HDPE 膜柔性垂直防渗墙的施工细节优化设计

周小娟，谢文刚，杨 禹

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430010）

1 引言

垂直防渗墙，是采用防渗材料形成垂直墙体，将污染物、污染源和受污染的介质控制在一定范围内，减少对周边环境影响的一种防控技术。HDPE 膜防渗墙即以HDPE 膜为防渗材料，将HDPE 膜插入不透水层，膜与膜之间用专用连接锁扣相连，底部通过密封剂与不透水层紧密连接，形成垂直防渗墙，将污染物限制在控制范围内。

2 各类防渗墙技术比较

根据防渗材料的不同，垂直防渗墙可分为塑性混凝土墙、泥浆墙和HDPE 膜防渗墙等。各类防渗墙的防渗性能及施工特点对比［1-5］见表1。

表1 各类垂直防渗墙技术比较

通过表1 中各类垂直防渗墙的技术对比可知，HDPE 膜渗透系数小于1.0×10-12cm/s，而其他刚性防渗墙如黏土- 膨润土防渗墙渗透系数为1.0×10-7cm/s，水泥搅拌桩和水泥旋喷桩防渗墙一般为1.0×10-6cm/s。可见，HDPE 膜的防渗性能非常优良，是刚性防渗墙难以匹敌的。另外HDPE 膜垂直防渗墙具有抗腐蚀性、抗变形能力、使用寿命长等特点，所以在地下水污染防控、填埋场污染防控、污染场地污染防控等方面得以广泛应用，目前我国已经实现垂直铺设深度30 m 的HDPE 膜防渗墙［5］。CJJ 176—2012 生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范中明确指出，用于生活垃圾填埋场渗滤液污染控制的垂直防渗帷幕的渗透系数宜在10-7cm/s 量级，所以在环境要求非常高的场地，宜采用HDPE 膜- 膨润土复合墙［6］。

3 HDPE 膜柔性垂直防渗墙施工难点介绍

HDPE 膜柔性垂直防渗墙的施工流程如图1 所示。

图1 HDPE 膜柔性垂直防渗墙施工流程

由图1 可知，定位完成后，根据地层情况选择合适的开槽机械（如抓斗、旋挖机、双轮铣等），清孔成槽后，下放HDPE 膜，通过专用连接锁扣，在槽内实现膜与膜之间的连接。HDPE 膜的下膜步骤如图2 所示。

图2 HDPE 膜柔性垂直防渗墙下膜步骤

施工难点主要包括膜的下放、防渗墙拐角处膜的下放、膜与膜之间的连接与密封等。其中，HDPE 膜锁扣连接是否紧密是柔性垂直防渗墙成墙的质量关键，下膜是否顺利是影响施工进度的重要因素。

4 HDPE 膜柔性垂直防渗墙的优化设计

4.1 转角处下膜框架的优化

垂直防渗墙转角部位是应力集中部位，为降低HDPE 膜柔性垂直防渗墙渗漏的可能性，转角部位应由完整的HDPE 膜铺设，一般要求角度集中点1 m 范围内不得有搭接。为满足此要求特设计了转角处专用下膜展架，如图3 所示。转角处下膜展架由2 幅框架通过连接板连接而成。连接板可制作成一定的弯度，弯曲角度根据转角处实际角度确定。

图3 转角处下膜框架的结构设计

通过上述转角处下膜框架，可实现转角处整幅膜的吊装下放，且该转角框架可根据现场沟槽角度进行调整，从而适应不同转角地段，重复使用，大幅降低了施工成本。

4.2 HDPE 膜沟槽内位置的优化设计

通常HDPE 膜位于沟槽的中间，回填料在膜两侧回填。根据实际工程经验，两侧回填不能做到进度完全一致，会造成膜两侧压力不平衡，存在压力差，导致膜会形成S 形，垂直度不能得到保证，进而影响2 幅膜之间锁扣的连接。

优化设计将膜放于沟槽靠近膜锚固沟的一侧，不仅方便施工，也方便回填料的回填，同时有利于保证膜的垂直度和连接锁扣的连接。另外，由于采用泥浆护壁措施，能够保证侧壁的光滑度，不会对HDPE 膜造成刺穿等影响。

4.3 HDPE 膜接头箱的设计

HDPE 膜之间通过连接锁连接，连接环节在槽内泥浆中完成。一方面，为了防止分段施工过程中，开挖段的渣土进入到连接锁内影响互锁，需要对连接锁进行保护；另一方面，回填填料尚未固化压实前，为了防止填料的坍塌，需要对回填段进行支护。为了保证HDPE 膜的连接质量与工程的顺利进行，还专门设计了1 种HDPE 膜接头保护箱，如图4 所示。

图4 HDPE 膜接头保护箱

该接头保护箱由4 个30#A 工字钢两两一组焊接而成，一组位于下膜的一侧，用于固定HDPE膜，另一组位于未下膜槽段，用于防止沟槽内的渣土堵塞连接锁扣的缝隙。HDPE 膜接头箱与膜一同下放，待膜两侧回填填料完成，下一幅HDPE膜准备下放前，将未下膜一侧的工字钢组拔出；待第2 幅HDPE 膜下放完毕，与第1 幅膜的连接锁扣紧密连接，再将固定第1 幅膜的工字钢组拔出。依次实现HDPE 膜垂直防渗墙的实施。

4.4 膜穿管处的优化设计

在实际工程中，HDPE 膜柔性垂直防渗墙会遇到与地下管线交叉的情况。膜穿管处成为防渗薄弱处，密封情况的保障成为质量保障关键之一。根据实际工程经验，提出了防渗效果更好的管穿膜衔接处理设计方案，如图5 所示。即用HDPE膜外包地下管道，形成HDPE 套管，将HDPE 套管和膜焊接在一起，并在衔接处周围设置膨润土防护块。膨润土防护块的大小为长4 m（沿柔性防渗墙轴线长度）×宽0.6 m（同沟槽宽度）×高2 m，管道中心与膨润土防护块中心重合。

图5 管穿膜衔接优化设计

5 结论与建议

1） 通过对HDPE 膜构成及施工步骤的介绍，分析了HDPE 膜柔性垂直防渗墙的施工难点包括防渗墙拐角处膜的下放，膜与膜之间的连接与密封等，同时分析出施工的关键环节在于HDPE 膜锁扣连接是否紧密。

2） 根据实际工程经验，对转角处下膜框架、HDPE 膜沟槽内位置、HDPE 膜接头箱、HDPE 膜穿地下管处等进行了优化设计，大幅提高HDPE膜柔性垂直防渗墙的连接紧密性及施工效率、降低施工成本。

3） 建议在今后的实际工程应用中，进一步优化HDPE 膜接头保护箱、膜穿管处加强措施等设计，以保障HDPE 膜柔性垂直防渗墙的施工质量和施工进度。