LNG外罐施工DOKA模板的特点及应用分析

上海燃气市北销售有限公司 翁之君

液化天然气LNG作为城市燃气供应中的一环，是保障居民用气的重要储备气源。随着上海地区用气量的不断提升，作为储备站的五号沟 LNG近期完成了2台各10 m3的储罐扩建工程。储罐的外罐施工紧接在桩基及承台之后，是整个 LNG罐体重要的施工步骤之一。

随着DOKA模板体系引入国内，在LNG外罐建造中得到了广泛的应用，DOKA模板体系以其标准化程度高、承载力强、操作迅速简便、质量安全受控等特点受到一致好评。五号沟扩建工程 LNG外墙施工就采用了 DOKA模板体系，借助其平台优势，完成钢筋绑扎、预应力埋设以及混凝土浇筑等重要施工工序。本文以此为例，对外罐模板DOKA体系、操作工艺、安全控制、结构特点及应用分析等进行介绍。

1 DOKA模板体系

1.1 DOKA模板体系组成

五号沟 LNG扩建工程储罐外墙施工采用的DOKA模板系统，由TOP50大模板体系、爬升及支撑模板体系和下挂平台体系三大部分组成。

1.1.1 TOP50大模板体系

TOP50大模板体系包括胶合板、木工字梁H20、造型木、钢围檩，四者通过木螺栓和木螺丝有机连结牢固，并通过板间连接板将相邻钢围檩定位联结，使罐体大模板连成一整体。

1.1.2 爬升及支撑模板体系

爬升及支撑模板体系由爬升挂架、竖向钢围檩、剪刀支撑、横竖钢围檩连接器组成，其中锚固件包括爬升锥、定位锥、止动片、密封壳等。DOKA悬臂模板主要靠支撑的方法来抵抗混凝土侧压力。

1.1.3 下挂平台体系

下挂平台体系主要由方管、槽钢、木板等组成。下挂在爬升三角架上，用于混凝土的养护、修补及修饰。

1.2 DOKA模板体系特点

五号沟LNG外罐(单罐)墙体模板由80块大模板(内、外罐各40块)和8块外罐扶壁柱角模组成。在外罐施工中，DOKA模板体系采用部分构配件进口、部分构配件自加工的方式从而构成一个完整的悬臂模板体系。这种模板系统完全抛弃了传统的脚手架、人工拼装模板的做法，采用地面组装高空安装的方法，具有简便灵活的特点，可以大大节约劳动力的投入，同时大大减少了高空作业的不安全性，大大提高了工效。并且 DOKA模板在设计时充分考虑了施工的方便性，尽量减少了钢围檩及连接件的种类，可以避免由于数量及种类过多造成的误工现象。

2 DOKA模板操作工艺

2.1 DOKA模板组装流程

(1)DOKA模板拼装：根据模板CAD组装图进行面板拼装，用横向钢围檩(造型木与槽钢连接后的总称)定位。随后安装DOKA木工字梁，完成该块模板。为保证TOP50大模板体系的刚度和整体性，在水平钢围檩上焊两道竖向钢管和八字撑。

(2)上层平台组装：模板顶部安装三角架，龙骨固定后安装脚手板，用钉子固定。最后安装踢脚板和栏杆螺栓。

2.2 外罐模板施工

LNG外罐施工中，整个模板体系的安装是通过第一、二层施工逐步完成。从第三层开始，形成完整体系，作为标准层施工直至外罐顶部(不包含环梁)。

(1)第一层模板：承台上安装并固定内模剪刀撑与竖向钢围檩，将内模吊装至竖向钢围檩处，调整模板位置和垂直度，相邻的两片模板安装后用连接板固定，形成一个大筒状结构。随后安装外模，调整模板的垂直度和断面尺寸，依次完成外圈模板的组装。

(2)悬挂平台(中平台)与挂架：第一层墙体施工完毕后，进行第二层钢筋网片、预应力等施工，完成后放下面板进行中平台和F150挂架安装。

(3)第二层模板：使用塔吊将模板提升至第二层，安装于中平台上，校正好模板半径和垂直度，浇筑混凝土。

(4)下挂平台：在第二层模板安装好后就可将下挂平台内方管安装到爬升挂架上，模板提升至第三层后固定于外墙，下方安装脚手板并满挂密目安全网。

(5)标准模板安装流程：第三层以上为标准层施工(五号沟LNG外罐施工共分九层)，爬升模板系统已经构成了一个完整的整体。简单的工艺流程：前一段墙体混凝土浇筑→钢筋及波纹管预埋安装→移开模板并提升至上一层→调整模板使之紧贴混凝土面→本段混凝土浇筑。

3 其他施工工艺

由于 DOKA模板的上平台和模板连成一体，不用反复拆装，因此在外罐墙体施工中，除第一层外墙施工是在承台上完成以外，其余八层都借助此平台进行主要施工流程，包括钢筋绑扎、预应力工程、混凝土浇筑等，方便快捷，能够完成整个储罐的墙体施工。

