道路路基防渗系统HDPE膜施工工艺研究

郑 林

（中铁十八局集团有限公司，天津300222）

0 引言

HDPE膜的全称为高密度聚乙烯膜，原材料无毒环保，并且具有很强的抗渗防漏性，化学稳定性也比较高。被广泛应用在道路路基、水利工程的防渗漏系统中。在南堤路工程施工中就采用了HDPE膜，为保证施工质量，采用国外进口的2mm厚双糙面HDPE膜，通过对施工过程施工工艺的控制，结合南堤路工程施工病害控制要点，有效保证了施工质量。

1 工程概述

南堤路工程位于天津南港工业区，施工范围为：西起南港二街，东至南港四街。道路里程桩号为：K0+000～K2+050，全长总计：2 050m。主要包括道路工程、排水工程及环保工程三个部分。工程总投资1.53亿元，总工期为2014年3月23日至2015年6月30日，其中环保工程所属工期为2014年4月1日至2014年10月30日。具体施工效果图如图1所示。

图1 南堤路效果图

2 HDPE膜施工工艺特点

HDPE膜施工工艺在水利工程防渗漏中的应用比较多，但在公路路基防渗系统中的应用比较少，缺乏可借鉴和参考的经验及启示。HDPE膜在本工程中应用的主要目的是对施工中的相关参数和数据进行收集整体，并探索HDPE膜施工工艺在道路路基防渗系统中应用的方式方法[1]。

3 HDPE膜施工工艺原理

HDPE膜在道路路基防渗系统中应用的重点是如何有效控制HDPE膜焊接质量，以及路基受到荷载后的不均匀沉降。通常采用Ziegler-Natta聚合法制作而成，和其他膜相比，HDPE膜在分子链上没有支链的存在，分子链排列比较整齐，并且密度比较高。具有防渗系数高、化学稳定性强、耐老化、抗植物根系、机械强度高等特性，被广泛应用在道路路基防渗系统施工中。

4 道路路基防渗系统HDPE膜施工工艺研究

4.1 可行性分析

为验证HDPE膜施工工艺能否达到设计效果，需要对施工工艺的可行性进行全面考察，具体做法为：HDPE膜施工工艺研究人员联合HDPE防渗膜厂家技术人员，联合业主、监理对试验段的HDPE防渗膜焊缝进行检查，检查点数为1 200个，发现110不合格频数，合格率仅为91%，具体结果如表1所示。

从表1中可以看出，焊缝宽度不够、焊缝平顺度差是HDPE防渗膜焊缝的两个主要质量问题，如果对占少数的其它项不予处理，完全解决两个主要问题后焊缝一次焊接合格率最高能达到99.39%（100%-9%×6.8%)[2]。

表1 HDPE防渗膜焊缝质量问题频数统计表

4.2 HDPE膜的施工

在施工前必须切实做好下承层和回填质量，工业废渣土层顶部做坚实平整处理。按照工程施工对裂缝开展的要求，坡度开展在1：3左右，从而确保在保证HDPE膜不被破坏的前提下，提升路基的压实度，以免在后期施工中发生横向裂缝。在道路路基底部HDPE膜铺设时，要先在底部铺设一层GCL，确保路基基底平整度达到设计要求后再铺设HDPE膜。在HDPE膜垂直深度20～25mm之内，严禁存在树根、有机土、石块、钢筋头等杂质，避免扎破HDPE膜[3]。

根据道路路基防渗系统实际情况，裁剪HDPE膜，确保HDPE膜的尺寸、规格等参数能满足设计要求。此外，在道路路基边坡和基底使用HDPE膜时，为避免HDPE膜发生脱落现象，需要用生态袋进行临时锚固，并检查HDPE膜的搭接宽度是否大于100mm，不满足时要及时调整，确认达到设计标准后才能进行下一道工序施工。

4.3 影响HDPE膜施工的要因和控制措施

4.3.1 下承层平整度不满足要求

在HDPE膜焊接前，使用3米长直尺对下承层，即灰土顶面层进行平整度检查，发现部分区域平整度偏差超出了规范要求，焊接设备安装在不平整的下承层施焊时出现颠簸现象，导致了焊缝的不平整。

处理措施为：采用压路机、平地机对下承层进行修整，但道路路基的下承层铺设完成后，需要对基底做平整处理，清除基底垂直深度25～30cm范围中的树根、瓦砾、石子等杂物，避免损伤HDPE膜。基底无渗水、积水现象。

