地下污水管道防渗设计方案探讨

刘金凤，王 勐，谢霄丽

（中国寰球工程公司 辽宁分公司， 辽宁 抚顺 113006）

石油化工企业生产和储运过程中涉及的物料多为有毒、有害介质，若泄漏且渗透至地下水中，将会对地下水的水质和利用造成严重影响，因此，石油化工企业防止地下水污染的工作将会越来越重要[1]。为了防范和控制石油化工企业在生产和储运过程中因物料泄漏产生的污染物对周边水环境的污染，有效降低环境风险，确保环境安全，必须在项目各个设计阶段重视防止地下水污染，对可能产生污染的区域采取一定的有效防控措施。

现有工厂运行经验显示，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，泄漏后难以检测，且长期存有污染介质，一旦泄漏后造成的危害非常大。所以采取优化管材的主动防渗设计和采用防渗管沟或防渗膜、防渗套管的被动防渗设计相结合的综合防渗方案，在埋地污水管道的防渗设计中显得尤为重要。

1 防渗设计的原则

防止地下水污染应遵循源头控制、防止渗漏、污染监测及事故应急处理的主动与被动防渗相结合，以及分区防控的设计原则。

主动防渗措施即源头控制措施，主要包括在工艺、管道、设备、控制等方面采取相应措施,防止污染物泄漏；被动防渗措施即末端防渗措施，当污染物发生泄漏后，采取相应措施防止污染物进入地下，主要包括：

（1）严格划分污染防治区和非污染防治区，根据可能泄漏物质的性质将污染防治区划分为非污染防治区、一般污染防治区和重点污染防治区[2]。

（2）针对不同的污染防治区采取不同的防渗措施，做到地上污染地上防治，地下污染地下防治的原则。

（3）通过在不同的污染防治区采取不同的检测方法并且在整个地下水的下游设置地下水监测设施，及时发现污染物的泄漏/渗漏。

（4）当通过监测发现对周围地下水造成污染时，根据观测井的反馈信息，对污染防治区地下水人工开采形成地下水漏斗，人工抽水等措施，控制污染防治区地下水流场，防止污染物扩散[1]。

2 防渗设计方案的选择

2.1 管道敷设方式和管材的选择

对含有污染物的流体和腐蚀性介质等工艺管道，除与阀门、仪表、设备等连接可采用法兰外，应优先采用焊接，地上敷设，减少地下污染源。若确实需要地下敷设，应采取必要的防渗措施。

重力流含油污水管道、污染雨水管道均选用钢管（或钢塑复合管），焊接连接。焊接连接具有非常好的严密性，可以消除以往常规工程中铸铁管柔性橡胶圈连接方式易出现的接口变形脱开引发的渗、泄漏问题。考虑到钢管的耐腐蚀性能具有一定的局限性，在管道壁厚设计上加大腐蚀裕量，并且采用最高级别的外防腐层。

2.2 防渗结构的选择

在石油化工项目的建设过程中，地下工程建设往往是先期进行或者地上地下交叉进行，建设过程中各种大型车辆来往运输、大型机械反复开挖，地下设施的设计必须考虑一定的抗外部破坏的能力，才能保证先期建设的设施不被后期的施工破坏。同时，在生产装置区，地下各种结构设施密集，管道、基础、电缆、静电接地网纵横交错，地下污水管道防渗结构的选择必须同时考虑其施工使用的可行性和抗外部破坏的能力。

以往设计中常常采用的防渗结构是防渗沟或防渗膜进行防渗，防渗结构见图1和图2。

图1 埋地污水管道防渗结构示意图Fig.1 The schematic diagram of seepage control structure of underdrain pipe

图1防渗结构适用于有地面防渗结构层的区域，在无地面防渗结构层的区域，由于地面水的渗入而无法正确判断管道是否渗、泄漏。图2克服了图一的缺点，但抗外部破坏的能力较差。二者沟槽宽度均为600 mm+D（管径），占地较大，在非设备区、非管道密集区域施工尚可，在装置设备区和管道密集区施工难以进行。

结合上述工程建设的实际情况，优化项目的地下污水管道防渗设计方案。首先，采取优化管材，减少项目的埋地污水管道，减少污染源头，消除渗、泄漏隐患的主动防渗措施，其次，采取加强渗、泄漏控制，加强渗、泄漏监测，优化防渗结构的被动防渗措施，通过主动防渗和被动防渗相结合的防渗方案优化设计，满足项目的实际工程需要。

图2 埋地污水管道防渗结构示意图Fig.2 The schematic diagram of seepage control of underdrain pipe by HDPE membrane

2.3 优化防渗结构

在非设备区、非管道密集区域采用与铺设防渗膜等效的带检漏设施的封闭钢筋混凝土管沟防渗结构[3]，详见图3。管道敷设在管沟内，管沟以一定坡度坡向检漏井。当管道发生渗、泄漏时，渗漏液沿管沟流入检漏井，可以通过观测检漏井内的存水状况来监测管道是否渗、泄漏。

图3 地下污水管道管沟防渗结构示意图Fig.3 The schematic diagram of seepage control structure of underdrain pipe ditch

在装置设备区，由于地下空间狭小，管沟及防渗膜结构占地较大，可将防渗措施进一步优化为采用带检漏井的双套管结构。地下污水管道敷设在钢套管内，钢套管坡向检漏井。如果污水管道发生渗、泄漏，渗漏液会通过钢套管流入检漏井，可以通过观测检漏井内的存水状况来监测管道是否渗、泄漏，钢套管采用焊接连接，并做外防腐。详见图4。

图4 地下污水管道钢套管防渗结构示意Fig.4 The schematic diagram of seepage control structure of underdrain casing pipe

3 几种防渗方案比较

(1)钢筋混凝土管沟结构简单，施工技术成熟，施工方便。非设备区和非管道密集区域一般具有较好的施工空间，管沟在这些区域的应用简单可行，同时可以解决没有地面防渗层时如何隔离地面水的问题。

(2)钢套管的施工需要在三通连接处进行特殊的管件先切割后拼接的处理，施工工序相对复杂一些，钢管的切割和焊接的工作量会增加。但该方案作为被动防渗措施的一种，非常适用于地下空间狭小复杂的设备区。施工进度要比管沟和防渗膜方案要快。施工难度比管沟复杂，但比防渗膜结构要简单可行。

(3)从防渗成本上分析，钢筋混凝土管沟方案会增加钢筋混凝土的用量及内壁高分子涂膜的费用，钢套管方案会增加地下管道的用量及费用。相对于防渗膜结构层投资，目前尚无可用于对比的实际工程数据。但从施工进度产生的综合费用上，优化后的防渗方案由于施工相对简单，施工快捷，施工费用上相对具有一定的优势。

4 结 论

（1）建议优先按照优化管材的主动防渗设计和采用防渗膜等柔性结构的被动防渗设计相结合的综合防渗方案，在装置设备密集区可采用双套管的防渗结构。

（2）根据施工进度、工程占地情况，选择一种既满足环评要求，又满足实际工程可行性的地下管道防渗方案。

（3）坚持“地上污染地上防治，地下污染地下防治”的设计原则，分层次实现对地上和地下可能泄漏污染物的围堵、收集和处理。

［1］中国石油天然气集团公司企业标准，Q/SY1303-2010.石油化工企业防渗设计通则[S].

［2］中华人民共和国国家标准.石油化工防渗工程技术规范（征求意见稿）[S].

［3］04S531-2给水排水标准图集(2004年合订本)湿陷性黄土地区给水排水检漏管沟 [S].