探析防滲設(shè)計對石油化工土建結(jié)構(gòu)的重要性

余金成，邱東

（西南化工研究設(shè)計院有限公司，四川 成都 610225）

0 引言

在石化土建結(jié)構(gòu)實際設(shè)計中，各種方案既能夠體現(xiàn)出方案設(shè)計者技術(shù)水準(zhǔn)，也能體現(xiàn)出其目光的遠(yuǎn)見卓識，例如，土木工程建筑結(jié)構(gòu)自身所包含文化內(nèi)涵，及其對周圍環(huán)境影響。在規(guī)范立項和編制過程中，根據(jù)分析石油化工項目特點，并進(jìn)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(jìn)行計算、分析和比較，最終形成石油化工項目防滲設(shè)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(shè)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(nèi)生活垃圾處理槽內(nèi)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(yīng)該采用不同防滲措施。在危化品填埋場內(nèi)，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(xiàn)意外或者出現(xiàn)一些跑、滴等情況下，在地表積累一些污染物質(zhì)，并且這些污染物質(zhì)在地表積累很少一部分。雖然危廢填埋具有永久性質(zhì)，但石油化工項目中設(shè)備、管線、污水池等都具有一定設(shè)計壽命，在到達(dá)其設(shè)計壽命后，進(jìn)行替換或檢驗，才能投入運行。

1.2 石油化工土建結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1.2.1 以人為本

建設(shè)首要目標(biāo)是為人類需要，不管是什么類型的建設(shè)項目，都是為滿足人們精神、物質(zhì)等，最后為人們提供一個良好環(huán)境。石化工業(yè)發(fā)展也是這樣。在這樣背景下，人類對生活環(huán)境關(guān)注越來越多，伴隨著對居住環(huán)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(shù)設(shè)計都是按照生態(tài)環(huán)保設(shè)計思想來進(jìn)行。而最重要是可持續(xù)概念非常重要，可以利用建筑周圍自然條件，并與設(shè)施相配合，來營造出一個適合自己環(huán)境。在石化土建結(jié)構(gòu)施工前，要進(jìn)行詳細(xì)研究，并與建筑施工周邊相聯(lián)系，讓相關(guān)化工企業(yè)對該項目的土建結(jié)構(gòu)需求進(jìn)行研究，從而使其為防滲漏措施而進(jìn)行研究，從根本上保障其施工質(zhì)量。

1.2.2 符合國家規(guī)范

石化土建結(jié)構(gòu)部分設(shè)計質(zhì)量能否達(dá)到要求，能否成功地進(jìn)行，能否符合國家規(guī)范和行業(yè)規(guī)定，這些主要取決于在對設(shè)計具有明確依據(jù)之后，設(shè)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(zhǔn)備，從全局出發(fā)，對整個項目設(shè)計狀況進(jìn)行控制。也就是說對于土建結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，需要對整個項目有一個完整了解。在進(jìn)行設(shè)計時候，設(shè)計師要結(jié)合行業(yè)規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選擇適當(dāng)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(shè)，要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)工作，并結(jié)合勘探資料，對石化行業(yè)對土建結(jié)構(gòu)需求進(jìn)行深入地研究，多檢查和反思，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性，設(shè)計圖表不會有任何偏差，以防止在設(shè)計上出現(xiàn)問題[1]。同時，所作簡略圖紙也應(yīng)與石化土建要求相一致，這將有效地推動建設(shè)工作進(jìn)行，并增強(qiáng)項目安全。

1.2.3 落實構(gòu)造要求和計算取值細(xì)節(jié)運用

目前所用的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010—2010）更加強(qiáng)調(diào)混凝土耐用性，考慮到混凝土保護(hù)層厚度會對混凝土結(jié)構(gòu)耐用性有很大影響，該規(guī)范對混凝土保護(hù)層厚度方面提出更高要求。實例分析：將原有縱向應(yīng)力筋外側(cè)邊緣計算方法，改變?yōu)楣拷钔鈧?cè)邊緣計算方法。在基礎(chǔ)區(qū)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(chǔ)區(qū)域中，混凝土保護(hù)會有更多厚度，但在現(xiàn)實中，卻經(jīng)常會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。而產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要因素，就是由于在舊規(guī)范中沒有考慮到新規(guī)范中參數(shù)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(shè)計能夠按照新規(guī)范來執(zhí)行。

