探析防滲設計對石油化工土建結構的重要性

余金成，邱東

（西南化工研究設計院有限公司，四川 成都 610225）

0 引言

在石化土建結構實際設計中，各種方案既能夠體現出方案設計者技術水準，也能體現出其目光的遠見卓識，例如，土木工程建筑結構自身所包含文化內涵，及其對周圍環境影響。在規范立項和編制過程中，根據分析石油化工項目特點，并進行易滲漏部位實地考察和滲漏成因分析，并對不同防滲方案進行計算、分析和比較，最終形成石油化工項目防滲設計原則以及地面、地下管道、污水池、污水檢查井和閥門井等防滲設計方案。

1 概述

1.1 石化工程特點

對于生活垃圾處理槽而言，其終年貯存生活垃圾至少要高于生活垃圾處理槽內生活垃圾處理槽內生活垃圾。從上述比較可以類比看出，在石油化工項目中，有些地方（例如廢水槽）大于危險廢料填埋，而有些地方（例如地表）小于危險廢料填埋，所以，在這些地方應該采用不同防滲措施。在危化品填埋場內，其滲透液長年積累在防水面上，而石油化工項目只是在出現意外或者出現一些跑、滴等情況下，在地表積累一些污染物質，并且這些污染物質在地表積累很少一部分。雖然危廢填埋具有永久性質，但石油化工項目中設備、管線、污水池等都具有一定設計壽命，在到達其設計壽命后，進行替換或檢驗，才能投入運行。

1.2 石油化工土建結構設計原則

1.2.1 以人為本

建設首要目標是為人類需要，不管是什么類型的建設項目，都是為滿足人們精神、物質等，最后為人們提供一個良好環境。石化工業發展也是這樣。在這樣背景下，人類對生活環境關注越來越多，伴隨著對居住環境需求越來越高，人類在生活中希望能夠回到大自然，能夠更好地感受到大自然氣息。所以，在目前階段，大多數設計都是按照生態環保設計思想來進行。而最重要是可持續概念非常重要，可以利用建筑周圍自然條件，并與設施相配合，來營造出一個適合自己環境。在石化土建結構施工前，要進行詳細研究，并與建筑施工周邊相聯系，讓相關化工企業對該項目的土建結構需求進行研究，從而使其為防滲漏措施而進行研究，從根本上保障其施工質量。

1.2.2 符合國家規范

石化土建結構部分設計質量能否達到要求，能否成功地進行，能否符合國家規范和行業規定，這些主要取決于在對設計具有明確依據之后，設計師是否具有全方位視野，能夠有先見之明，能夠提前做好準備，從全局出發，對整個項目設計狀況進行控制。也就是說對于土建結構設計來說，需要對整個項目有一個完整了解。在進行設計時候，設計師要結合行業規范和相關標準，選擇適當圖冊，在繪制時候要盡可能地做到詳盡和完整，特別是對土建部分建設，要進行嚴謹工作，并結合勘探資料，對石化行業對土建結構需求進行深入地研究，多檢查和反思，確保結構設計合理性，設計圖表不會有任何偏差，以防止在設計上出現問題[1]。同時，所作簡略圖紙也應與石化土建要求相一致，這將有效地推動建設工作進行，并增強項目安全。

1.2.3 落實構造要求和計算取值細節運用

目前所用的《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010）更加強調混凝土耐用性，考慮到混凝土保護層厚度會對混凝土結構耐用性有很大影響，該規范對混凝土保護層厚度方面提出更高要求。實例分析：將原有縱向應力筋外側邊緣計算方法，改變為箍筋外側邊緣計算方法。在基礎區域中，由于鋼筋很可能會與水或腐蝕性材料相接觸，所以在基礎區域中，混凝土保護會有更多厚度，但在現實中，卻經常會出現腐蝕現象。而產生這種現象主要因素，就是由于在舊規范中沒有考慮到新規范中參數改變，使得混凝土耐久性沒有通過，所以我們需要提升自己觀念，讓自己設計能夠按照新規范來執行。

1.2.4 地下水污染防治原則

在石化工程中，加強對周圍生態系統進行有效保護，避免對地下水源造成危害，是石化工程建設中一個重要環節。地下水防治工程是指按照環境影響評價和批準有關規定，從防滲工程、監測方案和應急處置等角度，對地下水源地防滲工程等內容，實現對地下水源地防滲要求，以達到環境保護“三同時”的目的，保證工程安全平穩的運行。對于新建成石化的工程，如果有潛在地下水污染問題，就要遵循“源頭控制、末端控制、污染監控、應急響應”基本原理，從污染物產生、防滲、擴散到應急響應全過程控制[2]。

