方樵軍

低溫儲罐后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)質(zhì)量控制分析

方樵軍

后張法預(yù)應(yīng)力施工是液化天然氣低溫儲罐土建工程施工中最為關(guān)鍵的施工工序之一。該分項工程有著技術(shù)含量高、工序復(fù)雜、對操作工人技術(shù)水平要求高等自己獨(dú)特的施工特點(diǎn)。因此在施工中做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量，選擇最優(yōu)的后張法預(yù)應(yīng)力施工方案是關(guān)鍵。

液化天然氣；低溫儲罐；預(yù)應(yīng)力；孔道灌漿

液化天然氣（LNG）目前已成為人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)中應(yīng)用最廣的一種清潔能源，在國際能源結(jié)構(gòu)中的占比也越來越起到舉足輕重的作用。作為液化天然氣接收終端設(shè)施的核心部分，LNG低溫儲罐的建造技術(shù)一直是一個難題。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，近年來LNG低溫儲罐的建造技術(shù)在我國已得到了很大的提高。特別是后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用，經(jīng)過近10年來國內(nèi)LNG儲罐的建造，也取得飛速的發(fā)展和提高。

1 LNG低溫儲罐后張法預(yù)應(yīng)力施工工藝流程

目前我國所建造的液化天然氣（LNG）低溫儲罐大部分為全包容型低溫混凝土鋼罐，儲罐容量約為50000～160000m3。儲罐罐體主要由外罐部分和內(nèi)罐部分組成，其中外罐部分主要由鋼筋混凝土筏板、墻體、穹頂組成，內(nèi)罐部分為9%鎳鋼板焊制而成的鋼襯內(nèi)罐及部分工藝管道等組成。文章介紹的預(yù)應(yīng)力施工為有粘結(jié)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。主要設(shè)置在儲罐外罐混凝土墻體及筏板混凝土內(nèi)部，墻體預(yù)應(yīng)力沿著墻體高度和圓周方向分別設(shè)置了橫向預(yù)應(yīng)力孔道及豎向預(yù)應(yīng)力孔道。其施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程

2 后張法預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力施工屬于特殊作業(yè)工序，必須由具有資質(zhì)的專業(yè)分包工程公司承擔(dān)實(shí)施。操作人員需要經(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，掌握預(yù)應(yīng)力施工的基本知識，熟悉本人所在崗位的各項要求，經(jīng)考核合格方可上崗操作。預(yù)應(yīng)力施工必須定人定崗，明確崗位職責(zé)。當(dāng)改變施工方法時，均應(yīng)由該項施工技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行詳盡的技術(shù)交底；并且在每班工作之前，也應(yīng)由班長將該作業(yè)項目的主要技術(shù)要求、施工安全事項作班前交底。

2.1 預(yù)應(yīng)力鋼鉸線穿束施工質(zhì)量控制

（1）材料：鋼鉸線。儲罐預(yù)應(yīng)力鋼鉸線標(biāo)號一般為Y1860s7-15.7，需滿足規(guī)范EN10138要求。公稱直徑為15.70mm，鋼鉸線面積為每股150mm2，錨固端拉伸值1860N/mm2，松弛率為80%公稱破斷力以下，1000h后的松弛率最大不能超過4.5%。

（2）檢查孔道。鋼鉸線穿束施工前應(yīng)確保預(yù)埋孔道內(nèi)的清潔、暢通。防止因異物進(jìn)入孔道而影響鋼鉸線的正常穿束。對于墻體內(nèi)的水平預(yù)應(yīng)力孔道應(yīng)在每次墻體混凝土澆注的同時，在孔道內(nèi)用比孔道內(nèi)徑小10mm左右的球體進(jìn)行通球試驗(yàn)，以確保管道的暢通；待混凝土澆注完成后，用木板或其他軟質(zhì)物體對孔道入口和出口進(jìn)行封閉，以確保管道的清潔和防止異物進(jìn)入。

