南方石化配套涉海工程的研究

沈 斌，孟春梅，张永利

（1. 中化泉州石化有限公司, 福建 泉州 362103； 2. 韩山师范学院生态环境研究所, 广东 潮州 521041）

南方石化配套涉海工程的研究

沈 斌1，孟春梅1，张永利2

（1. 中化泉州石化有限公司, 福建 泉州 362103； 2. 韩山师范学院生态环境研究所, 广东 潮州 521041）

对于中化泉州石化有限公司的配套涉海工程，设计了集疏运方式、代表船型、主要物料特性、装卸方案及码头总平面布置；研究配套工程消防、给水、排水、伴热和扫线，并对疏浚物处置、爆破方案进行探讨，结果确定了具体的爆破方案。

石化; 涉海工程; 码头; 配套; 施工

石化工程建设涉及问题众多[1]，配套涉海工程的建设对于石化整体工程的建设意义重大[2-3]。中化泉州石化有限公司建设项目的配套码头工程包括：30万t级原油码头1座(黄干岛0#泊位)；10万t级、5万t级、3万t级、1万t级码头各1座(青兰山1#～4#泊位)。0#泊位只用于原油卸船，1#泊位即用于原油卸船，也发送一定量的成品油，2#～4#泊位只用于发送成品油。本码头工程属中化泉州炼油项目的配套工程，是企业自建、自管的码头，为工厂接运原料和发运产品[4-5]。

1 码头工程

1.1 集疏运方式

根据中化泉州石化有限公司建设中化泉州1200万t/a炼油项目的计划，其原油进口及成品油出口主要是通过海上运输来完成的，每年需从国外进口原油1 200万t，出口成品油672.81万t，总吞吐量为1 872.81万t /a, 集疏运量见表1。

1.2 设计代表船型

从国内外原油的运输船型看，一般采用10～30万t级，其它成品油的运输船型为1 000 t级～5万t级。为此，本工程设计船型为1 000 t级～30万t级船型。

表1 本工程集疏运量表Table 1 Scale for collection and distribution of this project 万t/a

1.3 主要物料特性

码头转运的货物理化性质见表2。

1.4 装卸方案

（1）卸船工艺

船上卸料泵输油臂码头物料管海底输油管线青兰山库区

（2）装船工艺

储罐区装船泵罐区物料管码头物料管输油臂船

（3）扫线工艺

目前管道考虑专管专用，一般不扫线，当管道需要检修清扫时，可采用蒸汽、氮气、压缩空气或其它临时措施。采用何种扫线介质，主要根据输送物料性质确定。

表2 码头集疏运液体货物理化性质Table 2 Physical and chemical properties of collection and distribution of liquid cargo terminal

1.5 码头总平面布置

（1）黄干岛北侧水域建设方案

30万t级码头（0#泊位）呈“蝶”形布置，由工作平台、靠船墩、系缆墩组成，引桥对应为0#引桥，引桥上布设管廊。引桥根部设有消防控制平台一座，内设变电所、泡沫发生器房、柴油发电机房、控制室、调度间、工具间等。

具体布置详见码头总平面布置图1。

（2）青兰山东南侧水域建设方案

本阶段根据液体化工码头靠泊船型的多样化、系缆方式不同、靠泊方式的不同提出了2个总平面布置方案。

总平面布置方案一：

根据拟建码头前沿的水深条件，由北向南依次布置1#～4#泊位，1#～4#泊位均呈“蝶”形布置，由工作平台、靠船墩、系缆墩、钢引桥等组成，工作平台均通过单引桥同后方罐区连接，引桥对应为1#～4#引桥，引桥上布设管廊和车道。1#～4#泊位利用岸线总长度为1 150 m。在1#、3#、4#引桥根部陆域上各设配电间一座，内设有配电室、泡沫罐房等设施；在2#引桥设消防控制楼一座，内设有配电室、值班室、控制室、工具间等设施。1#泊位工作平台后沿布设1个工作船泊位。

2#、3#泊位均考虑“一大兼二小”方案，即2#泊位当不停泊5万t级船舶时可同时停靠2艘5 000吨级船舶，3#泊位当不停靠3万t级船舶时可同时停靠2艘3 000 t级船舶。

总平面布置方案二：

本方案平面布置与方案一基本一致，仅1#泊位采用“一大兼二小”方案，即 1#泊位当不停泊 10万吨级船舶时可同时停靠2艘5 000 t级船舶；2#～ 4#泊位呈直线形布置，由工作平台、系缆墩、钢引桥等组成，其余同总平面布置方案一。2#、3#泊位同样考虑“一大兼二小”功能。

