LNG低温罐混凝上外墙环形模板设计

LNG低温罐混凝上外墙环形模板设计余盛珂(上海市安装工程集团有限公司，上海200437)[摘要]筒仓工程、储罐工程等大多采用钢混凝土环墙作为构筑物外墙，由于其构造的特殊性、环墙成表面连续平滑，常规的模板工程做法比较难以满足施工需要，采用木模板或小钢模常常会在模板拼地处形成明显的耕地痕迹，影响混凝土外观质量，本文主要针对模板设计进行分析总结。[关键词]LNG低温罐；混凝土外墙；环形模板LNGCryogenicTankforConcreteExternalAnnularTemplateDesignYuSheng-ke[Abstract]Siloengineering,engineeringandothertanksaremostlyusedasastructureofreinforcedconcreteringwallfacades,thespecialnatureofitsstructure,theringwallintoacontinuoussmoothsurface,conventionalformworkisamoredifficulttomeettheconstructionneeds,theuseofwoodentemplateorsmallsteeloftenformadistinctmarkinthetemplatepatchworkseams,affectingtheappearancequalityofconcrete,thispaperanalyzedandsummarizedfortemplatedesign.[Keywords]LNGcryogenictank;concretefacades;annulartemplate1工程概况本工程全容罐工程总高度33.95m；其中环形墙体总高度27.15m，内径28.00m；外径29.60m；环形墙体厚度800mm,环向预应力50环100束(每半周圈一束，间距不等)；纵向预应力布置36环36束(等间距布置)，墙体内侧等间距设置了42条纵向直通埋件；5m高度处设置了一道不锈钢环圈埋件。储罐外壁的混凝土外观质量需达到清水混凝土要求；内壁根据后续罐顶吹升需要光滑平整。2难点分析环墙模板工程是全容罐主体施工中一大重点，施工主要难点分析有以下几条：(1)要满足混凝土内外弧形壁面质量都达到清水效果；(2)储罐四周均布了4道凸出的扶壁柱，扶壁柱位置需要设置异性模板，底层环墙高度仅为0.5mm，需要以吊模的形式与储罐本体底板二次浇筑完成，其余每层环墙施工高度为3.5m，圈梁高度为2m，施工高度都不统一;(3)顶部的圈梁与环墙半径不统一，且环墙与国梁交界处距离地面高度近30m；(4)储罐为一个气密密封体，对拉螺栓不能使用套管，且布置间距过密会影响外观效果；(5)纵横向预应力套管布置间距不规则，对拉螺栓必须避开孔径为100mm的预埋套管；(6)环墙内侧的埋件需要与内壁混凝土面齐平，稍有误差就会影响到穹顶吹升及内壁钢板的焊接作业；(7)工程施工工期紧张，在墙体施工阶段穹顶施工已经开始，需要上下界面同时施工，危险系数高；(8)圈梁内圈设计了一道穹顶压缩环，压缩环钢板二部分需要与混凝土面齐平，一部分向内突出作为穹顶吹升的限位，且设置在圈梁高度一半的位置；3模板设计（1）按照设计图纸中每次混凝土浇筑高度3.5m及混凝土配比120～140坍落度数据，使用PKPM软件计算混凝土浇筑冲击力及侧压力，确定选用5mm厚钢板作为模板壁板，10mm厚扁钢作为封边板及环向肋板，8mm槽钢板作为纵向肋板，考虑到墙体以环向张力为主，在环向肋板及纵向肋板交界处切断纵向肋板。在确定模板壁板厚度后，根据板材特性参数，计算纵横向肋板面布置间距均为300mm,随后统计内外壁板总重量，进行模板划分。（2）为满足吊模施工需要，首先应加工一套高度为500mm的钢模板，该套模板应重复利用到后续的施工中，故为其配套定制一套高度为1250mm的钢模板，组合后高度为1750mm，正好为每次环墙浇筑高度的一半。在此基础上另行加工两圈高度为1750mm的钢模板，每层环墙施工留置一套作为下层模板基层，翻用两套，以此最大限度地减少模板加工量。(3)模板最终吊装高度超过30m，储罐周边环形道路距离储罐壁板3～4m，根据吊机性能表选用50t汽车式起重机，为满足施工便利，每块模板的重量不应超过1t，在已确定模板高度的基础上将每圈模板24等分，其中4块为扶壁柱位置U形模板，20块为标准弧面模板，平均每块模板重量在800kg以内。(4)顶部圈梁外径为30.6m，比环墙外径大，在圈梁位置另行加工一套L形模板作为圈梁模板基层，L形模板下口法兰与环墙模板配套，上口法兰与圈梁模板配套，考虑到圈梁及环墙直径变化不大，弧度变化不明显，故不再专门加工圈粱模板，重复利用环墙模板，将周长偏差四等分，分别在4个扶壁柱位置补一块补充模板。(5)考虑到钢模板在多次使用后上下口对接法兰会变形，造成模板实际高度尺寸变大，故将L形圈梁底模加工高度缩小8mm以弥补。(6)模板尺寸确定后，就需要决定模板对拉螺栓的选择及布置，考虑到清水混凝土表观质量，对拉螺数量应尽量取少，直径取大，一方面对拉螺栓抗拉性能应足以承受混凝土浇筑的侧压力，另一方面也要足够密集以免应力过于集中造成模板变形。经反复核算5mm厚钢板性能，最终确定使用Ø16圆钢作为对拉螺栓，每根对拉螺栓承载不超过0.6m²的模板应力。(7)全容罐预应力套管布置中，纵向钢管布置间距为1.2m,水平向环管布置间距每层不同且无规律可循，项目部将每层水平向套管位置统计到同一层中发现，环管布置相互不重叠,无法选取到固定的对拉螺栓设置位置。而开孔过多不仅会影响混凝土外观质量，还有可能影响模板自身性能。最终采取了在每个对拉螺栓孔位置下方100mm处增加开设1个对拉螺栓孔，每块模板在纵向设置3道6孔，平均间距550mm，环向设置4道，平均间距1000mm，不仅满足螺栓承载力性能要求,也便于模板加工，至于双孔中每次不用的一孔，定加工封口螺丝，确保外观质量。参考文献[1]李兆慈.我国LNG储运设备的发展状况[J].石油工业技术监督，2005(5):55-58.[2]骆晓玲.大型液化天然储罐的发展研究[J]，机械设计与制造，2009(9):255-257.[3]王冰，大型低温LNG储罐设计与建造技术的新进展[J].天然气工业，[2010,30(5):108-112.[4]王振良，大型LNG低温储罐设计理论与方法研究[M]，西安西安石油大学，2011.[5]张抗，世界液化天然气发展现状与展望[J]，当代石油石化，2006,14(4):31-34.[6]邸国清.16万m³LNG混凝土外罐施工控制要点[J]、石油工程建设，2008(4):30-35