（3）設(shè)備檢查和鋼鉸線穿束施工。應(yīng)嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的施工方案選擇合適的鋼鉸線穿束施工設(shè)備。施工前對設(shè)備的制動系統(tǒng)進(jìn)行檢查，確保機(jī)器處于良好狀態(tài)。操作時鋼鉸線穿束設(shè)備一般用塔吊吊至操作平臺，并將其固定在合適的位置。同時操作平臺應(yīng)保證有足夠的人員及機(jī)械操作空間。鋼鉸線線盤放置于合理的工作距離之內(nèi)的工作平臺或水平地面上；當(dāng)把鋼絞線端頭從線盤內(nèi)抽出穿入穿束機(jī)內(nèi)時，應(yīng)在鋼鉸線穿入孔道前將鋼絞線末端端頭設(shè)置保護(hù)帽，防止鋼鉸線在穿入過程中對孔道內(nèi)壁的破壞。單束鋼鉸線穿入達(dá)到設(shè)計要求長度時，應(yīng)使用高速切割機(jī)切割鋼鉸線束，禁止使用氣割。同時對于錨具端外露部分鋼鉸線束在對其實(shí)施張拉施工前應(yīng)采用塑料薄膜將其包裹保護(hù)，防止損害和雨水侵蝕。

（4）施工記錄。為了達(dá)到張拉階段應(yīng)力計算的目的，施工中應(yīng)詳細(xì)記錄鋼鉸線束編號及鋼絞線材料標(biāo)牌、爐批號、規(guī)格、數(shù)量和位置等?！额A(yù)應(yīng)力穿束施工記錄表》必須在施工過程中及時、如實(shí)地填寫清楚。

2.2 預(yù)應(yīng)力鋼鉸線張拉施工質(zhì)量控制

（1）施工準(zhǔn)備工作。后張法預(yù)應(yīng)力鋼鉸線張拉施工前，應(yīng)準(zhǔn)備以下工作：①檢查混凝土最低強(qiáng)度且不應(yīng)低于設(shè)計混凝土等級值的75%；②檢查設(shè)備與待張拉錨固件型號是否正確配套，在無負(fù)荷（打開和關(guān)閉）和沒有預(yù)加壓下，操作千斤頂以檢查其工作狀態(tài)，（這項工作必須將千斤頂放在干凈的表面進(jìn)行），檢查承壓板、錨具和千斤頂安裝是否正確定位；③檢查錨具端和楔形錨具的幾何形狀，檢查錨座端部鋼絞線沒有扭曲，檢查相應(yīng)的鋼鉸線束編號標(biāo)簽是否清楚地貼在錨固件附近。檢查施工環(huán)境溫度，當(dāng)氣溫低于5℃時，應(yīng)暫停進(jìn)行張拉施工。

鋼絞線和錨具及其他預(yù)應(yīng)力部件等必須嚴(yán)格按設(shè)計規(guī)定的型號、規(guī)格、質(zhì)量指標(biāo)、包裝運(yùn)輸、驗(yàn)收方法等要求編制材料計劃和提出技術(shù)要求，按照材料采購、包裝、運(yùn)輸和保管的規(guī)定程序進(jìn)行。張拉機(jī)具和所有的計量器具，必須滿足設(shè)計規(guī)定的精度等級，定期校驗(yàn)和檢查，操作使用應(yīng)符合施工規(guī)范規(guī)定，校驗(yàn)記錄和合格證必須妥善保管。高壓油泵在張拉施工前，應(yīng)進(jìn)行加油。試運(yùn)轉(zhuǎn)和排除故障后，按照設(shè)計規(guī)定的檢驗(yàn)方法和精度等級，到當(dāng)?shù)卣ǘǖ挠嬃啃ｒ?yàn)單位進(jìn)行配套校驗(yàn)，得出被校配套設(shè)備的油壓表讀數(shù)與張拉力的對應(yīng)關(guān)系，取得回歸線性方程式計算的數(shù)據(jù)值。張拉設(shè)備校驗(yàn)記錄單必須經(jīng)校驗(yàn)人員簽字和校驗(yàn)單位蓋章后方可生效，經(jīng)過校驗(yàn)過的張拉設(shè)備尚須定期復(fù)驗(yàn)。

