石油儲防火堤設計探析

韓健

摘 要：防火堤是用于常壓液體儲罐組，在油罐和其他液態危險品儲罐發生泄漏事故時，防止可燃液體外流和火災蔓延的構筑物。該文以內蒙古某原油商業儲備庫的石油罐區防火堤設計為研究對象，結合工程案例，對防火堤設計中遇到的問題與矛盾進行了分析與探討。

關鍵詞：防火堤 高度 抗傾覆 材料 構造

中圖分類號：TE88 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0083-01

儲罐內儲存的介質屬于可燃、易燃液體，儲罐區的存儲量噸位越大，發生事故造成的損失和社會影響隨之增大，根據《儲罐區防火堤設計規范》要求須在儲罐區外圍設置防火堤，其作用如下：

（1）臨時存放圍堤內有效容積能容納儲罐的事故漏油，防止漏油外泄。

（2）儲罐失火時防止火災漫延，減少損失量并且災情容易得到控制。

（3）易于處理罐區內的事故油污水和消防噴淋冷卻水等。

1 防火堤高度設計和抗傾覆驗算

（1）防火堤高度是由防火堤外側消防道路路面（或地面）至防火堤頂面的垂直距離。其高度考慮到操作人員在緊急事故發生時能迅速撤離，并能及時觀察和處理事故；或發生火災時，使能消防人員迅速跨越防火堤，進行消防工作。如防火堤過高，直接影響操作工人和消防人員觀察堤內事故情況；若防火堤過低，儲罐區占地面積會過大，會大幅度增加投資。

根據現行《儲罐區防火堤設計規范》要求：油罐組防火堤頂面應比計算液面高出0.2 m。立式油罐組的防火堤內側高度不應小于1.0 m，且外側高度不應大于2.2 m；臥式油罐組的防火堤內、外側高度均不應小于0.5 m。

油罐組防火堤有效容積應按下式計算：

V=AHj-（V1+V2+V3+V4）

從上述公式中可計算得出Hj

防火堤高度H=Hj+0.2+Δh

式中 V—防火堤有效容積（m3）

由防火堤中心線圍成的水平投影面積（m2）

Hj—設計液面高度（m）

V1—堤內設計液面高度內的一個最大油罐的基礎體積（m3）

V2—堤內除一個最大油罐以外的其他油罐在防火堤設計液面高度內的液體體積和油罐基礎體積之和（m3）

V3—防火堤中心線以內設計液面高度內的防火堤體積和內培土體積之和（m3）

V4—堤內設計液面高度內的隔堤、配管、設備及其他構筑物體積之和（m3）

Δh—堤內外地坪面高差（m）

（2）防火堤抗傾覆驗算，詳見抗傾覆驗算簡圖

Mw/M≥1.6

Mw=eG

式中 M—傾覆力矩換算至基礎底面每米堤長力矩設計值（kN·m/m）

Mw—每米堤長垂直荷載合力產生的穩定力矩設計值（kN·m/m）

e—垂直荷載合力作用線至基礎前端的水平距離（m）

2 防火堤的材料

防火堤的選材原則是在滿足安全因素要求的角度綜合考慮技術因素、經濟因素和環保因素等要求綜合分析如下。

（1）從安全角度分析：土堤耐高溫和密封性都是最好的；磚或砌塊防火堤屬于脆性材料，使用中容易出現裂縫，耐久性、安全性較差；毛石堤受高溫作用下有熱脹和熱分散作用，塊石容易開裂坍塌，且在高溫作用下巖石中的碳酸鈣分解產物石灰石再和水反應變為氫氧化鈣，加劇石材破壞，失去防火堤作用，使用上受到限制。鋼筋混凝土堤整體性好，強度高，抗震性能好，安全性能高，特別是當罐區下游地為生活區或重要工業區時，采用此防火堤更具有明顯的安全意義。

