CN108086357A - 一种液化天然气地下储罐结构及其施工方法 - Google Patents

一种液化天然气地下储罐结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液化天然气地下储罐结构及其施工方法，其特点是地下连续墙与衬墙共同构成预应力墙体的外罐结构，且与内罐体和隔热层组成LNG地下储罐的罐体结构，所述衬墙设置在底板上，且底部由抗剪连接键与地下连续墙连接；所述底板与地下连续墙之间设有竖向沉降缝，底板与内衬墙之间设有横向沉降缝；所述地下连续墙外侧为环向压力注浆的预应力墙体结构，具体施工包括：随土体开挖逆作衬墙、底板及内罐体和隔热层的施工。本发明与现有技术相比具有安全性高、经济性好、空间占位小和工效高的优点，既可满足满罐工况下的自由沉降，亦可控制空罐工况下的内罐隆起，较好的解决了局部应力集中及疲劳周期出现的罐体结构开裂问题。

Description

一种液化天然气地下储罐结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及建筑物地下空间开挖技术领域，尤其是一种与地下连续墙结合的液化天然气地下储罐结构及其施工方法。
背景技术
随着LNG（液化天然气）作为我国一次能源的比重逐年提高，至2020年LNG（液化天然气）的消费比降由6.8%提高到10%。自2016年起，LNG（液化天然气）接收站明显加快了进度，我国近期拟建上百个LNG（液化天然气）大型储罐。LNG地下储罐（包括半地下储罐等形式）在国际上应用非常广泛，日本、韩国地下储罐和半地下储罐的运营情况良好，然而，限于经济、技术等方面的条件约束，我国对于LNG地下储罐的技术及发展尚为欠缺。相对于常规的地上储罐，LNG地下储罐具有安全性高、环境影响小、占地面积小、可建更大容积等优势，LNG地下储罐是我国能源储备的方向，需要进行相关技术的攻关和储备。
现有技术的LNG地下储罐施工，其作为基坑围护结构的地下连续墙仅考虑施工期的水土压力作用，地下连续墙作为基坑围护的临时结构使用。LNG地下储罐通常为圆形，基坑亦为圆形，因此，作用于地下连续墙上的水土压力是天然的预应力施加系统。随着LNG储罐的大型化，储罐直径超过100m，埋深超过50m，基坑围护的地下连续墙厚度本身就可达到1.5m，其强度远大于一般LNG储罐的外罐结构，所以仅考虑地下连续墙作为临时围护结构，其施工成本过高，而将地下连续墙与LNG地下储罐相结合，使其兼作LNG地下储罐的外罐结构的设计理念，具有安全性高、经济性好、空间占位小、工效高等特点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种液化天然气地下储罐结构及其施工方法，采用基坑围护的地下连续墙兼作LNG地下储罐的外墙结构，并通过墙外预留注浆系统对墙体施加环向预应力，实现LNG储罐结构的预应力要求，内衬环形墙体内设置保温系统，结合内罐与外罐间的保温材料，避免罐外土体冻胀破坏，并通过在地下连续墙上设置的底板限位结构，既可满足满罐工况下的自由沉降，亦可控制空罐工况下的内罐隆起，较好的解决了局部应力集中及疲劳周期出现的罐体结构开裂问题，极大的满足了满罐、空罐反复加载-卸载的工况下重复发生的罐体自由沉降及隆起限位等控制要求，结构简单，稳定性好，工程进度快，大大减低了工程费用，具有安全性高、经济性好、空间占位小和工效高的优点。
本发明的目的是这样实现的：一种液化天然气地下储罐结构，包括由隔热层、内罐体和底板组成的LNG地下储罐以及基坑围护结构的地下连续墙，其特点是地下连续墙与设置在其内的衬墙共同构成预应力墙体的外罐结构，且与内罐体和隔热层组成LNG地下储罐的罐体结构，所述衬墙设置在底板上，且底部由抗剪连接键与地下连续墙连接；所述底板与地下连续墙之间设有竖向沉降缝，底板与衬墙之间设有横向沉降缝；所述地下连续墙外侧为环向压力注浆的预应力墙体结构。
所述衬墙的墙体内预埋保温管，且与隔热层一侧为阶梯状。
一种液化天然气地下储罐结构的施工方法，其特点是LNG地下储罐在基坑内随土体开挖逆作衬墙的施工，当土体开挖至坑底且底板形成后依次进行内罐体和隔热层，其具体施工按下述步骤进行：
（一）、基坑围护结构的施工
采用包括成槽、钢筋笼制作、吊装及混凝土浇筑地下连续墙的基坑围护结构施工，在地下连续墙内预埋注浆管。
（二）、内衬墙的施工
基坑开挖根据衬墙的阶梯高度采用土体分层、分块及对称的开挖方式， 在土体开挖的同时逆作衬墙施工，并在衬墙底部采用抗剪连接键与地下连续墙连接的限位结构，所述衬墙内预埋保温管，且与隔热层一侧为阶梯状。
（三）、储罐底板的施工
土体开挖至设计标高的坑底后进行底板施工，并在底板与地下连续墙及衬墙之间设置竖向沉降缝和横向沉降缝。
（四）、内罐体及隔热层的施工
在底板上进行内罐体施工，并在内罐体与衬墙之间填充保温材料进行隔热层施工，然后通过预埋的注浆管对地下连续墙外侧墙体进行压力注浆，形成具有环向预应力的地下连续墙结构，完成预应力外罐结构的LNG地下储罐施工，所述压力注浆所施加的环向预应力由水土压力先期引起的环向应力水平确定。
