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摘 要：防火堤是用于常压液体储罐组，在油罐和其他液态危险品储罐发生泄漏事故时，防止可燃液体外流和火灾蔓延的构筑物。该文以内蒙古某原油商业储备库的石油罐区防火堤设计为研究对象，结合工程案例，对防火堤设计中遇到的问题与矛盾进行了分析与探讨。
关键词：防火堤 高度 抗倾覆 材料 构造
中图分类号：TE88 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（a）-0083-01
储罐内储存的介质属于可燃、易燃液体，储罐区的存储量吨位越大，发生事故造成的损失和社会影响随之增大，根据《储罐区防火堤设计规范》要求须在储罐区外围设置防火堤，其作用如下：
（1）临时存放围堤内有效容积能容纳储罐的事故漏油，防止漏油外泄。
（2）储罐失火时防止火灾漫延，减少损失量并且灾情容易得到控制。
（3）易于处理罐区内的事故油污水和消防喷淋冷却水等。
1 防火堤高度设计和抗倾覆验算
（1）防火堤高度是由防火堤外侧消防道路路面（或地面）至防火堤顶面的垂直距离。其高度考虑到操作人员在紧急事故发生时能迅速撤离，并能及时观察和处理事故；或发生火灾时，使能消防人员迅速跨越防火堤，进行消防工作。如防火堤过高，直接影响操作工人和消防人员观察堤内事故情况；若防火堤过低，储罐区占地面积会过大，会大幅度增加投资。
根据现行《储罐区防火堤设计规范》要求：油罐组防火堤顶面应比计算液面高出0.2 m。立式油罐组的防火堤内侧高度不应小于1.0 m，且外侧高度不应大于2.2 m；卧式油罐组的防火堤内、外侧高度均不应小于0.5 m。
油罐组防火堤有效容积应按下式计算：
V=AHj-（V1+V2+V3+V4）
从上述公式中可计算得出Hj
防火堤高度H=Hj+0.2+Δh
式中 V—防火堤有效容积（m3）
由防火堤中心线围成的水平投影面积（m2）
Hj—设计液面高度（m）
V1—堤内设计液面高度内的一个最大油罐的基础体积（m3）
V2—堤内除一个最大油罐以外的其他油罐在防火堤设计液面高度内的液体体积和油罐基础体积之和（m3）
V3—防火堤中心线以内设计液面高度内的防火堤体积和内培土体积之和（m3）
V4—堤内设计液面高度内的隔堤、配管、设备及其他构筑物体积之和（m3）
Δh—堤内外地坪面高差（m）
（2）防火堤抗倾覆验算，详见抗倾覆验算简图
Mw/M≥1.6
Mw=eG
式中 M—倾覆力矩换算至基础底面每米堤长力矩设计值（kN·m/m）
Mw—每米堤长垂直荷载合力产生的稳定力矩设计值（kN·m/m）
e—垂直荷载合力作用线至基础前端的水平距离（m）
2 防火堤的材料
防火堤的选材原则是在满足安全因素要求的角度综合考虑技术因素、经济因素和环保因素等要求综合分析如下。
（1）从安全角度分析：土堤耐高温和密封性都是最好的；砖或砌块防火堤属于脆性材料，使用中容易出现裂缝，耐久性、安全性较差；毛石堤受高温作用下有热胀和热分散作用，块石容易开裂坍塌，且在高温作用下岩石中的碳酸钙分解产物石灰石再和水反应变为氢氧化钙，加剧石材破坏，失去防火堤作用，使用上受到限制。钢筋混凝土堤整体性好，强度高，抗震性能好，安全性能高，特别是当罐区下游地为生活区或重要工业区时，采用此防火堤更具有明显的安全意义。
（2）从技术角度分析：土堤燃烧耐性能最好，而且没有管线穿堤时密封差的难题，不也需要设置伸缩缝，但土堤的占地面积多（以本工程为例，1.9 m高的土堤基底宽度约7 m），维护工作量大；砖或砌块防火堤施工简单，取材方便，但使用过程中难以避免出现温度裂缝或沉降裂缝；毛石防火堤整体性差，基础抗不均匀沉降能力低，抗震性能差，只适用于抗震设防烈度≤6度的地区；钢筋混凝土防火堤密封性、整体性好，抗震性能好，强度高。
（3）从经济角度分析：砖或砌块防火堤与毛石防火堤造价相当，而钢筋混凝土防火堤的自身材料价格较高；储罐区的投资不仅仅决定在防火堤自身的造价，还包括土地征用费，施工时还有土石方工程费等，对于土地资源紧缺的地区，土堤占地大而提高的费用相比可能就不占优势了。同比1.9 m高的钢筋混凝土防火堤，堤身厚度只有0.25 m（同样高的砖堤厚度大约1.0 m），由于占地面积减小，从而增大了堤内的有效容积。
