HDPE土工防滲膜在污水處理工程中的應(yīng)用

褚 路，張永利，褚雪峰

（機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司，北京 100044）

HDPE土工防滲膜工藝在市政工程中使用廣泛，在污水處理工程中使用較少。該工藝是由HDPE鎖扣條、HDPE土工防滲膜和土工布組成的兩布一膜的防水構(gòu)造，它敷設(shè)在水池底部及邊坡上，是替代全鋼筋砼自防水結(jié)構(gòu)的一種防水結(jié)構(gòu)。在土牧爾臺皮毛絨肉加工工業(yè)園區(qū)污水處理廠的應(yīng)用實(shí)例中，該工藝既達(dá)到了國家《給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50141-2008）的標(biāo)準(zhǔn)，也滿足了工藝運(yùn)行的要求，同時又節(jié)約了投資、縮短了工期[1]。

1 施工特點(diǎn)

1.1 施工工藝簡單

可穿插于鋼筋混凝土的施工工序中，節(jié)省勞動力，不占用主工期。

1.2 大幅度降低投資

與鋼筋混凝土池底比較，每平方米的造價可節(jié)約283.79元，以土牧爾臺皮毛絨肉加工工業(yè)園區(qū)污水處理廠為例，綜合池池底面積約8 980 m2，共節(jié)約投資254.84萬元。

1.3 節(jié)約工期

HDPE土工防滲膜工藝施工周期需要15 d左右，相比鋼筋混凝土底板結(jié)構(gòu)，綜合工期提前30 d或以上。

2 適用范圍

地基持力層為粉土、粉質(zhì)黏土、黏土、砂土及各種不含尖銳棱角沙礫的地質(zhì)構(gòu)造均適用本工藝。地下水位過高的地基，有效降水后仍適用本工藝。

3 施工工藝

3.1 材料

防滲材料：鎖扣條規(guī)格35 mm×150 mm×4 000 mm/根，材質(zhì)HDPE，斷面“山”字形狀，長度4 m，敷設(shè)在混凝土表面，用于與防滲膜的焊接；防滲膜寬6 900 mm，厚1.5 mm，長度30～50 m，材質(zhì)HDPE。土工布比重≥300 g/m2，保護(hù)HDPE防滲膜[2]。

3.2 人員機(jī)構(gòu)、機(jī)具設(shè)備組成

3.2.1 施工設(shè)備

熱楔焊機(jī)1臺，擠壓焊機(jī)1臺，電加熱板1臺，熱風(fēng)焊槍3把，砂輪機(jī)2臺，真空測試儀1臺，充氣檢漏儀1臺，現(xiàn)場拉力機(jī)1臺，電火花檢漏儀1臺。

主要施工設(shè)備有7種。熱楔焊機(jī)：用于兩塊HDPE土工防滲膜互相搭接的焊接；擠壓焊機(jī)：用于直線焊縫、非直線焊縫的焊接；電加熱板：用于HDPE鎖扣條之間的焊接；充氣檢漏儀：無損檢驗(yàn)法，用于熱楔焊接雙道焊縫的檢驗(yàn)；真空檢漏儀：用于擠壓焊縫可疑點(diǎn)的檢驗(yàn)；電火花檢漏儀：用于鎖固條與土工防滲膜擠壓焊縫的檢驗(yàn)；現(xiàn)場拉力機(jī)：用于現(xiàn)場的剪切和剝離試驗(yàn)。

3.2.2 人員機(jī)構(gòu)組成

組長1人，技術(shù)員1人，熱楔焊組技工1人，擠壓焊組技工1人，檢測員1人，普通工人4人。

3.3 施工流程

鎖扣條預(yù)埋→鎖扣條驗(yàn)收→清理待施工面→土工布鋪設(shè)→HDPE防滲膜鋪設(shè)→成品檢測、驗(yàn)收→土工布鋪設(shè)→保護(hù)層施工→閉水試驗(yàn)。

3.4 主要施工方法

3.4.1 HDPE鎖扣條的施工

施工人員認(rèn)真熟悉圖紙，明確鎖扣條的埋設(shè)位置及敷設(shè)方式，正確設(shè)置接頭位置，避免留設(shè)在后澆帶或伸縮縫處。

鋼筋工程施工完成并經(jīng)過驗(yàn)收，根據(jù)圖紙要求，標(biāo)示出鎖扣條在墻面上的敷設(shè)位置，同一墻面上拉一條直線，根據(jù)直線把焊接成一體的鎖扣條用鐵絲牢固固定在鋼筋網(wǎng)上，鐵絲綁扣的間距應(yīng)≤800 mm。敷設(shè)完成后的鎖扣條距池底尺寸應(yīng)均勻、一致，鎖扣條順直，無彎曲現(xiàn)象。