1.2.4 地下水污染防治原則

在石化工程中，加強(qiáng)對周圍生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行有效保護(hù)，避免對地下水源造成危害，是石化工程建設(shè)中一個重要環(huán)節(jié)。地下水防治工程是指按照環(huán)境影響評價和批準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定，從防滲工程、監(jiān)測方案和應(yīng)急處置等角度，對地下水源地防滲工程等內(nèi)容，實現(xiàn)對地下水源地防滲要求，以達(dá)到環(huán)境保護(hù)“三同時”的目的，保證工程安全平穩(wěn)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(jiān)控、應(yīng)急響應(yīng)”基本原理，從污染物產(chǎn)生、防滲、擴(kuò)散到應(yīng)急響應(yīng)全過程控制[2]。

1.2.5 符合地質(zhì)情況

土建工程基礎(chǔ)設(shè)計前，設(shè)計師應(yīng)該對工程地質(zhì)條件、施工條件、上部結(jié)構(gòu)、相鄰建筑等多種要素展開全面研究，通過對這些要素進(jìn)行綜合、全面的研究，可以為土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計施工提出相應(yīng)的規(guī)范。建造前，集合大家的智慧，現(xiàn)場要求來看，成本等各個角度進(jìn)行仔細(xì)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(shè)具有重要的意義。在進(jìn)行地基的工程建設(shè)時，要參照現(xiàn)場勘察的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行具體的工程設(shè)計。方案的選取時，要與當(dāng)?shù)氐牡乩項l件相適應(yīng)，在石油化工領(lǐng)域的土建結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工前，要以該設(shè)計方案為依據(jù)，對其對環(huán)境所產(chǎn)生的影響進(jìn)行評價，這也是進(jìn)行方案選取關(guān)鍵步驟。計劃的設(shè)計和選取時，必須根據(jù)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(shè)計

2.1 設(shè)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(shè)計和施工完成之后，為防止泥土中水分大量損失，導(dǎo)致土質(zhì)干燥開裂，影響到結(jié)構(gòu)層抗?jié)B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(jìn)行損失進(jìn)行限制，當(dāng)污染物經(jīng)過該部位時，可以將其轉(zhuǎn)向從而對其進(jìn)行過濾。另外，在進(jìn)行填筑地基設(shè)計時，還應(yīng)根據(jù)地基實際情況來進(jìn)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(jìn)行一次大范圍開挖，且工程龐大，加大其建設(shè)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(shè)計黏性土層時，應(yīng)確保其滿足服役期限，并防止在半路進(jìn)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(yīng)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(zhì)與防水氈相結(jié)合后，有可能會引起其產(chǎn)生水化反應(yīng)，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(qū)施工，就不可以采用這一防滲透層。

2.3 抗?jié)B混凝土防滲層

這種防滲層是比較常用一種方法，其被設(shè)計成將防滲層和地表相結(jié)合，使得整個防滲層構(gòu)造更為穩(wěn)固，保證結(jié)構(gòu)完整性，達(dá)到良好防滲效果。其設(shè)計需要對混凝土強(qiáng)度和在使用后所要實現(xiàn)防滲級別進(jìn)行決定，也就是按照項目土建的需要，混凝土強(qiáng)度要在C20 及以上，抗?jié)B強(qiáng)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(jìn)行壓實，并且要對其進(jìn)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?jié)B透性能，還需要對所需要材質(zhì)進(jìn)行科學(xué)選用，以達(dá)到對其所提各項性能指標(biāo)滿足，此外，還需要對防滲材料其進(jìn)行合理抗?jié)B透性能分析，并對其進(jìn)行合理抗?jié)B透性能分析，使其在總體上與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相一致。

3 土建結(jié)構(gòu)設(shè)計方面存在的問題分析

根據(jù)石油化工工程土建結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計中關(guān)于防滲漏部分進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)土建結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計中一些問題：一是建筑材質(zhì)問題，設(shè)計人員忽略設(shè)計精度和規(guī)范性，甚至忽略材質(zhì)性能，導(dǎo)致建筑材質(zhì)不規(guī)范從而在建筑結(jié)構(gòu)使用中產(chǎn)生惡劣影響。例如，由于混凝土強(qiáng)度沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)等原因，使得混凝土強(qiáng)度沒有得到充分發(fā)揮出來，從而導(dǎo)致混凝土的品質(zhì)問題。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對其進(jìn)行最優(yōu)強(qiáng)度設(shè)計，以便能夠達(dá)到工程要求。否則就會出現(xiàn)坍塌、開裂等意外情況。此外，由于水泥行業(yè)更新規(guī)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(hù)層厚度的設(shè)計，目前在其設(shè)計上已經(jīng)有很大改進(jìn)，然而隨著保護(hù)層厚度增加，土建結(jié)構(gòu)的水溶性也出現(xiàn)新問題。在石油化工生產(chǎn)中，由于長期處于水中，水泥構(gòu)件力學(xué)性能會逐漸降低，這會對石油化工土建施工產(chǎn)生嚴(yán)重影響。再者就是進(jìn)行載荷設(shè)計，這也是整個設(shè)計過程中的重要部分，所以在進(jìn)行載荷設(shè)計前，需要與實際情況相聯(lián)系，對其進(jìn)行深入調(diào)查和研究，確定出一個合適載荷數(shù)值，以確保荷載量范圍正常。

