川渝地區(qū)鉆前工程砌體結構廢水池滲漏原因分析

蘇培東，王 奇，蒲海波，陳婉琳

(1.中節(jié)能建設工程設計院，四川成都 610052;2.西南石油大學資源與環(huán)境學院，四川成都 610500;3.川慶鉆探蜀渝建筑公司自貢項目部，四川自貢 643000)

1 廢水池滲漏危害分析

鉆前工程廢水池主要用于收集鉆井過程中產生的廢液，該廢液是一種含粘土、加重材料、各種化學處理劑、污水、污油及鉆屑等成分的多相穩(wěn)定膠態(tài)懸浮體系，含有多種無機鹽、有機處理劑、聚合物、表面活性劑等物質，所含油類、鹽類、鉆井液添加劑以及一些可溶的重金屬離子(表1 和表2)會嚴重污染土壤、水體，影響動植物生長，危害人類健康。因此，如果廢水池質量不合格，廢水發(fā)生滲漏，結果往往非常嚴重。

表1 ［3］ 某油田鉆井液生物毒性測試結果(GB15541－1995 發(fā)光細菌法)

表2 部分鉆井廢液中重金屬含量統(tǒng)計

續(xù)表2

1.1 工期延誤

一旦廢水池出現(xiàn)滲漏，為保障人員安全，井場工作必須立即停止，馬上進行滲漏原因的調查和處理，待處理完成后方可再施工，由此常造成工期耽誤，延緩了工程進度，進而造成工程造價增加。如川渝地區(qū)某101－X 井于2011年2月8日、2月23日和4月7日先后三次出現(xiàn)廢水池滲漏事故，每一次事故發(fā)生后都立即停工，馬上開展現(xiàn)場勘查，了解現(xiàn)場情況，制定整改安全措施。由于井場位置偏遠，交通不便，耗費了大量時間進行滲漏調查和整改，耽誤工期近一個月之久。

1.2 環(huán)境破壞

1.2.1 對土壤的影響

鉆井廢棄液中對土壤造成有害影響的主要成分是過量的鹽和可交換性鈉離子。鹽和可交換性鈉離子可造成土壤板結，使植物從土壤吸收水分困難，不利于植物生長，甚至死亡。此外，鉆井液中添加的磺化瀝青、磺化褐煤、磺化酚醛樹脂、磺化丹寧和磺化栲膠等非常難以降解，會長期殘留在環(huán)境之中。

1.2.2 對動植物的影響

廢液中的重金屬離子可通過生物鏈在動植物體內富集，最終對處于食物鏈頂端的人類健康造成長遠的危害，引發(fā)如汞中毒、痛骨病、泌尿系統(tǒng)功能病變、貧血、神經(jīng)機能失調、腎損傷等多種疾病。

1.2.3 對水體的影響

鉆井廢液中的環(huán)境污染物質負荷極高，懸浮物含量常在2000 mg/ L 以上，這些懸浮物呈膠體狀，加上鉆井液的護膠作用，使其成為特殊的穩(wěn)定體系，在水中長時間不能下沉，導致水體生態(tài)的破壞，影響水體的功能;COD(耗氧量)超標幾十至幾百倍，排入水體可能會造成水體富營養(yǎng)化，水發(fā)黑發(fā)臭，根本無法使用;油類物質的含量從幾十毫克到幾萬毫克不等，進入水體后將造成水體質量的嚴重下降;另外，由于各種泥漿添加劑的帶入和鉆屑及地層礦物的引入，鉆井廢棄液中含有的多種有害性物質如鹽類及一些重金屬元素(Pb、Cu、Cd、Hg、Ni、Ba、Cr 等)對水中生物有很強的毒害作用。

1.3 社會影響

由于廢水滲漏造成農田或者水塘的嚴重污染，一旦滲漏事故發(fā)生，會造成當?shù)匕傩盏膽嵖?，對井場建設產生強烈抵觸情緒，甚至聚眾阻止工程隊的施工，嚴重影響社會的穩(wěn)定與和諧。如川渝地區(qū)某03－1 井廢水池發(fā)生滲漏，該井場毗鄰當?shù)匾凰畮欤瑥U液經(jīng)過農田流入水庫，引發(fā)了當?shù)匕傩盏膹娏也粷M，當?shù)匕傩找环矫媾臄z下了污染的情況并刻錄成了光盤準備上訪，另一方面聚集起來干預、阻撓鉆井隊施工，情緒空前激動，致使鉆進工作在一段時間內處于停滯狀態(tài)，并造成了極其惡劣的社會影響。

