大型LNG儲罐混凝土外罐預應力施工大型液化天然氣（LNG）儲罐作為能源儲運領域的核心基礎設施，其安全性和耐久性直接關系到國家能源戰(zhàn)略的穩(wěn)定實施。混凝土外罐作為LNG儲罐的一級安全屏障，不僅需要承受-162℃的超低溫環(huán)境，還需抵御地震、風荷載等極端工況，其施工質量是確保儲罐長期安全運行的基石。預應力技術的引入，通過在混凝土結構中預先施加壓應力，有效抵消了由荷載產(chǎn)生的拉應力，顯著提升了結構的抗裂性能和承載能力，成為現(xiàn)代大型LNG儲罐外罐建設的標準配置。一、預應力施工的前期準備在正式施工前，必須進行周密的規(guī)劃和準備，以確保預應力系統(tǒng)的設計意圖能夠準確實現(xiàn)。1.1材料與設備的檢驗與驗收預應力施工的核心材料與設備必須經(jīng)過嚴格的質量控制，任何環(huán)節(jié)的疏漏都可能導致嚴重的結構隱患。預應力鋼絞線：作為預應力的直接載體，鋼絞線的質量至關重要。必須檢查其抗拉強度、屈服強度、延伸率等力學性能指標，確保符合設計要求。同時，鋼絞線的表面應光滑，無銹蝕、裂紋、結疤或彎折等缺陷。錨具與夾具：錨具（如夾片式錨具）和夾具是傳遞預應力的關鍵部件。需要檢查其硬度、錨固效率系數(shù)和極限拉力總應變，確保其能夠可靠地錨固鋼絞線，并承受設計張拉力。波紋管：波紋管用于保護預應力鋼絞線，并形成灌漿通道。應檢查其外觀質量（無裂縫、孔洞）、剛度（抗變形能力）和密封性，以防止在澆筑混凝土和灌漿過程中出現(xiàn)漏漿或破損。張拉設備：張拉千斤頂和配套的高壓油泵是施加預應力的核心設備。必須進行標定，以確定張拉力與油表讀數(shù)之間的準確關系曲線。標定工作應由具備資質的第三方機構進行，并出具標定證書。張拉設備在使用過程中，若出現(xiàn)異常或達到規(guī)定的使用次數(shù)/時間，應重新標定。1.2施工方案的編制與審核施工方案是指導預應力施工的綱領性文件，必須具有高度的科學性和可操作性。方案內容：施工方案應詳細闡述預應力體系的選擇（如后張法有粘結、無粘結）、張拉順序、張拉控制應力、伸長值計算與校核方法、灌漿工藝、質量控制要點及安全措施等。專家論證：對于大型、復雜的LNG儲罐預應力工程，施工方案在審批前應組織業(yè)內專家進行專項論證，對方案的可行性、安全性和經(jīng)濟性進行評估，確保萬無一失。1.3技術交底與人員培訓確保所有參與預應力施工的人員理解設計意圖和操作規(guī)程。技術交底：由項目技術負責人向施工班組進行詳細的技術交底，明確各工序的技術要求、質量標準和注意事項。人員培訓：對張拉操作人員、灌漿人員等關鍵崗位進行專項培訓，使其熟悉設備性能、操作規(guī)程和應急處理措施。操作人員必須持證上崗。二、預應力筋的鋪設與定位預應力筋的準確鋪設與定位是保證預應力效果的前提。2.1波紋管的安裝波紋管的安裝精度直接影響預應力筋的空間位置和灌漿質量。安裝位置：波紋管的坐標（徑向、環(huán)向、豎向）必須嚴格按照設計圖紙進行放樣和安裝，其偏差應控制在規(guī)范允許的范圍內（通常為±10mm）。固定與連接：波紋管應使用專用的定位鋼筋進行牢固固定，間距不宜過大（一般不超過1m），以防止在澆筑混凝土時上浮或偏移。波紋管之間的連接應采用大一號的同型波紋管作為接頭管，并用密封膠帶纏繞嚴密，確保連接牢固、密封。防漏漿措施：在波紋管的端部、接頭處以及與錨墊板連接的部位，必須采取可靠的防漏漿措施，如包裹海綿條或使用專用密封件。