本发明与现有技术相比具有安全性高、经济性好、空间占位小和工效高的优点，地下连续墙兼作LNG地下储罐的外罐结构，并通过墙外预留注浆系统对墙体施加环向预应力，实现LNG储罐结构的预应力要求，内衬环形墙体内设置保温系统，避免罐外土体冻胀破坏，并通过在地下连续墙上设置的底板限位结构，既可满足满罐工况下的自由沉降，亦可控制空罐工况下的内罐隆起，较好的解决了局部应力集中及疲劳周期出现的罐体结构开裂问题，大大提高了工程经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明墙体结构示意图；
图3为本发明墙体与底板连接示意图。
具体实施方式
参阅附图1，本发明由地下连续墙3、衬墙4、隔热层5、内罐体6和底板7组成，所述地下连续墙3与设置在其内的衬墙4共同构成预应力墙体的外罐结构，且与内罐体6和隔热层5组成LNG地下储罐1的罐体结构；所述衬墙4设置在底板7上，且底部由抗剪连接键8与地下连续墙3连接；所述底板7与地下连续墙3之间设有竖向沉降缝71，底板7与衬墙4之间设有横向沉降缝72；所述地下连续墙3外侧为环向压力注浆的预应力墙体结构；所述衬墙4的墙体内预埋保温管10，且与隔热层5一侧为阶梯状。
下面以液化天然气地下储罐的实施例对本发明作进一步详细描述和说明，该LNG地下储罐1直径为80m，结合工程地质条件及设计储罐容量等条件，确定圆形基坑围护的内径约84.0m，开挖深度为52.5m。
实施例1
通过计算分析，确定地下连续墙3的厚度为1.5m，插入深度为30.0m，其具体施工按下述步骤进行：
（一）、基坑围护结构的施工
地下连续墙3施工包括成槽、钢筋笼制作及吊装、预埋件的布置与埋设（墙底注浆管路、墙侧注浆管路及内衬连接钢筋）、水下混凝土浇筑等工序。结合LNG地下储罐1的外罐工艺要求，地下连续墙3内预先埋设注浆管9，钢筋笼需预先埋设相应的钢筋应力传感器。
（二）、内衬墙的施工
参阅附图2，所述内衬墙4为阶梯状且内部预埋罐体保温管10，基坑应结合内衬墙4的阶梯高度进行土体分层开挖，采取分块、对称的开挖方式，有利于环形内衬墙4结构受力均衡。基坑开挖过程中，持续对地下连续墙3进行环向水平应力监测，根据监测结果，分析水土压力引起的先期环向应力，并确定后期墙体外侧注浆压力及相关参数。
（三）、储罐底板的施工
参阅附图3，所述衬墙4在靠近储罐的底板7底端设置抗剪连接键8与地下连续墙3连接，使其能够作为控制底板7隆起的限位结构，同时在底板7与地下连续墙3之间设置竖向沉降缝71，底板7与内衬墙4之间设置横向沉降缝72，使衬墙4底端不与底板7相连，底板7端部不与地下连续墙3相连，确保底板7在满罐、空罐的反复加载-卸载工况下重复发生罐体自由沉降及隆起限位等控制要求。
（四）、内罐体及隔热层的施工
当底板7结构完成后在底板7上进行内罐体6的结构施工，并在内罐体6与内衬墙4之间填充保温材料进行隔热层5的施工。当内罐体6和隔热层5施工完成后采用外侧注浆的方式对地下连续墙3施加环向预应力，压力注浆所施加的环向预应力需结合水土压力先期引起的环向应力水平确定，通过预埋的注浆管9对地下连续墙3外侧墙体进行压力注浆，形成具有环向预应力的外罐墙体结构，实现了LNG储罐结构的预应力要求。
以上只是对本发明作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种液化天然气地下储罐结构，包括由隔热层、内罐体和底板组成的LNG地下储罐以及基坑围护结构的地下连续墙，其特征在于地下连续墙与设置在其内的衬墙共同构成预应力墙体的外罐结构，且与内罐体和隔热层组成LNG地下储罐的罐体结构，所述衬墙设置在底板上，且底部由抗剪连接键与地下连续墙连接；所述底板与地下连续墙之间设有竖向沉降缝，底板与衬墙之间设有横向沉降缝；所述地下连续墙外侧为环向压力注浆的预应力墙体结构。
2.根据权利要求1所述液化天然气地下储罐结构，其特征在于所述衬墙的墙体内预埋保温管，且与隔热层一侧为阶梯状。
3. 一种权利要求1所述液化天然气地下储罐结构的施工方法，其特征在于LNG地下储罐在基坑内随土体开挖逆作衬墙的施工，当土体开挖至坑底且底板形成后依次进行内罐体和隔热层，其具体施工按下述步骤进行：
（一）、基坑围护结构的施工
采用包括成槽、钢筋笼制作、吊装及混凝土浇筑地下连续墙的基坑围护结构施工，并在地下连续墙内预埋注浆管；
（二）、内衬墙的施工
基坑开挖根据衬墙的阶梯高度采用土体分层、分块及对称的开挖方式， 在土体开挖的同时逆作衬墙施工，并在衬墙底部采用抗剪连接键与地下连续墙连接的限位结构，所述衬墙内预埋保温管，且与隔热层一侧为阶梯状；
（三）、储罐底板的施工
土体开挖至设计标高后进行底板施工，并在底板与地下连续墙及衬墙之间设置竖向沉降缝和横向沉降缝；
（四）、内罐体及隔热层的施工
在底板上进行内罐体施工，并在内罐体与衬墙之间填充保温材料进行隔热层施工，然后通过预埋的注浆管对地下连续墙外侧墙体进行压力注浆，形成具有环向预应力的地下连续墙结构，完成预应力外罐结构的LNG地下储罐施工，所述压力注浆所施加的环向预应力由水土压力先期引起的环向应力水平确定。
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