1、防渗设计对石油化工土建结构的重要性摘要：本文通过对石化工程特点的分析，指出了石化工程的防渗重点，确定了石化工程的设计原则。并根据对不同地面防渗层的分析，提出了采用黏土、高密度聚乙烯(HDPE)、钠基膨润土防水毯防渗层时应注意的问题和适用范围，同时通过对地面抗渗混凝土防渗层、污水池和污水井防渗层的详细计算、分析和经济对比，提出了地面、污水池、污水井、地下管道防渗层的优选方案，并依据达西定律给出了复合防渗层等效渗透系数的计算方法、防渗层的防渗性能等效原则和计算方法。 关键词：石油化工；土建结构；防渗设计；环境融合 中图分类号： F407.22 文献标识码： A 引言 在石油化工土建结构的具体设计过
2、程中，不同的方案不仅可以反映出方案设计者的技术水平，更是对其眼光长远度的具体映射，比如土木建筑结构本身所蕴含的文化底蕴以及其对周边环境的影响程度。在规范立项、编制过程中，通过对石化工程特点的分析、易渗漏部位的现场调查和渗漏原因分析及对各种防渗方案的计算、分析和对比，逐步确定了石化工程防渗设计的原则和地面、地下管道、污水池、污水检查井和阀门井等的防渗设计方案。 一、石化工程的特点 对污水池来说，池中常年存有不小于 2m 的污水，大于危险废物填埋场中渗滤液的积存高度。通过以上对比可发现，在对地下水造成污染的可能性方面，石化工程的一些部位(如污水池)比危险废物填埋场大，而一些部位(如地面)又比危险废
3、物填埋场小，因此，不同部位应采取不同的防渗方案；危险废物填埋场中渗滤液常年积存于防渗层上，而石化工程只有在发生事故或有跑冒滴漏时，才会有污染物积存到地面上，且事故发生时也能够及时发现和处理，污染物积存于地面上的时间很短；危险废物填埋场是永久性的，而石化工程中的设备、管道、污水池等是有设计使用年限的，达到设计使用年限后需更换或检测合格后方可继续使用。 二、进行土木建筑结构设计过程中的重点以及防渗原则 （一） 、构造要求和计算取值的细节运用 1、与 02 规范相比，如今使用的混凝土结构设计规范(GB50010-2010)对混凝土耐久性的要求更加重视，鉴于混凝土保护层的厚度直接影响到混凝土结构的耐久
4、性，我们可以得出规范在混凝土保护层厚度上面又有多增加。举例说明：混凝土保护层厚度计算由原来的受力钢筋外缘改为构造钢筋外缘。基础范围内混凝土保护层因为容易与水或腐蚀性物质进行接触，厚度增加得更多，但实际情况中腐蚀屡见不鲜，究其原因，除了施工精度外，在于设计人员忽略了新规范中的数据变化，导致混凝土耐久性不过关造成的，因此，必须提高设计人员的思想认识，做到设计过程严格遵照新规范实行。 （二） 、地下水污染防治原则 保护环境以防止地下水受到污染，是石油化工新建项目必须坚持的基本原则。地下水污染防控设计是依据环评报告及其批复文件的要求，对地下水在防渗工程、监测方案、应急处置等方面进行污染防控，完成地下水
5、污染预防的防渗设计及施工，以满足环保“三同时”的要求，确保项目顺利通过环保验收。针对新建石油化工项目可能发生的地下水污染，防治措施要按照“源头控制、末端防治、污染监控、应急响应”相结合的原则，从污染物的产生、防渗、扩散、应急响应进行全程控制。 采取主动防渗设计，新建石油化工装置对于生产工艺的选择、设备、管道设计等方面尽量避免对环境造成污染，在工艺路线的选择上应选用国内外先进的环保生产工艺技术，减少污染源的生产：在管道及设备的设计中，通过对管道及设备的连接方式、密封方式、材质比选，提高管道压力等级和腐蚀裕度，加强对管道、设备防腐处理等措施，减少污染物排放，从源头上控制污染物的泄、渗、漏，以降低产
6、生污染的风险。防止和降低污染物的跑、帽、滴、漏，以将污染物泄露的环境风险事故降低到最低程度；管线敷设尽量采用“可视化”原则，即管道尽可能在地上敷设，做到污染物被“早发现、早处理” ，减少由于埋地管道泄露而造成的地下水污染。 三、地面防渗方案 根据对石化工程的特点、易渗漏部位和原因的分析，最终确定石油化工防渗工程设计的原则为“在设计使用年限内不对地下水造成污染” ，即在防渗层的设计使用年限内，污染物不能透过防渗层渗透到地下水中，这个标准虽然比较高，但可根据达西定律进行量化计算，具有较好的可执行性。石化工程的占地面积比较大，地面防渗方案的选择会对防渗工程的费用产生较大影响。 （一） 、黏土防渗层的
