地下污水管道防滲設(shè)計(jì)方案探討

劉金鳳，王 勐，謝霄麗

（中國寰球工程公司 遼寧分公司， 遼寧 撫順 113006）

石油化工企業(yè)生產(chǎn)和儲運(yùn)過程中涉及的物料多為有毒、有害介質(zhì)，若泄漏且滲透至地下水中，將會對地下水的水質(zhì)和利用造成嚴(yán)重影響，因此，石油化工企業(yè)防止地下水污染的工作將會越來越重要[1]。為了防范和控制石油化工企業(yè)在生產(chǎn)和儲運(yùn)過程中因物料泄漏產(chǎn)生的污染物對周邊水環(huán)境的污染，有效降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，確保環(huán)境安全，必須在項(xiàng)目各個設(shè)計(jì)階段重視防止地下水污染，對可能產(chǎn)生污染的區(qū)域采取一定的有效防控措施。

現(xiàn)有工廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)顯示，污水池、地下污水管道是污染物泄漏的主要污染源之一。因地下管道埋置于地下，泄漏后難以檢測，且長期存有污染介質(zhì)，一旦泄漏后造成的危害非常大。所以采取優(yōu)化管材的主動防滲設(shè)計(jì)和采用防滲管溝或防滲膜、防滲套管的被動防滲設(shè)計(jì)相結(jié)合的綜合防滲方案，在埋地污水管道的防滲設(shè)計(jì)中顯得尤為重要。

1 防滲設(shè)計(jì)的原則

防止地下水污染應(yīng)遵循源頭控制、防止?jié)B漏、污染監(jiān)測及事故應(yīng)急處理的主動與被動防滲相結(jié)合，以及分區(qū)防控的設(shè)計(jì)原則。

主動防滲措施即源頭控制措施，主要包括在工藝、管道、設(shè)備、控制等方面采取相應(yīng)措施,防止污染物泄漏；被動防滲措施即末端防滲措施，當(dāng)污染物發(fā)生泄漏后，采取相應(yīng)措施防止污染物進(jìn)入地下，主要包括：

（1）嚴(yán)格劃分污染防治區(qū)和非污染防治區(qū)，根據(jù)可能泄漏物質(zhì)的性質(zhì)將污染防治區(qū)劃分為非污染防治區(qū)、一般污染防治區(qū)和重點(diǎn)污染防治區(qū)[2]。

（2）針對不同的污染防治區(qū)采取不同的防滲措施，做到地上污染地上防治，地下污染地下防治的原則。

（3）通過在不同的污染防治區(qū)采取不同的檢測方法并且在整個地下水的下游設(shè)置地下水監(jiān)測設(shè)施，及時發(fā)現(xiàn)污染物的泄漏/滲漏。

（4）當(dāng)通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)對周圍地下水造成污染時，根據(jù)觀測井的反饋信息，對污染防治區(qū)地下水人工開采形成地下水漏斗，人工抽水等措施，控制污染防治區(qū)地下水流場，防止污染物擴(kuò)散[1]。

2 防滲設(shè)計(jì)方案的選擇

2.1 管道敷設(shè)方式和管材的選擇

對含有污染物的流體和腐蝕性介質(zhì)等工藝管道，除與閥門、儀表、設(shè)備等連接可采用法蘭外，應(yīng)優(yōu)先采用焊接，地上敷設(shè)，減少地下污染源。若確實(shí)需要地下敷設(shè)，應(yīng)采取必要的防滲措施。

重力流含油污水管道、污染雨水管道均選用鋼管（或鋼塑復(fù)合管），焊接連接。焊接連接具有非常好的嚴(yán)密性，可以消除以往常規(guī)工程中鑄鐵管柔性橡膠圈連接方式易出現(xiàn)的接口變形脫開引發(fā)的滲、泄漏問題。考慮到鋼管的耐腐蝕性能具有一定的局限性，在管道壁厚設(shè)計(jì)上加大腐蝕裕量，并且采用最高級別的外防腐層。

2.2 防滲結(jié)構(gòu)的選擇

在石油化工項(xiàng)目的建設(shè)過程中，地下工程建設(shè)往往是先期進(jìn)行或者地上地下交叉進(jìn)行，建設(shè)過程中各種大型車輛來往運(yùn)輸、大型機(jī)械反復(fù)開挖，地下設(shè)施的設(shè)計(jì)必須考慮一定的抗外部破壞的能力，才能保證先期建設(shè)的設(shè)施不被后期的施工破壞。同時，在生產(chǎn)裝置區(qū)，地下各種結(jié)構(gòu)設(shè)施密集，管道、基礎(chǔ)、電纜、靜電接地網(wǎng)縱橫交錯，地下污水管道防滲結(jié)構(gòu)的選擇必須同時考慮其施工使用的可行性和抗外部破壞的能力。

以往設(shè)計(jì)中常常采用的防滲結(jié)構(gòu)是防滲溝或防滲膜進(jìn)行防滲，防滲結(jié)構(gòu)見圖1和圖2。

圖1 埋地污水管道防滲結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 The schematic diagram of seepage control structure of underdrain pipe

