板。底板暗梁可增加底板的抗弯能力和整体性，从而进一步保证了储罐安全。

3.6设置企口式施工缝

山东LNG项目底板混凝土采用分九块浇筑，从中心区开始往外，分仓间隔施工。施工时将在施工缝处设置企口(见图1)，以加强各分块间的连接，增强底板的整体性。

图1　施工缝企口

4　结语

通过上述改进，山东LNG储罐底板将在保证安全的基础上，更加经济，更易于施工，也为后续的LNG储罐底板设计与施工提供了有效优化的参考依据。

Scheme Analysis on Shandong LNG Storage Tank Floor

SINOPEC Qingdao LNG CO., Ltd.Ji ChaoDing YiZhang Longhuan

Shandong LNG is the key project of national 11thFive-year LNG plan. The first phase of this project is to construct three LNG storage tanks. The storage tank floor, as an important part of the concrete outside tank, plays the most important role in guaranteeing the storage tank’s security. On the basis of summing up the experience of other schemes, Shandong LNG does some modifications on the floor’s design and the construction scheme. That is, reducing the bottom thickness, selecting the C40 concrete, canceling the floor circular prestressing and the convex platform above the floor, setting the bottom dark beam and the construction seam tongue and groove. This paper will compare Shandong LNG storage tank floor with other domestic projects, and analyze its advantages and disadvantages.

LNG storage tank, floor, design, construction, optimization