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(xué)院生態(tài)環(huán)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(xué)院生態(tài)環(huán)境研究所, 廣東 潮州 521041）

對(duì)于中化泉州石化有限公司的配套涉海工程，設(shè)計(jì)了集疏運(yùn)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(duì)疏浚物處置、爆破方案進(jìn)行探討，結(jié)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(shè)涉及問題眾多[1]，配套涉海工程的建設(shè)對(duì)于石化整體工程的建設(shè)意義重大[2-3]。中化泉州石化有限公司建設(shè)項(xiàng)目的配套碼頭工程包括：30萬t級(jí)原油碼頭1座(黃干島0#泊位)；10萬t級(jí)、5萬t級(jí)、3萬t級(jí)、1萬t級(jí)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(fā)送一定量的成品油，2#～4#泊位只用于發(fā)送成品油。本碼頭工程屬中化泉州煉油項(xiàng)目的配套工程，是企業(yè)自建、自管的碼頭，為工廠接運(yùn)原料和發(fā)運(yùn)產(chǎn)品[4-5]。

1 碼頭工程

1.1 集疏運(yùn)方式

根據(jù)中化泉州石化有限公司建設(shè)中化泉州1200萬t/a煉油項(xiàng)目的計(jì)劃，其原油進(jìn)口及成品油出口主要是通過海上運(yùn)輸來完成的，每年需從國(guó)外進(jìn)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(yùn)量見表1。

1.2 設(shè)計(jì)代表船型

從國(guó)內(nèi)外原油的運(yùn)輸船型看，一般采用10～30萬t級(jí)，其它成品油的運(yùn)輸船型為1 000 t級(jí)～5萬t級(jí)。為此，本工程設(shè)計(jì)船型為1 000 t級(jí)～30萬t級(jí)船型。

表1 本工程集疏運(yùn)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(zhuǎn)運(yùn)的貨物理化性質(zhì)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(qū)

（2）裝船工藝

儲(chǔ)罐區(qū)裝船泵罐區(qū)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(dāng)管道需要檢修清掃時(shí)，可采用蒸汽、氮?dú)狻嚎s空氣或其它臨時(shí)措施。采用何種掃線介質(zhì)，主要根據(jù)輸送物料性質(zhì)確定。

表2 碼頭集疏運(yùn)液體貨物理化性質(zhì)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(cè)水域建設(shè)方案

30萬t級(jí)碼頭（0#泊位）呈“蝶”形布置，由工作平臺(tái)、靠船墩、系纜墩組成，引橋?qū)?yīng)為0#引橋，引橋上布設(shè)管廊。引橋根部設(shè)有消防控制平臺(tái)一座，內(nèi)設(shè)變電所、泡沫發(fā)生器房、柴油發(fā)電機(jī)房、控制室、調(diào)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(cè)水域建設(shè)方案

本階段根據(jù)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(gè)總平面布置方案。

總平面布置方案一：

根據(jù)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(tái)、靠船墩、系纜墩、鋼引橋等組成，工作平臺(tái)均通過單引橋同后方罐區(qū)連接，引橋?qū)?yīng)為1#～4#引橋，引橋上布設(shè)管廊和車道。1#～4#泊位利用岸線總長(zhǎng)度為1 150 m。在1#、3#、4#引橋根部陸域上各設(shè)配電間一座，內(nèi)設(shè)有配電室、泡沫罐房等設(shè)施；在2#引橋設(shè)消防控制樓一座，內(nèi)設(shè)有配電室、值班室、控制室、工具間等設(shè)施。1#泊位工作平臺(tái)后沿布設(shè)1個(gè)工作船泊位。

2#、3#泊位均考慮“一大兼二小”方案，即2#泊位當(dāng)不停泊5萬t級(jí)船舶時(shí)可同時(shí)?？?艘5 000噸級(jí)船舶，3#泊位當(dāng)不?？?萬t級(jí)船舶時(shí)可同時(shí)?？?艘3 000 t級(jí)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(dāng)不停泊 10萬噸級(jí)船舶時(shí)可同時(shí)?？?艘5 000 t級(jí)船舶；2#～ 4#泊位呈直線形布置，由工作平臺(tái)、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(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)高水位：7.06 m（高潮位累積頻率10%）；

設(shè)計(jì)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(guān)高程設(shè)計(jì)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(guān)高程設(shè)計(jì)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(qū)定員