在混凝土池底板上敷設(shè)鎖扣條時，除焊接成一體、拉線調(diào)直外，還需在鎖扣條的迎水平面上間距≤200 mm打孔，孔徑Φ20 mm梅花布置，防止混凝土施工時凹槽內(nèi)氣體排不出去，造成空鼓現(xiàn)象；綁扎必須牢靠，以防止混凝土施工時鎖扣條產(chǎn)生位移。

鎖扣條敷設(shè)完畢后，須認(rèn)真檢查驗(yàn)收，接頭焊接牢固，鎖條對縫嚴(yán)密，每一個單體池子內(nèi)的鎖條必須全部對縫焊接連通，不得有斷接現(xiàn)象存在。

3.4.2 HDPE土工防滲膜的鋪設(shè)施工

（1）施工條件。基面的要求：待鋪的基面素土含水率宜在15%以下，表面平整光滑、無積水、無泥濘、無磚石塊、無尖銳棱角等硬雜質(zhì)，樹枝、雜草和垃圾清理完畢。

材料要求：HDPE土工防滲膜材料質(zhì)量證明文件應(yīng)齊全，HDPE土工防滲膜外觀應(yīng)完好無損；機(jī)械損傷和生產(chǎn)創(chuàng)傷、孔洞、折損等缺陷應(yīng)剪除，施工前須報請監(jiān)理工程師認(rèn)可。

（2）HDPE土工防滲膜的施工。首先鋪設(shè)一層土工布墊底，作為保護(hù)層，在防滲膜的鋪設(shè)范圍內(nèi)土工布應(yīng)滿鋪，搭接長度以≥150 mm為宜，然后鋪設(shè)防滲膜。

防滲膜施工工藝流程如下：鋪設(shè)、剪裁→對正、搭齊→壓膜焊接定型→檢測→修補(bǔ)→復(fù)檢→驗(yàn)收。

HDPE土工防滲膜鋪設(shè)順序：分池子或區(qū)域進(jìn)行。選定鋪膜基準(zhǔn)點(diǎn)，即池子的一邊，平行于池壁方向最大限度鋪放土工防滲膜；每鋪一卷膜都要有相應(yīng)的膜、焊縫編號，第1、2兩卷土工防滲膜要保持平行并壓茬10～12 cm，一次鋪設(shè)完成本時間段內(nèi)的工作量，并檢查土工防滲膜外觀質(zhì)量，對正搭齊，壓膜焊接定型等。

大面積焊接應(yīng)從坡上自上而下進(jìn)行，隨時擦拭待焊接處防滲膜上的塵土，焊到平臺上時人為地把焊機(jī)提起來，以便順利地焊接。此道焊縫焊完后，由專人來檢查驗(yàn)收并做好記錄。

HDPE土工防滲膜長度不夠時，需要長向拼接，應(yīng)先把橫向焊縫焊好，再焊縱縫，橫向焊縫相距≥500 mm，應(yīng)成T字型，不得成十字交叉。

T字型處理：已焊接的焊縫應(yīng)先把焊縫壓茬去掉，再用熱楔焊機(jī)焊接此處，此處修補(bǔ)也叫補(bǔ)強(qiáng)，用直徑為30 cm圓型補(bǔ)丁修補(bǔ)，也可削邊后直接用擠壓焊機(jī)順縫T字型修補(bǔ)。

（3）防滲膜與鎖扣條的焊接。根據(jù)設(shè)計尺寸裁剪防滲膜，使防滲膜搭接在鎖扣條上的位置以超過鎖扣條的中間部位為宜，裁剪線條應(yīng)順直一致，不得有過于彎曲或低于鎖扣條下端的現(xiàn)象。

擠壓焊機(jī)焊接時，應(yīng)先用熱風(fēng)焊槍按間距2～5 cm將HDPE防滲膜與敷設(shè)在池壁上的鎖扣條點(diǎn)焊好，以防擠壓焊接時HDPE土工防滲膜錯位，再用手提砂輪將待焊處打毛，在整個表面上倒角45°，最后用擠壓焊機(jī)焊接。

3.4.3 HDPE土工防滲膜的質(zhì)量控制

膜面有孔眼等缺陷及焊接過程中出現(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10～20 cm。

相鄰防滲膜焊縫應(yīng)盡量錯縫搭接，膜塊間形成的結(jié)點(diǎn)應(yīng)為T字型，不得成十字型，縱橫向焊縫交點(diǎn)處應(yīng)用擠壓焊機(jī)加強(qiáng)。

施工完畢的成品，經(jīng)檢測合格后，覆蓋最上面一層土工布保護(hù)層，然后才可以進(jìn)行下一道工序的施工，最終形成二布一膜的防水構(gòu)造層[3]。

HDPE土工防滲膜鋪焊好后，允許有不嚴(yán)重的凹凸不平與松散，以適應(yīng)進(jìn)水時水壓的變化。

3.5 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

3.5.1 自檢

首先要求目測全部合格。對于每一作業(yè)面上的長直熱楔雙道焊縫，以每一作業(yè)面5%為最低頻率做充氣檢驗(yàn)，被檢焊縫充氣長度大于5 m，雙縫間充氣壓力達(dá)到0.15～0.2 MPa，保持3～5 min，壓力無明顯或有微弱變化即為合格。