（2）從技術角度分析：土堤燃燒耐性能最好，而且沒有管線穿堤時密封差的難題，不也需要設置伸縮縫，但土堤的占地面積多（以本工程為例，1.9 m高的土堤基底寬度約7 m），維護工作量大；磚或砌塊防火堤施工簡單，取材方便，但使用過程中難以避免出現溫度裂縫或沉降裂縫；毛石防火堤整體性差，基礎抗不均勻沉降能力低，抗震性能差，只適用于抗震設防烈度≤6度的地區；鋼筋混凝土防火堤密封性、整體性好，抗震性能好，強度高。

（3）從經濟角度分析：磚或砌塊防火堤與毛石防火堤造價相當，而鋼筋混凝土防火堤的自身材料價格較高；儲罐區的投資不僅僅決定在防火堤自身的造價，還包括土地征用費，施工時還有土石方工程費等，對于土地資源緊缺的地區，土堤占地大而提高的費用相比可能就不占優勢了。同比1.9 m高的鋼筋混凝土防火堤，堤身厚度只有0.25 m（同樣高的磚堤厚度大約1.0 m），由于占地面積減小，從而增大了堤內的有效容積。

（4）從環保角度分析：土堤占用了大量的土地資源，磚或砌塊防火堤因取土制成，消耗了大量的自然資源和能源，已經受到限制；鋼筋混凝土防火堤將以其占用土地少、保護環境、節約資源而占主導地位。

從以往現場調研資料總結發現，許多小型磚砌防火堤在使用過程中墻身易出現明顯的裂縫，或在施工過程中溫度縫處理得不封閉，或防火堤墻身砌筑砂漿不飽滿等，這些現象導致防火堤密封性和整體穩定性差。故本工程優先選用整體性、密封性好，強度高，抗震性能優良的鋼筋混凝土防火堤。

3 防火堤的構造

3.1 防火堤變形縫的設置應符合下列規定

（1）變形縫的間距應根據建筑材料、地質條件和氣候特點按相關結構設計規范確定。（2）變形縫縫寬宜為30～50mm，采用非燃燒的柔性材料填充（如憎水性巖棉板）。

（3）變形縫不應設在防火堤轉角處或交叉處。

3.2 儲罐區發火災生事故時，火場內部溫度高達1千多攝氏度，只有內側噴涂隔熱防火涂料防火堤才能抵抗這種高溫燒烤

3.3 防火堤的疏散

（1）每個儲罐組的防火堤設置不少于兩處越堤人行踏步坡道，并設置在不同方位，踏步的設置不僅要滿足日常巡檢的需要，還要滿足事故狀態下人員逃生及消防的需要。

（2）防火堤內側高度≥1.5 m時，應在踏步或坡道之間增設踏步或逃逸爬梯，以便火災情況下逃生或與堤外人員及時聯系。

3.4 防火堤內的地面設計應符合下列規定

（1）防火堤內地面坡度宜為0.5%，方向至排水處；

（2）儲罐泄漏物可污染地下水或附近周邊環境，堤內地面必須采取防滲漏措施。

3.5 防火堤的密封性設計

（1）禁止在防火堤堤身上開孔洞。

（2）含油污水排污管在出防火堤處應設置水封，雨水排水管在出防火堤處設置截止閥門。

（3）工藝管線和冷卻給水管等管線在穿過防火堤時，應優選用地埋，從地坪面以下穿越，確保防火堤的密封性。必須明管穿過防火堤時，應設置套管并必須用非燃燒材料填實。無論以哪種方式過防火堤，都應在防火堤兩側管線上設置截止閥門。

4 結語

通過工程案例對防火堤設計的特點論述及其構造分析，防火堤設計的經濟性和安全性的統一及矛盾也顯現明顯，因受到種種條件制約，工程設計人員必須要先滿足規范的設計原則和工程建設的安全，之后才能優化項目的投資額平衡項目的經濟性。