1.4 人員傷亡

所有事故中危害最大的莫過于人員的傷亡，四川某鉆前工程的廢水池工程，發(fā)生重大質量事故，水池滲漏嚴重至池體垮塌，當場砸死了池墻邊的工作人員，導致嚴重的安全事故。

1.5 經(jīng)濟損失

井場的附近大多分布有農田或魚塘，如果廢水滲漏，污染了農田或者水塘，項目部則必須支付當?shù)匕傩崭哳~的經(jīng)濟賠償;而滲漏之后投入的整改治理費用也是一筆不小的開支。四川威遠某鉆前工程因廢水池滲漏污染周邊農田，賠償當?shù)匕傩諆H污染費就超過10 萬元;四川自貢某廢水池滲漏污染當?shù)匾凰畮?，該水庫為當?shù)氐臐O業(yè)養(yǎng)殖場和飲用水源，僅從外地調運飲用水給當?shù)匕傩诊嬘玫馁M用就高達數(shù)十萬元。

此外，據(jù)統(tǒng)計，川渝地區(qū)鉆前工程廢水池的滲漏率高達50%以上，每一起滲漏事故都帶來了少則數(shù)萬，多則數(shù)十萬甚至上百萬的經(jīng)濟損失。

廢水池的滲漏，輕則造成工程質量不達標、效果不理想，重則造成整個工程失敗，甚至造成嚴重污染，危害人民生命財產。因此，對廢水池的滲漏研究具有重大的理論和現(xiàn)實意義。

2 廢水池滲漏原因分析

2.1 外滲

(1)建筑材料及結構。目前川渝地區(qū)普遍使用條石砌體作為鉆前工程廢水池的建筑材料，由于砌體結構的材料來源廣泛，施工設備和施工工藝較簡單，且節(jié)約材料，相對造價低廉，因而得到廣泛應用。但是由于砌體的抗拉、抗彎、抗剪性能較差，出現(xiàn)裂縫是非常普遍的質量事故之一［4］。條石主要由砂巖組成，而砂巖本身孔隙較為發(fā)育，具有一定的滲透能力，池水有可能沿著砂巖孔隙滲透到池外(孔隙度較大的砂巖)。此外，條石之間一般用混凝土砂漿填充，砂漿硬化失水的過程中也會產生裂縫，池水可以通過裂縫滲漏。

(2)池體強度不夠。從結構上來說，鉆井廢液的密度較大，一般都在1.5 t/m3以上，廢水池墻體要承受較大的水平推力，而傳統(tǒng)砌筑的條石整體密度僅為2.2～2.5 t/m3，高比重的池水容易導致墻體開裂而發(fā)生滲漏。

(3)地質條件引起滲漏。當前，鉆前工程的工程地質勘察工作普遍沒有得到足夠的重視，加之鉆前工程場地大都位于低山淺丘、斜坡谷地等工程地質條件較復雜的地區(qū)，同時川渝地區(qū)巖土性質本身變化較大，因此廢水池修建過程中經(jīng)常遇到土質不均與軟弱地基的情況。如果對這些地基處理不當，廢水池就極易產生不均勻沉降發(fā)生變形，甚至拉裂，出現(xiàn)廢水滲漏事故。

