南方石化配套涉海工程的研究

沈 斌，孟春梅，張永利

（1. 中化泉州石化有限公司, 福建 泉州 362103； 2. 韓山師范學院生態環境研究所, 廣東 潮州 521041）

南方石化配套涉海工程的研究

沈 斌1，孟春梅1，張永利2

（1. 中化泉州石化有限公司, 福建 泉州 362103； 2. 韓山師范學院生態環境研究所, 廣東 潮州 521041）

對于中化泉州石化有限公司的配套涉海工程，設計了集疏運方式、代表船型、主要物料特性、裝卸方案及碼頭總平面布置；研究配套工程消防、給水、排水、伴熱和掃線，并對疏浚物處置、爆破方案進行探討，結果確定了具體的爆破方案。

石化; 涉海工程; 碼頭; 配套; 施工

石化工程建設涉及問題眾多[1]，配套涉海工程的建設對于石化整體工程的建設意義重大[2-3]。中化泉州石化有限公司建設項目的配套碼頭工程包括：30萬t級原油碼頭1座(黃干島0#泊位)；10萬t級、5萬t級、3萬t級、1萬t級碼頭各1座(青蘭山1#～4#泊位)。0#泊位只用于原油卸船，1#泊位即用于原油卸船，也發送一定量的成品油，2#～4#泊位只用于發送成品油。本碼頭工程屬中化泉州煉油項目的配套工程，是企業自建、自管的碼頭，為工廠接運原料和發運產品[4-5]。

1 碼頭工程

1.1 集疏運方式

根據中化泉州石化有限公司建設中化泉州1200萬t/a煉油項目的計劃，其原油進口及成品油出口主要是通過海上運輸來完成的，每年需從國外進口原油1 200萬t，出口成品油672.81萬t，總吞吐量為1 872.81萬t /a, 集疏運量見表1。

1.2 設計代表船型

從國內外原油的運輸船型看，一般采用10～30萬t級，其它成品油的運輸船型為1 000 t級～5萬t級。為此，本工程設計船型為1 000 t級～30萬t級船型。

表1 本工程集疏運量表Table 1 Scale for collection and distribution of this project 萬t/a

1.3 主要物料特性

碼頭轉運的貨物理化性質見表2。

1.4 裝卸方案

（1）卸船工藝

船上卸料泵輸油臂碼頭物料管海底輸油管線青蘭山庫區

（2）裝船工藝

儲罐區裝船泵罐區物料管碼頭物料管輸油臂船

（3）掃線工藝

目前管道考慮專管專用，一般不掃線，當管道需要檢修清掃時，可采用蒸汽、氮氣、壓縮空氣或其它臨時措施。采用何種掃線介質，主要根據輸送物料性質確定。

表2 碼頭集疏運液體貨物理化性質Table 2 Physical and chemical properties of collection and distribution of liquid cargo terminal

1.5 碼頭總平面布置

（1）黃干島北側水域建設方案

30萬t級碼頭（0#泊位）呈“蝶”形布置，由工作平臺、靠船墩、系纜墩組成，引橋對應為0#引橋，引橋上布設管廊。引橋根部設有消防控制平臺一座，內設變電所、泡沫發生器房、柴油發電機房、控制室、調度間、工具間等。

具體布置詳見碼頭總平面布置圖1。

（2）青蘭山東南側水域建設方案

本階段根據液體化工碼頭靠泊船型的多樣化、系纜方式不同、靠泊方式的不同提出了2個總平面布置方案。

總平面布置方案一：

根據擬建碼頭前沿的水深條件，由北向南依次布置1#～4#泊位，1#～4#泊位均呈“蝶”形布置，由工作平臺、靠船墩、系纜墩、鋼引橋等組成，工作平臺均通過單引橋同后方罐區連接，引橋對應為1#～4#引橋，引橋上布設管廊和車道。1#～4#泊位利用岸線總長度為1 150 m。在1#、3#、4#引橋根部陸域上各設配電間一座，內設有配電室、泡沫罐房等設施；在2#引橋設消防控制樓一座，內設有配電室、值班室、控制室、工具間等設施。1#泊位工作平臺后沿布設1個工作船泊位。

2#、3#泊位均考慮“一大兼二小”方案，即2#泊位當不停泊5萬t級船舶時可同時停靠2艘5 000噸級船舶，3#泊位當不停靠3萬t級船舶時可同時停靠2艘3 000 t級船舶。

總平面布置方案二：

本方案平面布置與方案一基本一致，僅1#泊位采用“一大兼二小”方案，即 1#泊位當不停泊 10萬噸級船舶時可同時停靠2艘5 000 t級船舶；2#～ 4#泊位呈直線形布置，由工作平臺、系纜墩、鋼引橋等組成，其余同總平面布置方案一。2#、3#泊位同樣考慮“一大兼二小”功能。

