HDPE土工膜在城市生活垃圾填埋场的应用技术

张绍文

摘要：利用HDPE防渗层膜作为防渗层，并与膜下防渗粘土层、膜上保护层、渗滤液导流层及导排设施共同构成渗滤液处理系统，形成底部和四周都密封的结构，从而防止了渗滤水的流出和地下水的渗入；对渗滤水采用“准好氧性”的方式进行收集和处理，提高了垃圾中有机成分的降解速度，减少填埋场渗滤液处理量，加速填埋场稳定化，降低填埋场运行成本，同时有效保证环境安全。

关键词：HDPE土工膜；城市生活垃圾填埋场；控制；铺设；焊接；检测

中图分类号：TU993 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2016）14-240-432

前言

城市生活垃圾卫生填埋场已发展成底部密封型结构，或底部和四周都密封的结构，从而防止了渗滤水的流出和地下水的渗入，在运行过程中采用“准好氧性”方式对渗滤水进行收集和处理，不仅极大地提高了垃圾中有机成分的降解，减少填埋场渗滤液处理量，加速填埋场稳定化，降低填埋场运行成本，而且有效地保证了环境的安全。这一目标的实现过程中，垃圾填埋场施工质量尤其是渗滤液处理系统的施工质量是防止渗漏污染的关键环节，高密度聚乙烯（HDPE）土工膜是垃圾填埋场中应用最广泛的防渗材料，且HDPE土工膜具有强度高、自密闭性好、延伸率大、耐老化、无毒性、不污染环境等特点，是一种性能良好的新型防水防渗材料，可采用温控热熔焊接的方式铺设，工艺先进、接缝强度高、严密性可靠，因而广泛应用于城市生活垃圾卫生填埋场工程中。

1原材料质量控制

1.1结合工程实际及所选防渗膜及土工布的规格，确定防渗膜及土工布的质量标准、几何尺寸，选择生产规模较大、产品质量符合要求的生产厂家进行招标采购。

1.2进场的防渗膜及土工布必须有厂家提供的合格证书，性能及特性指标和使用说明书。防渗膜及土工布进场后，随机抽取防渗膜及土工布对其性能指标进行复测，复测结果全部合格后方可使用。

1.3 HDPE土工膜卷在安装展开前要避免受到损坏。HDPE土工膜卷应该堆放于经平整不积水的地方，高不超过四卷的高度，并能看到卷的识别牌。在存储过程中，要保持标签完整和清晰。

1.4在运输过程中，包括从材料储存地到工作地的运输，HDPE土工膜卷必须避免受到损坏。

1.5土工膜到现场后要及时进行验收、签证认量。为了土工膜材料的质量保证，应在铺设土工膜前打开包装膜，即铺一卷，开一卷。并检验外观质量。

1.6受到物理损坏的HDPE土工膜必须要修复。受严重损坏的HDPE土工膜（整卷或部分）不能使用。

2施工过程技术控制

2.1底层HDPE土工膜铺设

2.1.1铺设HDPE土工膜的气温宜在10-35℃左右，考虑到HDPE土工膜的热涨冷缩性，根据多年的施工经验，气温低时，HDPE土工膜的铺设应紧一些，气温高时应松弛，在夏季施工应避免中午的高温。

2.1.2施工前对粘土进行精心挑选，彻底清除粘土中的石子、树根、树枝、玻璃渣、钢筋头、干硬的粘土块及其它尖锐物体等杂物，防止破坏HDPE土工膜。

（3）准好氧性垃圾填埋场渗滤液防渗系统施工是整个工程的核心，因此，防渗系统的施工必须在甲方、设计、监理的共同监督、密切配合下完成。

（4）填埋区防渗层土工材料的总体铺设顺序原则上是“从上到下，先边坡后库底”。

（5）防渗膜铺设前，必须对基层表面进行清理，要求平整，不得有垃圾等杂物。

（6）HDPE膜铺设前先对基层进行验收，确保基层表面无积水、石块、树根和尖锐杂物。

（7）HDPE土工膜铺设施工流程：基层检查→现场丈量→HDPE土工膜裁剪→铺设→热粘合→检查→填写施工记录。

（8）铺设应在干燥暖和的天气进行，为了便于拼接，防止应力集中，防渗膜铺设采用波浪形松驰方式，富余度约为1.5%，摊开后及时拉平、拉开，要求防渗膜及土工布与坡面吻合平整，无突起褶皱，施工人员应穿平底布鞋或软胶鞋，严禁穿钉鞋，以免踩坏土工膜，施工时如发现土工膜损坏，应及时修补。

