探析防渗设计对石油化工土建结构的重要性

2023-08-28余金成邱东

建材与装饰 2023年24期

余金成，邱东

（西南化工研究设计院有限公司，四川成都 610225）

0 引言

在石化土建结构实际设计中，各种方案既能够体现出方案设计者技术水准，也能体现出其目光的远见卓识，例如，土木工程建筑结构自身所包含文化内涵，及其对周围环境影响。在规范立项和编制过程中，根据分析石油化工项目特点，并进行易渗漏部位实地考察和渗漏成因分析，并对不同防渗方案进行计算、分析和比较，最终形成石油化工项目防渗设计原则以及地面、地下管道、污水池、污水检查井和阀门井等防渗设计方案。

1 概述

1.1 石化工程特点

对于生活垃圾处理槽而言，其终年贮存生活垃圾至少要高于生活垃圾处理槽内生活垃圾处理槽内生活垃圾。从上述比较可以类比看出，在石油化工项目中，有些地方（例如废水槽）大于危险废料填埋，而有些地方（例如地表）小于危险废料填埋，所以，在这些地方应该采用不同防渗措施。在危化品填埋场内，其渗透液长年积累在防水面上，而石油化工项目只是在出现意外或者出现一些跑、滴等情况下，在地表积累一些污染物质，并且这些污染物质在地表积累很少一部分。虽然危废填埋具有永久性质，但石油化工项目中设备、管线、污水池等都具有一定设计寿命，在到达其设计寿命后，进行替换或检验，才能投入运行。

1.2 石油化工土建结构设计原则

1.2.1 以人为本

建设首要目标是为人类需要，不管是什么类型的建设项目，都是为满足人们精神、物质等，最后为人们提供一个良好环境。石化工业发展也是这样。在这样背景下，人类对生活环境关注越来越多，伴随着对居住环境需求越来越高，人类在生活中希望能够回到大自然，能够更好地感受到大自然气息。所以，在目前阶段，大多数设计都是按照生态环保设计思想来进行。而最重要是可持续概念非常重要，可以利用建筑周围自然条件，并与设施相配合，来营造出一个适合自己环境。在石化土建结构施工前，要进行详细研究，并与建筑施工周边相联系，让相关化工企业对该项目的土建结构需求进行研究，从而使其为防渗漏措施而进行研究，从根本上保障其施工质量。

1.2.2 符合国家规范

石化土建结构部分设计质量能否达到要求，能否成功地进行，能否符合国家规范和行业规定，这些主要取决于在对设计具有明确依据之后，设计师是否具有全方位视野，能够有先见之明，能够提前做好准备，从全局出发，对整个项目设计状况进行控制。也就是说对于土建结构设计来说，需要对整个项目有一个完整了解。在进行设计时候，设计师要结合行业规范和相关标准，选择适当图册，在绘制时候要尽可能地做到详尽和完整，特别是对土建部分建设，要进行严谨工作，并结合勘探资料，对石化行业对土建结构需求进行深入地研究，多检查和反思，确保结构设计合理性，设计图表不会有任何偏差，以防止在设计上出现问题[1]。同时，所作简略图纸也应与石化土建要求相一致，这将有效地推动建设工作进行，并增强项目安全。

1.2.3 落实构造要求和计算取值细节运用

目前所用的《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）更加强调混凝土耐用性，考虑到混凝土保护层厚度会对混凝土结构耐用性有很大影响，该规范对混凝土保护层厚度方面提出更高要求。实例分析：将原有纵向应力筋外侧边缘计算方法，改变为箍筋外侧边缘计算方法。在基础区域中，由于钢筋很可能会与水或腐蚀性材料相接触，所以在基础区域中，混凝土保护会有更多厚度，但在现实中，却经常会出现腐蚀现象。而产生这种现象主要因素，就是由于在旧规范中没有考虑到新规范中参数改变，使得混凝土耐久性没有通过，所以我们需要提升自己观念，让自己设计能够按照新规范来执行。

1.2.4 地下水污染防治原则

在石化工程中，加强对周围生态系统进行有效保护，避免对地下水源造成危害，是石化工程建设中一个重要环节。地下水防治工程是指按照环境影响评价和批准有关规定，从防渗工程、监测方案和应急处置等角度，对地下水源地防渗工程等内容，实现对地下水源地防渗要求，以达到环境保护“三同时”的目的，保证工程安全平稳的运行。对于新建成石化的工程，如果有潜在地下水污染问题，就要遵循“源头控制、末端控制、污染监控、应急响应”基本原理，从污染物产生、防渗、扩散到应急响应全过程控制[2]。