(3) 碼頭高程及尺度設計

設計高水位：7.06 m（高潮位累積頻率10%）；

設計低水位：0.68 m（低潮位累積頻率90%）；

極端高水位：8.69 m（50年一遇高水位）；

極端低水位：-0.40 m（50年一遇低水位）。

碼頭相關高程設計見表 3，碼頭主要尺度見表4，碼頭總平面布置見圖1。

表3 碼頭相關高程設計Table 3 Designs of terminal-related elevations m

表4 碼頭主要尺度Table 4 Major scales of terminal m

圖1 碼頭平面布置圖Fig. 1 Floor plan of terminals

(4) 港區定員

本工程將借鑒國內外化工碼頭的組織管理經驗，形成高效精干的組織管理系統。碼頭上設置操作工 2～40名，每班崗位定員，按四班三運轉計配人員。

(5) 水工結構

碼頭、引橋和圍堤結構安全等級均按Ⅱ級建筑物設計。水工建筑物主要尺度及結構形式見表 5。0#～4#泊位均采用高樁梁板結構，水工結構考慮斜樁錨巖方案。

2 配套工程

2.1 消 防

黃干島水域（0#泊位）為1個30萬t級原油進口泊位，消防標準為甲類一級碼頭。青蘭山水域（1#～4#泊位）最大靠泊船型為10萬t級油船，裝卸物料的火災危險性包括甲A和甲B，消防標準為甲類一級碼頭。

表5 水工建筑物規格及結構形式Table 5 Specifications and structures of hydraulic structures.

2.2 給 水

根據碼頭用水情況的不同，分為生活給水系統與消防給水系統二個系統。生活給水系統供給船舶用水、碼頭員工用水及裝卸區沖洗用水等；消防給水系統供給碼頭、引橋區域事故火災時滅火消防用水。本工程青蘭山水域給水由后方庫區供給。黃干島水域生活飲用水采用桶裝純凈水，生活洗滌用水等由船舶定期輸送，不供給船舶加水，消防用水取用海水。

2.3 排 水

未被污染的碼頭面、引橋面雨水自流排入水體。碼頭裝卸區范圍內設置圍坎，并在每個碼頭結構下方均設置集污池，每個集污池容積約60 m3，收集圍坎內地面沖洗污水及初期雨水。青蘭山 1#～4#泊位碼頭污水由污水泵提升后送至廠區污水處理場統一處理。0#泊位碼頭裝卸區圍坎范圍內雨污水收集后由有資質的油污水接收船接收，并轉運至青蘭山碼頭，由船上的泵將污水打至污水罐，與青蘭山碼頭的各類生產廢水一并通過管道送回廠區污水處理場處理。

目前，中化泉州有限公司已與泉州興通港口服務發展有限公司簽訂了碼頭污水、生活垃圾接收處理的框架協議。0#泊位運營期的碼頭生活污水、碼頭沖洗水、初期雨水；船舶艙底水、船舶生活污水等由該公司運輸至青蘭山碼頭，落實岸上接收。外輪船舶生活垃圾由該公司接收處理。

2.4 伴 熱

根據“工藝”的伴熱要求，本工程 1#～2#泊位及引橋布置蒸汽管線，所需蒸汽由后方青蘭山庫區提供，交接點均為引橋陸域根部。蒸汽伴熱及凝結水排放采用分段設置供汽分配管及凝結水集合管的方案。蒸汽管線與工藝管線共架敷設。管道的連接，除設備、閥門等處用法蘭連接外，采用焊接。

2.5 掃 線

根據“工藝”的掃線要求，本工程 1#～4#泊位布置氮氣管線，所需氮氣由后方青蘭山庫區提供，交接點均為引橋陸域根部。氮氣管線與工藝管線共架敷設。0#泊位位于黃干島，掃線用氮氣由布置在該泊位的制氮裝置提供。

3 施工方案

施工便道和平臺采用小鋼管樁，面層鋪設鋼板。棧橋及碼頭的樁基均采用鉆孔灌注樁，具體施工順序如下：

預制鋼管樁→打樁夾圍囹 → 嵌巖或錨巖→現澆墩臺或橫梁 →安裝梁板 → 現澆面層 → 安裝附屬設施。

3.1 疏浚物處置方案

正本工程疏浚總量約為93萬m3，且不適宜吹填，需外拋。根據當地調查及鉆探揭露，表層疏浚物的組成主要為淤泥、淤泥混砂。調頭區炸礁3萬m3，共計96萬m3需外拋。本工程拋泥區設在國家海洋局規定的湄洲灣臨時海洋傾倒區，該區位于湄洲灣灣口外（劍嶼東南向）約8.5 km處，中心位置坐標E119°06′21″，24°56′25″，半徑為1.0 km的圓形海區內，水深19 m左右。2010年3月建設單位中化泉州石化有限公司向湄洲灣港口管理局提出關于青蘭山水域碼頭施工期疏浚物傾倒的申請(附件5.1)，同年8月湄洲灣港口管理局對該申請出具了復函，同意本項目青蘭山水域碼頭施工期疏浚物運至湄洲灣海洋臨時傾倒區。建設單位應盡早向福建省海洋與漁業廳提出傾廢申請，施工中根據許可證批準的傾倒區、傾廢量、施工期進行施工。

