刘建平

中国石油管道公司

摘要：储油罐区防火堤形式主要有混凝土防火堤和土筑防火堤。国内外油库事故表明，土筑防火堤相比混凝土防火堤在事故状态下有更好的耐火性、防渗性，因此更安全。在对比国内外技术标准的基础上，论述了俄罗斯、北美、欧洲几个管道公司的储罐防火堤作法，借此建议国内储罐在设计上应引入先进理念，更多采用土筑防火堤。

关键词：储油罐区；混凝土防火堤；土筑防火堤；对比

储油罐区是输油管道的重要附属设施，是管道企业安全管理的重要内容。防火堤是储罐发生泄漏时，防止油品外流和火灾蔓延的重要设施。防火堤主要有混凝土防火堤和土筑防火堤两种形式。我国储罐区通常采用混凝土防火堤，国外则通常采用安全性能更好的土筑防火堤。近年来储罐区的几起火灾事故表明，混凝土防火堤安全性较差。有必要通过对两种防火堤形式的比较分析，改进我国储罐区的防火堤形式。

1  国内标准及作法

《储罐区防火堤设计规范》（GB50351－2014）规定：防火堤宜选用土筑防火堤，也可采用钢筋混凝土防火堤、砌体防火堤、夹芯式防火堤，不宜采用浆砌毛石防火堤；在用地紧张和抗震设防烈度8度及以上地区宜选用钢筋混凝土防火堤。

《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183－2005）规定：防火堤应使用不燃烧材料建造，首选土堤，当土源有困难时，可用砖石、钢筋混凝土等不燃烧材料砌筑，但内侧应培土或涂抹有效的防火涂料。

《石油储备库设计规范》（GB50737－2011）规定：在占地、土质条件能满足需要的前提下，宜选用土筑防火堤；在土筑堤无条件或困难地区，可选用其他结构形式的防火堤，但不得采用浆砌毛石结构。

《石油库设计规范》（GB50074－2014）规定：防火堤宜采用土筑防火堤；不具备采用土筑防火堤条件的地区，可选用其他结构形式的防火堤。

《输油管道站场储罐区防火堤技术规范》（Q/SY1593－2013，中国石油天然气集团公司企业标准）规定：防火堤应使用不燃烧材料建造。首选土堤，当条件不足时，可用砖混、钢筋混凝土等不燃烧材料砌筑，但内侧应培土。强度设计应符合GB50351的要求。

虽然我国国家标准、行业标准均规定优先采用土筑防火堤，但是在实际应用中，由于设计理念及标准的约束性不足，土筑防火堤几乎不被采用，仍然大量采用混凝土结构的防火堤。

2  国外标准及作法

俄罗斯东方管道公司储油罐防火堤的结构与国内不同，为土筑防火堤（图 1）。防火堤断面呈梯形，采用素土夯实、铺设防渗材料、外覆碎石而成。防火堤遵循的原则在于不仅耐液体渗透，同时能够承受流体的完全静压压头，结构具有耐渗漏、耐液体冲击、耐火烧、简单并维修方便等特点。

图 1  俄东方管道公司储油罐防火堤外观

北美多数管道公司也采用土堤防渗膜结构，防火堤外铺碎石或者草皮绿化，其遵循的原则与俄罗斯较为相似。加拿大Enbridge公司制定的企业标准《设施与储罐溢油控制系统》规定：普遍的、合适的防火堤是坡度为3:1的土堤，且内部应采用黏土夯实；也可采用混凝土、钢质或其他适合的材料，其结构见图 2。

图 2  Enbridge公司典型的防火堤结构示意图

Enbridge公司遵循其标准规定，在其输油站场均设计了土筑防火堤（图 3）。

图 3  Enbridge公司的土筑防火堤

另外欧洲一些发达国家的油库也经常使用土筑防火堤。如荷兰提姆油库的防火堤选用土筑防火堤，防火堤外层铺设草皮绿化（图 4）。

图 4  荷兰提姆油库的防火堤

3  存在的问题

相比于土筑结构的防火堤，混凝土防火堤虽然具有结构强度高、造价低、用地少、抗震性能好、施工难度小等优势。但是从安全角度分析，混凝土防火堤耐燃烧性和密封性较土堤差，在罐区发生范围较大和持续燃烧时，混凝土防火堤容易溃堤，发挥不了防火堤圈闭泄漏油品这一基本作用。