本工程將借鑒國(guó)內(nèi)外化工碼頭的組織管理經(jīng)驗(yàn)，形成高效精干的組織管理系統(tǒng)。碼頭上設(shè)置操作工 2～40名，每班崗位定員，按四班三運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)配人員。

(5) 水工結(jié)構(gòu)

碼頭、引橋和圍堤結(jié)構(gòu)安全等級(jí)均按Ⅱ級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。水工建筑物主要尺度及結(jié)構(gòu)形式見表 5。0#～4#泊位均采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，水工結(jié)構(gòu)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(gè)30萬t級(jí)原油進(jìn)口泊位，消防標(biāo)準(zhǔn)為甲類一級(jí)碼頭。青蘭山水域（1#～4#泊位）最大靠泊船型為10萬t級(jí)油船，裝卸物料的火災(zāi)危險(xiǎn)性包括甲A和甲B，消防標(biāo)準(zhǔn)為甲類一級(jí)碼頭。

表5 水工建筑物規(guī)格及結(jié)構(gòu)形式Table 5 Specifications and structures of hydraulic structures.

2.2 給 水

根據(jù)碼頭用水情況的不同，分為生活給水系統(tǒng)與消防給水系統(tǒng)二個(gè)系統(tǒng)。生活給水系統(tǒng)供給船舶用水、碼頭員工用水及裝卸區(qū)沖洗用水等；消防給水系統(tǒng)供給碼頭、引橋區(qū)域事故火災(zāi)時(shí)滅火消防用水。本工程青蘭山水域給水由后方庫區(qū)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(qū)范圍內(nèi)設(shè)置圍坎，并在每個(gè)碼頭結(jié)構(gòu)下方均設(shè)置集污池，每個(gè)集污池容積約60 m3，收集圍坎內(nèi)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(qū)污水處理場(chǎng)統(tǒng)一處理。0#泊位碼頭裝卸區(qū)圍坎范圍內(nèi)雨污水收集后由有資質(zhì)的油污水接收船接收，并轉(zhuǎn)運(yùn)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(chǎn)廢水一并通過管道送回廠區(qū)污水處理場(chǎng)處理。

目前，中化泉州有限公司已與泉州興通港口服務(wù)發(fā)展有限公司簽訂了碼頭污水、生活垃圾接收處理的框架協(xié)議。0#泊位運(yùn)營(yíng)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(yùn)輸至青蘭山碼頭，落實(shí)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(jù)“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(qū)提供，交接點(diǎn)均為引橋陸域根部。蒸汽伴熱及凝結(jié)水排放采用分段設(shè)置供汽分配管及凝結(jié)水集合管的方案。蒸汽管線與工藝管線共架敷設(shè)。管道的連接，除設(shè)備、閥門等處用法蘭連接外，采用焊接。

2.5 掃 線

根據(jù)“工藝”的掃線要求，本工程 1#～4#泊位布置氮?dú)夤芫€，所需氮?dú)庥珊蠓角嗵m山庫區(qū)提供，交接點(diǎn)均為引橋陸域根部。氮?dú)夤芫€與工藝管線共架敷設(shè)。0#泊位位于黃干島，掃線用氮?dú)庥刹贾迷谠摬次坏闹频b置提供。

3 施工方案

施工便道和平臺(tái)采用小鋼管樁，面層鋪設(shè)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(yù)制鋼管樁→打樁夾圍囹 → 嵌巖或錨巖→現(xiàn)澆墩臺(tái)或橫梁 →安裝梁板 → 現(xiàn)澆面層 → 安裝附屬設(shè)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(jù)當(dāng)?shù)卣{(diào)查及鉆探揭露，表層疏浚物的組成主要為淤泥、淤泥混砂。調(diào)頭區(qū)炸礁3萬m3，共計(jì)96萬m3需外拋。本工程拋泥區(qū)設(shè)在國(guó)家海洋局規(guī)定的湄洲灣臨時(shí)海洋傾倒區(qū)，該區(qū)位于湄洲灣灣口外（劍嶼東南向）約8.5 km處，中心位置坐標(biāo)E119°06′21″，24°56′25″，半徑為1.0 km的圓形海區(qū)內(nèi)，水深19 m左右。2010年3月建設(shè)單位中化泉州石化有限公司向湄洲灣港口管理局提出關(guān)于青蘭山水域碼頭施工期疏浚物傾倒的申請(qǐng)(附件5.1)，同年8月湄洲灣港口管理局對(duì)該申請(qǐng)出具了復(fù)函，同意本項(xiàng)目青蘭山水域碼頭施工期疏浚物運(yùn)至湄洲灣海洋臨時(shí)傾倒區(qū)。建設(shè)單位應(yīng)盡早向福建省海洋與漁業(yè)廳提出傾廢申請(qǐng)，施工中根據(jù)許可證批準(zhǔn)的傾倒區(qū)、傾廢量、施工期進(jìn)行施工。

