HDPE土工膜在城市生活垃圾填埋場的應(yīng)用技術(shù)

張紹文

摘要：利用HDPE防滲層膜作為防滲層，并與膜下防滲粘土層、膜上保護(hù)層、滲濾液導(dǎo)流層及導(dǎo)排設(shè)施共同構(gòu)成滲濾液處理系統(tǒng)，形成底部和四周都密封的結(jié)構(gòu)，從而防止了滲濾水的流出和地下水的滲入；對滲濾水采用“準(zhǔn)好氧性”的方式進(jìn)行收集和處理，提高了垃圾中有機(jī)成分的降解速度，減少填埋場滲濾液處理量，加速填埋場穩(wěn)定化，降低填埋場運(yùn)行成本，同時有效保證環(huán)境安全。

關(guān)鍵詞：HDPE土工膜；城市生活垃圾填埋場；控制；鋪設(shè)；焊接；檢測

中圖分類號：TU993 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）14-240-432

前言

城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場已發(fā)展成底部密封型結(jié)構(gòu)，或底部和四周都密封的結(jié)構(gòu)，從而防止了滲濾水的流出和地下水的滲入，在運(yùn)行過程中采用“準(zhǔn)好氧性”方式對滲濾水進(jìn)行收集和處理，不僅極大地提高了垃圾中有機(jī)成分的降解，減少填埋場滲濾液處理量，加速填埋場穩(wěn)定化，降低填埋場運(yùn)行成本，而且有效地保證了環(huán)境的安全。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過程中，垃圾填埋場施工質(zhì)量尤其是滲濾液處理系統(tǒng)的施工質(zhì)量是防止?jié)B漏污染的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，高密度聚乙烯（HDPE）土工膜是垃圾填埋場中應(yīng)用最廣泛的防滲材料，且HDPE土工膜具有強(qiáng)度高、自密閉性好、延伸率大、耐老化、無毒性、不污染環(huán)境等特點(diǎn)，是一種性能良好的新型防水防滲材料，可采用溫控?zé)崛酆附拥姆绞戒佋O(shè)，工藝先進(jìn)、接縫強(qiáng)度高、嚴(yán)密性可靠，因而廣泛應(yīng)用于城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場工程中。

1原材料質(zhì)量控制

1.1結(jié)合工程實(shí)際及所選防滲膜及土工布的規(guī)格，確定防滲膜及土工布的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、幾何尺寸，選擇生產(chǎn)規(guī)模較大、產(chǎn)品質(zhì)量符合要求的生產(chǎn)廠家進(jìn)行招標(biāo)采購。

1.2進(jìn)場的防滲膜及土工布必須有廠家提供的合格證書，性能及特性指標(biāo)和使用說明書。防滲膜及土工布進(jìn)場后，隨機(jī)抽取防滲膜及土工布對其性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測結(jié)果全部合格后方可使用。

1.3 HDPE土工膜卷在安裝展開前要避免受到損壞。HDPE土工膜卷應(yīng)該堆放于經(jīng)平整不積水的地方，高不超過四卷的高度，并能看到卷的識別牌。在存儲過程中，要保持標(biāo)簽完整和清晰。

1.4在運(yùn)輸過程中，包括從材料儲存地到工作地的運(yùn)輸，HDPE土工膜卷必須避免受到損壞。

1.5土工膜到現(xiàn)場后要及時進(jìn)行驗收、簽證認(rèn)量。為了土工膜材料的質(zhì)量保證，應(yīng)在鋪設(shè)土工膜前打開包裝膜，即鋪一卷，開一卷。并檢驗外觀質(zhì)量。

1.6受到物理損壞的HDPE土工膜必須要修復(fù)。受嚴(yán)重?fù)p壞的HDPE土工膜（整卷或部分）不能使用。

2施工過程技術(shù)控制

2.1底層HDPE土工膜鋪設(shè)

2.1.1鋪設(shè)HDPE土工膜的氣溫宜在10-35℃左右，考慮到HDPE土工膜的熱漲冷縮性，根據(jù)多年的施工經(jīng)驗，氣溫低時，HDPE土工膜的鋪設(shè)應(yīng)緊一些，氣溫高時應(yīng)松弛，在夏季施工應(yīng)避免中午的高溫。

2.1.2施工前對粘土進(jìn)行精心挑選，徹底清除粘土中的石子、樹根、樹枝、玻璃渣、鋼筋頭、干硬的粘土塊及其它尖銳物體等雜物，防止破壞HDPE土工膜。

（3）準(zhǔn)好氧性垃圾填埋場滲濾液防滲系統(tǒng)施工是整個工程的核心，因此，防滲系統(tǒng)的施工必須在甲方、設(shè)計、監(jiān)理的共同監(jiān)督、密切配合下完成。