3.2 爆破方案

本項目爆破點位于1#泊位調頭區，面積約1.62 ha，礁石量約3萬m3。水面鉆孔、炸礁主要由炸礁船完成，船上配有4臺高風壓潛孔鉆機執行炸礁鉆孔。清礁使用16 m3抓斗挖泥船配500 m3開體式石駁。每日可清挖石碴約1 000 m3左右。主要施工方案如下：

水深測量；炸礁船定位；下套管；鉆孔；裝藥；連接起爆體；鉆爆船撤離爆區；引爆。

（1）爆破方案

孔距a：取a= 2.5 m。

孔徑d：采用沖擊回轉鉆進方法，孔徑d= 100～110 mm。

排距b：根據本爆破區的巖石性質等，設計排距b= 2.5 m。

超鉆深度Δh：設計超鉆深度Δh取1.2～1.5 m。

藥柱直徑D：本工程中使用的藥柱為乳化震源藥柱，藥柱直徑D＝80 mm。采用毫秒微差爆破。

（2）船位和孔位布置

爆破施工船上安裝有4臺鉆機，可以來回移動，鉆井規格為長22 m寬10 m。施工時將鉆井長邊平行管溝軸線方向布置，在垂直管溝的軸線方向每排鉆三個孔，排與排之間的鉆孔錯開0.6 m布置。根據實際情況爆破參數可以調整，但是定位一次后能完成管溝長度24 m(包括鉆井長22 m和兩端各超寬1 m)。每個船位的布孔圖見圖2。施工前將施工區域的布孔圖用電子版的形式輸入測量軟件中，移船定位時，打開測量軟件直接在屏幕上顯示船舶的位置，直到實際位置和設計位置在誤差范圍內為止。

圖2 孔位布置平面圖Fig. 2 Floor plan of hole layout

（3）鉆 孔

按照以上船位布置，采用潛孔沖擊鉆鉆孔，一次鉆至設計要求孔底標高。

（4）裝 藥

本工程擬爆破采用特定的塑料筒裝柱狀炸藥，該炸藥防水性強，爆炸性能好。炮孔鉆完并經驗收合格后，由炮工裝藥，裝藥結構圖見圖3。

圖3 裝藥結構圖Fig. 3 Charge chart

式中：Q—炮孔裝藥量，kg；

q—炸藥單耗，kg/m3，取q=1.2 kg/m3；

a、b、H—孔距、排距、實際鉆孔深度（含超深），m。

不同深度的炮孔裝藥量見表6。

表6 不同孔深裝藥量表Table 6 Inventory charge of different depth holes

實際操作中，除孔口裝入約0.5 m長的砂袋外，孔內裝滿炸藥。藥柱長度＜3 m時裝一個起爆體，裝在炸藥長度下部約1/3處；藥柱長度≥3 m時，裝2個起爆體，各裝在距藥柱底部的1/4和3/4位置。一次起爆藥量不超過200 kg。

本項目爆破點位于1#泊位調頭區，面積約1.62 ha，礁石量約3萬m3。水面鉆孔、炸礁主要由炸礁船完成。清礁使用16 m3抓斗挖泥船配500 m3開體式石駁。藥柱為乳化震源藥柱，雷管為高強度毫米導爆雷管。一次起爆總藥量不超過200 kg；單孔藥量不超過24 kg。對鉆孔深度超過3 m孔深的孔，采用孔內2次微差起爆。炸礁量保守估計為400 m3/d，3萬m3共需約75 d。

4 結論與建議

（1）設計了配套涉海工程的集疏運方式、代表船型、主要物料特性、裝卸方案及碼頭總平面布置。

（2）確定了消防、給水、排水、伴熱和掃線配套公布過程的建設，并對疏浚物處置、爆破方案進行探討，結果確定了具體的爆破方案。

[1] 張慶營, 張新明, 孟令楓, 等. 我國海洋石油工程行業發展現狀及趨勢[J]. 中國水運, 2010, 10(4): 60-61.

[2] 方華燦. 我國海洋石油工程及裝備的關鍵技術創新[J]. 石油和化工設備, 2004, 3(1): 12-16.

[3] 行業圖書編委會. 最新石化工程設計與技術改造及國家標準實施手冊[M]. 北京: 中國石化出版社, 2006.

[4] 楊義菊,葉銀燦,田雙鳳. 涉海工程環境保護的探討——以冊子島原油儲運工程為例［J］.海洋開發與管理，2005(5).

[5] 盧靜.試論涉海工程海洋環境影響評價管理信息系統的構建［J］.浙江教育學院學報，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

本論文的完成得到了2009廣東省自然科學基金項目（9452104101003815）和2010廣東省自然科學基金項目(10152104101000010)的資助。

2011-01-17

沈斌（1973-）, 男, 研究方向：石油化工。