地下污水管道防滲設計方案探討

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）

石油化工企業生產和儲運過程中涉及的物料多為有毒、有害介質，若泄漏且滲透至地下水中，將會對地下水的水質和利用造成嚴重影響，因此，石油化工企業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在生產和儲運過程中因物料泄漏產生的污染物對周邊水環境的污染，有效降低環境風險，確保環境安全，必須在項目各個設計階段重視防止地下水污染，對可能產生污染的區域采取一定的有效防控措施。

現有工廠運行經驗顯示，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，一旦泄漏后造成的危害非常大。所以采取優化管材的主動防滲設計和采用防滲管溝或防滲膜、防滲套管的被動防滲設計相結合的綜合防滲方案，在埋地污水管道的防滲設計中顯得尤為重要。

1 防滲設計的原則

防止地下水污染應遵循源頭控制、防止滲漏、污染監測及事故應急處理的主動與被動防滲相結合，以及分區防控的設計原則。

主動防滲措施即源頭控制措施，主要包括在工藝、管道、設備、控制等方面采取相應措施,防止污染物泄漏；被動防滲措施即末端防滲措施，當污染物發生泄漏后，采取相應措施防止污染物進入地下，主要包括：

（1）嚴格劃分污染防治區和非污染防治區，根據可能泄漏物質的性質將污染防治區劃分為非污染防治區、一般污染防治區和重點污染防治區[2]。

（2）針對不同的污染防治區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采取不同的檢測方法并且在整個地下水的下游設置地下水監測設施，及時發現污染物的泄漏/滲漏。

（4）當通過監測發現對周圍地下水造成污染時，根據觀測井的反饋信息，對污染防治區地下水人工開采形成地下水漏斗，人工抽水等措施，控制污染防治區地下水流場，防止污染物擴散[1]。

2 防滲設計方案的選擇

2.1 管道敷設方式和管材的選擇

對含有污染物的流體和腐蝕性介質等工藝管道，除與閥門、儀表、設備等連接可采用法蘭外，應優先采用焊接，地上敷設，減少地下污染源。若確實需要地下敷設，應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（或鋼塑復合管），焊接連接。焊接連接具有非常好的嚴密性，可以消除以往常規工程中鑄鐵管柔性橡膠圈連接方式易出現的接口變形脫開引發的滲、泄漏問題。考慮到鋼管的耐腐蝕性能具有一定的局限性，在管道壁厚設計上加大腐蝕裕量，并且采用最高級別的外防腐層。

2.2 防滲結構的選擇

在石油化工項目的建設過程中，地下工程建設往往是先期進行或者地上地下交叉進行，建設過程中各種大型車輛來往運輸、大型機械反復開挖，地下設施的設計必須考慮一定的抗外部破壞的能力，才能保證先期建設的設施不被后期的施工破壞。同時，在生產裝置區，地下各種結構設施密集，管道、基礎、電纜、靜電接地網縱橫交錯，地下污水管道防滲結構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。

以往設計中常常采用的防滲結構是防滲溝或防滲膜進行防滲，防滲結構見圖1和圖2。

圖1 埋地污水管道防滲結構示意圖Fig.1 The schematic diagram of seepage control structure of underdrain pipe

圖1防滲結構適用于有地面防滲結構層的區域，在無地面防滲結構層的區域，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，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，在非設備區、非管道密集區域施工尚可，在裝置設備區和管道密集區施工難以進行。

結合上述工程建設的實際情況，優化項目的地下污水管道防滲設計方案。首先，采取優化管材，減少項目的埋地污水管道，減少污染源頭，消除滲、泄漏隱患的主動防滲措施，其次，采取加強滲、泄漏控制，加強滲、泄漏監測，優化防滲結構的被動防滲措施，通過主動防滲和被動防滲相結合的防滲方案優化設計，滿足項目的實際工程需要。

圖2 埋地污水管道防滲結構示意圖Fig.2 The schematic diagram of seepage control of underdrain pipe by HDPE membrane

2.3 優化防滲結構

在非設備區、非管道密集區域采用與鋪設防滲膜等效的帶檢漏設施的封閉鋼筋混凝土管溝防滲結構[3]，詳見圖3。管道敷設在管溝內，管溝以一定坡度坡向檢漏井。當管道發生滲、泄漏時，滲漏液沿管溝流入檢漏井，可以通過觀測檢漏井內的存水狀況來監測管道是否滲、泄漏。

圖3 地下污水管道管溝防滲結構示意圖Fig.3 The schematic diagram of seepage control structure of underdrain pipe ditch

在裝置設備區，由于地下空間狹小，管溝及防滲膜結構占地較大，可將防滲措施進一步優化為采用帶檢漏井的雙套管結構。地下污水管道敷設在鋼套管內，鋼套管坡向檢漏井。如果污水管道發生滲、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的存水狀況來監測管道是否滲、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構示意Fig.4 The schematic diagram of seepage control structure of underdrain casing pipe

3 幾種防滲方案比較

(1)鋼筋混凝土管溝結構簡單，施工技術成熟，施工方便。非設備區和非管道密集區域一般具有較好的施工空間，管溝在這些區域的應用簡單可行，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行特殊的管件先切割后拼接的處理，施工工序相對復雜一些，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雜的設備區。施工進度要比管溝和防滲膜方案要快。施工難度比管溝復雜，但比防滲膜結構要簡單可行。

(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壁高分子涂膜的費用，鋼套管方案會增加地下管道的用量及費用。相對于防滲膜結構層投資，目前尚無可用于對比的實際工程數據。但從施工進度產生的綜合費用上，優化后的防滲方案由于施工相對簡單，施工快捷，施工費用上相對具有一定的優勢。

4 結 論

（1）建議優先按照優化管材的主動防滲設計和采用防滲膜等柔性結構的被動防滲設計相結合的綜合防滲方案，在裝置設備密集區可采用雙套管的防滲結構。

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

（3）堅持“地上污染地上防治，地下污染地下防治”的設計原則，分層次實現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公司企業標準，Q/SY1303-2010.石油化工企業防滲設計通則[S].

［2］中華人民共和國國家標準.石油化工防滲工程技術規范（征求意見稿）[S].

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