(4)天氣情況。鉆前工程的廢水池均是在野外修建，晝夜溫差的變化、日曬雨淋的影響，都有可能造成墻體的開裂，引起滲漏。

(5)施工、管理不當引起滲漏［4］。

施工是整個建筑工程最為重要的環(huán)節(jié)，也是最容易出問題的環(huán)節(jié)，在廢水池的施工過程中主要存在的問題如下。

基礎開挖不規(guī)范、沒按規(guī)定驗槽;條石天、底座不平整，抹灰不平會造成條石上下接觸面上存在裂縫，造成滲水的通道，另一方面，條石不平整接觸會造成墻體的不穩(wěn)定，強度降低;轉角處未圓弧連接，則會導致條石這種剛性材料在轉角處的應力過于集中，如果超過其自身的抗拉強度，就會產生裂縫;配比砂漿時水灰比過大會造成砂漿強度減小，增大開裂的風險;砂漿飽滿度不夠留下滲水通道;混凝土池底厚度不夠，未按要求拉筋，水體有可能壓裂池底，從底部滲漏;當人工攪拌混凝土、勾縫有漏點時，水池內表面就會形成滲漏通道;夯填回填土過快或者人為擾動了墻體，會造成墻體的部分變形，產生裂縫;現(xiàn)場偷工減料，不按設計要求，把墻體做成“夾心”墻;現(xiàn)場施工人員多為農民工，科學素養(yǎng)和施工素質較低。

(6)地震(包括物探放炮)或者其他自然災害引起滲漏［5～7］。砌體屬于脆性材料，地震或者物探放炮引起的震動會對池體產生拉張剪切的作用，如果超過了廢水池墻體抗拉強度，墻體就會產生裂縫。而裂縫的存在又會進一步降低墻體的質量，如整體性、耐久性和抗震性，加劇裂縫的生長。

當廢水池位于地質災害體上，或者地質災害體危害范圍內時，一旦地質災害發(fā)生，就會造成廢水池破壞，從而引發(fā)污水滲漏造成環(huán)境污染。

(7)高腐蝕性水體對池體的腐蝕。鉆前工程條石砌體廢水池中蓄水體主要為工程廢水以及鉆井液，皆為高密度、高比重、高腐蝕性液體，對池墻池底還有化學腐蝕作用，如果材料抗腐能力不強，則會引起滲漏。如川渝地區(qū)某井的廢水池工程，按設計要求用聚氨酯材料“三氈四油”作防腐處理，然而現(xiàn)場偷工減料，私自減為“一氈雙油”，建成后水池抗腐能力不能滿足要求，發(fā)生滲漏。

2.2 內滲

當廢水池位于低洼地帶等地下水位較高地區(qū)時，如果地下水位高于池底時，地下水就會對池底以及底部池墻產生一定的靜水壓力，當靜水壓力大于廢水池底板以及池墻的抗拉強度時，容易導致墻體變形和破壞，最終引起池外水向池內滲漏。

內滲會對后續(xù)的污水處理和復耕還田造成很大的影響。根據(jù)國家和石油總公司的要求，鉆井工程結束后，要對井場進行綜合處理，回填土體、復耕還田。其中池中污水須運走，運不走的要固化處理，如果出現(xiàn)內滲、池水增加，則會大大增加處理的成本，造成不必要的經(jīng)濟損失。

如上述某013－1 井，該井位于地勢低洼處和三面山水的匯水面，加之連續(xù)暴雨，引發(fā)了嚴重的內滲事故，僅運走廢水的運費和廢水處理費用就高達數(shù)十萬元。

3 結束語

川渝地區(qū)鉆前工程廢水池滲漏成因復雜，環(huán)節(jié)眾多，且環(huán)環(huán)相連，任一個環(huán)節(jié)沒有處理好，都可能產生滲漏，且危害巨大。因此，廢水池滲漏問題應引起各方面的足夠重視，以防為主，抓好設計、施工、管理中的各個環(huán)節(jié)，切實為提高工程質量把好關，提高鉆前工程的工程質量。

［1］李剛.石油鉆前工程施工危險有害因素類型及防治對策［J］.資源環(huán)境與工程，2008(4)

［2］劉俊.鉆井廢液對環(huán)境影響分析［J］.能源環(huán)境保護，2009(1)

［3］張曉飛，范巍，許毓，等.鉆井廢液毒性檢測與評價研究［J］.油氣田環(huán)境保護，2009(4)

［4］薄明軍.砌體結構常見裂縫的分析與防治［J］.內蒙古水利，2009(1)

［5］唐珍.川渝滑坡地質災害對鉆前工程的影響與防治［J］.天然氣技術，2009(5)

［6］姜元東.鉆前土木工程中的不良地質的防治措施分析［J］.科技傳播，2011(5)

［7］柴振嶺，胡奕東，劉陽，等.條石砌筑石墻抗震性能試驗研究［J］.建筑結構學報，2011(3)