超低温LNG储罐外罐穹顶混凝土保压浇筑施工技术

王震宇 周净 赵立佳

中国建筑一局（集团）有限公司 北京 100161

1 工法特点

合理分块、保压浇筑：通过设置合理的保压气压值及气压增加梯度，并合理划分混凝土浇筑分块区间，有效解决混凝土分层浇筑荷载过大的问题[1]。

整体性高、抗震性好：有效避免了层间施工缝的产生，保证了混凝土结构的完整性，提高了结构抗震性能。

操作简便、经济性好：保压系统采用的材料、设备较为常见，操作简便，经济效益良好。

2 适用范围

适用于所有液化天然气（LNG）储罐外罐穹顶混凝土浇筑。

3 工艺原理

为保证穹顶混凝土顺利施工，需对储罐内部进行保压。保压施工主要分为密封系统施工、动力系统安装调试以及压力测量系统安装。进行保压施工前要完成所有穹顶接管及大小门洞进行密封，空压机风道安装，压力测量系统（U型管）的安装，安装完成后对各个系统进行检查，合格后方可进行保压施工。混凝土浇筑由罐顶檐梁位置起始，依据分区设计要求逐次浇筑，分区浇筑过程期间每一环浇筑需按设计要求保压。混凝土每一环需一次性连续浇筑完成，以提高穹顶的整体结构性。待最后一区混凝土强度达到80%后，方可撤销内压，穹顶保压施工阶段结束[2]。

4 工艺操作要点

4.1 保压施工

浇筑过程随着荷载变化按照设计要求保持保压值是施工过程难点和控制的要点。

4.2 穹顶接管密封

穹顶接管有法兰的用10mm厚的盲板进行密封，无法兰的选用12mm厚的钢板制作成盲板对接管进行焊接封堵。

4.3 门洞封堵

4.3.1 穹顶接管密封安装完成后，开始进行大小门洞密封的工作。

4.3.2 门洞的密封材料采用厚度δ=12mm的钢板作为封堵板，采取间断焊（门洞左右两侧间隔300mm焊接100mm，上下两侧间隔300mm焊接50mm）。

4.3.3 大小门洞密封板与埋件之间未焊接部分采用密封胶进行密封。

4.3.4 在安装小门洞的时候预留一个洞口，作为人员进出的通道，在大小门洞的密封完全安装完成后，在外侧进行封闭。

4.4 动力系统设置

整个升压、保压过程中，以临电为主电源，同时2台风机接入备用发电机。防止临电停电对保压带来影响[3]。

4.5 压力测量系统

4.5.1 在大门洞位置安装一套“U型管”压力计。

4.5.2 “U型管”压力计用于读取压力值。

自动调压系统

（1）自动调压系统用来调节罐内压力，当罐内压力大于规定压力时，调压系统自动泄压，以保证罐内压力。

（2）空压机持续运转，通过空压机阀门进行控制进气量。当保压压力低于标准值5mm水柱时，开启空压机阀门进行补压；当压力达到标准压力时，关闭阀门停止补压。

（3）罐内充气加压，气压达到10-11KPa保压，开始进行第1圈混凝土，在1至3圈混凝土浇筑过程中气压不得低于10KPa。3圈混凝土浇筑完，开始浇筑4圈混凝土前，罐内气压应保持不变。当整个穹顶混凝土强度达到设计强度80%，撤销内压，保压结束。

4.6 混凝土施工

混凝土施工难点在于布料和振捣时流坠，因此施工过程中合理控制混凝土坍落度，减少流坠，同时对称匀速布料，防止穹顶整体受力不均。

第1、2、3圈混凝土施工时由于坡度较大，易造成混凝土流坠，因此在进行第1、2、3圈混凝土浇筑，在满足160±40mm要求的坍落度范围内及泵送要求下，尽量降低混凝土坍落度，同时对于混凝土厚度＞400mm的区域，分两次进行布料，第二次布料完成，在10～15min后再进行振捣，以减少混凝土流坠现象。对流淌的混凝土及时进行清理，以免污染已完成混凝土的外观质量。

4.7 标高控制

混凝土的浇筑标高采用径向钢筋标杆控制，在穹顶上层钢筋顶面绑扎带有标尺的Φ10钢筋标杆，径向布置间距2.5m，布料找平完成后向下一作业区移动循环使用。按穹顶弧形制作造型木作刮尺，长度约2.5m。

4.8 混凝土裂缝控制

混凝土在初凝前，用造型木刮尺刮平一遍，初凝后采用磨光机与木抹搓平压实一遍，然后用人工收面压光2遍，以防止混凝土早期收缩裂缝产生。

5 质量控制

5.1 施工过程混凝土质量控制

对大体积混凝土方案进行优化，首先需要进行一系列的计算和模拟。通过计算确定大体积混凝土的温升峰值、表里温差及降温速率等参数，以确保混凝土在施工过程中能够保持稳定的温度和强度，同时避免出现开裂、变形等问题。在确定了大体积混凝土的各项参数后，还需要进行施工方案专项技术交底。这是为了让施工人员了解混凝土的特性和施工要求，并进行相应的操作。在专项技术交底中，需要详细介绍混凝土的特性和施工要求，以及如何进行混凝土的浇筑、养护等操作。同时，还需要对可能出现的问题进行预警和应对，以确保施工的顺利进行。随着我国建筑行业的不断发展，大体积混凝土在工程中的应用越来越广泛。然而，由于其独特的体积特性和物理特性，使得混凝土在施工过程中难以控制。因此，对大体积混凝土方案进行优化成为施工中必不可少的一环。