（2）預(yù)應(yīng)力鋼鉸線張拉。儲罐外墻豎向鋼鉸線束的張拉必須按照設(shè)計圖要求的張拉順序。錨具夾片的內(nèi)縮值應(yīng)當(dāng)參照圖紙的相關(guān)技術(shù)說明，鋼絞線的延伸值按摩擦試驗(yàn)及設(shè)計要求來確定。豎向預(yù)應(yīng)力的張拉通常采用一端張拉。水平鋼鉸線束的張拉通常采用兩端張拉并且應(yīng)當(dāng)按照設(shè)計圖要求的張拉順序進(jìn)行張拉。后張法預(yù)應(yīng)力的張拉，通常將千斤頂壓力分為四個過程。第一階段為預(yù)拉力的25%，第二階段為預(yù)拉力的50%，第三階段為預(yù)拉力的75%，第四階段為預(yù)拉力的100%。在每個階段達(dá)到相應(yīng)拉力值時，保持拉力值穩(wěn)定30～60s，同時記錄壓力表相應(yīng)的延伸值。通常千斤頂開始實(shí)施時最初的壓力是5MPa或50Bars（依據(jù)校正后壓力表的讀數(shù)是公制還是英制），以使鋼鉸線束開始處于拉緊初期。根據(jù)程序有序增加壓力。在最初荷載階段記錄數(shù)據(jù)時測量鋼絞線和千斤頂?shù)拇螖?shù)；以合適頻率增加壓力和記錄鋼絞線延伸（通常以10MPa或100Bar的增幅）。當(dāng)千斤頂?shù)膲毫_(dá)到設(shè)計的張拉力時，通過撤消壓力分別打入楔塊和鎖住鋼絞線使得鋼鉸線鎖定；拉伸測量精確到±1mm。延伸值用卷尺來量取，并按照設(shè)計要求來判斷。記錄千斤頂張拉延伸測量值到張拉記錄表；一旦張拉力和鋼鉸線束延伸值超過規(guī)范規(guī)定的誤差要求，應(yīng)當(dāng)立即停止張拉并報告給現(xiàn)場工程師。

2.3 孔道灌漿施工質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力張拉完畢并經(jīng)檢查合格后，應(yīng)盡早進(jìn)行孔道灌漿，孔道內(nèi)水泥漿應(yīng)飽滿、密實(shí)?？椎赖墓酀{，必須嚴(yán)格按照灌漿程序進(jìn)行，灌漿壓力、速度以及水泥漿溫度嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍以內(nèi)。灌漿程序的各個環(huán)節(jié)必須由專職人員進(jìn)行監(jiān)督，并進(jìn)行驗(yàn)收?？椎拦酀{前應(yīng)進(jìn)行下列準(zhǔn)備工作：①確認(rèn)孔道、排氣兼泌水管及灌漿孔暢通，錨固端灌漿帽已正確安裝。錨具縫隙已采用水泥漿、水泥砂漿等材料封閉端部；②外加劑與水泥作配合比試驗(yàn)并確定摻量。

孔道灌漿施工時，灌漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，直至排氣管排除的漿體稠度與注漿孔相同且無氣泡后，再順漿體流動方向依次封閉排氣孔；全部出漿口封閉后，繼續(xù)加壓0.5～0.7MPa，并穩(wěn)定1～2min后封閉灌漿口。過程中具體檢查的內(nèi)容如表1所示。

表1 孔道灌漿過程中的檢查內(nèi)容

3 質(zhì)量影響因素控制

液化天然氣（LNG）低溫儲罐預(yù)應(yīng)力施工前必須做好施工人員的組織安排、培訓(xùn)、技術(shù)交底及安全交底，完善施工技術(shù)文件。質(zhì)量監(jiān)督是確保施工質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)做到全員參與和全過程監(jiān)督。

4 結(jié)束語

預(yù)應(yīng)力的施工將是整個液化天然氣（LNG）低溫儲罐外罐施工的關(guān)鍵，對儲罐的安全使用將起到最直接的作用，并影響到外罐的外觀質(zhì)量。文章通過對液化天然氣（LNG）低溫儲罐外罐后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)及質(zhì)量控制的介紹，闡述了施工過程中質(zhì)量控制的一些要點(diǎn)，對預(yù)應(yīng)力施工提出了一些建議。

[1]建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].GB50300—2013.

[2]預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].JGJ85.

[3]預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線[S].GB/T5224.

[4]預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器[S].GB/T14370.

[5]混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].GB50204—2015.

[6]混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].GB50666—2011.

TU757.1+4

A

2096-2789（2016）12-0080-02

方樵軍（1980-），男，湖南岳陽人，工程師，研究方向：工程技術(shù)和項目管理，身份證號碼： 430602198009082535。