川渝地区钻前工程砌体结构废水池渗漏原因分析

苏培东，王 奇，蒲海波，陈婉琳

(1.中节能建设工程设计院，四川成都 610052;2.西南石油大学资源与环境学院，四川成都 610500;3.川庆钻探蜀渝建筑公司自贡项目部，四川自贡 643000)

1 废水池渗漏危害分析

钻前工程废水池主要用于收集钻井过程中产生的废液，该废液是一种含粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑等成分的多相稳定胶态悬浮体系，含有多种无机盐、有机处理剂、聚合物、表面活性剂等物质，所含油类、盐类、钻井液添加剂以及一些可溶的重金属离子(表1 和表2)会严重污染土壤、水体，影响动植物生长，危害人类健康。因此，如果废水池质量不合格，废水发生渗漏，结果往往非常严重。

表1 ［3］ 某油田钻井液生物毒性测试结果(GB15541－1995 发光细菌法)

表2 部分钻井废液中重金属含量统计

续表2

1.1 工期延误

一旦废水池出现渗漏，为保障人员安全，井场工作必须立即停止，马上进行渗漏原因的调查和处理，待处理完成后方可再施工，由此常造成工期耽误，延缓了工程进度，进而造成工程造价增加。如川渝地区某101－X 井于2011年2月8日、2月23日和4月7日先后三次出现废水池渗漏事故，每一次事故发生后都立即停工，马上开展现场勘查，了解现场情况，制定整改安全措施。由于井场位置偏远，交通不便，耗费了大量时间进行渗漏调查和整改，耽误工期近一个月之久。

1.2 环境破坏

1.2.1 对土壤的影响

钻井废弃液中对土壤造成有害影响的主要成分是过量的盐和可交换性钠离子。盐和可交换性钠离子可造成土壤板结，使植物从土壤吸收水分困难，不利于植物生长，甚至死亡。此外，钻井液中添加的磺化沥青、磺化褐煤、磺化酚醛树脂、磺化丹宁和磺化栲胶等非常难以降解，会长期残留在环境之中。

1.2.2 对动植物的影响

废液中的重金属离子可通过生物链在动植物体内富集，最终对处于食物链顶端的人类健康造成长远的危害，引发如汞中毒、痛骨病、泌尿系统功能病变、贫血、神经机能失调、肾损伤等多种疾病。

1.2.3 对水体的影响

钻井废液中的环境污染物质负荷极高，悬浮物含量常在2000 mg/ L 以上，这些悬浮物呈胶体状，加上钻井液的护胶作用，使其成为特殊的稳定体系，在水中长时间不能下沉，导致水体生态的破坏，影响水体的功能;COD(耗氧量)超标几十至几百倍，排入水体可能会造成水体富营养化，水发黑发臭，根本无法使用;油类物质的含量从几十毫克到几万毫克不等，进入水体后将造成水体质量的严重下降;另外，由于各种泥浆添加剂的带入和钻屑及地层矿物的引入，钻井废弃液中含有的多种有害性物质如盐类及一些重金属元素(Pb、Cu、Cd、Hg、Ni、Ba、Cr 等)对水中生物有很强的毒害作用。

1.3 社会影响

由于废水渗漏造成农田或者水塘的严重污染，一旦渗漏事故发生，会造成当地百姓的愤慨，对井场建设产生强烈抵触情绪，甚至聚众阻止工程队的施工，严重影响社会的稳定与和谐。如川渝地区某03－1 井废水池发生渗漏，该井场毗邻当地一水库，废液经过农田流入水库，引发了当地百姓的强烈不满，当地百姓一方面拍摄下了污染的情况并刻录成了光盘准备上访，另一方面聚集起来干预、阻挠钻井队施工，情绪空前激动，致使钻进工作在一段时间内处于停滞状态，并造成了极其恶劣的社会影响。

1.4 人员伤亡

所有事故中危害最大的莫过于人员的伤亡，四川某钻前工程的废水池工程，发生重大质量事故，水池渗漏严重至池体垮塌，当场砸死了池墙边的工作人员，导致严重的安全事故。

1.5 经济损失

井场的附近大多分布有农田或鱼塘，如果废水渗漏，污染了农田或者水塘，项目部则必须支付当地百姓高额的经济赔偿;而渗漏之后投入的整改治理费用也是一笔不小的开支。四川威远某钻前工程因废水池渗漏污染周边农田，赔偿当地百姓仅污染费就超过10 万元;四川自贡某废水池渗漏污染当地一水库，该水库为当地的渔业养殖场和饮用水源，仅从外地调运饮用水给当地百姓饮用的费用就高达数十万元。

此外，据统计，川渝地区钻前工程废水池的渗漏率高达50%以上，每一起渗漏事故都带来了少则数万，多则数十万甚至上百万的经济损失。

废水池的渗漏，轻则造成工程质量不达标、效果不理想，重则造成整个工程失败，甚至造成严重污染，危害人民生命财产。因此，对废水池的渗漏研究具有重大的理论和现实意义。

2 废水池渗漏原因分析

2.1 外渗

(1)建筑材料及结构。目前川渝地区普遍使用条石砌体作为钻前工程废水池的建筑材料，由于砌体结构的材料来源广泛，施工设备和施工工艺较简单，且节约材料，相对造价低廉，因而得到广泛应用。但是由于砌体的抗拉、抗弯、抗剪性能较差，出现裂缝是非常普遍的质量事故之一［4］。条石主要由砂岩组成，而砂岩本身孔隙较为发育，具有一定的渗透能力，池水有可能沿着砂岩孔隙渗透到池外(孔隙度较大的砂岩)。此外，条石之间一般用混凝土砂浆填充，砂浆硬化失水的过程中也会产生裂缝，池水可以通过裂缝渗漏。