圖1防滲結(jié)構(gòu)適用于有地面防滲結(jié)構(gòu)層的區(qū)域，在無地面防滲結(jié)構(gòu)層的區(qū)域，由于地面水的滲入而無法正確判斷管道是否滲、泄漏。圖2克服了圖一的缺點(diǎn)，但抗外部破壞的能力較差。二者溝槽寬度均為600 mm+D（管徑），占地較大，在非設(shè)備區(qū)、非管道密集區(qū)域施工尚可，在裝置設(shè)備區(qū)和管道密集區(qū)施工難以進(jìn)行。

結(jié)合上述工程建設(shè)的實(shí)際情況，優(yōu)化項(xiàng)目的地下污水管道防滲設(shè)計(jì)方案。首先，采取優(yōu)化管材，減少項(xiàng)目的埋地污水管道，減少污染源頭，消除滲、泄漏隱患的主動防滲措施，其次，采取加強(qiáng)滲、泄漏控制，加強(qiáng)滲、泄漏監(jiān)測，優(yōu)化防滲結(jié)構(gòu)的被動防滲措施，通過主動防滲和被動防滲相結(jié)合的防滲方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿足項(xiàng)目的實(shí)際工程需要。

圖2 埋地污水管道防滲結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 The schematic diagram of seepage control of underdrain pipe by HDPE membrane

2.3 優(yōu)化防滲結(jié)構(gòu)

在非設(shè)備區(qū)、非管道密集區(qū)域采用與鋪設(shè)防滲膜等效的帶檢漏設(shè)施的封閉鋼筋混凝土管溝防滲結(jié)構(gòu)[3]，詳見圖3。管道敷設(shè)在管溝內(nèi)，管溝以一定坡度坡向檢漏井。當(dāng)管道發(fā)生滲、泄漏時，滲漏液沿管溝流入檢漏井，可以通過觀測檢漏井內(nèi)的存水狀況來監(jiān)測管道是否滲、泄漏。

圖3 地下污水管道管溝防滲結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 The schematic diagram of seepage control structure of underdrain pipe ditch

在裝置設(shè)備區(qū)，由于地下空間狹小，管溝及防滲膜結(jié)構(gòu)占地較大，可將防滲措施進(jìn)一步優(yōu)化為采用帶檢漏井的雙套管結(jié)構(gòu)。地下污水管道敷設(shè)在鋼套管內(nèi)，鋼套管坡向檢漏井。如果污水管道發(fā)生滲、泄漏，滲漏液會通過鋼套管流入檢漏井，可以通過觀測檢漏井內(nèi)的存水狀況來監(jiān)測管道是否滲、泄漏，鋼套管采用焊接連接，并做外防腐。詳見圖4。

圖4 地下污水管道鋼套管防滲結(jié)構(gòu)示意Fig.4 The schematic diagram of seepage control structure of underdrain casing pipe

3 幾種防滲方案比較

(1)鋼筋混凝土管溝結(jié)構(gòu)簡單，施工技術(shù)成熟，施工方便。非設(shè)備區(qū)和非管道密集區(qū)域一般具有較好的施工空間，管溝在這些區(qū)域的應(yīng)用簡單可行，同時可以解決沒有地面防滲層時如何隔離地面水的問題。

(2)鋼套管的施工需要在三通連接處進(jìn)行特殊的管件先切割后拼接的處理，施工工序相對復(fù)雜一些，鋼管的切割和焊接的工作量會增加。但該方案作為被動防滲措施的一種，非常適用于地下空間狹小復(fù)雜的設(shè)備區(qū)。施工進(jìn)度要比管溝和防滲膜方案要快。施工難度比管溝復(fù)雜，但比防滲膜結(jié)構(gòu)要簡單可行。

(3)從防滲成本上分析，鋼筋混凝土管溝方案會增加鋼筋混凝土的用量及內(nèi)壁高分子涂膜的費(fèi)用，鋼套管方案會增加地下管道的用量及費(fèi)用。相對于防滲膜結(jié)構(gòu)層投資，目前尚無可用于對比的實(shí)際工程數(shù)據(jù)。但從施工進(jìn)度產(chǎn)生的綜合費(fèi)用上，優(yōu)化后的防滲方案由于施工相對簡單，施工快捷，施工費(fèi)用上相對具有一定的優(yōu)勢。

4 結(jié) 論

（1）建議優(yōu)先按照優(yōu)化管材的主動防滲設(shè)計(jì)和采用防滲膜等柔性結(jié)構(gòu)的被動防滲設(shè)計(jì)相結(jié)合的綜合防滲方案，在裝置設(shè)備密集區(qū)可采用雙套管的防滲結(jié)構(gòu)。

（2）根據(jù)施工進(jìn)度、工程占地情況，選擇一種既滿足環(huán)評要求，又滿足實(shí)際工程可行性的地下管道防滲方案。

（3）堅(jiān)持“地上污染地上防治，地下污染地下防治”的設(shè)計(jì)原則，分層次實(shí)現(xiàn)對地上和地下可能泄漏污染物的圍堵、收集和處理。

［1］中國石油天然氣集團(tuán)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，Q/SY1303-2010.石油化工企業(yè)防滲設(shè)計(jì)通則[S].

［2］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).石油化工防滲工程技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）[S].

［3］04S531-2給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集(2004年合訂本)濕陷性黃土地區(qū)給水排水檢漏管溝 [S].