（4）填埋區(qū)防滲層土工材料的總體鋪設(shè)順序原則上是“從上到下，先邊坡后庫底”。

（5）防滲膜鋪設(shè)前，必須對基層表面進(jìn)行清理，要求平整，不得有垃圾等雜物。

（6）HDPE膜鋪設(shè)前先對基層進(jìn)行驗收，確?；鶎颖砻鏌o積水、石塊、樹根和尖銳雜物。

（7）HDPE土工膜鋪設(shè)施工流程：基層檢查→現(xiàn)場丈量→HDPE土工膜裁剪→鋪設(shè)→熱粘合→檢查→填寫施工記錄。

（8）鋪設(shè)應(yīng)在干燥暖和的天氣進(jìn)行，為了便于拼接，防止應(yīng)力集中，防滲膜鋪設(shè)采用波浪形松馳方式，富余度約為1.5%，攤開后及時拉平、拉開，要求防滲膜及土工布與坡面吻合平整，無突起褶皺，施工人員應(yīng)穿平底布鞋或軟膠鞋，嚴(yán)禁穿釘鞋，以免踩壞土工膜，施工時如發(fā)現(xiàn)土工膜損壞，應(yīng)及時修補(bǔ)。

（9）防滲土工膜在邊坡鋪設(shè)前，先對鋪設(shè)區(qū)域進(jìn)行檢查、丈量，根據(jù)丈量的尺寸鋪設(shè)防滲土工膜。邊坡鋪設(shè)時根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件，采取從上往下“推鋪”的便利方式。在扇形區(qū)應(yīng)合理裁剪，使上下端都得到牢固的錨固。

（10）為了施工方便，保證拼接質(zhì)量，防滲膜及土工布應(yīng)盡量采用寬幅，減少壩坡現(xiàn)場拼接量，施工前應(yīng)根據(jù)防滲膜及土工布幅寬、現(xiàn)場長度需要，在庫內(nèi)專用場地剪裁，并拼接成符合要求尺寸的塊體，卷在鋼管上，人工搬運(yùn)到工作面鋪設(shè)。

（11）用砂袋及時將對正、搭齊的HDPE土工膜壓住，以防風(fēng)吹扯動。

2.2防滲膜及土工布的拼接

（1）防滲膜及土工布的連接分上層土工布的縫接和下層HDPE膜的連接。土工布的縫接用手提縫紉機(jī)、尼龍線進(jìn)行雙道縫接，搭接寬度10cm；HDPE膜采用焊接工藝連接，焊接工具采用自動調(diào)溫（調(diào)速）電熱模式雙道塑料熱合機(jī)。

（2）防滲膜焊接質(zhì)量的好壞是防滲性能成敗的關(guān)鍵，所以務(wù)必控制好防滲膜的焊接環(huán)節(jié)，確保焊接質(zhì)量。土工膜焊接由生產(chǎn)廠家派專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場操作、指導(dǎo)、培訓(xùn)，采用土工膜專用焊接設(shè)備進(jìn)行。

（3）在焊接時，把焊機(jī)調(diào)整到通過試驗性焊接時的最佳參數(shù)，在設(shè)計要求的搭接寬度條件下，自動焊接，焊縫要求“平整、牢固、美觀”。

（4）焊接工藝：調(diào)節(jié)壓力→設(shè)定溫度→設(shè)定速度→焊縫搭接檢查→裝膜入機(jī)→啟動馬達(dá)→加壓焊接

（5）焊接時要求天氣晴好，風(fēng)力3級以下，嚴(yán)禁在雨天、高溫和嚴(yán)寒天氣下施工，焊接基底表面應(yīng)干燥，焊接前用電吹風(fēng)吹去膜面上的砂子、泥土等臟物，再用干凈毛巾擦凈，保證膜面干凈，在焊接部分的底下墊一條長木板，以便焊機(jī)在平整的基面上行走，保證焊接質(zhì)量。每天正式焊接前，應(yīng)先根據(jù)施工氣溫、HDPE膜厚度，利用相同材質(zhì)的HDPE膜進(jìn)行試焊，施焊溫度為220～300℃，掌握好焊接機(jī)溫度及行走速度，確定好施3232藝參數(shù)，再進(jìn)行正式施工，在焊接過程中，需隨時注意焊機(jī)的運(yùn)行情況，要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況對速度和溫度進(jìn)行微調(diào)。