3.1 钢筋绑扎

该工艺流程如下：内侧钢筋网片安装(单层)→外侧钢筋网片安装(单层)→拉钩安装。

钢筋网片在施工现场平地上进行绑扎，按要求搭接并采有“8”字筋固定，完成后使用塔吊进行网片吊装，后采用拉钩固定两片钢筋网。

3.2 预应力工程

主要为预应力波纹管的预埋，包括竖向和环向两种。环向波纹管穿越钢筋网片与扶壁柱的锚座相连。在混凝土浇筑前、后都须逐根进行“通球”检验，合格后两端进行封堵，确保畅通，不影响预应力穿索、灌浆和张拉。

3.3 混凝土浇筑

钢筋、预应力、模板等安装检查完毕后，进行混凝土浇筑施工。核对混凝土强度等级和配合比，采用泵车进行分层浇筑，确保第二层混凝土的浇筑时间控制在第一层混凝土初凝时间内进行，浇筑中使用插入式振动棒，确保混凝土振捣密实。

4 DOKA模板安全设计

为确保 LNG储罐的容积以及稳定，其外墙都为圆筒造型、弧形结构，五号沟 LNG储罐也不例外。DOKA模板体系中，由胶合板、木工字梁H20和造型木三者有机结合，钢围檩作为主龙骨最终承受施工过程中全部混凝土的侧压力。模板之间主要通过连接件定位相连，从而使整个 LNG储罐外墙模板形成一个整体系统。因此，该模板的安全因素考虑十分周全，完全满足施工安全要求。

4.1 支撑和锚固系统的安全设计

(1)竖向钢围檩是模板的水平钢围檩和剪刀支撑及联结支撑杆间的连接件，是板面系统的主受力构件，符合承受力要求。

(2)设置抗风拉带固定钢筋网片。三段抗风拉带分别固定在上层平台三角架的根部拉住钢筋网片；连接上层平台的根部和爬升挂架的根部；以及将爬升挂架与前一层爬升锥连接。

(3)剪刀撑作为支撑体系，轻松实现整个爬升模板的前进及后退移动工作，并锁定位置，安全可靠。

(4)锚固系统。模板通过承重托架150F悬挂在爬升锥上，爬升锥是该系统的主要受力点，不仅要承受模板自重以及施工荷载，还要承受自然因素引起的各种荷载变化。因此，爬升挂架设有与爬升锥配合使用的安全插销，作为重要构件锁定爬升挂架，防止脱离，为安全提供保障。

4.2 各层平台的安全设计

所有的墙体施工都在 DOKA模板上进行，因此该三层平台堆物荷载不得超过平台的设计荷载，上平台承受最大荷载为1.50 kN/m2，主平台承受最大荷载为3.0 kN/m2，下平台承受最大荷载为0.75 kN/m2。施工中，严格控制模板三层平台各种材料允许堆放的物品、堆载重量及作业人员上限的要求，并注意保证通道的畅通。

5 五号沟外罐DOKA模板的特点

LNG储罐采用圆筒状结构，之前的外墙厚度从上至下是一致的。但五号沟的 LNG储罐则不同，板墙出现了变截面，即储罐墙体的第一、二层设计采用了较少见的斜坡式板墙(变截面)，这是上海首例采用该设计方案。图1为储罐外墙变截面层。

图1 储罐外墙变截面层示意

图中可以看出，以承台顶面标高为±0.000 m，墙体变截面为0 ～7.2 m(其中导墙0.2 m，墙体第一、二段每段高度为3.6 m)，墙体截面厚度由800 mm，逐渐变为650 mm，墙体7.2 m以上为等截面。

由于变截面的存在，使得LNG墙体的外直径发生了变化，因此模板的设计在施工前就要考虑到这一点。对此，五号沟项目中主要通过改变连接板和梯形插板解决该技术难题。

5.1 导墙模板设计

由于0.2 m高的导墙与LNG储罐承台混凝土一起浇筑，因此在承台钢筋绑扎完毕后就要进行导墙模板施工。该模板采用DOKA模板的造型木作为围檩进行制作，采取一块搭一块的方式进行安装。由于外侧导墙模板安装时内倾(导墙上口半径比下口半径小)，需在面板下口进行裁切以保证与承台面混凝土的贴合。

5.2 连接板的改造

外墙直径的变化直接造成了首段、第二段及标准段钢围檩连接板的开孔位置不同。如果特地加工前两层的连接件，则会发生材料的浪费现象。因此通过改进连接板系统，设计成可调节的腰子眼开孔及楔形销钉设计，以实现利用通用的连接板实现变截面的模板半径变化，见图2和图3。

