中國(guó)石化青島液化天然氣有限責(zé)任公司　季　超　丁　乙　張龍煥

山東LNG儲(chǔ)罐底板方案簡(jiǎn)析

中國(guó)石化青島液化天然氣有限責(zé)任公司季超丁乙張龍煥

山東LNG是國(guó)家“十一五”LNG規(guī)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目，一期計(jì)劃建設(shè)3臺(tái)LNG儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐底板作為混凝外罐的重要組成部分，對(duì)保障儲(chǔ)罐安全至關(guān)重要。在總結(jié)其他LNG儲(chǔ)罐底板方案經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，山東LNG對(duì)底板設(shè)計(jì)和施工方案均進(jìn)行了改進(jìn)，減小了底板厚度，選用C40混凝土，取消了底板環(huán)向預(yù)應(yīng)力和底板上方凸臺(tái)，設(shè)置了底板暗梁及施工縫企口。文章主要將山東LNG儲(chǔ)罐底板與國(guó)內(nèi)其他項(xiàng)目做對(duì)比，并分析其優(yōu)劣。

LNG儲(chǔ)罐底板設(shè)計(jì)施工優(yōu)化

0　前言

山東液化天然氣(LNG)項(xiàng)目是國(guó)家“十一五”重點(diǎn)項(xiàng)目，位于青島膠南市西南的董家口嘴，一期建設(shè)3臺(tái)16萬m3LNG全容式儲(chǔ)罐，耐受-163 ℃低溫，已于2014年底投產(chǎn)。底板作為混凝土外罐的重要組成部分，承受整個(gè)儲(chǔ)罐荷載，再將荷載通過短柱、剪力墻傳遞至地基基礎(chǔ)，其重要性不言而喻，對(duì)保障儲(chǔ)罐安全至關(guān)重要。

1　山東LNG儲(chǔ)罐底板概況

擬采用分九區(qū)方式分倉(cāng)跳打?；炷凉摅w外緣半徑為41 800 mm，扶壁柱處半徑為42 400 mm，罐壁頂標(biāo)高40.08 m；穹頂頂標(biāo)高50.38 m。

2　國(guó)內(nèi)其他LNG工程底板情況

目前，國(guó)內(nèi)已建的LNG接收站中，其儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)基本相同，底板設(shè)計(jì)和施工方案大同小異，一般底板中均布置了環(huán)向和豎向預(yù)應(yīng)力，采用分區(qū)跳倉(cāng)澆筑，重點(diǎn)是控制危害性裂縫的產(chǎn)生，部分項(xiàng)目底板工程主要參數(shù)見表1。

山東LNG儲(chǔ)罐采用天然地基，持力層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖?；A(chǔ)為半徑43.9 m的筏板式基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)以上為108段剪力墻和616根短柱。筏板基礎(chǔ)和短柱以上為儲(chǔ)罐底板、外罐墻體及穹頂。外罐底板板頂標(biāo)高±0.000，相當(dāng)于1985國(guó)家高程基準(zhǔn)7.800 m，底板的結(jié)構(gòu)為板式梁結(jié)構(gòu)，底板的基本參數(shù)如下：

底板半徑：R=42 100 mm；

底板厚：R=37 100 mm范圍內(nèi)板厚600 mm；

R=37 100～37 300 mm范圍600～800 mm；

R=37 300～42 100 mm范圍800 mm。

底板混凝土標(biāo)號(hào)C40，單罐底板混凝土量約為3 600 m3，保護(hù)層厚度40 mm，底板鋼筋采用HRB400E和HPB300。短柱上方設(shè)置縱橫向暗梁，

表1　國(guó)內(nèi)部分LNG項(xiàng)目底板工程主要參數(shù)

3　山東LNG儲(chǔ)罐底板方案分析

雖然國(guó)內(nèi)其他LNG項(xiàng)目對(duì)底板設(shè)計(jì)和施工給予了高度重視，但均出現(xiàn)了一些不盡如人意的地方，如底板出現(xiàn)危害性裂縫，且微小裂縫較多，個(gè)別設(shè)計(jì)在施工中難以實(shí)施、設(shè)計(jì)過于保守造成投資浪費(fèi)等等。山東LNG項(xiàng)目在充分借鑒其他LNG的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)基礎(chǔ)上，結(jié)合自身實(shí)際，如儲(chǔ)罐采用筏板架空承臺(tái)式基礎(chǔ)這一特點(diǎn)，經(jīng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治鲅芯亢?，?duì)底板方案進(jìn)行了以下改進(jìn)：