對鎖扣條與土工防滲膜的擠壓焊接縫100%檢測。

檢測方法：一是根據(jù)不同的探測需要選擇不同的探極；將探極從鎖扣條與土工防滲膜的擠壓焊接縫表面選擇較佳的前進(jìn)測試速度，以不產(chǎn)生高壓火花、沒有聲光報警聲為合格[4]。

3.5.2 復(fù)檢

自檢合格后，提交甲方、監(jiān)理等部門聯(lián)合抽樣檢驗(yàn)，復(fù)檢合格后由施工方、甲方和監(jiān)理簽字后進(jìn)入下一道工序的施工。

4 經(jīng)濟(jì)分析

4.1 造價對比

以類似的綜合調(diào)節(jié)池底板分析：C15商品混凝土墊層的綜合單價為433.54元/m3；池體C30商品混凝土抗?jié)B等級P8的綜合單價為537.1元/m3；底板鋼筋為三級鋼Φ16@200雙層雙向，經(jīng)計算每平方米的含鋼量為38 kg，綜合單價為4 421.89元。

經(jīng)計算：C15商品混凝土墊層厚度為100 mm，造價為43.35元/m2；池底板的厚度保守設(shè)計厚度應(yīng)為300 mm，C30商品混凝土抗?jié)B等級P8的造價為161.13元/m2；底板鋼筋的造價為168.03元/m2。折合每平方米鋼筋混凝土底板的單價應(yīng)為372.51元。

HDPE土工防滲膜的構(gòu)造為兩布一膜再加上預(yù)埋在混凝土里的鎖扣條，無紡布的綜合單價為11.74元/m2，防滲膜的綜合單價為76.98元/m2，折合起來的綜合單價為88.72元/m2。

綜上所述，HDPE土工防滲膜的單方造價相比鋼筋混凝土底板的單方造價節(jié)約283.79元/m2，綜合池底總面積為8 980 m2，共節(jié)約投資254.84萬元。

4.2 工期對比

大型鋼筋混凝土水池，按照設(shè)計規(guī)范的要求通常不超過30 m需設(shè)置伸縮縫。根據(jù)圖紙要求，綜合池長度90.55 m、寬86 m，假設(shè)污水池底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的話，至少需要被分割成12個分區(qū)和6道伸縮縫，由4.1計算可知，墊層混凝土方量大約為898 m3、底板混凝土總方量大約為2 850 m3、鋼筋大約為350 t[5]。

根據(jù)以上工程量以及工序的銜接與穿插，為了便于止水帶的安裝，被分割成12塊的底板需分區(qū)塊穿插施工。施工步驟應(yīng)為：墊層混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)4 d→第一分區(qū)6塊底板的鋼筋幫扎6 d、伸縮縫鋼筋加強(qiáng)2 d→止水帶的安裝2 d→模板施工2 d→砼的澆筑與養(yǎng)護(hù)5 d；第二分區(qū)6塊底板的鋼筋幫扎5 d、伸縮縫鋼筋加強(qiáng)2 d→止水帶的安裝1 d→模板施工2 d→混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)2 d；養(yǎng)護(hù)14 d后進(jìn)行雙組分聚硫密封膠的灌注[5]。

綜上所述，經(jīng)過精心組織、合理的計劃安排，鋼筋混凝土底板的施工，總工期至少需要一個半月的時間。

HDPE土工防滲膜的施工工序分兩次：一是鎖扣條的預(yù)埋，一是防滲膜的施工。鎖扣條的預(yù)埋施工是不影響工期的，它是穿插在鋼筋工程的進(jìn)度之中的，鋼筋綁扎工序驗(yàn)收完成，鎖扣條隨之綁扎完成，不占用主工期。

防滲膜施工兩大關(guān)鍵點(diǎn)，防滲膜卷材的鋪設(shè)和焊接；卷材鋪設(shè)需要吊車配合，8 980 m2的底板分4各分區(qū)施工，一個分區(qū)的施工連鋪設(shè)加焊接三天的時間就可以完成，四個分區(qū)也就12 d的時間，加上修補(bǔ)與驗(yàn)收的時間，15 d的施工周期滿足了總工期的需要，工期節(jié)約至少30 d。

5 結(jié)語

近幾年，HDPE土工防滲膜工藝在四川射洪縣、天津新河、河北高陽縣、山東巨野縣、遼寧寬甸縣和內(nèi)蒙古察右后旗土牧爾臺工業(yè)園區(qū)等多處污水處理廠獲得實(shí)際應(yīng)用，證明了該工藝在污水處理工程中作為防水構(gòu)造層是成功的，施工簡單、造價低廉。與鋼筋混凝土相比，該工藝既縮短了工期又降低了投資，在污水處理工程的建設(shè)中是一項(xiàng)非常值得推廣的施工工藝。