參考文獻

[1] GB 50351-2005儲罐區防火堤設計規范[S]。endprint

摘 要：防火堤是用于常壓液體儲罐組，在油罐和其他液態危險品儲罐發生泄漏事故時，防止可燃液體外流和火災蔓延的構筑物。該文以內蒙古某原油商業儲備庫的石油罐區防火堤設計為研究對象，結合工程案例，對防火堤設計中遇到的問題與矛盾進行了分析與探討。

關鍵詞：防火堤 高度 抗傾覆 材料 構造

中圖分類號：TE88 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0083-01

儲罐內儲存的介質屬于可燃、易燃液體，儲罐區的存儲量噸位越大，發生事故造成的損失和社會影響隨之增大，根據《儲罐區防火堤設計規范》要求須在儲罐區外圍設置防火堤，其作用如下：

（1）臨時存放圍堤內有效容積能容納儲罐的事故漏油，防止漏油外泄。

（2）儲罐失火時防止火災漫延，減少損失量并且災情容易得到控制。

（3）易于處理罐區內的事故油污水和消防噴淋冷卻水等。

1 防火堤高度設計和抗傾覆驗算

（1）防火堤高度是由防火堤外側消防道路路面（或地面）至防火堤頂面的垂直距離。其高度考慮到操作人員在緊急事故發生時能迅速撤離，并能及時觀察和處理事故；或發生火災時，使能消防人員迅速跨越防火堤，進行消防工作。如防火堤過高，直接影響操作工人和消防人員觀察堤內事故情況；若防火堤過低，儲罐區占地面積會過大，會大幅度增加投資。

根據現行《儲罐區防火堤設計規范》要求：油罐組防火堤頂面應比計算液面高出0.2 m。立式油罐組的防火堤內側高度不應小于1.0 m，且外側高度不應大于2.2 m；臥式油罐組的防火堤內、外側高度均不應小于0.5 m。

油罐組防火堤有效容積應按下式計算：

V=AHj-（V1+V2+V3+V4）

從上述公式中可計算得出Hj

防火堤高度H=Hj+0.2+Δh

式中 V—防火堤有效容積（m3）

由防火堤中心線圍成的水平投影面積（m2）

Hj—設計液面高度（m）

V1—堤內設計液面高度內的一個最大油罐的基礎體積（m3）

V2—堤內除一個最大油罐以外的其他油罐在防火堤設計液面高度內的液體體積和油罐基礎體積之和（m3）

V3—防火堤中心線以內設計液面高度內的防火堤體積和內培土體積之和（m3）

V4—堤內設計液面高度內的隔堤、配管、設備及其他構筑物體積之和（m3）

Δh—堤內外地坪面高差（m）

（2）防火堤抗傾覆驗算，詳見抗傾覆驗算簡圖

Mw/M≥1.6

Mw=eG

式中 M—傾覆力矩換算至基礎底面每米堤長力矩設計值（kN·m/m）

Mw—每米堤長垂直荷載合力產生的穩定力矩設計值（kN·m/m）

e—垂直荷載合力作用線至基礎前端的水平距離（m）

2 防火堤的材料

防火堤的選材原則是在滿足安全因素要求的角度綜合考慮技術因素、經濟因素和環保因素等要求綜合分析如下。

（1）從安全角度分析：土堤耐高溫和密封性都是最好的；磚或砌塊防火堤屬于脆性材料，使用中容易出現裂縫，耐久性、安全性較差；毛石堤受高溫作用下有熱脹和熱分散作用，塊石容易開裂坍塌，且在高溫作用下巖石中的碳酸鈣分解產物石灰石再和水反應變為氫氧化鈣，加劇石材破壞，失去防火堤作用，使用上受到限制。鋼筋混凝土堤整體性好，強度高，抗震性能好，安全性能高，特別是當罐區下游地為生活區或重要工業區時，采用此防火堤更具有明顯的安全意義。