2.2預應力鋼絞線的穿束鋼絞線的穿束應在波紋管安裝完畢并驗收合格后進行。穿束方式：根據(jù)鋼絞線的長度和重量，可選擇人工穿束或機械穿束（如使用穿束機）。對于超長鋼絞線，機械穿束更為高效和安全。鋼絞線的梳理：穿束前，應將鋼絞線逐根梳理順直，避免纏繞、扭結。鋼絞線的端部應包裹保護套，防止在穿束過程中劃傷波紋管內壁或造成波紋管破損。長度控制：鋼絞線的外露長度應滿足張拉和錨固的要求，通常在張拉端預留足夠的工作長度（一般為600-800mm）。三、預應力張拉施工預應力張拉是整個施工過程的核心環(huán)節(jié)，直接決定了結構最終獲得的預壓應力水平。3.1張拉設備的安裝與調試張拉設備的正確安裝是確保張拉精度的關鍵。設備就位：張拉千斤頂應與預應力筋、錨具同心安裝，確保張拉力的作用線與預應力筋的軸線重合，避免產(chǎn)生附加彎矩。油表與千斤頂?shù)呐涮祝簭埨捅肀仨毰c所使用的千斤頂一一對應，并在有效期內使用。調試：在正式張拉前，應對張拉設備進行空載調試，檢查其運行是否平穩(wěn)、有無漏油等異常情況。3.2張拉控制與伸長值校核張拉過程必須嚴格遵循“雙控”原則，即應力控制為主，伸長值校核為輔。張拉順序：應嚴格按照設計規(guī)定的順序進行張拉。對于大型LNG儲罐的環(huán)向預應力，通常采用對稱、分批、分級的張拉順序，以避免結構產(chǎn)生過大的附加內力和變形。例如，可采用“跳倉法”或按圓周等分為若干段依次張拉。張拉程序：典型的張拉程序為：0→初應力（σ_con的10%-20%，作伸長值標記）→σ_con（持荷2分鐘）→錨固。持荷階段是為了讓鋼絞線的應力松弛和結構的彈性壓縮得以充分發(fā)展，確保錨固后的預應力損失最小。伸長值計算與校核：理論伸長值應根據(jù)設計圖紙和規(guī)范公式進行精確計算。實際伸長值應在張拉過程中進行測量，并與理論伸長值進行比較。兩者的差值應控制在**±6%**以內。若超出此范圍，應暫停張拉，分析原因（如孔道摩阻過大、鋼絞線實際彈性模量偏差等），并采取相應的調整措施后方可繼續(xù)。3.3張拉過程中的質量控制要點同步性：對于多根鋼絞線同時張拉的情況，應確保各根鋼絞線的受力均勻，伸長值基本一致。異常情況處理：在張拉過程中，若出現(xiàn)異響、鋼絞線斷裂、錨具滑移、伸長值異常等情況，應立即停止張拉，查明原因并采取補救措施。嚴禁帶故障強行張拉。記錄：張拉過程中，應詳細記錄張拉日期、時間、油表讀數(shù)、張拉力、實際伸長值、錨固情況等數(shù)據(jù)，形成完整的張拉記錄，作為質量追溯的依據(jù)。四、孔道灌漿孔道灌漿是將水泥漿灌入預應力孔道，其目的是保護預應力筋免遭銹蝕，并通過水泥漿將預應力筋與混凝土結構粘結成整體，共同工作。4.1灌漿材料的選擇與制備灌漿材料的性能直接影響灌漿質量和結構的耐久性。灌漿料：通常采用高強度、微膨脹、低泌水的專用預應力灌漿料或水泥基灌漿材料。其抗壓強度、流動性（用稠度表示）、泌水率和膨脹率必須符合設計和規(guī)范要求。配合比設計：灌漿料的配合比應通過試驗確定，確保其在規(guī)定的時間內具有良好的流動性，并在硬化后具有足夠的強度和密實性。攪拌：灌漿料應使用專用的高速攪拌機進行攪拌，確保攪拌均勻。攪拌時間不宜過長，以免影響其工作性能。4.2灌漿工藝與質量控制灌漿過程必須連續(xù)、均勻，確?？椎纼瘸錆M密實的水泥漿。