(2)池体强度不够。从结构上来说，钻井废液的密度较大，一般都在1.5 t/m3以上，废水池墙体要承受较大的水平推力，而传统砌筑的条石整体密度仅为2.2～2.5 t/m3，高比重的池水容易导致墙体开裂而发生渗漏。

(3)地质条件引起渗漏。当前，钻前工程的工程地质勘察工作普遍没有得到足够的重视，加之钻前工程场地大都位于低山浅丘、斜坡谷地等工程地质条件较复杂的地区，同时川渝地区岩土性质本身变化较大，因此废水池修建过程中经常遇到土质不均与软弱地基的情况。如果对这些地基处理不当，废水池就极易产生不均匀沉降发生变形，甚至拉裂，出现废水渗漏事故。

(4)天气情况。钻前工程的废水池均是在野外修建，昼夜温差的变化、日晒雨淋的影响，都有可能造成墙体的开裂，引起渗漏。

(5)施工、管理不当引起渗漏［4］。

施工是整个建筑工程最为重要的环节，也是最容易出问题的环节，在废水池的施工过程中主要存在的问题如下。

基础开挖不规范、没按规定验槽;条石天、底座不平整，抹灰不平会造成条石上下接触面上存在裂缝，造成渗水的通道，另一方面，条石不平整接触会造成墙体的不稳定，强度降低;转角处未圆弧连接，则会导致条石这种刚性材料在转角处的应力过于集中，如果超过其自身的抗拉强度，就会产生裂缝;配比砂浆时水灰比过大会造成砂浆强度减小，增大开裂的风险;砂浆饱满度不够留下渗水通道;混凝土池底厚度不够，未按要求拉筋，水体有可能压裂池底，从底部渗漏;当人工搅拌混凝土、勾缝有漏点时，水池内表面就会形成渗漏通道;夯填回填土过快或者人为扰动了墙体，会造成墙体的部分变形，产生裂缝;现场偷工减料，不按设计要求，把墙体做成“夹心”墙;现场施工人员多为农民工，科学素养和施工素质较低。

(6)地震(包括物探放炮)或者其他自然灾害引起渗漏［5～7］。砌体属于脆性材料，地震或者物探放炮引起的震动会对池体产生拉张剪切的作用，如果超过了废水池墙体抗拉强度，墙体就会产生裂缝。而裂缝的存在又会进一步降低墙体的质量，如整体性、耐久性和抗震性，加剧裂缝的生长。

当废水池位于地质灾害体上，或者地质灾害体危害范围内时，一旦地质灾害发生，就会造成废水池破坏，从而引发污水渗漏造成环境污染。

(7)高腐蚀性水体对池体的腐蚀。钻前工程条石砌体废水池中蓄水体主要为工程废水以及钻井液，皆为高密度、高比重、高腐蚀性液体，对池墙池底还有化学腐蚀作用，如果材料抗腐能力不强，则会引起渗漏。如川渝地区某井的废水池工程，按设计要求用聚氨酯材料“三毡四油”作防腐处理，然而现场偷工减料，私自减为“一毡双油”，建成后水池抗腐能力不能满足要求，发生渗漏。

2.2 内渗

当废水池位于低洼地带等地下水位较高地区时，如果地下水位高于池底时，地下水就会对池底以及底部池墙产生一定的静水压力，当静水压力大于废水池底板以及池墙的抗拉强度时，容易导致墙体变形和破坏，最终引起池外水向池内渗漏。

内渗会对后续的污水处理和复耕还田造成很大的影响。根据国家和石油总公司的要求，钻井工程结束后，要对井场进行综合处理，回填土体、复耕还田。其中池中污水须运走，运不走的要固化处理，如果出现内渗、池水增加，则会大大增加处理的成本，造成不必要的经济损失。

如上述某013－1 井，该井位于地势低洼处和三面山水的汇水面，加之连续暴雨，引发了严重的内渗事故，仅运走废水的运费和废水处理费用就高达数十万元。

3 结束语

川渝地区钻前工程废水池渗漏成因复杂，环节众多，且环环相连，任一个环节没有处理好，都可能产生渗漏，且危害巨大。因此，废水池渗漏问题应引起各方面的足够重视，以防为主，抓好设计、施工、管理中的各个环节，切实为提高工程质量把好关，提高钻前工程的工程质量。

［1］李刚.石油钻前工程施工危险有害因素类型及防治对策［J］.资源环境与工程，2008(4)

［2］刘俊.钻井废液对环境影响分析［J］.能源环境保护，2009(1)

［3］张晓飞，范巍，许毓，等.钻井废液毒性检测与评价研究［J］.油气田环境保护，2009(4)

［4］薄明军.砌体结构常见裂缝的分析与防治［J］.内蒙古水利，2009(1)

［5］唐珍.川渝滑坡地质灾害对钻前工程的影响与防治［J］.天然气技术，2009(5)

［6］姜元东.钻前土木工程中的不良地质的防治措施分析［J］.科技传播，2011(5)

［7］柴振岭，胡奕东，刘阳，等.条石砌筑石墙抗震性能试验研究［J］.建筑结构学报，2011(3)