4 防滲設(shè)計重要性與加強(qiáng)防滲對策

4.1 防滲設(shè)計重要性分析

在石化生產(chǎn)中所產(chǎn)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(zhì)帶來比較大的污染和危害。地下水環(huán)境污染效果并不只是對環(huán)境污染那么簡單，因為地下水是一個比較大循環(huán)體系，在它的循環(huán)體系中，有一些污染物會在它循環(huán)體系中進(jìn)行大面積傳播，對其他區(qū)域地下水環(huán)境，甚至是地表水體都會產(chǎn)生一定程度污染，并且有一些污染物還會伴隨著水分揮發(fā)，被帶入空氣環(huán)境中，產(chǎn)生更加惡劣后果。從人類對水源使用情況出發(fā)，大部分區(qū)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(jìn)入到人類身體之中，對人類身體產(chǎn)生傷害。如果農(nóng)業(yè)灌溉用水被污染，就會使作物因為受到有毒物質(zhì)作用，降低產(chǎn)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(zhì)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(tài)系統(tǒng)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(qiáng)化預(yù)防和控制。也就是要強(qiáng)化在石油化工土建結(jié)構(gòu)建設(shè)中的防滲漏設(shè)計，通過引入國外先進(jìn)、可信防滲漏技術(shù)，并與公司自身具體情況相聯(lián)系，做好防滲漏方面工作，提高對地下水環(huán)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(xiàn)。這也是目前情況下，對我國石化行業(yè)可持續(xù)發(fā)展一種必要需求。

4.2 加強(qiáng)防滲對策

在地基基礎(chǔ)設(shè)計時，一定要根據(jù)具體條件精確地進(jìn)行，避免依賴過去經(jīng)驗。首先，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時要與國際上相關(guān)規(guī)定以及相關(guān)工程技術(shù)規(guī)范相一致，對所采用材質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)計算，并進(jìn)行相應(yīng)修改。在工程實踐中，應(yīng)加強(qiáng)對工程質(zhì)量的重視，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)施工。其次，在設(shè)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?？梢怨蛡蛳嚓P(guān)專家來做這件事。其中最主要是對荷載、材料和防護(hù)層厚度優(yōu)化，以及對建筑物整體性能優(yōu)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(jù)現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致研究，對工程進(jìn)行優(yōu)化并確保工程建設(shè)質(zhì)量。

4.3 防滲設(shè)計具體應(yīng)用

當(dāng)前石化設(shè)備地面污染已經(jīng)變成一個亟待處理重大問題，要想能夠更好地對周圍生態(tài)進(jìn)行保護(hù)，給人們帶來更好生存條件，就需要有關(guān)單位對這些問題進(jìn)行全方位防治，降低石化設(shè)備在生產(chǎn)中所引起的各類污染，從而保證人們身體健康。在進(jìn)行防滲設(shè)計時，要結(jié)合過去工作和目前具體狀況，對每個步驟都要做出對應(yīng)防滲計劃，并貫徹到整個生產(chǎn)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(guān)工作人員要做好原料的運輸和儲存工作，對生產(chǎn)和污染的防治等各方面管理，從而實現(xiàn)全面治理。針對地上污染進(jìn)行控制，應(yīng)該將修建管道作為首要出發(fā)點，在輕污染、含油、含油雨水的管道進(jìn)行安裝時，應(yīng)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(yōu)勢體現(xiàn)在后續(xù)的生產(chǎn)和運輸中，如果管道發(fā)生滲漏，工作人員能夠第一時間察覺，快速進(jìn)行相應(yīng)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(yè)較為龐大且牽扯到各個方面，所以它具有一個環(huán)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(yīng)。相反，做好對應(yīng)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(chǎn)生滲透物質(zhì)進(jìn)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(xiàn)環(huán)境保護(hù)的目的。

5 結(jié)語

總而言之，石油化工土建防滲設(shè)計不僅是建筑物質(zhì)量反映，也是生產(chǎn)開展中一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在進(jìn)行作業(yè)前，要根據(jù)土建結(jié)構(gòu)情況來選擇防滲層，使整個作業(yè)具有針對性，才能起到相應(yīng)的防滲作用。采用科學(xué)工藝，對污染物進(jìn)行有效防治，才能確保石化工業(yè)健康發(fā)展。