（6）試焊成功或失敗的評定標(biāo)準(zhǔn)是：對粘結(jié)的焊縫進(jìn)行剪切和剝離檢驗時，只能膜被撕壞，不能出現(xiàn)焊口的破壞。

（7）熱合焊機(jī)焊接的操作要點(diǎn)：

①開機(jī)后，仔細(xì)觀察指示儀表顯示的溫升情況，使設(shè)備充分預(yù)熱。②向焊機(jī)中插入膜時，搭接尺寸要準(zhǔn)確，動作要迅速。③在焊接中，司焊人員要密切注視焊縫的狀況，及時調(diào)整焊接速度，以確保焊接質(zhì)量。④在焊接中要保持焊縫的平直整齊，應(yīng)及早對膜下不平整部分采取應(yīng)對措施，避免影響焊機(jī)順利自行。遇到特殊故障時，應(yīng)及時停機(jī)，避免將膜燙壞。⑤司焊人員必須監(jiān)控焊機(jī)的電源電壓是在220±11V之內(nèi)，否則應(yīng)即時停機(jī)檢修。⑥從事HDPE土工膜焊接的司焊人員，必須是中級或中級以上的焊工。⑦在從事熱合焊接時，根據(jù)安裝條件，一般為2～3個人為一組。⑧拼接焊縫兩條，每條寬10mm，兩條焊縫間留有10mm的空腔，用此空腔檢查其焊縫質(zhì)量。⑨相鄰兩幅的縱向接頭不應(yīng)在一條水平線上，應(yīng)相互錯開1米以上。⑩盡可能減少施工接縫的數(shù)量，特別是壩坡上的水平接縫。⑩焊膜時不許壓出死折，鋪設(shè)HDPE土工膜時，根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁刈兓群虷DPE土工膜性能要求，預(yù)留出溫度變化引起的伸縮變形量。

（8）HDPE土工膜焊接特殊部位的處理：

①邊坡交匯處及壩坡拐彎處：鋪設(shè)和焊接均屬特殊情況，要根據(jù)實(shí)際狀況特殊裁剪，其寬窄比例操作人員根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況和邊坡的具體尺寸精確計算，方能使土工膜緊貼壩坡基底，否則，會造成“懸空”或“起鼓”現(xiàn)象。施工要點(diǎn)：在此區(qū)域內(nèi)，操作人員要精心測量，把土工膜裁剪成上寬下窄的倒梯形。②庫區(qū)的邊坡與庫底的交匯處，此處在設(shè)計上多有盲溝。施工要點(diǎn)：先把土工膜順著壩面鋪設(shè)在距盲溝1.5米遠(yuǎn)以外處，再與庫底膜相連；相鄰兩幅的焊接是：先焊接好后，再壓往盲溝內(nèi)。③壩管與土工膜的連接：先把HDPE土工膜根據(jù)滲濾液穿壩管的直徑大小裁剪成喇叭狀的管套，分成6～8小片，然后把管套由大到小的先后順序套進(jìn)穿壩管，再調(diào)整好管套的位置并用熱風(fēng)焊槍臨時固定，管套不能有懸空的部位。最后把管套的大小套口焊接在HDPE土工膜和滲濾液穿壩管上，并用不銹鋼箍加固。

2.3中層、上層HDPE土工膜鋪設(shè)

同2.1“底層土工布鋪設(shè)”。

3施工質(zhì)量控制

3.1施工操作過程控制。（1）防滲膜及土工布鋪設(shè)前編好施工組織設(shè)計，說明鋪設(shè)方法和技術(shù)措施，經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)后方實(shí)施，施工人員均應(yīng)穿平底布鞋或軟膠底鞋進(jìn)行鋪設(shè)，嚴(yán)禁穿釘鞋以防踩壞土工膜，做到隨鋪隨壓，防滲膜及土工布鋪設(shè)要與保護(hù)層鋪設(shè)、導(dǎo)流層鋪設(shè)相協(xié)調(diào)。

（2）HDPE土工膜只能用土工布刀（鉤刀）進(jìn)行切割，如在場地內(nèi)切割，對其他材料須采取特殊保護(hù)措施，以防由于切割土工布而對其造成不必要的損壞。

（3）在鋪設(shè)土工布的同時，必須采取一切必要措施，以防止對下面一層材料造成破壞。

（3）在鋪設(shè)HDPE土工膜時，必須注意不要讓石頭、大量塵土或水分等有可能破壞土工布、有可能阻塞排水渠或過濾網(wǎng)、或有可能給接下來的連接帶來困難的物質(zhì)進(jìn)入土工布或土工布的下面。

