液化石油气地下水封洞库 全面阐述了LPG地下水封洞库工程建设全过程所涉及的重要工作与关键技术 水封洞库工程勘察技术人员参

在万华化学集团股份有限公司高 级顾问刘博学指导下，我们以项目勘察、设计、施工与监理等主要参建方为技术攻关与创新主体，引进具有丰富经验与技术储备的相关高校开展技术服务，本着“展现建设全程、突出建设重点、彰显建设关键”理念，组织编写了这部“液化烃地下水封洞库”专著。专著通过提炼与总结项目建设与运营的实践经验，全面客观地阐述了LPG地下水封洞库工程建设全过程所涉及的重要工作与关键技术，可以为从事地下水封洞库工程勘察、设计、施工、监测、检测及监理的技术人员与建设项目管理人员提供宝贵的参考经验。我们希冀这部专著成为液化石油气或原油地下水封洞库工程建设指南与手册。

《液化石油气地下水封洞库》依托万华化学一期、二期液化石油气地下水封洞库工程，通过提炼与总结，全面阐述了液化石油气地下水封洞库工程建设全过程所涉及的重要工作与关键技术。全书共9章，第1章介绍了液化石油气地下水封洞库原理、现状、发展前景以及万华一期、二期洞库建设成效，第2～4章分别介绍了液化石油气地下水封洞库工程勘察、基于勘察与监测成果的水文地质与工程地质专题研究、洞库工程设计，第5～7章分别从地下工程施工、操作竖井安装与地面设施安装等方面介绍了液化石油气地下水封洞库现场施工与安装，第8章介绍了洞库勘察设计、采购、施工与竣工验收等全过程管理体系，第9章介绍了洞库试车、运行管理与维护措施。
《液化石油气地下水封洞库》可供从事水封洞库工程勘察、设计、施工、监测、检测及监理的技术人员与建设项目管理人员使用，也可供土木、水利、交通、矿山等工程领域的科研与技术人员使用，同时可作为高等院校相关专业师生的参考书。

无

第1章 概述 1
1.1 LPG的性质及储存 1
1.1.1 LPG的性质 1
1.1.2 LPG的储存要求 4
1.1.3 LPG的储存方式 5
1.2 LPG洞库储存原理及特点 6
1.2.1 LPG洞库储存原理 6
1.2.2 LPG洞库主要组成 7
1.2.3 LPG洞库的特点 11
1.3 地下水封洞库发展过程及现状 14
1.3.1 地下水封洞库发展过程 14
1.3.2 地下水封洞库的发展现状 15
1.4 地下水封洞库发展方向及前景 16
1.4.1 地下水封洞库技术发展方向 16
1.4.2 地下水封洞库的发展前景 17
1.5 LPG洞库建设专业技术特点 19
1.5.1 LPG洞库建设背景 19
1.5.2 建设内容及进度 19
1.5.3 建设专业技术 20
1.5.4 LPG洞库的优势与运营成效 23

第2章 LPG洞库工程勘察 25
2.1 勘察阶段的划分与主要目标 25
2.1.1 勘察阶段的划分 25
2.1.2 勘察的主要目标 26
2.2 勘察方法 27
2.2.1 工程地质与水文地质测绘 27
2.2.2 工程物探 30
2.2.3 工程钻探 34
2.2.4 水文地质试验 35
2.2.5 地应力测试 37
2.2.6 围岩地质编录 38
2.2.7 超前地质预报 44
2.3 工程实践 47
2.3.1 库址区推荐位置确定 47
2.3.2 主洞室轴线方向确定 49
2.3.3 主洞室埋深的确定 51
2.3.4 设计地下水位的确定 53
2.3.5 地质信息动态反馈 58
2.4 监控量测 59
2.4.1 应力与变形监测 61
2.4.2 地下水监测 73
2.4.3 施工期地质监测的实施 74