1.2.5 符合地质情况

土建工程基础设计前，设计师应该对工程地质条件、施工条件、上部结构、相邻建筑等多种要素展开全面研究，通过对这些要素进行综合、全面的研究，可以为土建结构的设计施工提出相应的规范。建造前，集合大家的智慧，现场要求来看，成本等各个角度进行仔细的比较，最终得出最符合成本效益的基本计划。此项工程的整体建设具有重要的意义。在进行地基的工程建设时，要参照现场勘察的相关数据，进行具体的工程设计。方案的选取时，要与当地的地理条件相适应，在石油化工领域的土建结构进行施工前，要以该设计方案为依据，对其对环境所产生的影响进行评价，这也是进行方案选取关键步骤。计划的设计和选取时，必须根据石油化工的实际需求，充分利用自身的受理性特性[3]。

2 石油化工土建防渗漏设计

2.1 设计黏土防渗层

黏土防渗层是一种常用土建材料，其渗透率低于1×10-7cm/s，但就建筑工程中该材料的使用厚度而言，其不能大于1.5m。在设计和施工完成之后，为防止泥土中水分大量损失，导致土质干燥开裂，影响到结构层抗渗性能，也要求在原有黏土层上添加一层沙石层，其厚度为0.2m，其功能是对黏土层中水分进行损失进行限制，当污染物经过该部位时，可以将其转向从而对其进行过滤。另外，在进行填筑地基设计时，还应根据地基实际情况来进行填筑，以确保填筑地基在一定时间里能完全地起到填筑地基效果。决定其服役期限理由是：若要替换黏性土层，则需进行一次大范围开挖，且工程庞大，加大其建设困难程度，且在整个替换全流程中，其费用也会随之提高，在设计黏性土层时，应确保其满足服役期限，并防止在半路进行替换[4-5]。

2.2 钠基膨润土防水毯防渗层

此防渗层由混凝土、砂石垫层及钠基膨润土防水毡组成，混凝土厚度为0.1m，砂石垫层厚度为0.3m，而在钠基膨润土防水毡应用中，需要其一直处在水饱和条件下，并受到一定压力，只有这样其防渗效果才能起到作用，其压力源头是防水毡上部混凝土、砂石垫层。在石化项目土建工程中，如果是在干旱天气下，由于降雨不够，使得防水毡状况一直处于非饱和情况下，就可能造成污染物中物质与防水毡相结合后，有可能会引起其产生水化反应，这时，防渗透层效果就会失去，如果工程决定在气候干旱地区施工，就不可以采用这一防渗透层。

2.3 抗渗混凝土防渗层

这种防渗层是比较常用一种方法，其被设计成将防渗层和地表相结合，使得整个防渗层构造更为稳固，保证结构完整性，达到良好防渗效果。其设计需要对混凝土强度和在使用后所要实现防渗级别进行决定，也就是按照项目土建的需要，混凝土强度要在C20 及以上，抗渗强度要在P6 及以上，所做防渗层厚度要大于0.1m，并且要对其地基进行压实，并且要对其进行压实，压实级别要大于0.95。除以上几个方面之外，为使其具备较好抗渗透性能，还需要对所需要材质进行科学选用，以达到对其所提各项性能指标满足，此外，还需要对防渗材料其进行合理抗渗透性能分析，并对其进行合理抗渗透性能分析，使其在总体上与相关标准相一致。