（2）從技術角度分析：土堤燃燒耐性能最好，而且沒有管線穿堤時密封差的難題，不也需要設置伸縮縫，但土堤的占地面積多（以本工程為例，1.9 m高的土堤基底寬度約7 m），維護工作量大；磚或砌塊防火堤施工簡單，取材方便，但使用過程中難以避免出現溫度裂縫或沉降裂縫；毛石防火堤整體性差，基礎抗不均勻沉降能力低，抗震性能差，只適用于抗震設防烈度≤6度的地區；鋼筋混凝土防火堤密封性、整體性好，抗震性能好，強度高。

（3）從經濟角度分析：磚或砌塊防火堤與毛石防火堤造價相當，而鋼筋混凝土防火堤的自身材料價格較高；儲罐區的投資不僅僅決定在防火堤自身的造價，還包括土地征用費，施工時還有土石方工程費等，對于土地資源緊缺的地區，土堤占地大而提高的費用相比可能就不占優勢了。同比1.9 m高的鋼筋混凝土防火堤，堤身厚度只有0.25 m（同樣高的磚堤厚度大約1.0 m），由于占地面積減小，從而增大了堤內的有效容積。

（4）從環保角度分析：土堤占用了大量的土地資源，磚或砌塊防火堤因取土制成，消耗了大量的自然資源和能源，已經受到限制；鋼筋混凝土防火堤將以其占用土地少、保護環境、節約資源而占主導地位。

從以往現場調研資料總結發現，許多小型磚砌防火堤在使用過程中墻身易出現明顯的裂縫，或在施工過程中溫度縫處理得不封閉，或防火堤墻身砌筑砂漿不飽滿等，這些現象導致防火堤密封性和整體穩定性差。故本工程優先選用整體性、密封性好，強度高，抗震性能優良的鋼筋混凝土防火堤。

3 防火堤的構造

3.1 防火堤變形縫的設置應符合下列規定

（1）變形縫的間距應根據建筑材料、地質條件和氣候特點按相關結構設計規范確定。（2）變形縫縫寬宜為30～50mm，采用非燃燒的柔性材料填充（如憎水性巖棉板）。

（3）變形縫不應設在防火堤轉角處或交叉處。

3.2 儲罐區發火災生事故時，火場內部溫度高達1千多攝氏度，只有內側噴涂隔熱防火涂料防火堤才能抵抗這種高溫燒烤

3.3 防火堤的疏散

（1）每個儲罐組的防火堤設置不少于兩處越堤人行踏步坡道，并設置在不同方位，踏步的設置不僅要滿足日常巡檢的需要，還要滿足事故狀態下人員逃生及消防的需要。

（2）防火堤內側高度≥1.5 m時，應在踏步或坡道之間增設踏步或逃逸爬梯，以便火災情況下逃生或與堤外人員及時聯系。

3.4 防火堤內的地面設計應符合下列規定

（1）防火堤內地面坡度宜為0.5%，方向至排水處；

（2）儲罐泄漏物可污染地下水或附近周邊環境，堤內地面必須采取防滲漏措施。

3.5 防火堤的密封性設計

（1）禁止在防火堤堤身上開孔洞。

（2）含油污水排污管在出防火堤處應設置水封，雨水排水管在出防火堤處設置截止閥門。

（3）工藝管線和冷卻給水管等管線在穿過防火堤時，應優選用地埋，從地坪面以下穿越，確保防火堤的密封性。必須明管穿過防火堤時，應設置套管并必須用非燃燒材料填實。無論以哪種方式過防火堤，都應在防火堤兩側管線上設置截止閥門。

4 結語

通過工程案例對防火堤設計的特點論述及其構造分析，防火堤設計的經濟性和安全性的統一及矛盾也顯現明顯，因受到種種條件制約，工程設計人員必須要先滿足規范的設計原則和工程建設的安全，之后才能優化項目的投資額平衡項目的經濟性。