第3章 LPG洞库水文地质与工程地质专题研究 76
3.1 水文地质专题研究 76
3.1.1 LPG洞库工程中主要水文地质问题 76
3.1.2 关键性的技术方法 77
3.1.3 应用与实践 81
3.1.4 水文地质专题研究小结 108
3.2 工程地质专题研究 108
3.2.1 区域稳定性与地应力场 108
3.2.2 工程地质模型与力学参数 110
3.2.3 围岩稳定性分析方法 120
3.2.4 围岩支护结构安全性评价方法 126
3.2.5 工程实例应用 炼31

第4章 LPG洞库工程设计 141
4.1 设计阶段划分及主要内容 141
4.1.1 预可行性研究 141
4.1.2 可行性研究 142
4.1.3 基础设计 142
4.1.4 详细设计 142
4.2 工艺流程设计 144
4.2.1 概述 144
4.2.2 LPG装卸船 146
4.2.3 LPG装卸车 146
4.2.4 LPG管道输送 147
4.2.5 LPG脱水 147
4.2.6 裂隙水处理 148
4.3 地面工程设计 148
4.3.1 概述 148
4.3.2 平面布置 149
4.3.3 码头区 150
4.3.4 换热区 153
4.3.5 竖井操作区 155
4.3.6 洞罐 156
4.3.7 裂隙水处理区 158
4.3.8 自动控制 158
4.4 地下工程设计 160
4.4.1 概述 160
4.4.2 洞罐平面布置及结构 161
4.4.3 明槽 167
4.4.4 施工巷道 169
4.4.5 水幕系统 170
4.4.6 连接巷道 172
4.4.7 竖井 173
4.4.8 密封塞 173
4.5 监测系统 174
4.5.1 概述 174
4.5.2 微震监测 175
4.5.3 压力及水位监测 176
4.5.4 温度监测 177

第5章 地下工程施工 179
5.1 概述 179
5.2 施工巷道施工技术 180
5.3 水幕系统施工技术 181
5.3.1 水幕巷道施工技术 181
5.3.2 水幕孔施工技术 183
5.3.3 监测孔施工技术 188
5.3.4 水质检测孔及仪表电缆孔 189
5.4 洞罐施工技术 190
5.5 竖井施工技术 194
5.5.1 正井法与反井法 194
5.5.2 正反井结合法 195
5.5.3 竖井导洞施工技术 198
5.5.4 集水池及泵坑施工技术 202
5.6 锚喷支护施工技术 203
5.6.1 锚杆支护施工技术 203
5.6.2 喷射混凝土支护施工技术 205
5.7 爆破施工技术 206
5.7.1 掏槽种类 207
5.7.2 炸药用量 208
5.7.3 炮眼数目 209
5.7.4 炮眼深度 210
5.7.5 炮眼布置与装药 211
5.7.6 起爆与瞎炮处理 212
5.7.7 爆破振动 212
5.8 注浆施工技术 213
5.8.1 注浆方案的选择 214
5.8.2 堵水预注浆 215
5.8.3 堵水后注浆 222
5.8.4 岩体固结注浆 222
5.8.5 回填注浆 223
5.8.6 缝隙接触注浆 223
5.9 封塞施工技术 223
5.9.1 巷道封塞施工技术 224
5.9.2 竖井封塞施工技术 228
5.10 施工期通风 230
5.10.1 通风竖井 231
5.10.2 导风连接巷道 232
5.10.3 通风参数计算 233
5.11 巷道内管线拆除及巷道注水 234
5.12 污水处理 235
5.13 风险管控 236
5.14 库容测量 238
5.14.1 三维扫描技术 238
5.14.2 总体作业流程 239
5.14.3 数据处理 239
5.14.4 容积计算 242
5.14.5 精度分析 243

第6章 操作竖井安装 245
6.1 概述 245
6.2 操作竖井安装技术要点 245
6.2.1 施工准备工作 246
6.2.2 专用工具的制作 247
6.2.3 防腐工程技术要点 250
6.3 操作竖井钢结构制作安装 252
6.3.1 钢结构总体技术要求 252
6.3.2 材料检验 253
6.3.3 钢结构预制 253
6.3.4 钢结构安装 254
6.4 竖井管道安装 255
6.4.1 管道材料验收和管理 255
6.4.2 预制管段的标识方法 255
6.4.3 套管制作要求 255
6.4.4 内管制作要求 255
6.4.5 管道预制技术要求 256
6.4.6 管道焊接及检验 256
6.4.7 套管安装 257
6.4.8 内管安装 257
6.4.9 VAM 管安装 258
6.5 竖井设备安装 259
6.5.1 套筒制作与安装 259
6.5.2 液压安全阀及液下泵安装 259
6.6 洞罐温度监测仪表安装 260