5.2 混凝土的浇筑与振捣控制

首先，混凝土坍落度必须符合要求，否则将被退货。坍落度是指混凝土在振捣后失去塑性时的高度，不同的混凝土应有相应的坍落度范围。如果坍落度过高或过低，都会影响混凝土的强度和耐久性。其次，采用斜面浇筑方法，分段定点、同步进行、分层浇筑、循序渐进、一次到顶。斜面浇筑方法可以保证混凝土的均匀性和密实性，同时减少混凝土的温度差异和收缩裂缝的产生。在浇筑时，需要将整个区域分为四个区域，整体连续浇筑厚度为300～500mm。这样可以保证混凝土的均匀性和一致性。振捣是混凝土浇筑过程中必不可少的环节，振捣采用快插慢拔的方法，插入下层混凝土中50mm左右，插点振捣时间为20～30s。这样可以保证混凝土的密实性和强度。二次振捣工艺可以消除混凝土表面裂缝，二次振捣时间控制在浇筑后的1～2h，混凝土初凝之前，振捣深度不宜大于200mm。这样可以保证混凝土表面的平整度和一致性。

5.3 混凝土表面质量控制

在混凝土结构建设中，表面质量控制是非常重要的一项工作。这是因为表面的不良质量可能会影响到整个结构的稳定性和寿命。其中一个关键点就是需要及时处理泌水，避免产生收缩裂缝。泌水是混凝土在早期养护过程中释放的水分，如果不及时处理，它会导致混凝土表面产生收缩裂缝，从而影响到混凝土的强度和美观度。因此，在混凝土施工过程中，必须及时处理泌水，避免收缩裂缝的产生。除了混凝土表面质量控制，罐体安装也是混凝土结构建设中非常重要的一部分。在罐体安装过程中，基础表面整体平整度有严格要求，允许偏差不超过3mm。这是因为基础表面的平整度会直接影响到罐体的稳定性和使用寿命。如果基础表面不平整，罐体就会存在倾斜、变形等问题，严重时还会导致罐体的倒塌。因此，在罐体安装过程中，必须严格按照要求进行基础表面的平整度控制。为了保证基础表面的平整度，可以使用红外仪和磨光机对基础表面进行多次收光处理。这样可以及时恢复收缩裂缝，避免产生永久裂缝。红外仪可以检测基础表面的平整度，磨光机则可以对不平整的地方进行修整。通过多次收光处理，可以保证基础表面的平整度达到要求，从而保证罐体的稳定性和使用寿命。

5.4 混凝土的温度控制

在浇筑大体积混凝土前，为了保证施工的质量和安全性，需要编制测温方案。这个方案是指在混凝土浇筑前，需要对混凝土进行温度测量，以便及时发现混凝土的温度变化，并采取相应的措施来防止混凝土温度过高或过低导致的质量问题。

在安装温度传感器之前，需要进行浸泡测试。这是因为温度传感器需要在混凝土中运行一段时间，以确保它们能够正常工作。另外，安装温度传感器时，需要准确地将它们固定在结构钢筋和固定架金属体上，并采取防护措施以防止在施工过程中损坏。

为了使测温结果更加准确，测温点的布置也非常重要。根据实践经验，测温点的布置应该按照1/4圆布置，沿径向按间距6000mm均匀分布。每个测位应布置3个测点，分别位于混凝土的表层、中心及底层部位。其中，混凝土表层温度测点应该布置在距混凝土表面50mm处，而底层的温度测点则应该布置在混凝土基础底面以上50mm处。

混凝土温度监测要求包括混凝土的入模温度、表里温差、降温速率及环境温度。其中，混凝土的入模温度是指混凝土灌入模板时的温度，应该在20℃～35℃之间。表里温差是指混凝土的表面温度与内部温度的差异，应该控制在20℃以内。降温速率是指混凝土从最高温度降到室温的速度，应该控制在10℃/h以内。环境温度是指混凝土所处的环境温度，应该在5℃～35℃之间。混凝土的温度监测需要进行测量记录，频次应该满足要求。包括混凝土的入模温度的测量频次每台班不应少于2次，混凝土浇筑后每间隔15～60min，测量记录温度一次。这些测量记录应该及时准确，以便及时调整混凝土的施工工艺。当混凝土最高温度与环境最低温度之差连续3d小于25℃时，可以停止温度监测。但是，这并不意味着混凝土的质量和性能就可以放心了，还需进行其他方面的检查和测试。

5.5 混凝土养护措施

混凝土是建筑中常用的一种材料，其作为建筑结构的重要组成部分，在施工过程中需要进行养护，以确保其性能和使用寿命。以下是混凝土养护的几个关键点。首先，混凝土养护以保温保湿为主，及时进行喷雾养护工作。保温保湿是混凝土养护的基本原则，它能够控制混凝土的水分蒸发速度，避免出现龟裂、收缩等问题。同时，喷雾养护能够保持混凝土表面湿润，促进混凝土的强度发展。在施工过程中，应该及时进行养护工作，避免混凝土表面干燥。其次，大体积混凝土浇筑完成后12h内要及时覆盖保温层，覆盖两层阻燃毛毡保证混凝土内外温度差不超过25℃。在混凝土浇筑完成后，应该及时覆盖保温层，保证混凝土内外温度差不超过25℃。这样能够有效地控制混凝土的温度变化，避免出现温度应力和龟裂等问题。同时，保温层的材料应该具有良好的阻燃性能，避免出现火灾等安全问题。再次，大体积混凝土养护时间不得少于14d，保持混凝土始终处于湿润状态。

6 结束语

综上所述，通过实验验证，本文所提出的新技术能够有效地提高保压浇筑施工质量和效率，降低施工难度和成本。对于超低温LNG储罐外罐穹顶混凝土保压浇筑施工具有重要的指导意义，对于提高施工质量和效率，降低工程成本具有实际应用价值。