1.2.5 符合地質情況

土建工程基礎設計前，設計師應該對工程地質條件、施工條件、上部結構、相鄰建筑等多種要素展開全面研究，通過對這些要素進行綜合、全面的研究，可以為土建結構的設計施工提出相應的規范。建造前，集合大家的智慧，現場要求來看，成本等各個角度進行仔細的比較，最終得出最符合成本效益的基本計劃。此項工程的整體建設具有重要的意義。在進行地基的工程建設時，要參照現場勘察的相關數據，進行具體的工程設計。方案的選取時，要與當地的地理條件相適應，在石油化工領域的土建結構進行施工前，要以該設計方案為依據，對其對環境所產生的影響進行評價，這也是進行方案選取關鍵步驟。計劃的設計和選取時，必須根據石油化工的實際需求，充分利用自身的受理性特性[3]。

2 石油化工土建防滲漏設計

2.1 設計黏土防滲層

黏土防滲層是一種常用土建材料，其滲透率低于1×10-7cm/s，但就建筑工程中該材料的使用厚度而言，其不能大于1.5m。在設計和施工完成之后，為防止泥土中水分大量損失，導致土質干燥開裂，影響到結構層抗滲性能，也要求在原有黏土層上添加一層沙石層，其厚度為0.2m，其功能是對黏土層中水分進行損失進行限制，當污染物經過該部位時，可以將其轉向從而對其進行過濾。另外，在進行填筑地基設計時，還應根據地基實際情況來進行填筑，以確保填筑地基在一定時間里能完全地起到填筑地基效果。決定其服役期限理由是：若要替換黏性土層，則需進行一次大范圍開挖，且工程龐大，加大其建設困難程度，且在整個替換全流程中，其費用也會隨之提高，在設計黏性土層時，應確保其滿足服役期限，并防止在半路進行替換[4-5]。

2.2 鈉基膨潤土防水毯防滲層

此防滲層由混凝土、砂石墊層及鈉基膨潤土防水氈組成，混凝土厚度為0.1m，砂石墊層厚度為0.3m，而在鈉基膨潤土防水氈應用中，需要其一直處在水飽和條件下，并受到一定壓力，只有這樣其防滲效果才能起到作用，其壓力源頭是防水氈上部混凝土、砂石墊層。在石化項目土建工程中，如果是在干旱天氣下，由于降雨不夠，使得防水氈狀況一直處于非飽和情況下，就可能造成污染物中物質與防水氈相結合后，有可能會引起其產生水化反應，這時，防滲透層效果就會失去，如果工程決定在氣候干旱地區施工，就不可以采用這一防滲透層。

2.3 抗滲混凝土防滲層

這種防滲層是比較常用一種方法，其被設計成將防滲層和地表相結合，使得整個防滲層構造更為穩固，保證結構完整性，達到良好防滲效果。其設計需要對混凝土強度和在使用后所要實現防滲級別進行決定，也就是按照項目土建的需要，混凝土強度要在C20 及以上，抗滲強度要在P6 及以上，所做防滲層厚度要大于0.1m，并且要對其地基進行壓實，并且要對其進行壓實，壓實級別要大于0.95。除以上幾個方面之外，為使其具備較好抗滲透性能，還需要對所需要材質進行科學選用，以達到對其所提各項性能指標滿足，此外，還需要對防滲材料其進行合理抗滲透性能分析，并對其進行合理抗滲透性能分析，使其在總體上與相關標準相一致。

3 土建結構設計方面存在的問題分析

根據石油化工工程土建結構構造設計中關于防滲漏部分進行總結，發現土建結構構造設計中一些問題：一是建筑材質問題，設計人員忽略設計精度和規范性，甚至忽略材質性能，導致建筑材質不規范從而在建筑結構使用中產生惡劣影響。例如，由于混凝土強度沒有達到標準等原因，使得混凝土強度沒有得到充分發揮出來，從而導致混凝土的品質問題。在進行結構設計時，對其進行最優強度設計，以便能夠達到工程要求。否則就會出現坍塌、開裂等意外情況。此外，由于水泥行業更新規范，使其可供選用種類越來越多，選用何種類型水泥也顯得尤為重要。其次土建筑保護層厚度的設計，目前在其設計上已經有很大改進，然而隨著保護層厚度增加，土建結構的水溶性也出現新問題。在石油化工生產中，由于長期處于水中，水泥構件力學性能會逐漸降低，這會對石油化工土建施工產生嚴重影響。再者就是進行載荷設計，這也是整個設計過程中的重要部分，所以在進行載荷設計前，需要與實際情況相聯系，對其進行深入調查和研究，確定出一個合適載荷數值，以確保荷載量范圍正常。