(3) 码头高程及尺度设计

设计高水位：7.06 m（高潮位累积频率10%）；

设计低水位：0.68 m（低潮位累积频率90%）；

极端高水位：8.69 m（50年一遇高水位）；

极端低水位：-0.40 m（50年一遇低水位）。

码头相关高程设计见表 3，码头主要尺度见表4，码头总平面布置见图1。

表3 码头相关高程设计Table 3 Designs of terminal-related elevations m

表4 码头主要尺度Table 4 Major scales of terminal m

图1 码头平面布置图Fig. 1 Floor plan of terminals

(4) 港区定员

本工程将借鉴国内外化工码头的组织管理经验，形成高效精干的组织管理系统。码头上设置操作工 2～40名，每班岗位定员，按四班三运转计配人员。

(5) 水工结构

码头、引桥和围堤结构安全等级均按Ⅱ级建筑物设计。水工建筑物主要尺度及结构形式见表 5。0#～4#泊位均采用高桩梁板结构，水工结构考虑斜桩锚岩方案。

2 配套工程

2.1 消 防

黄干岛水域（0#泊位）为1个30万t级原油进口泊位，消防标准为甲类一级码头。青兰山水域（1#～4#泊位）最大靠泊船型为10万t级油船，装卸物料的火灾危险性包括甲A和甲B，消防标准为甲类一级码头。

表5 水工建筑物规格及结构形式Table 5 Specifications and structures of hydraulic structures.

2.2 给 水

根据码头用水情况的不同，分为生活给水系统与消防给水系统二个系统。生活给水系统供给船舶用水、码头员工用水及装卸区冲洗用水等；消防给水系统供给码头、引桥区域事故火灾时灭火消防用水。本工程青兰山水域给水由后方库区供给。黄干岛水域生活饮用水采用桶装纯净水，生活洗涤用水等由船舶定期输送，不供给船舶加水，消防用水取用海水。

2.3 排 水

未被污染的码头面、引桥面雨水自流排入水体。码头装卸区范围内设置围坎，并在每个码头结构下方均设置集污池，每个集污池容积约60 m3，收集围坎内地面冲洗污水及初期雨水。青兰山 1#～4#泊位码头污水由污水泵提升后送至厂区污水处理场统一处理。0#泊位码头装卸区围坎范围内雨污水收集后由有资质的油污水接收船接收，并转运至青兰山码头，由船上的泵将污水打至污水罐，与青兰山码头的各类生产废水一并通过管道送回厂区污水处理场处理。

目前，中化泉州有限公司已与泉州兴通港口服务发展有限公司签订了码头污水、生活垃圾接收处理的框架协议。0#泊位运营期的码头生活污水、码头冲洗水、初期雨水；船舶舱底水、船舶生活污水等由该公司运输至青兰山码头，落实岸上接收。外轮船舶生活垃圾由该公司接收处理。

2.4 伴 热

根据“工艺”的伴热要求，本工程 1#～2#泊位及引桥布置蒸汽管线，所需蒸汽由后方青兰山库区提供，交接点均为引桥陆域根部。蒸汽伴热及凝结水排放采用分段设置供汽分配管及凝结水集合管的方案。蒸汽管线与工艺管线共架敷设。管道的连接，除设备、阀门等处用法兰连接外，采用焊接。

2.5 扫 线

根据“工艺”的扫线要求，本工程 1#～4#泊位布置氮气管线，所需氮气由后方青兰山库区提供，交接点均为引桥陆域根部。氮气管线与工艺管线共架敷设。0#泊位位于黄干岛，扫线用氮气由布置在该泊位的制氮装置提供。

3 施工方案

施工便道和平台采用小钢管桩，面层铺设钢板。栈桥及码头的桩基均采用钻孔灌注桩，具体施工顺序如下：

预制钢管桩→打桩夹围囹 → 嵌岩或锚岩→现浇墩台或横梁 →安装梁板 → 现浇面层 → 安装附属设施。

3.1 疏浚物处置方案

正本工程疏浚总量约为93万m3，且不适宜吹填，需外抛。根据当地调查及钻探揭露，表层疏浚物的组成主要为淤泥、淤泥混砂。调头区炸礁3万m3，共计96万m3需外抛。本工程抛泥区设在国家海洋局规定的湄洲湾临时海洋倾倒区，该区位于湄洲湾湾口外（剑屿东南向）约8.5 km处，中心位置坐标E119°06′21″，24°56′25″，半径为1.0 km的圆形海区内，水深19 m左右。2010年3月建设单位中化泉州石化有限公司向湄洲湾港口管理局提出关于青兰山水域码头施工期疏浚物倾倒的申请(附件5.1)，同年8月湄洲湾港口管理局对该申请出具了复函，同意本项目青兰山水域码头施工期疏浚物运至湄洲湾海洋临时倾倒区。建设单位应尽早向福建省海洋与渔业厅提出倾废申请，施工中根据许可证批准的倾倒区、倾废量、施工期进行施工。

3.2 爆破方案

本项目爆破点位于1#泊位调头区，面积约1.62 ha，礁石量约3万m3。水面钻孔、炸礁主要由炸礁船完成，船上配有4台高风压潜孔钻机执行炸礁钻孔。清礁使用16 m3抓斗挖泥船配500 m3开体式石驳。每日可清挖石碴约1 000 m3左右。主要施工方案如下：