3.1降低底板厚度

相比其他項(xiàng)目山東LNG儲(chǔ)罐底板厚度僅為600～800 mm厚，厚度大幅降低。設(shè)計(jì)經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算和分析認(rèn)為，由于本項(xiàng)目采用筏板架空窗臺(tái)上基礎(chǔ)，此厚度足以承受罐體荷載，儲(chǔ)罐安全能夠得到保證，同時(shí)具有以下優(yōu)勢(shì):

(1)有利于混凝土澆筑過程中水化熱的散發(fā)，便于溫差控制，從而可有效減少底板混凝土危害性裂縫的產(chǎn)生。嚴(yán)格按《大體積混凝土施工》(GB 50496—2009)規(guī)范來講，這一厚度未達(dá)到1 m，已不屬于大體積混凝土，易于質(zhì)量控制。

(2)減少了混凝土和鋼材等材料用量，節(jié)省了投資。相比福建LNG，可少用混凝土3 445 m3，節(jié)省投資約一百萬元。

(3)工程量減少，便于施工，節(jié)省工期。

3.2選用C40混凝土

國(guó)內(nèi)其他LNG儲(chǔ)罐底板大多選用C50混凝土，而經(jīng)計(jì)算分析后，山東LNG儲(chǔ)罐底板最終選用C40，同時(shí)還具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)降低混凝土標(biāo)號(hào)，可減少混凝土中水泥用量，從而減少水化熱的產(chǎn)生，有利于底板裂縫控制。

(2)混凝土生產(chǎn)技術(shù)要求降低，易于生產(chǎn)和質(zhì)量控制。

(3)C40混凝土較C50混凝土價(jià)格低，節(jié)省投資。

3.3取消底板環(huán)向預(yù)應(yīng)力

相比國(guó)內(nèi)其他LNG儲(chǔ)罐，山東LNG儲(chǔ)罐底板不再設(shè)置環(huán)向預(yù)應(yīng)力。底板環(huán)向預(yù)應(yīng)力主要承受底板徑向方向上的分解荷載，但徑向荷載已不是儲(chǔ)罐底板受力的主要因素。在《EN 14620現(xiàn)場(chǎng)組裝立式圓筒平底鋼制液化天然氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)和建造》中，也僅要求儲(chǔ)罐罐壁施加水平預(yù)應(yīng)力，底板預(yù)應(yīng)力和罐壁豎向預(yù)應(yīng)力都不是必須。此外，底板增設(shè)暗梁，混凝土鋼筋網(wǎng)密度加大，其整體性也完全能夠保證。故取消環(huán)向預(yù)應(yīng)力，不僅能節(jié)省投資，也可降低施工難度和縮短工期。

3.4取消底板上方罐壁底部凸臺(tái)

在其他項(xiàng)目中，通常在底板上方罐壁位置處設(shè)置一定高度的混凝土凸臺(tái)，再在凸臺(tái)基礎(chǔ)上澆筑罐壁，這樣可將底板與罐壁的施工縫避開在底板上表面。但在實(shí)際施工中，凸臺(tái)模板不易安裝，施工難度較大，且凸臺(tái)對(duì)增強(qiáng)底板的抗剪能力也不明顯，故本項(xiàng)目中不再設(shè)置凸臺(tái)。

3.5設(shè)置底板暗梁

依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2010)第6.6.4條，“無柱帽平板應(yīng)在柱上板帶中設(shè)構(gòu)造暗梁”，故山東LNG儲(chǔ)罐在底板中設(shè)置了暗梁，沿短柱和剪力墻對(duì)應(yīng)位置的上方縱橫布置，貫穿整個(gè)底板。底板暗梁可增加底板的抗彎能力和整體性，從而進(jìn)一步保證了儲(chǔ)罐安全。

3.6設(shè)置企口式施工縫

山東LNG項(xiàng)目底板混凝土采用分九塊澆筑，從中心區(qū)開始往外，分倉(cāng)間隔施工。施工時(shí)將在施工縫處設(shè)置企口(見圖1)，以加強(qiáng)各分塊間的連接，增強(qiáng)底板的整體性。

圖1　施工縫企口

4　結(jié)語

通過上述改進(jìn)，山東LNG儲(chǔ)罐底板將在保證安全的基礎(chǔ)上，更加經(jīng)濟(jì)，更易于施工，也為后續(xù)的LNG儲(chǔ)罐底板設(shè)計(jì)與施工提供了有效優(yōu)化的參考依據(jù)。

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