參考文獻

[1] GB 50351-2005儲罐區防火堤設計規范[S]。endprint

摘 要：防火堤是用于常壓液體儲罐組，在油罐和其他液態危險品儲罐發生泄漏事故時，防止可燃液體外流和火災蔓延的構筑物。該文以內蒙古某原油商業儲備庫的石油罐區防火堤設計為研究對象，結合工程案例，對防火堤設計中遇到的問題與矛盾進行了分析與探討。

關鍵詞：防火堤 高度 抗傾覆 材料 構造

中圖分類號：TE88 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0083-01

儲罐內儲存的介質屬于可燃、易燃液體，儲罐區的存儲量噸位越大，發生事故造成的損失和社會影響隨之增大，根據《儲罐區防火堤設計規范》要求須在儲罐區外圍設置防火堤，其作用如下：

（1）臨時存放圍堤內有效容積能容納儲罐的事故漏油，防止漏油外泄。

（2）儲罐失火時防止火災漫延，減少損失量并且災情容易得到控制。

（3）易于處理罐區內的事故油污水和消防噴淋冷卻水等。

1 防火堤高度設計和抗傾覆驗算

（1）防火堤高度是由防火堤外側消防道路路面（或地面）至防火堤頂面的垂直距離。其高度考慮到操作人員在緊急事故發生時能迅速撤離，并能及時觀察和處理事故；或發生火災時，使能消防人員迅速跨越防火堤，進行消防工作。如防火堤過高，直接影響操作工人和消防人員觀察堤內事故情況；若防火堤過低，儲罐區占地面積會過大，會大幅度增加投資。

根據現行《儲罐區防火堤設計規范》要求：油罐組防火堤頂面應比計算液面高出0.2 m。立式油罐組的防火堤內側高度不應小于1.0 m，且外側高度不應大于2.2 m；臥式油罐組的防火堤內、外側高度均不應小于0.5 m。

油罐組防火堤有效容積應按下式計算：

V=AHj-（V1+V2+V3+V4）

從上述公式中可計算得出Hj

防火堤高度H=Hj+0.2+Δh

式中 V—防火堤有效容積（m3）

由防火堤中心線圍成的水平投影面積（m2）

Hj—設計液面高度（m）

V1—堤內設計液面高度內的一個最大油罐的基礎體積（m3）

V2—堤內除一個最大油罐以外的其他油罐在防火堤設計液面高度內的液體體積和油罐基礎體積之和（m3）

V3—防火堤中心線以內設計液面高度內的防火堤體積和內培土體積之和（m3）

V4—堤內設計液面高度內的隔堤、配管、設備及其他構筑物體積之和（m3）

Δh—堤內外地坪面高差（m）

（2）防火堤抗傾覆驗算，詳見抗傾覆驗算簡圖

Mw/M≥1.6

Mw=eG

式中 M—傾覆力矩換算至基礎底面每米堤長力矩設計值（kN·m/m）

Mw—每米堤長垂直荷載合力產生的穩定力矩設計值（kN·m/m）

e—垂直荷載合力作用線至基礎前端的水平距離（m）

2 防火堤的材料

防火堤的選材原則是在滿足安全因素要求的角度綜合考慮技術因素、經濟因素和環保因素等要求綜合分析如下。

（1）從安全角度分析：土堤耐高溫和密封性都是最好的；磚或砌塊防火堤屬于脆性材料，使用中容易出現裂縫，耐久性、安全性較差；毛石堤受高溫作用下有熱脹和熱分散作用，塊石容易開裂坍塌，且在高溫作用下巖石中的碳酸鈣分解產物石灰石再和水反應變為氫氧化鈣，加劇石材破壞，失去防火堤作用，使用上受到限制。鋼筋混凝土堤整體性好，強度高，抗震性能好，安全性能高，特別是當罐區下游地為生活區或重要工業區時，采用此防火堤更具有明顯的安全意義。