（4）从环保角度分析：土堤占用了大量的土地资源，砖或砌块防火堤因取土制成，消耗了大量的自然资源和能源，已经受到限制；钢筋混凝土防火堤将以其占用土地少、保护环境、节约资源而占主导地位。
从以往现场调研资料总结发现，许多小型砖砌防火堤在使用过程中墙身易出现明显的裂缝，或在施工过程中温度缝处理得不封闭，或防火堤墙身砌筑砂浆不饱满等，这些现象导致防火堤密封性和整体稳定性差。故本工程优先选用整体性、密封性好，强度高，抗震性能优良的钢筋混凝土防火堤。
3 防火堤的构造
3.1 防火堤变形缝的设置应符合下列规定
（1）变形缝的间距应根据建筑材料、地质条件和气候特点按相关结构设计规范确定。（2）变形缝缝宽宜为30～50mm，采用非燃烧的柔性材料填充（如憎水性岩棉板）。
（3）变形缝不应设在防火堤转角处或交叉处。
3.2 储罐区发火灾生事故时，火场内部温度高达1千多摄氏度，只有内侧喷涂隔热防火涂料防火堤才能抵抗这种高温烧烤
3.3 防火堤的疏散
（1）每个储罐组的防火堤设置不少于两处越堤人行踏步坡道，并设置在不同方位，踏步的设置不仅要满足日常巡检的需要，还要满足事故状态下人员逃生及消防的需要。
（2）防火堤内侧高度≥1.5 m时，应在踏步或坡道之间增设踏步或逃逸爬梯，以便火灾情况下逃生或与堤外人员及时联系。
3.4 防火堤内的地面设计应符合下列规定
（1）防火堤内地面坡度宜为0.5%，方向至排水处；
（2）储罐泄漏物可污染地下水或附近周边环境，堤内地面必须采取防渗漏措施。
3.5 防火堤的密封性设计
（1）禁止在防火堤堤身上开孔洞。
（2）含油污水排污管在出防火堤处应设置水封，雨水排水管在出防火堤处设置截止阀门。
（3）工艺管线和冷却给水管等管线在穿过防火堤时，应优选用地埋，从地坪面以下穿越，确保防火堤的密封性。必须明管穿过防火堤时，应设置套管并必须用非燃烧材料填实。无论以哪种方式过防火堤，都应在防火堤两侧管线上设置截止阀门。
4 结语
通过工程案例对防火堤设计的特点论述及其构造分析，防火堤设计的经济性和安全性的统一及矛盾也显现明显，因受到种种条件制约，工程设计人员必须要先满足规范的设计原则和工程建设的安全，之后才能优化项目的投资额平衡项目的经济性。
参考文献
[1] GB 50351-2005储罐区防火堤设计规范[S]。
关键词：防火堤 高度 抗倾覆 材料 构造
中图分类号：TE88 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（a）-0083-01
储罐内储存的介质属于可燃、易燃液体，储罐区的存储量吨位越大，发生事故造成的损失和社会影响随之增大，根据《储罐区防火堤设计规范》要求须在储罐区外围设置防火堤，其作用如下：
（1）临时存放围堤内有效容积能容纳储罐的事故漏油，防止漏油外泄。
（2）储罐失火时防止火灾漫延，减少损失量并且灾情容易得到控制。
（3）易于处理罐区内的事故油污水和消防喷淋冷却水等。
1 防火堤高度设计和抗倾覆验算
（1）防火堤高度是由防火堤外侧消防道路路面（或地面）至防火堤顶面的垂直距离。其高度考虑到操作人员在紧急事故发生时能迅速撤离，并能及时观察和处理事故；或发生火灾时，使能消防人员迅速跨越防火堤，进行消防工作。如防火堤过高，直接影响操作工人和消防人员观察堤内事故情况；若防火堤过低，储罐区占地面积会过大，会大幅度增加投资。
根据现行《储罐区防火堤设计规范》要求：油罐组防火堤顶面应比计算液面高出0.2 m。立式油罐组的防火堤内侧高度不应小于1.0 m，且外侧高度不应大于2.2 m；卧式油罐组的防火堤内、外侧高度均不应小于0.5 m。
油罐组防火堤有效容积应按下式计算：
V=AHj-（V1+V2+V3+V4）
从上述公式中可计算得出Hj
防火堤高度H=Hj+0.2+Δh
式中 V—防火堤有效容积（m3）
由防火堤中心线围成的水平投影面积（m2）
Hj—设计液面高度（m）
V1—堤内设计液面高度内的一个最大油罐的基础体积（m3）
V2—堤内除一个最大油罐以外的其他油罐在防火堤设计液面高度内的液体体积和油罐基础体积之和（m3）
V3—防火堤中心线以内设计液面高度内的防火堤体积和内培土体积之和（m3）
V4—堤内设计液面高度内的隔堤、配管、设备及其他构筑物体积之和（m3）