基底两侧采用8%灰土筑坝封闭，筑坝灰土分层碾压，每层厚度为20cm，分层碾压达到设计标高后采用机械刷坡，最后由人工修整成1：1.5的坡面，基底拐角处修整为倒圆角，其圆弧半径为50cm

4.3.2 防渗膜铺设时接缝位置不合理

通过对现场防渗膜滚铺情况调查，发现部分区段防渗膜由于裁剪尺寸不合理，接头位置留在了基底拐角处，搭接宽度和焊缝质量都得不到保证[4]。

措施措施为：根据道路路基的实际宽度，设定埋设区的长度，选择长80m，宽6.5m的防水卷材顺施工方向进行均匀铺设，减少焊接接缝。如果在埋设时发现HDPE膜长度不足，则要进行长向拼接，先进行纵向焊缝焊接，然后进行横向焊缝焊接，每天焊缝之间的距离不能低于50cm，并呈T字型，T字型横向焊缝如图2所示。

图2 T字型横向焊缝图

在一般边坡和基底铺设防渗膜时，先用生态袋进行临时锚固，通常使接缝排列方向平行于最大坡度线，然后检查膜片的搭接宽度是否大于10cm。需要时及时调整，为下道工序做好充分准备。同时，HDPE膜沿基槽底部、两侧边坡整体平铺后，在工业废渣土顶部反包焊接，避免在基槽底部及两侧坡面上出现纵向接缝，有效降低施工荷载及后续行车荷载对HDPE膜的影响。

4.3.3 焊接前未清理干净防渗膜焊接面

现场检查，发现部分区段焊接面存在少量尘土等杂物，导致接缝处表面不平整。

处理措施为：DPE膜铺设后，先用空压吹风机吹扫焊接面及下承层，确保焊接范围内无土石颗粒等影响焊机运行的杂物；其次采用棉布对两条焊缝搭接结合面进行擦拭，确保焊接面能紧密结合；最后清理防渗膜顶面，确保焊接成型后表面干净整洁。防渗膜麻面和不平整处，用打磨机将搭接宽度15cm范围内的膜面打毛，形成糙面以增加其接触面积，但其深度不可超过膜厚的10%，打毛时要轻轻操作，尽量少损伤膜面。对厚度≥2mm的膜，要打出45°的坡口[5]。

4.3.4 焊接方法有待改进

对试验段采取双缝焊接工艺的防渗膜进行检查后，发现总有少数区段存在焊缝不严密和焊接宽度不足的现象,双缝焊接工艺有待改进。

处理措施为：为了保证焊缝施工质量，HDPE防渗膜焊缝由通常的双缝焊接调整为三缝焊接，搭接宽度由10cm加宽为15cm，保证了HDPE防渗膜的防渗质量，提高了一次焊接合格率。HDPE膜三缝焊接后可在土工膜上形成三个封闭的空间以便进行压力测试。测试时先暂时密封待测焊缝的两端，将空气输入装置插入焊缝内，产生封闭空间后加压至250kPa，维持3～5分钟，然后在焊缝一端开孔放气，气压表指针能迅速归零即为合格。

HDPE膜三缝焊接后须通过电火花检测，该方法等效于真空检测，利用35kV的高压脉冲电源探头，在距离焊缝10～30mm高处探扫，无火花出现视为合格，出现火花的部位说明有漏洞，需补焊[6]。

5 施工效果检查

对策全部实施后，对南堤路南港二街至南港三街段HDPE防渗膜焊接情况进行检查，检查点数为1 200个，发现仅有15个不合格点，合格率为98.7%。HDPE防渗膜焊缝质量问题前后对照调查表如表2所示。

表2中可以看出，措施实施后，有效解决了焊缝宽度不够和焊缝平顺度差的问题，不合格点数量明显减少。

6 结束语

综上所述，本文结合工程实例，研究了道路路基防渗系统HDPE膜施工工艺，研究结果表明，HDPE膜施工比较传统传统防渗施工技术难度大。天然粘土的渗透系数为10-4～10-6cm/s、膨润土的渗透系数为10-9～10-10cm/s、无机人工改性粘土的渗透系数为10-7～10-10cm/s、高分子防渗材料的渗透系数为10-11～10-13cm/s。HDPE 膜的渗透系数为 10-12～10-16cm/s。从中可以看出HDPE膜防渗效果比较好。本文总结出HDPE膜施工工艺在道路路基防渗施工中该材料的施工相关技术参数，应用在南堤路工程中得到良好应用，值得大力推广应用。

表2 HDPE防渗膜焊缝质量问题前后对照调查表