路基防渗HDPE膜焊接质量提升方法研究

马庶建

（中铁十八局集团第四工程有限公司 天津 300350）

1 工程概况

南堤路工程由我公司总承包施工，位于天津南港工业区，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。HDPE防渗膜全称“高密度聚乙烯膜”，采用的材料均为环保无毒材料,具有很好的防渗效果，化学稳定性、耐老化性能出众，被广泛用于环保、市政、水利等工程的防潮、防渗、防漏等环节[1]。南堤路道路路基防渗系统防渗技术的核心是HDPE膜的焊接施工质量，焊接示意图1所示。

图1 HDPE膜的焊接施工示意图

2 影响HDPE膜焊接质量的因素分析

HDPE防渗膜在道路路基施工中应用尚属首次，没有施工经验可借鉴，HDPE防渗膜卷材在垃圾填埋、水利等工程中一次焊接合格率能达到97%[2],业主要求一次焊接合格率达到98%。在试验阶段，HDPE防渗膜焊接质量调查发现部分焊缝有效宽度不足10 cm，焊缝一次焊接合格率仅为91%。为了将HDPE防渗膜焊缝一次合格率由91%提高到98%，施工单位联合业主、HDPE防渗膜厂家、监理对试验段的HDPE防渗膜焊缝进行调查，检查点数为1200个，发现了共110个不合格频次，整体合格率仅为91%，质量问题统计如图2所示。

图2 HDPE防渗膜焊缝质量问题排列图

由排列图2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。为了提升焊接质量，公司安排技术管理人员多次到HDPE防渗膜生产厂家观摩学习，组织焊接人员到防渗膜生产厂家培训，邀请防渗膜生产厂家的技术员进驻现场指导，共同讨论提升焊接质量的因素，原因分析关联如图3所示。经过综合分析，归纳出影响焊接质量的四点主要成因：一是下承层平整度不满足要求；二是防渗膜铺设时接缝位置不合理；三是焊接前未清理干净防渗膜焊接面；四是焊接方法有待改进[4]。末端要因确认统计如表1所示。

表1 末端因素确认统计表

图3 原因分析关联图

3 HDPE膜焊接质量提升对策

对确定的要因，通过对策比较分析，见表2，针对性的对策和措施如下：

表2 对策比选

对策实施一：重新修整下承层。采用压路机、平地机对下承层进行修整，下承层施工完毕时，铺设基底坚实、平整，垂直深度25 mm内无树根、瓦砾、石子、混凝土颗粒、砖渣、玻璃屑等有可能影响HDPE防渗膜施工的杂物、有机物残渣和有可能造成环境污染的有害物质。基底无渗水、积水现象[5]。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20 cm，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，基底拐角处做成倒圆角，其圆弧半径为50 cm。下承层修整完成后，对其平整度进行检查，平整度偏差均在允许范围内。修整完成后的下承层平整度满足要求，焊机运行平稳，无颠簸现象。

对策实施二：重新计算防渗膜裁剪尺寸及铺设方式。结合道路路基基槽宽度，以及每个填埋区段的长度综合考虑，将每卷卷材控制在长度为80 m，宽度为6.5 m。施工时将卷材垂直于道路前进方向铺设，大量减少了焊接接缝。在遇上防渗膜长度不够，需要长向拼接时，先把横向焊缝焊好，再焊纵缝，横向焊缝相距大于50 cm时焊成T字型，不得十字交叉[6]。措施实施完成后，防渗膜焊缝预留位置避开了基底拐角等不利位置地段，很大程度上确保了焊缝的搭接宽度满足要求，且施工方便，焊缝的平顺度亦得到了保证。

对策实施三：焊接前仔细清理防渗膜焊接面[6]。HDPE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15 cm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%。对策实施完成后进行检查，防渗膜焊接面及下承层均清理干净，无尘土等杂物；焊接后焊缝外观平整，符合要求。

对策实施四：采用三缝焊接。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10 cm加宽为15 cm，保证了HDPE防渗膜的防渗质量，提高了一次焊接合格率。对策实施完成后，对焊接完成后的焊缝进行检查，三条焊缝均通过了电火花检测及气压检测，且有效宽度达到了15cm，满足图纸及规范要求（焊缝宽度≥10 cm）。

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100个，发现仅有15个不合格点，合格率为98.7%。基本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。对策实施前后对比结果见图4。

图4 对策实施前后对比图

4 结语

试验结束后，完善了最初编制的《HDPE防渗膜焊接施工作业指导书》，将此次防渗膜的三缝焊接施工工艺加入到作业指导书中，并进行推广，指导后续类似工程施工。但是施工完成后的部分防渗膜被后续工序施工机械破坏，防渗膜的成品保护措施尚需完善。