（4）安裝結(jié)束后，對所有土工布表面進(jìn)行目測以確定所有損壞的地方，作上標(biāo)記并進(jìn)行修補(bǔ)，確定鋪設(shè)表面沒有可以造成損壞的外來物質(zhì)，如斷針等異物。

（5）對鋪設(shè)好的防滲材料應(yīng)及時壓放土（砂）袋，以防被風(fēng)刮走。不允許任何車輛直接在HDPE土工膜及土工布上行駛。

3.2施工完畢質(zhì)量檢測。（1）拼接中防滲膜焊縫質(zhì)量是拼接關(guān)鍵，施工中尤其要加強(qiáng)接縫檢測，檢測方法有：目測法和現(xiàn)場檢漏法兩種。

（2）目測法：防滲膜及土工布焊接好后，觀察有無漏接，接縫是否燙損，有無褶皺，是否拼接均勻等。發(fā)現(xiàn)膜面有孔眼等缺陷損及焊接過程中出現(xiàn)的漏焊、虛焊、破損等情況，應(yīng)及時用新鮮的母材修補(bǔ)，補(bǔ)疤每邊超過破損部位10-20cm。并做好記錄。

（3）現(xiàn)場檢漏法有幾種：

①充氣法：焊縫為雙條，兩條之間留有約10mm的空腔，將待測段兩端封死，插入氣針，充氣至0.05MPa～0.20MPa，靜觀0.Smin，觀察真空表，如氣壓無明顯下降（考慮到卷材較柔軟易變形，允許壓力下降20%），表明不漏，焊縫合格，否則要查找原因及時修補(bǔ)。②充水法：焊縫為雙條，兩條之間留有約10mm的空腔，將待測段一端封死，另一端插入水針，充水至0.05MPa～0.20MPa，如無水從孔腔漏出，表明焊縫合格，否則要查找原因及時修補(bǔ)。充水法較充氣法有以下優(yōu)點(diǎn)：1）直觀性好，便于及時發(fā)現(xiàn)問題；2）設(shè)備簡便，操作簡單，在現(xiàn)場便隨時隨地檢查和抽查。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，該工程采用充水法檢查焊縫質(zhì)量，自檢合格后提交監(jiān)理單位、質(zhì)檢部門及甲方聯(lián)合抽樣檢查，實(shí)行逐段確認(rèn)簽證，對于虛焊、漏焊的接縫應(yīng)及時進(jìn)行補(bǔ)焊，并對補(bǔ)焊部位進(jìn)行充水檢測，直至驗收合格后，才可以進(jìn)行下道工序。③無論采用哪種方法進(jìn)行檢漏，完成檢測后，拔掉氣（水）針，用擠壓焊接法密封針眼。

3.3防滲層質(zhì)量控制要求：采用HDPE膜復(fù)合單層人工防滲結(jié)構(gòu)，主要材料為1.Smm的HDPE膜。庫底膜下防滲保護(hù)層為1000mm厚粘土，邊坡膜下防滲保護(hù)層為700mm厚粘土，粘土的滲透系數(shù)不應(yīng)大于1.0×10-7cm/s，并確保在HDPE膜下垂直深度2.5cm內(nèi)粘土不應(yīng)含有粒徑大于5mm的尖銳物料。

3.4土工膜與土工布質(zhì)量控制要求：填埋區(qū)庫底、邊坡及壩體內(nèi)坡的土工膜、土工布一次鋪設(shè)完成；土工膜的鋪設(shè)和焊接及土工布的鋪設(shè)和連接按供貨商提交的經(jīng)設(shè)計、監(jiān)理、業(yè)主認(rèn)可并且滿足相關(guān)規(guī)范要求的鋪設(shè)工藝及技術(shù)保證方案進(jìn)行施工。

3.5土工膜焊接時搭接寬度不小于10cm，接縫設(shè)在平面處，避開彎角，接縫應(yīng)平行于拉應(yīng)力的方向，焊接采用雙焊縫搭接，模塊間結(jié)點(diǎn)應(yīng)為T字形。

4結(jié)語

HDPE土工膜適用于各種規(guī)模城市生活垃圾填埋場的施工，同時適用于城市生活垃圾填埋場的擴(kuò)建施工，尤其適用于黃土溝壑地區(qū)密封型準(zhǔn)好氧型生活垃圾填埋場的施工，且HDPE土工膜具有防滲、反濾、排水、隔離、加固、防護(hù)、密封等多種功能，它與常規(guī)的砌石及砼材料防滲效果相比，具有投資低，施工工藝簡單，工期短，防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場工程中。