灌漿順序：通常采用一端灌漿，另一端排氣的方式。對于超長孔道，可考慮從兩端同時灌漿或在中間設置灌漿孔。灌漿壓力：灌漿壓力應控制在適當?shù)姆秶鷥龋ㄒ话銥?.5-0.7MPa），以確保水泥漿能夠充滿整個孔道，但又不至于過大導致波紋管爆裂或水泥漿外溢。排氣與持壓：在灌漿過程中，應待排氣孔（或泌水管）排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿后，方可封閉排氣孔。灌漿結束后，應保持一定的壓力（持壓）一段時間（通常為2分鐘），以確?？椎纼人酀{的密實。灌漿記錄：應詳細記錄灌漿日期、時間、灌漿壓力、水泥漿稠度、灌漿量等數(shù)據(jù)。質量檢查：灌漿后，應檢查孔道的密實情況。可通過敲擊檢查、無損檢測或鉆芯取樣等方法進行驗證。若發(fā)現(xiàn)灌漿不密實，應采取補灌或其他有效措施進行處理。五、施工質量控制與驗收嚴格的質量控制與驗收是確保預應力施工質量的最后防線。5.1施工過程中的質量檢查隱蔽工程驗收：在澆筑混凝土前，應對預應力筋、波紋管、錨具等進行全面的隱蔽工程驗收，檢查其規(guī)格、數(shù)量、位置、固定情況等是否符合設計要求。張拉過程監(jiān)控：對張拉應力、伸長值、錨具變形等進行實時監(jiān)控，確保張拉過程符合設計和規(guī)范要求。灌漿質量檢查：灌漿過程中，檢查水泥漿的稠度、灌漿壓力、排氣情況等。灌漿后，檢查孔道的密實性。5.2驗收標準與資料歸檔驗收標準：預應力工程的驗收應嚴格按照《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50204）、《預應力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224）等相關國家標準和行業(yè)規(guī)范執(zhí)行。驗收內容：包括原材料質量證明文件、張拉記錄、灌漿記錄、隱蔽工程驗收記錄、張拉設備標定證書、錨具夾具檢驗報告等。資料歸檔：所有施工記錄和驗收資料應及時整理歸檔，作為工程竣工資料的重要組成部分，為日后的維護和檢修提供依據(jù)。六、施工安全與環(huán)境保護在追求工程質量的同時，必須高度重視施工安全和環(huán)境保護。6.1施工安全措施張拉作業(yè)安全：張拉區(qū)域應設置明顯的警示標志，嚴禁非作業(yè)人員進入。張拉操作人員必須佩戴安全帽、防護眼鏡等個人防護用品。張拉過程中，千斤頂?shù)恼胺絿澜救恕８呖兆鳂I(yè)安全：LNG儲罐外罐施工多為高空作業(yè)，必須搭設牢固的操作平臺和安全防護欄桿。作業(yè)人員必須正確佩戴安全帶，并掛設在牢固可靠的地方。用電安全：施工現(xiàn)場的臨時用電必須符合《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范》（JGJ46）的要求，張拉設備等用電設備必須有可靠的接地保護。消防安全：施工現(xiàn)場應配備足夠的消防器材，并定期檢查。嚴禁在施工現(xiàn)場吸煙和使用明火（除必要的焊接作業(yè)外，且需辦理動火證）。6.2環(huán)境保護措施噪聲控制：張拉作業(yè)等產(chǎn)生的噪聲應控制在允許的范圍內，盡量避免在夜間進行高噪聲作業(yè)。廢水處理：施工過程中產(chǎn)生的廢水（如清洗設備的廢水）應經(jīng)處理達標后方可排放。固體廢棄物處理：