图2 连接件对比

图3 连接件改进

连接板上的连接孔改为拉长的腰子眼，配合改进后的变径楔形销钉(钢围檩上的销钉孔也随之改变)，适应第一、二层墙体变截面施工需求。而标准层施工的时候，连接板与槽钢的销钉孔完全重合，则可以将销钉整根插入，适合不同的施工层。

5.3 面板插板的改变

虽然变截面的存在导致第一、二层模板与标准层不同，但由于大模板的拼装都是事先在现场平地上完成，操作步骤比较繁琐，为了加快施工进度并节省模板材料，不可能进行特制，因此变截面层的模板仍采用矩形的通用大模板。变截面给同一层模板带来上下口周长不同、截面不同的问题，因此施工中必须通过上窄下宽的梯形插板来解决这个难题，而非按标准层那样使用矩形插板，见图4。

图4 第一、二层梯形插板示意

控制模板上下口截面是保证墙板斜截面核心的控制要点，由于模板下口紧贴下层已经浇筑成型的混凝土，尺寸无法改变，所以主要以控制上口为主。

由于储罐混凝土外墙上部受侧压相对较小，罐壁不需要像底部那么厚，因此变截面的设计应运而生，这样可以减少上部混凝土的用量，符合目前社会上绿色节能的趋势。所以，墙体截面形式的优化是现在LNG储罐的主流设计。设计的改进势必在一定程度上需要大模板体系的改变，虽然通常情况下变化较小，但在规范允许的范围内通过改变模板的连接方式和梯形插板来调整模板的状态，以达到尽可能简化模板数量、节省工程投资的效果。

6 DOKA模板的应用分析

在 LNG储罐建造乃至整个并且建筑工程模板领域，DOKA是国际上公认的模板专家，并通过长时间的施工实践累积了丰富的工程模板相关经验，是完全符合国内施工需要的完美模板系统，使其具有较高的现场实用性和较优的性价比。

五号沟LNG工程中，外罐施工采用的DOKA模板吸收了滑模和大模板两者的优点，能像滑模一样以墙体为支承点，利用爬升系统自下而上逐层爬升，又与大模板支模形式相似，能得到大面积支模的效果。除了LNG领域，爬升模板在桥墩、筒仓、烟囱和高层建筑等高度较大、形状比较简单、墙壁较厚的模板工程中得到大量应用。由于 DOKA模板不需要连续爬升施工，因此工人操作较易掌握。且该模板施工是在混凝土达到一定强度后再脱模，混凝土结构尺寸和表面质量都较好，施工也较安全可靠。

由于上海地区天然气的用量逐年增加，日需求量不断上升，万一上游气源出现问题，五号沟LNG作为事故应急储备气源及时发挥作用。同时，为延长上海用气应急保障的天数，此次扩建工程同时进行两台储罐施工，共计20万m3，在确保安全和质量的前提下，对工期也有一定的要求。在此背景下，DOKA模板的应用则充分地体现了它的优势。

(1)DOKA模板摆脱了自下而上庞大的脚手架系统，克服了空间制约问题，节省出大量的施工空间。此项目是两台储罐一同建造，距离较近，所以对这种存在临近建筑物的作业、物流、调度等方面，该模板工艺提供了更大的施展余地，加快了施工节奏。

(2)各层作业平台实现了施工材料周转循环使用的想法，并提供了充分的材料堆叠空间，且不影响作业通道，体现了材料供应的保障性和流转性，使工作更有序、更便捷。

(3)五号沟工程位于长江口，受台风、雨水等自然因素影响较大，但 DOKA模板却受恶劣天气影响相对较小。由于爬升脚手架始终固定在 LNG外罐混凝土结构上，坚实牢固，除遇到特别恶劣天气状态外，几乎可以在任何情况下进行模板和平台的安全施工。

(4)鉴于 DOKA模板的可靠性、安全性、快速组装时效性，使得施工进度加速有了客观条件的保证，不再受到施工方法的限制，从技术层面上加快了施工进度的可能，再配合组织、经济、信息等手段，为工程尽快竣工提供了条件。

总的来说，五号沟 LNG外罐施工模板完全抛弃了传统的脚手架搭设、人工拼装模板的做法，采用地面组装、高空安装的方法，具有简便灵活的特点，可以有效的节约大批劳动力的投入，同时大大减少了高空作业的不安全性，显著的提升了工效，使这一施工环节在造价、进度、质量、安全等各方面都有了更好的控制和管理。

7 结语

上文阐述了 DOKA模板应用在上海五号沟LNG扩建工程储罐外墙施工中的技术要点、DOKA模板的特点和适用性、DOKA模板在LNG外罐施工中具有的独特优势。此外，鉴于本次扩建工程中LNG墙体变截面设计的特殊性，该模板在实际使用过程中进行了细节方面的改造，使 DOKA模板的应用更加具备通用性。随着 DOKA模板的成熟运用，应在 LNG工程领域得到积极推广，充分发挥其技术先进、安全可靠、经济高效的特性。