4 防滲設計重要性與加強防滲對策

4.1 防滲設計重要性分析

在石化生產中所產生廢料，特別是廢水，往往會包含高含量的污染物，而這種廢水如果以泄漏等方式流入地下水中，就會給地下水質帶來比較大的污染和危害。地下水環境污染效果并不只是對環境污染那么簡單，因為地下水是一個比較大循環體系，在它的循環體系中，有一些污染物會在它循環體系中進行大面積傳播，對其他區域地下水環境，甚至是地表水體都會產生一定程度污染，并且有一些污染物還會伴隨著水分揮發，被帶入空氣環境中，產生更加惡劣后果。從人類對水源使用情況出發，大部分區域生活用水都是來源于地下。如果在城市供水過程中沒有得到充分解決時，那么對地下水的污染就會進入到人類身體之中，對人類身體產生傷害。如果農業灌溉用水被污染，就會使作物因為受到有毒物質作用，降低產量，或者因為植物根部吸收土壤中含有有毒成分，會引起食物質量問題，威脅著人類身體健康。因為，地下水污染具有很大危險性，而且它治理難度也比較大。所以不論是從對生態系統角度來考慮，還是從對石化公司本身角度來考慮，都需要在源頭上強化預防和控制。也就是要強化在石油化工土建結構建設中的防滲漏設計，通過引入國外先進、可信防滲漏技術，并與公司自身具體情況相聯系，做好防滲漏方面工作，提高對地下水環境污染問題防治能力，將最大程度防止地下水污染問題出現。這也是目前情況下，對我國石化行業可持續發展一種必要需求。

4.2 加強防滲對策

在地基基礎設計時，一定要根據具體條件精確地進行，避免依賴過去經驗。首先，在進行建筑結構設計時要與國際上相關規定以及相關工程技術規范相一致，對所采用材質進行相應計算，并進行相應修改。在工程實踐中，應加強對工程質量的重視，嚴格按標準施工。其次，在設計過程中，最重要是合理加載，加載取值是影響整體施工重要因素。可以雇傭相關專家來做這件事。其中最主要是對荷載、材料和防護層厚度優化，以及對建筑物整體性能優化，這對建筑物整體性能有很大影響。通過對工程實例的深入了解，并根據現場調查數據進行細致研究，對工程進行優化并確保工程建設質量。

4.3 防滲設計具體應用

當前石化設備地面污染已經變成一個亟待處理重大問題，要想能夠更好地對周圍生態進行保護，給人們帶來更好生存條件，就需要有關單位對這些問題進行全方位防治，降低石化設備在生產中所引起的各類污染，從而保證人們身體健康。在進行防滲設計時，要結合過去工作和目前具體狀況，對每個步驟都要做出對應防滲計劃，并貫徹到整個生產流程中，防止有害物滲透到地面或地面之下，給人類生活帶來不利影響。同時有關工作人員要做好原料的運輸和儲存工作，對生產和污染的防治等各方面管理，從而實現全面治理。針對地上污染進行控制，應該將修建管道作為首要出發點，在輕污染、含油、含油雨水的管道進行安裝時，應該采取地面安裝方法。這與以前地下管線比較，該方法的顯著優勢體現在后續的生產和運輸中，如果管道發生滲漏，工作人員能夠第一時間察覺，快速進行相應處置。對于地下污染的治理，通常采取的是消極治理方式，這是因為石油化工行業較為龐大且牽扯到各個方面，所以它具有一個環狀特性。某一個方面一旦出問題，將會引起一系列的連鎖效應。相反，做好對應治理工作，將為后面工作提供便利，所以工作人員可以以地表滲透為切入點，對所產生滲透物質進行及時回收和處置，這種方法將會使地下滲透問題降到最低，實現環境保護的目的。

5 結語

總而言之，石油化工土建防滲設計不僅是建筑物質量反映，也是生產開展中一個關鍵環節，在進行作業前，要根據土建結構情況來選擇防滲層，使整個作業具有針對性，才能起到相應的防滲作用。采用科學工藝，對污染物進行有效防治，才能確保石化工業健康發展。