7、要求 渗透系数不大于 1107cm/s，厚度不小于 15m，顶面宜设厚度不小于 200mm 的砂石层，目的为防止黏土防渗层失去水分导致干缩裂纹，影响防渗效果，同时可起到污染物导流和收集作用。黏土防渗层要求较高，主要因为黏土防渗层的设计使用年限是按长期考虑的，如与防渗主体使用年限相同，达到使用年限更换防渗层时就需全厂大开挖，换填新防渗层，难度大、费用高。 （二） 、钠基膨润土防水毯防渗层 防渗层做法为:100mm 混凝土加 300mm 砂石垫层加针刺覆膜法钠基膨润土防水毯。钠基膨润土防水毯只有在水饱和状态、一定压力下才能起到防渗作用，因此其上需设一定厚度的砂石层和混凝土层，在干燥气候条件下，由于
8、降雨不足以使钠基膨润土防水毯保持饱和状态，且石化工程泄露的介质又不能使干燥的钠基膨润土防水毯水化，防渗层就起不到防渗作用，因此，在气候干燥的地区不得采用钠基膨润土防水毯防渗层。（三） 、地面防渗层选择 根据以上对不同地面防渗层的分析和计算，采用抗渗混凝土防渗层可把地面、防渗层合二为一，既可满足防渗设计原则的要求，又可防止场地土污染，同时又便于维护和检查，且抗渗混凝土的防渗费用较低，因此，一般情况下地面防渗应优先采用抗渗混凝土防渗层。 （四） 、抗渗混凝土防渗层 1、抗渗混凝土的相对渗透系数 抗渗混凝土的抗渗性能主要用抗渗等级和相对渗透系数来评价，试验方法分别采用逐级加压法和渗水高度法，抗渗等级
9、和相对渗透系数间可以换算，换算结果见表 1。 表 1 抗渗混凝土的相对渗透系数 2、抗渗混凝土防渗层的要求 混凝土强度等级不低于 C20，抗渗等级不低于 P6，厚度不小于100mm，基层的压实系数不小于 09。防渗材料可采用抗渗素混凝土、抗渗纤维(钢纤维或合成纤维)混凝土或抗渗钢筋混凝土。 防渗层厚度的确定 根据 SL3522006水工混凝土试验规程混凝土渗透试验中混凝土相对渗透系数的计算公式，推导出的污染物在防渗层中的渗透深度和穿透防渗层所需时间的计算公式如下: 式中:Dm 为渗透深度或防渗层厚度，cm;T 为渗透时间或穿透防渗层所需时间，s;H 为防渗层上污染物积存高度，cm;Kr 为相对
10、渗透系数，cm/s; 为混凝土的孔隙率，一般取 003。 （五） 、裂缝控制和缝的密封 裂缝、缩缝、胀缝、衔接缝是混凝土地面的易渗漏部位，必须采取措施控制裂缝，做好缩缝、胀缝和衔接缝的密封。 为有效地控制裂缝，需按规范要求合理设置缩缝、胀缝，并加强施工养护。当场地可能存在后期沉降时，应采取在混凝土中掺加纤维、抗裂密实剂等抗裂措施，提高混凝土防渗层的抗裂能力。缩缝、胀缝、衔接缝的密封措施为:嵌缝密封料加背衬材料，因道路用硅酮密封胶具有良好的耐候性、黏结性、耐油性和施工性，且具有低模量、高位移能力，已广泛应用于道路和机场，故建议嵌缝密封料采用道路用硅酮密封胶，密封胶宽深比宜为 21，因此时密封胶综
11、合性能最佳，密封胶深度宜为615mm，为避免密封胶表面产生磨损，密封胶表面应低于地面 23mm。 设置背衬材料是为了便于密封胶的修整，有效控制打胶深度，并避免三边黏结造成胶体受力不均而破坏，背衬材料应采用防黏结、闭口式、不吸水、可压缩的材料，尺寸应不小于缝宽的 125 倍。 结束语 石油化工土建结构在设计方案选择时，不仅要考虑到其自身安全性、耐久性等基本问题，特别需要考虑到对周围环境的影响，因此在其设计进行不断完善的实践中，设计者要通过不断的尝试，谨小慎微，使土建结构设计对环境的影响降至最低。 参考文献 1曾奇.土建结构设计漫谈J.科技信息,2010.7. 2张娟,王海君.石化企业改扩建土建设计的几个实例J.工程建设与设计,2012.7. 3GB 50046-2008 工业建筑防腐蚀设计规范