（2）從技術角度分析：土堤燃燒耐性能最好，而且沒有管線穿堤時密封差的難題，不也需要設置伸縮縫，但土堤的占地面積多（以本工程為例，1.9 m高的土堤基底寬度約7 m），維護工作量大；磚或砌塊防火堤施工簡單，取材方便，但使用過程中難以避免出現溫度裂縫或沉降裂縫；毛石防火堤整體性差，基礎抗不均勻沉降能力低，抗震性能差，只適用于抗震設防烈度≤6度的地區；鋼筋混凝土防火堤密封性、整體性好，抗震性能好，強度高。

（3）從經濟角度分析：磚或砌塊防火堤與毛石防火堤造價相當，而鋼筋混凝土防火堤的自身材料價格較高；儲罐區的投資不僅僅決定在防火堤自身的造價，還包括土地征用費，施工時還有土石方工程費等，對于土地資源緊缺的地區，土堤占地大而提高的費用相比可能就不占優勢了。同比1.9 m高的鋼筋混凝土防火堤，堤身厚度只有0.25 m（同樣高的磚堤厚度大約1.0 m），由于占地面積減小，從而增大了堤內的有效容積。

（4）從環保角度分析：土堤占用了大量的土地資源，磚或砌塊防火堤因取土制成，消耗了大量的自然資源和能源，已經受到限制；鋼筋混凝土防火堤將以其占用土地少、保護環境、節約資源而占主導地位。

從以往現場調研資料總結發現，許多小型磚砌防火堤在使用過程中墻身易出現明顯的裂縫，或在施工過程中溫度縫處理得不封閉，或防火堤墻身砌筑砂漿不飽滿等，這些現象導致防火堤密封性和整體穩定性差。故本工程優先選用整體性、密封性好，強度高，抗震性能優良的鋼筋混凝土防火堤。

3 防火堤的構造

3.1 防火堤變形縫的設置應符合下列規定

（1）變形縫的間距應根據建筑材料、地質條件和氣候特點按相關結構設計規范確定。（2）變形縫縫寬宜為30～50mm，采用非燃燒的柔性材料填充（如憎水性巖棉板）。

（3）變形縫不應設在防火堤轉角處或交叉處。

3.2 儲罐區發火災生事故時，火場內部溫度高達1千多攝氏度，只有內側噴涂隔熱防火涂料防火堤才能抵抗這種高溫燒烤

3.3 防火堤的疏散

（1）每個儲罐組的防火堤設置不少于兩處越堤人行踏步坡道，并設置在不同方位，踏步的設置不僅要滿足日常巡檢的需要，還要滿足事故狀態下人員逃生及消防的需要。

（2）防火堤內側高度≥1.5 m時，應在踏步或坡道之間增設踏步或逃逸爬梯，以便火災情況下逃生或與堤外人員及時聯系。

3.4 防火堤內的地面設計應符合下列規定

（1）防火堤內地面坡度宜為0.5%，方向至排水處；

（2）儲罐泄漏物可污染地下水或附近周邊環境，堤內地面必須采取防滲漏措施。

3.5 防火堤的密封性設計

（1）禁止在防火堤堤身上開孔洞。

（2）含油污水排污管在出防火堤處應設置水封，雨水排水管在出防火堤處設置截止閥門。

（3）工藝管線和冷卻給水管等管線在穿過防火堤時，應優選用地埋，從地坪面以下穿越，確保防火堤的密封性。必須明管穿過防火堤時，應設置套管并必須用非燃燒材料填實。無論以哪種方式過防火堤，都應在防火堤兩側管線上設置截止閥門。

4 結語

通過工程案例對防火堤設計的特點論述及其構造分析，防火堤設計的經濟性和安全性的統一及矛盾也顯現明顯，因受到種種條件制約，工程設計人員必須要先滿足規范的設計原則和工程建設的安全，之后才能優化項目的投資額平衡項目的經濟性。

參考文獻

[1] GB 50351-2005儲罐區防火堤設計規范[S]。endprint