通过对黏土和钢筋混凝土两种材料的耐火性分析发现：黏土耐火温度大于1500 ℃，在高温条件下能保持体积的稳定性，并具有一定的机械强度，因此经煅烧后异常坚硬。相较之下，混凝土结构在火灾作用下，混凝土在升温过程中会很快丧失强度或出现爆裂现象。在180 ℃左右时，微裂缝逐步发展、强度逐步削弱。当混凝土表面的温度超过380 ℃时，则判定为达到耐火极限[1]。

石油库区发生燃烧时为烃类火灾，在10 min时火焰温度便达到1000 ℃，一般在1600 ℃以上[2]。因此，当石油库发生火灾时，高温燃烧很容易使混凝土防火堤达到耐火极限，逐渐使其失去强度，产生裂隙和跨塌，从而失去防控泄漏油品的效果。

如在2010年大连“716”事故中，油品持续燃烧使混凝土结构的防火堤垮塌，部分离火场较远的防火堤表层混凝土剥落，钢筋裸露，出现裂缝（图 5）。

图 5 大连“716”事故被烧毁的防火堤

又如2014年我国某原油管道泄漏事故中，泄漏原油流到某钢筋混凝土结构的桥梁底下，使桥底面混凝土脱落，钢筋裸露下垂，栏杆上产生很多裂缝，使该桥成为危桥。

从国外的事故来看，2005年12月11日英国伦敦附近的邦斯菲尔德油库发生爆炸，至14日20个油罐大火才全部被扑灭。储罐区混凝土防火堤在火灾中裂开，而土堤耐火性强，隔离效果较好。此次事故的后续整改中，邦斯菲尔德油库储罐区防火堤均使用土堤加固。

总而言之，黏土的耐火能力比混凝土要高，在烃类物质持续燃烧的情况下能较好地维持其强度，并能承受事故压力且不渗漏。另外，黏土防火堤不用设置伸缩缝，结构上的密封性能要比混凝土防火堤好。因此土筑防火堤的安全性比混凝土防火堤要高，在事故状态下能更好地发挥防火堤的作用。这也是国外油罐区普遍采用土筑防火堤的原因。

4  结论及建议

（1）更新设计理念，新建油库防火堤应优先使用土堤

从防火堤安全性这一主要特性考虑，土堤比混凝土堤在耐火性、密封性等方面更为安全。发生火灾时混凝土堤耐火性较差，一旦发生单个储罐破裂整体泄漏并蔓延燃烧的情况，混凝土堤破裂、垮塌可能性较高，失去防火堤的基本功能。

建议设计单位、工程建设单位在油库防火堤的实际选型过程中，要树立安全环保第一的理念，充分考虑到混凝土防火堤在油库火灾时的不安全性，哪怕增加一些经济投入、增加一些用地面积，也要坚定采用土筑防火堤这种安全、可靠防火堤形式的意识。对目前已经建设的采用混凝土防火堤的油库，如果用地条件允许，应改造为土筑防火堤。

（2）加快对标采标，修订防火堤相关规范

新版《储罐区防火堤设计规范》（GB50351－2014）规定：在用地紧张地区宜选用钢筋混凝土防火堤。这种在设计理念上突出“用地紧张”的考虑，可能制约了土堤在我国新建油库上的大量使用。相比较加拿大Enbridge公司的标准，土堤是优先的推荐作法，且实际工程中也均采用土堤。诚然，我国土地利用对经济和社会发展的约束相对突出，但是安全性原则应该摆在更为突出的位置。

建议对《储罐区防火堤设计规范》（GB50351－2014）《输油管道站场储罐区防火堤技术规范》（Q/SY1593－2013）等标准进行修订，进一步明确强制性使用土筑防火堤的条件，取消其中关于“用地紧张”、“土质条件”等限制土筑防火堤使用的条款，这些限制性条款的存在可能使目前一些建设单位放弃土堤转为选用混凝土防火堤。

加拿大Enbridge管道公司企业标准《设施与储罐溢油控制系统》非常详细的规定了油库及管道站场罐区的土筑防火堤的相关要求，包括防火堤设计形式、材料选择、施工程序及施工图、操作和维护要求，是一套关于防火堤建设比较先进的标准。建议针对该标准进行对标和采标，逐步建立一套土筑防火堤企业标准和规范，满足土筑防火堤建设的要求。

参考文献：

[1]过镇海，时旭东. 钢筋混凝土的高温性能及其计算[M]. 北京：清华大学出版社，2003.

[2]储罐区防火堤设计规范（GB50351-2014），中华人民共和国国家标准[S]. 北京：中国计划出版社，2014：13-23.

作者：刘建平，1980年生，中国地质大学（北京）地质工程专业硕士研究生毕业，高级工程师，中国石油管道公司高级主管，从事管道完整性管理的科研及管理工作。

《管道保护》2018年第2期（总第39期）