（9）防渗土工膜在边坡铺设前，先对铺设区域进行检查、丈量，根据丈量的尺寸铺设防渗土工膜。边坡铺设时根据现场实际条件，采取从上往下“推铺”的便利方式。在扇形区应合理裁剪，使上下端都得到牢固的锚固。

（10）为了施工方便，保证拼接质量，防渗膜及土工布应尽量采用宽幅，减少坝坡现场拼接量，施工前应根据防渗膜及土工布幅宽、现场长度需要，在库内专用场地剪裁，并拼接成符合要求尺寸的块体，卷在钢管上，人工搬运到工作面铺设。

（11）用砂袋及时将对正、搭齐的HDPE土工膜压住，以防风吹扯动。

2.2防渗膜及土工布的拼接

（1）防渗膜及土工布的连接分上层土工布的缝接和下层HDPE膜的连接。土工布的缝接用手提缝纫机、尼龙线进行双道缝接，搭接宽度10cm；HDPE膜采用焊接工艺连接，焊接工具采用自动调温（调速）电热模式双道塑料热合机。

（2）防渗膜焊接质量的好坏是防渗性能成败的关键，所以务必控制好防渗膜的焊接环节，确保焊接质量。土工膜焊接由生产厂家派专业技术人员到现场操作、指导、培训，采用土工膜专用焊接设备进行。

（3）在焊接时，把焊机调整到通过试验性焊接时的最佳参数，在设计要求的搭接宽度条件下，自动焊接，焊缝要求“平整、牢固、美观”。

（4）焊接工艺：调节压力→设定温度→设定速度→焊缝搭接检查→装膜入机→启动马达→加压焊接

（5）焊接时要求天气晴好，风力3级以下，严禁在雨天、高温和严寒天气下施工，焊接基底表面应干燥，焊接前用电吹风吹去膜面上的砂子、泥土等脏物，再用干净毛巾擦净，保证膜面干净，在焊接部分的底下垫一条长木板，以便焊机在平整的基面上行走，保证焊接质量。每天正式焊接前，应先根据施工气温、HDPE膜厚度，利用相同材质的HDPE膜进行试焊，施焊温度为220～300℃，掌握好焊接机温度及行走速度，确定好施3232艺参数，再进行正式施工，在焊接过程中，需随时注意焊机的运行情况，要根据现场的实际情况对速度和温度进行微调。

（6）试焊成功或失败的评定标准是：对粘结的焊缝进行剪切和剥离检验时，只能膜被撕坏，不能出现焊口的破坏。

（7）热合焊机焊接的操作要点：

①开机后，仔细观察指示仪表显示的温升情况，使设备充分预热。②向焊机中插入膜时，搭接尺寸要准确，动作要迅速。③在焊接中，司焊人员要密切注视焊缝的状况，及时调整焊接速度，以确保焊接质量。④在焊接中要保持焊缝的平直整齐，应及早对膜下不平整部分采取应对措施，避免影响焊机顺利自行。遇到特殊故障时，应及时停机，避免将膜烫坏。⑤司焊人员必须监控焊机的电源电压是在220±11V之内，否则应即时停机检修。⑥从事HDPE土工膜焊接的司焊人员，必须是中级或中级以上的焊工。⑦在从事热合焊接时，根据安装条件，一般为2～3个人为一组。⑧拼接焊缝两条，每条宽10mm，两条焊缝间留有10mm的空腔，用此空腔检查其焊缝质量。⑨相邻两幅的纵向接头不应在一条水平线上，应相互错开1米以上。⑩尽可能减少施工接缝的数量，特别是坝坡上的水平接缝。⑩焊膜时不许压出死折，铺设HDPE土工膜时，根据当地气温变化幅度和HDPE土工膜性能要求，预留出温度变化引起的伸缩变形量。

（8）HDPE土工膜焊接特殊部位的处理：

①边坡交汇处及坝坡拐弯处：铺设和焊接均属特殊情况，要根据实际状况特殊裁剪，其宽窄比例操作人员根据现场的实际情况和边坡的具体尺寸精确计算，方能使土工膜紧贴坝坡基底，否则，会造成“悬空”或“起鼓”现象。施工要点：在此区域内，操作人员要精心测量，把土工膜裁剪成上宽下窄的倒梯形。②库区的边坡与库底的交汇处，此处在设计上多有盲沟。施工要点：先把土工膜顺着坝面铺设在距盲沟1.5米远以外处，再与库底膜相连；相邻两幅的焊接是：先焊接好后，再压往盲沟内。③坝管与土工膜的连接：先把HDPE土工膜根据渗滤液穿坝管的直径大小裁剪成喇叭状的管套，分成6～8小片，然后把管套由大到小的先后顺序套进穿坝管，再调整好管套的位置并用热风焊枪临时固定，管套不能有悬空的部位。最后把管套的大小套口焊接在HDPE土工膜和渗滤液穿坝管上，并用不锈钢箍加固。

