LNG储罐预应力施工工艺

【摘要】大型LNG储罐一般采用有粘结后张法预应力混凝土结构。工艺主要采用波纹管铺设孔道，群锚式锚具，自动穿束机穿束，大吨位千斤顶张拉。张拉过程以伸长值和张拉应力双重控制。预应力体系进行施工前应进行现场实验，同时计算伸长值和预应力损失，严格控制施工过程。

【关键词】储罐 预应力 施工工艺

1 材料及设备

1.1 钢绞线

标准钢绞线是由冷拉光圆钢捻制并且经过稳定化处理而成。其它型号有表面刻痕处理，以增加与混凝土的握裹力，或者捻制成型后再经过拔模处理，以提高密度减小钢绞线外径易于锚固。

该储罐采用的是1860MPa 1×7 15.7相应于英国标准BS 5896的低松弛二级钢绞线，单根最小拉断力279KN，1000小时内80%初始应力下最大松弛4.5%。

1.2 锚固体系

对钢绞线的锚固一般采用夹片式群锚体系，锚具效率系数应符合：钢筋束中钢绞线股数1～5的效率系数不得低于1.0；6～12股不低于0.99；13～19股不低于0.98；20股以上不低于0.97。

1.3 预埋管

水平向和垂直向分别采用 115/122和80/87的镀锌波纹管，最小壁厚0.35mm。但在线形曲率半径小于8m的区段内应采用薄壁钢管。预埋管的位置偏差一般不超过±6mm。

1.4 机械设备

主要是穿束用的穿束机，卷扬机，张拉用的千斤顶和油泵。

双速电动穿束机常用的有法国81型，自重约600KG，可反向拉束。传送速度0.6m/ s～2.4m/s。适用于水平束穿束。电动群穿机，适用于垂直束穿束，或使用卷扬机。

千斤顶常用型号有法国K500F和K1000系列，最大张拉力分别为4905KN和8945KN，可以满足垂直束和水平束。此外，还有VSL的ZPE-750和ZPE-19系列。对应油泵需采用油泵输出口2.8L/min以上和12L以上的油箱，如P6M型ZB4-500型或其他可用型号。同时应配备单根张拉千斤顶，用于单根的补张拉。

2 预应力穿束工艺

预应力穿束一般在混凝土养护期间实施，此法可缩减工期，避免与其它工种冲突。对水平束，穿束步骤和注意事项如下：

（1）在穿束之前应清洁孔道，清除灰尘杂物，尤其是积水和油污，避免穿束受阻和后期灌浆的有效粘结。

（2）穿束过程中，穿束机应匀速，接近出口锚具是应及时减速，穿束人员在孔道入口和出口处应保证交流通畅，保证穿束过程同步进行。

（3）穿束的同时，应在孔道两端吊锚板随时准备锚板穿孔。原则上先穿下排孔，再穿上排孔；同排先穿内孔，再穿外孔。以避免钢筋缠绕。

（4）钢筋束的切断应采用切割机切断，禁止火焰或其他截断方式。预留长度应满足张拉施工需求，一般不低于千斤顶行程加上变角长度之和。断口处应加以保护避免锈蚀。

特殊情况下，如预留引线破断，穿束困难等。垂直束可采用补救措施如下：

（1）气吹法将一个轻质球体从孔道入口吹入，球体连接尼龙绳，经出口出来后用尼龙绳连接引导钢丝，将钢丝穿入孔道内。钢丝应用足够的强度承受预应力筋穿束时的拉力。

（2）截取足够长度的预应力筋，应注意保证留有足够的焊接，截断，穿束，张拉长度。吊放至垂直孔道口附近。

（3）使引导钢丝和预应力筋有效连接后，经导向盘引入到孔道内。利用卷扬机提升引导钢丝，并牵拉预应力筋穿过孔道。

（4）应注意穿束过程中的预应力筋相互缠绕，避免连接用的钢丝和导向用钢丝落入孔道。卷扬机速度应均匀，一般不宜超过10m/min。

预应力束对锚板的穿孔尽量在穿束的同时完成，以免后安装锚板锚具更加困难，且容易导致钢筋束相互缠绕。其它注意事项应严格参照施工文件执行。

3 预应力张拉施工工艺

3.1 施工原则

（1）当罐体混凝土强度达到100%后，即可进行预应力张拉施工。

（2）预应力筋的张拉控制应力应严格按照设计要求张拉到位，对预应力损失较大的，可考虑超张拉3% con。

（3）预应力张拉应采用应力和伸长值的双重控制。垂直向和水平向的张拉力应根据控制应力和油泵活塞截面积精确换算相应的压力表值。张拉过程应严密监视压力表走向，当指针有异常变化或颤抖时应暂停张拉，查找原因。

对储罐结构钢筋束线形较长，在初始应力低于5%时钢筋束不易拉紧，造成实际伸长值会偏大，此时的控制应力仍在正常范围内。此时，可将伸长值的测量起点定在10MPa左右。张拉达到控制应力的95%时测量伸长值，若在+8%～-5%范围内，可认为正常并继续张拉至100%，如出现伸长值超限应暂停施工，查明原因，调整后才能继续下一步的张拉。

（4）锚具内缩值应与设计值相符，如测量有不符的，可选择2根继续检测，如合格就予以接受。否则应更换夹具。

3.2 张拉准备

（1）张拉前检查。必须检查即将张拉的钢绞线，并明确每股的标记。检查两端的孔道通畅。

（2）安装千斤顶。用穿束机往管道内穿入后，应立即在钢绞线两端安装相应的锚固块，并施加压力使之与承压板紧密连接。安装夹片，套紧钢绞线施加压力使夹片顶紧无松动。最后将钢绞线套到钢绞线上。

3.3 张拉

（1）划分施工区段。水平向张拉施工按照标高划分区段，一般从下部逐层向顶部环梁张拉，顶部环梁处。环梁处的预应力筋应先张拉，然后从顶部环梁以下至底部施工口每10m左右划分为一个施工段。对垂直向应沿环向对称划分，沿四个扶壁柱顺/逆时针展开。并应先张拉外层预应力筋后张拉内层。

（2）张拉顺序。水平向的钢筋束应以一个完整环形为单位成对的张拉，如图2a中A1A2和C1C2为一对，应同时张拉。图2b中应先张拉12、34。

（3）千斤顶检查并安装就绪后，先用等应力法升压值10MPa，消除弧形内外侧钢绞线的长度差，并使钢绞线张紧。检查有无滑丝松动等现象，确定后再开始继续张拉。

（4）增加步长为10%的控制应力。增压至控制应力的95%左右时，测量并记录伸长值，然后校核与计算伸长值是否相符，确定后张拉至100%，持荷1min。

（5）缓慢减压至0MPa，关闭油泵退出千斤顶。检查有无松动，确定是否需要个别单根补张拉。

（6）记录最终伸长值。

4 总结

预应力的穿束和张拉是预应力工程的关键环节，尤其是存在较小曲率半径的区段易出现穿束困难。张拉过程的关键是制定合理的张拉顺序和准确的伸长量计算和测量。综合考虑以上因素，可以提高工作效率和经济效益。

参考文献

[1] 混凝土结构设计规范GB50010-2010