水深测量；炸礁船定位；下套管；钻孔；装药；连接起爆体；钻爆船撤离爆区；引爆。

（1）爆破方案

孔距a：取a= 2.5 m。

孔径d：采用冲击回转钻进方法，孔径d= 100～110 mm。

排距b：根据本爆破区的岩石性质等，设计排距b= 2.5 m。

超钻深度Δh：设计超钻深度Δh取1.2～1.5 m。

药柱直径D：本工程中使用的药柱为乳化震源药柱，药柱直径D＝80 mm。采用毫秒微差爆破。

（2）船位和孔位布置

爆破施工船上安装有4台钻机，可以来回移动，钻井规格为长22 m宽10 m。施工时将钻井长边平行管沟轴线方向布置，在垂直管沟的轴线方向每排钻三个孔，排与排之间的钻孔错开0.6 m布置。根据实际情况爆破参数可以调整，但是定位一次后能完成管沟长度24 m(包括钻井长22 m和两端各超宽1 m)。每个船位的布孔图见图2。施工前将施工区域的布孔图用电子版的形式输入测量软件中，移船定位时，打开测量软件直接在屏幕上显示船舶的位置，直到实际位置和设计位置在误差范围内为止。

图2 孔位布置平面图Fig. 2 Floor plan of hole layout

（3）钻 孔

按照以上船位布置，采用潜孔冲击钻钻孔，一次钻至设计要求孔底标高。

（4）装 药

本工程拟爆破采用特定的塑料筒装柱状炸药，该炸药防水性强，爆炸性能好。炮孔钻完并经验收合格后，由炮工装药，装药结构图见图3。

图3 装药结构图Fig. 3 Charge chart

式中：Q—炮孔装药量，kg；

q—炸药单耗，kg/m3，取q=1.2 kg/m3；

a、b、H—孔距、排距、实际钻孔深度（含超深），m。

不同深度的炮孔装药量见表6。

表6 不同孔深装药量表Table 6 Inventory charge of different depth holes

实际操作中，除孔口装入约0.5 m长的砂袋外，孔内装满炸药。药柱长度＜3 m时装一个起爆体，装在炸药长度下部约1/3处；药柱长度≥3 m时，装2个起爆体，各装在距药柱底部的1/4和3/4位置。一次起爆药量不超过200 kg。

本项目爆破点位于1#泊位调头区，面积约1.62 ha，礁石量约3万m3。水面钻孔、炸礁主要由炸礁船完成。清礁使用16 m3抓斗挖泥船配500 m3开体式石驳。药柱为乳化震源药柱，雷管为高强度毫米导爆雷管。一次起爆总药量不超过200 kg；单孔药量不超过24 kg。对钻孔深度超过3 m孔深的孔，采用孔内2次微差起爆。炸礁量保守估计为400 m3/d，3万m3共需约75 d。

4 结论与建议

（1）设计了配套涉海工程的集疏运方式、代表船型、主要物料特性、装卸方案及码头总平面布置。

（2）确定了消防、给水、排水、伴热和扫线配套公布过程的建设，并对疏浚物处置、爆破方案进行探讨，结果确定了具体的爆破方案。

[1] 张庆营, 张新明, 孟令枫, 等. 我国海洋石油工程行业发展现状及趋势[J]. 中国水运, 2010, 10(4): 60-61.

[2] 方华灿. 我国海洋石油工程及装备的关键技术创新[J]. 石油和化工设备, 2004, 3(1): 12-16.

[3] 行业图书编委会. 最新石化工程设计与技术改造及国家标准实施手册[M]. 北京: 中国石化出版社, 2006.

[4] 杨义菊,叶银灿,田双凤. 涉海工程环境保护的探讨——以册子岛原油储运工程为例［J］.海洋开发与管理，2005(5).

[5] 卢静.试论涉海工程海洋环境影响评价管理信息系统的构建［J］.浙江教育学院学报，2007(2).

Research on Matched Marine Engineering of Southern Petrochemical

SHEN Bin1，MENG Chun-mei1，ZHANG Yong-li2
(1. Sinochem Quanzhou Petrochemical Co., Ltd., Quanzhou Fujian 362103, China; 2. Hanshan Normal University, Chaozhou Guangdong 521041, China）

Aiming at matched marine engineering of Sinochem Quanzhou Petrochemical Co., Ltd., the collection and distribution method, loading program and general layout of terminals were designed. Other matched projects including fire fighting, water supply and drainage, heating and pigging were studied, and treatment of dredged material was discussed as well as blasting programs. Finally, the specific blasting program was determined.

Petrochemicals; Marine engineering; Pier; Matching; Construction

TE 41

A

1671-0460（2011）03-0284-05

本论文的完成得到了2009广东省自然科学基金项目（9452104101003815）和2010广东省自然科学基金项目(10152104101000010)的资助。

2011-01-17

沈斌（1973-）, 男, 研究方向：石油化工。