2.3中层、上层HDPE土工膜铺设

同2.1“底层土工布铺设”。

3施工质量控制

3.1施工操作过程控制。（1）防渗膜及土工布铺设前编好施工组织设计，说明铺设方法和技术措施，经监理批准后方实施，施工人员均应穿平底布鞋或软胶底鞋进行铺设，严禁穿钉鞋以防踩坏土工膜，做到随铺随压，防渗膜及土工布铺设要与保护层铺设、导流层铺设相协调。

（2）HDPE土工膜只能用土工布刀（钩刀）进行切割，如在场地内切割，对其他材料须采取特殊保护措施，以防由于切割土工布而对其造成不必要的损坏。

（3）在铺设土工布的同时，必须采取一切必要措施，以防止对下面一层材料造成破坏。

（3）在铺设HDPE土工膜时，必须注意不要让石头、大量尘土或水分等有可能破坏土工布、有可能阻塞排水渠或过滤网、或有可能给接下来的连接带来困难的物质进入土工布或土工布的下面。

（4）安装结束后，对所有土工布表面进行目测以确定所有损坏的地方，作上标记并进行修补，确定铺设表面没有可以造成损坏的外来物质，如断针等异物。

（5）对铺设好的防渗材料应及时压放土（砂）袋，以防被风刮走。不允许任何车辆直接在HDPE土工膜及土工布上行驶。

3.2施工完毕质量检测。（1）拼接中防渗膜焊缝质量是拼接关键，施工中尤其要加强接缝检测，检测方法有：目测法和现场检漏法两种。

（2）目测法：防渗膜及土工布焊接好后，观察有无漏接，接缝是否烫损，有无褶皱，是否拼接均匀等。发现膜面有孔眼等缺陷损及焊接过程中出现的漏焊、虚焊、破损等情况，应及时用新鲜的母材修补，补疤每边超过破损部位10-20cm。并做好记录。

（3）现场检漏法有几种：

①充气法：焊缝为双条，两条之间留有约10mm的空腔，将待测段两端封死，插入气针，充气至0.05MPa～0.20MPa，静观0.Smin，观察真空表，如气压无明显下降（考虑到卷材较柔软易变形，允许压力下降20%），表明不漏，焊缝合格，否则要查找原因及时修补。②充水法：焊缝为双条，两条之间留有约10mm的空腔，将待测段一端封死，另一端插入水针，充水至0.05MPa～0.20MPa，如无水从孔腔漏出，表明焊缝合格，否则要查找原因及时修补。充水法较充气法有以下优点：1）直观性好，便于及时发现问题；2）设备简便，操作简单，在现场便随时随地检查和抽查。鉴于以上优点，该工程采用充水法检查焊缝质量，自检合格后提交监理单位、质检部门及甲方联合抽样检查，实行逐段确认签证，对于虚焊、漏焊的接缝应及时进行补焊，并对补焊部位进行充水检测，直至验收合格后，才可以进行下道工序。③无论采用哪种方法进行检漏，完成检测后，拔掉气（水）针，用挤压焊接法密封针眼。

3.3防渗层质量控制要求：采用HDPE膜复合单层人工防渗结构，主要材料为1.Smm的HDPE膜。库底膜下防渗保护层为1000mm厚粘土，边坡膜下防渗保护层为700mm厚粘土，粘土的渗透系数不应大于1.0×10-7cm/s，并确保在HDPE膜下垂直深度2.5cm内粘土不应含有粒径大于5mm的尖锐物料。

3.4土工膜与土工布质量控制要求：填埋区库底、边坡及坝体内坡的土工膜、土工布一次铺设完成；土工膜的铺设和焊接及土工布的铺设和连接按供货商提交的经设计、监理、业主认可并且满足相关规范要求的铺设工艺及技术保证方案进行施工。

3.5土工膜焊接时搭接宽度不小于10cm，接缝设在平面处，避开弯角，接缝应平行于拉应力的方向，焊接采用双焊缝搭接，模块间结点应为T字形。

4结语

HDPE土工膜适用于各种规模城市生活垃圾填埋场的施工，同时适用于城市生活垃圾填埋场的扩建施工，尤其适用于黄土沟壑地区密封型准好氧型生活垃圾填埋场的施工，且HDPE土工膜具有防渗、反滤、排水、隔离、加固、防护、密封等多种功能，它与常规的砌石及砼材料防渗效果相比，具有投资低，施工工艺简单，工期短，防渗效果好等优点，可广泛应用于城市生活垃圾卫生填埋场工程中。