Δh—堤内外地坪面高差（m）
（2）防火堤抗倾覆验算，详见抗倾覆验算简图
Mw/M≥1.6
Mw=eG
式中 M—倾覆力矩换算至基础底面每米堤长力矩设计值（kN·m/m）
Mw—每米堤长垂直荷载合力产生的稳定力矩设计值（kN·m/m）
e—垂直荷载合力作用线至基础前端的水平距离（m）
2 防火堤的材料
防火堤的选材原则是在满足安全因素要求的角度综合考虑技术因素、经济因素和环保因素等要求综合分析如下。
（1）从安全角度分析：土堤耐高温和密封性都是最好的；砖或砌块防火堤属于脆性材料，使用中容易出现裂缝，耐久性、安全性较差；毛石堤受高温作用下有热胀和热分散作用，块石容易开裂坍塌，且在高温作用下岩石中的碳酸钙分解产物石灰石再和水反应变为氢氧化钙，加剧石材破坏，失去防火堤作用，使用上受到限制。钢筋混凝土堤整体性好，强度高，抗震性能好，安全性能高，特别是当罐区下游地为生活区或重要工业区时，采用此防火堤更具有明显的安全意义。
（2）从技术角度分析：土堤燃烧耐性能最好，而且没有管线穿堤时密封差的难题，不也需要设置伸缩缝，但土堤的占地面积多（以本工程为例，1.9 m高的土堤基底宽度约7 m），维护工作量大；砖或砌块防火堤施工简单，取材方便，但使用过程中难以避免出现温度裂缝或沉降裂缝；毛石防火堤整体性差，基础抗不均匀沉降能力低，抗震性能差，只适用于抗震设防烈度≤6度的地区；钢筋混凝土防火堤密封性、整体性好，抗震性能好，强度高。
（3）从经济角度分析：砖或砌块防火堤与毛石防火堤造价相当，而钢筋混凝土防火堤的自身材料价格较高；储罐区的投资不仅仅决定在防火堤自身的造价，还包括土地征用费，施工时还有土石方工程费等，对于土地资源紧缺的地区，土堤占地大而提高的费用相比可能就不占优势了。同比1.9 m高的钢筋混凝土防火堤，堤身厚度只有0.25 m（同样高的砖堤厚度大约1.0 m），由于占地面积减小，从而增大了堤内的有效容积。
（4）从环保角度分析：土堤占用了大量的土地资源，砖或砌块防火堤因取土制成，消耗了大量的自然资源和能源，已经受到限制；钢筋混凝土防火堤将以其占用土地少、保护环境、节约资源而占主导地位。
从以往现场调研资料总结发现，许多小型砖砌防火堤在使用过程中墙身易出现明显的裂缝，或在施工过程中温度缝处理得不封闭，或防火堤墙身砌筑砂浆不饱满等，这些现象导致防火堤密封性和整体稳定性差。故本工程优先选用整体性、密封性好，强度高，抗震性能优良的钢筋混凝土防火堤。
3 防火堤的构造
3.1 防火堤变形缝的设置应符合下列规定
（1）变形缝的间距应根据建筑材料、地质条件和气候特点按相关结构设计规范确定。（2）变形缝缝宽宜为30～50mm，采用非燃烧的柔性材料填充（如憎水性岩棉板）。
（3）变形缝不应设在防火堤转角处或交叉处。
3.2 储罐区发火灾生事故时，火场内部温度高达1千多摄氏度，只有内侧喷涂隔热防火涂料防火堤才能抵抗这种高温烧烤
3.3 防火堤的疏散
（1）每个储罐组的防火堤设置不少于两处越堤人行踏步坡道，并设置在不同方位，踏步的设置不仅要满足日常巡检的需要，还要满足事故状态下人员逃生及消防的需要。
（2）防火堤内侧高度≥1.5 m时，应在踏步或坡道之间增设踏步或逃逸爬梯，以便火灾情况下逃生或与堤外人员及时联系。
3.4 防火堤内的地面设计应符合下列规定
（1）防火堤内地面坡度宜为0.5%，方向至排水处；
（2）储罐泄漏物可污染地下水或附近周边环境，堤内地面必须采取防渗漏措施。
3.5 防火堤的密封性设计
（1）禁止在防火堤堤身上开孔洞。
（2）含油污水排污管在出防火堤处应设置水封，雨水排水管在出防火堤处设置截止阀门。
（3）工艺管线和冷却给水管等管线在穿过防火堤时，应优选用地埋，从地坪面以下穿越，确保防火堤的密封性。必须明管穿过防火堤时，应设置套管并必须用非燃烧材料填实。无论以哪种方式过防火堤，都应在防火堤两侧管线上设置截止阀门。
4 结语
通过工程案例对防火堤设计的特点论述及其构造分析，防火堤设计的经济性和安全性的统一及矛盾也显现明显，因受到种种条件制约，工程设计人员必须要先满足规范的设计原则和工程建设的安全，之后才能优化项目的投资额平衡项目的经济性。
参考文献
[1] GB 50351-2005储罐区防火堤设计规范[S]。