第7章 地面设施安装 261
7.1 概述 261
7.2 管道施工 261
7.2.1 管道防腐 262
7.2.2 管道预制 263
7.2.3 管道焊接 264
7.2.4 管道安装 265
7.2.5 管道系统压力试验 268
7.2.6 管道系统吹扫 268
7.2.7 管道系统泄漏性试验 269
7.2.8 管道的静电接地 269
7.3 设备安装 269
7.3.1 静设备安装 269
7.3.2 动设备安装 274
7.4 绝热施工 276
7.5 电气及仪表安装 277
7.5.1 电气安装 277
7.5.2 仪表安装 281
7.6 安全管理 uc2R84

第8章 工程项目管理 285
8.1 概述 285
8.2 勘察设计管理 286
8.2.1 各阶段的任务及控制要点 286
8.2.2 技术服务 294
8.3 采购管理 297
8.4 施工管理 298
8.4.1 安全控制管理 300
8.4.2 质量控制管理 307
8.4.3 进度控制管理 311
8.4.4 成本控制管理 312
8.4.5 合同控制管理 313
8.4.6 信息文档控制管理 313
8.4.7 项目沟通协调 314
8.5 中间交接及竣工验收 314
8.5.1 三查四定及中交 314
8.5.2 竣工验收 315

第9章 LPG洞库投产与运营 316
9.1 概述 316
9.2 气密性试验与首次进料 317
9.2.1 试生产准备 317
9.2.2 气密性试验 320
9.2.3 惰化置换 328
9.2.4 首次进料 329
9.3 日常操作管理 331
9.3.1 物料储存管理 331
9.3.2 库存管理 333
9.3.3 进出料管理 333
9.3.4 裂隙水处理 336
9.4 日常安全检查 336
9.5 日常运行监测 338
9.5.1 水文地质监测 338
9.5.2 微震监测 341
9.5.3 腐蚀监测 342
9.6 设备及仪表维保 344
9.6.1 日常维护及保养 345
9.6.2 故障检修 345
9.7 应急管理 347
9.7.1 消防应急设施 347
9.7.2 应急处置措施 349