3 土建结构设计方面存在的问题分析

根据石油化工工程土建结构构造设计中关于防渗漏部分进行总结，发现土建结构构造设计中一些问题：一是建筑材质问题，设计人员忽略设计精度和规范性，甚至忽略材质性能，导致建筑材质不规范从而在建筑结构使用中产生恶劣影响。例如，由于混凝土强度没有达到标准等原因，使得混凝土强度没有得到充分发挥出来，从而导致混凝土的品质问题。在进行结构设计时，对其进行最优强度设计，以便能够达到工程要求。否则就会出现坍塌、开裂等意外情况。此外，由于水泥行业更新规范，使其可供选用种类越来越多，选用何种类型水泥也显得尤为重要。其次土建筑保护层厚度的设计，目前在其设计上已经有很大改进，然而随着保护层厚度增加，土建结构的水溶性也出现新问题。在石油化工生产中，由于长期处于水中，水泥构件力学性能会逐渐降低，这会对石油化工土建施工产生严重影响。再者就是进行载荷设计，这也是整个设计过程中的重要部分，所以在进行载荷设计前，需要与实际情况相联系，对其进行深入调查和研究，确定出一个合适载荷数值，以确保荷载量范围正常。

4 防渗设计重要性与加强防渗对策

4.1 防渗设计重要性分析

在石化生产中所产生废料，特别是废水，往往会包含高含量的污染物，而这种废水如果以泄漏等方式流入地下水中，就会给地下水质带来比较大的污染和危害。地下水环境污染效果并不只是对环境污染那么简单，因为地下水是一个比较大循环体系，在它的循环体系中，有一些污染物会在它循环体系中进行大面积传播，对其他区域地下水环境，甚至是地表水体都会产生一定程度污染，并且有一些污染物还会伴随着水分挥发，被带入空气环境中，产生更加恶劣后果。从人类对水源使用情况出发，大部分区域生活用水都是来源于地下。如果在城市供水过程中没有得到充分解决时，那么对地下水的污染就会进入到人类身体之中，对人类身体产生伤害。如果农业灌溉用水被污染，就会使作物因为受到有毒物质作用，降低产量，或者因为植物根部吸收土壤中含有有毒成分，会引起食物质量问题，威胁着人类身体健康。因为，地下水污染具有很大危险性，而且它治理难度也比较大。所以不论是从对生态系统角度来考虑，还是从对石化公司本身角度来考虑，都需要在源头上强化预防和控制。也就是要强化在石油化工土建结构建设中的防渗漏设计，通过引入国外先进、可信防渗漏技术，并与公司自身具体情况相联系，做好防渗漏方面工作，提高对地下水环境污染问题防治能力，将最大程度防止地下水污染问题出现。这也是目前情况下，对我国石化行业可持续发展一种必要需求。

4.2 加强防渗对策

在地基基础设计时，一定要根据具体条件精确地进行，避免依赖过去经验。首先，在进行建筑结构设计时要与国际上相关规定以及相关工程技术规范相一致，对所采用材质进行相应计算，并进行相应修改。在工程实践中，应加强对工程质量的重视，严格按标准施工。其次，在设计过程中，最重要是合理加载，加载取值是影响整体施工重要因素。可以雇佣相关专家来做这件事。其中最主要是对荷载、材料和防护层厚度优化，以及对建筑物整体性能优化，这对建筑物整体性能有很大影响。通过对工程实例的深入了解，并根据现场调查数据进行细致研究，对工程进行优化并确保工程建设质量。

4.3 防渗设计具体应用

当前石化设备地面污染已经变成一个亟待处理重大问题，要想能够更好地对周围生态进行保护，给人们带来更好生存条件，就需要有关单位对这些问题进行全方位防治，降低石化设备在生产中所引起的各类污染，从而保证人们身体健康。在进行防渗设计时，要结合过去工作和目前具体状况，对每个步骤都要做出对应防渗计划，并贯彻到整个生产流程中，防止有害物渗透到地面或地面之下，给人类生活带来不利影响。同时有关工作人员要做好原料的运输和储存工作，对生产和污染的防治等各方面管理，从而实现全面治理。针对地上污染进行控制，应该将修建管道作为首要出发点，在轻污染、含油、含油雨水的管道进行安装时，应该采取地面安装方法。这与以前地下管线比较，该方法的显著优势体现在后续的生产和运输中，如果管道发生渗漏，工作人员能够第一时间察觉，快速进行相应处置。对于地下污染的治理，通常采取的是消极治理方式，这是因为石油化工行业较为庞大且牵扯到各个方面，所以它具有一个环状特性。某一个方面一旦出问题，将会引起一系列的连锁效应。相反，做好对应治理工作，将为后面工作提供便利，所以工作人员可以以地表渗透为切入点，对所产生渗透物质进行及时回收和处置，这种方法将会使地下渗透问题降到最低，实现环境保护的目的。