3.2 爆破方案

本項(xiàng)目爆破點(diǎn)位于1#泊位調(diào)頭區(qū)，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(tái)高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)執(zhí)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(cè)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(qū)；引爆。

（1）爆破方案

孔距a：取a= 2.5 m。

孔徑d：采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法，孔徑d= 100～110 mm。

排距b：根據(jù)本爆破區(qū)的巖石性質(zhì)等，設(shè)計(jì)排距b= 2.5 m。

超鉆深度Δh：設(shè)計(jì)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(tái)鉆機(jī)，可以來回移動(dòng)，鉆井規(guī)格為長(zhǎng)22 m寬10 m。施工時(shí)將鉆井長(zhǎng)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(gè)孔，排與排之間的鉆孔錯(cuò)開0.6 m布置。根據(jù)實(shí)際情況爆破參數(shù)可以調(diào)整，但是定位一次后能完成管溝長(zhǎng)度24 m(包括鉆井長(zhǎng)22 m和兩端各超寬1 m)。每個(gè)船位的布孔圖見圖2。施工前將施工區(qū)域的布孔圖用電子版的形式輸入測(cè)量軟件中，移船定位時(shí)，打開測(cè)量軟件直接在屏幕上顯示船舶的位置，直到實(shí)際位置和設(shè)計(jì)位置在誤差范圍內(nèi)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(shè)計(jì)要求孔底標(biāo)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(qiáng)，爆炸性能好。炮孔鉆完并經(jīng)驗(yàn)收合格后，由炮工裝藥，裝藥結(jié)構(gòu)圖見圖3。

圖3 裝藥結(jié)構(gòu)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(shí)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(shí)際操作中，除孔口裝入約0.5 m長(zhǎng)的砂袋外，孔內(nèi)裝滿炸藥。藥柱長(zhǎng)度＜3 m時(shí)裝一個(gè)起爆體，裝在炸藥長(zhǎng)度下部約1/3處；藥柱長(zhǎng)度≥3 m時(shí)，裝2個(gè)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(xiàng)目爆破點(diǎn)位于1#泊位調(diào)頭區(qū)，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(qiáng)度毫米導(dǎo)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(duì)鉆孔深度超過3 m孔深的孔，采用孔內(nèi)2次微差起爆。炸礁量保守估計(jì)為400 m3/d，3萬m3共需約75 d。

4 結(jié)論與建議

（1）設(shè)計(jì)了配套涉海工程的集疏運(yùn)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(shè)，并對(duì)疏浚物處置、爆破方案進(jìn)行探討，結(jié)果確定了具體的爆破方案。

[1] 張慶營(yíng), 張新明, 孟令楓, 等. 我國(guó)海洋石油工程行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 中國(guó)水運(yùn), 2010, 10(4): 60-61.

[2] 方華燦. 我國(guó)海洋石油工程及裝備的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新[J]. 石油和化工設(shè)備, 2004, 3(1): 12-16.

[3] 行業(yè)圖書編委會(huì). 最新石化工程設(shè)計(jì)與技術(shù)改造及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施手冊(cè)[M]. 北京: 中國(guó)石化出版社, 2006.

[4] 楊義菊,葉銀燦,田雙鳳. 涉海工程環(huán)境保護(hù)的探討——以冊(cè)子島原油儲(chǔ)運(yùn)工程為例［J］.海洋開發(fā)與管理，2005(5).

[5] 盧靜.試論涉海工程海洋環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理信息系統(tǒng)的構(gòu)建［J］.浙江教育學(xué)院學(xué)報(bào)，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(xué)基金項(xiàng)目（9452104101003815）和2010廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(10152104101000010)的資助。

2011-01-17

沈斌（1973-）, 男, 研究方向：石油化工。