后记 351

参考文献 352

序一
满足人民日益增长的美好生活需要是国家大型企业的社会责任，作为高新石化标杆企业的万华化学集团股份有限公司走在了前列，从最初向社会提供聚氨酯材料及其制品，到多元化清洁能源和丰富绿色化工产品服务民生，得到国家领导人的肯定与赞扬。
LPG具有污染少、热值高、易于运输、压力稳定的特点，是一种清洁、高效、环保的工业、商业和民用燃料产品，应用面广、需求量大。LPG 也可作为深加工原料，用于生产树脂、橡胶、纤维以及医药、染料等产品。化工行业近年来迅猛发展，LPG 的需求量进一步加大，由于国内LPG产量不能满足需求，需要大量进口，并配套建设接卸码头及大型LPG储库。伴随着高端化、健康友好型的发展趋势，LPG 储存设施日益大型化。地面常温储存通常采用球罐或卧罐，但受到罐体容积和占地的限制，难以满足大型LPG 储运设施的建造。地面低温储罐的容积较大，占地受限、工程建设费和运行费用较高、安全和环保风险大等问题。地下水封洞库将LPG储存在地下，具有占地面积小、安全环保、投资低、运行费用低等优势，成为大规模储存的一种新趋势。
万华化学一期洞库是我国第一座自主设计、建造并成功运营的液化石油气地下水封洞库。万华工业园建设伊始，面临土地使用压力，大规模LPG 储存设施在地面储罐与水封洞库之间选择。在工业园建设指挥部的推动下，最终选择在装置下方建造LPG 洞罐群，打破了传统洞罐布置原则，节约了大量土地，为企业石化产业集群和精细化学品及材料产业集群的拓展预留了空间，种下企业做大、做强的种子。经工程参建单位的努力钻研，全方位攻克了LPG洞库的关键技术，确保工程技术方案可行、建造安全，历经十余年积淀，随着二期洞库工程的顺利投用，标志着LPG洞库建造技术的全面国产化，并为LPG洞库在国内的推广和发展起到积极示范及推动作用。
我国海岸线漫长，进口LPG具有较好的海运条件，沿海、近海以及内陆地区的地质条件优越，适合建造地下水封洞库。万华LPG 洞库的建造模式，已经初步为国内行业的同业者接受，企业LPG储库的建设已基本形成一定规模，在地质勘察、工程设计、工程施工、运行管理等方面积累了丰富的经验。随着“双碳”目标的实施，在洞库技术普及和认知不断提高的基础上，利用地下水封洞库储存LPG 具有较大优势，必将得到更加迅速的推广和应用。
本书以万华工业园LPG洞库建造过程为基础，对工程实践中的勘察、设计、施工等技术，以及工程监理、验收、运营、管理等方面进行总结。万华工业园分两期建造而成的LPG洞罐群，依次在洞库本体和洞罐群相互之间影响等关键技术方面实现突破，参建单位经过刻苦钻研和科学实践，给出全新的地上与地下设施设计方案，创新性利用综合勘察方法查明场地主要导水构造与地质构造带，利用试验数据结果及三维地下水数学模型开展水文地质评价，提出地下水封洞库建设全过程围岩稳定性分析、优化及智能动态调控方法，实施精细化的爆破及竖井管道施工等，既保障了工程质量，又实现了洞罐群的正常投用。
LPG洞库技术国产化后，在秉持关键技术的基础上，对工程内容实施优化改进，指导建造的工程更符合国内企业需求，本书讲述的工程要点，对后续同类工程具有借鉴意义。

中国工程院院士



序二
万华烟台工业园是万华化学“三次创业、二次腾飞”的起点，旨在打造一座集聚氨酯产业集群、石化产业集群、涂料和特种化学品产业集群为一体的全球最具特色和竞争优势的绿色生态化工园区，为实现公司从万华聚氨酯向万华化学转变、从中国万华向全球万华转变的宏伟目标奠定坚实的基础。PO/AE (环氧丙烷/丙烯酸酯)一体化项目作为万华烟台工业园一期工程的主体建设项目之一，打通PO/AE一体化产业链是万华化学实施一体化、相关多元化的必然选择，也是将企业做大做强的必然选择，对万华化学实施一体化、多元化发展的战略具有重大意义! 而原料LPG (液化石油气)需要远洋运输进口且需求量大，为了保证装置稳定运行，需要建设大规模的储存设施。鉴于与球罐及低温储罐相比较具有安全、经济、环保、地面占地小等优势，万华开创性提出“地下建洞库、地上建装置”的想法并付诸实践，为PO/AE一体化的稳定投产奠定坚实基础。2018年8月，万华化学聚氨酯产业链一体化———乙烯项目获得国家批复，为了提高对乙烯联合装置提供丙烷原料的供料保障、提高操作灵活性，结合LPG洞库的运营效益，万华化学决定再建120万立方米二期丙烷洞库。
自2011年一期洞库建设到2021年二期洞库投产，历时十年，项目建设聚集了国内一流的勘察、设计及研究、施工、管理团队，在实施阶段充分发扬“特别能吃苦、特别能战斗、特别能奉献、特别爱万华”的万华精神，披荆斩棘，历艰克难，形成一系列的技术攻关与创新，保证了项目高质量和高水平建设与运营。
交错的日月、更迭的四季搭建了历史的长河，中华民族努力奋斗在伟大复兴的道路上，民族脊梁愈发挺拔，精神和物质生活日渐丰富。美好生活离不开化学的助力，化学产业链的完备与关键技术是产业之核心，在技术创新、自主化的道路上，万华化学迎难向前、逐步壮大，并将继续在“一鼓作气、一气呵成、一以贯之”精神的指导下向着既定目标努力向前。

万华化学集团股份有限公司董事长