探討hdpe土工膜在垃圾填埋場中的應(yīng)用

探討HDPE土工膜以及其在垃圾場中的應(yīng)用

制作人：董香寧指導(dǎo)老師：馬潤寶

探討HDPE土工膜以及其在垃圾場中的應(yīng)用

摘要：結(jié)合工程實例，從HDPE土工膜材料的選用、施工步驟及技術(shù)要點、施工注意事項等幾個方面，介紹了HDPE土工膜在生活垃圾填埋場工程的應(yīng)用情況；同時，針對其在垃圾場應(yīng)用中產(chǎn)生的問題做出了相應(yīng)探討。關(guān)鍵詞：HDPE土工膜、垃圾填埋場、土工布、防滲膜

高密度聚乙烯（HDPE）土工膜是垃圾填埋場中應(yīng)用最廣泛的防滲材料。土工膜按目前國際國內(nèi)普遍采用的材料可分為聚乙烯類、聚氯乙烯類、氯化聚乙烯類等，其中聚乙烯類為主流產(chǎn)品，市場占有份額在50%以上，而其中HDPE（高密度聚乙烯）以其更加優(yōu)越的高強度、穩(wěn)定的化學(xué)性能、優(yōu)異的耐長期老化性及良好的生產(chǎn)加工性能，在聚乙烯系列產(chǎn)品中尤為突出，是目前該行業(yè)中最受設(shè)計單位和用戶青睞的產(chǎn)品。

一、HDPE土工膜防滲材料的選用

土工膜是由一種或幾種聚合物加上炭黑、色料等附加劑制成的不透水性材料，它是近年來廣泛用于填埋場建設(shè)中的三大材料(另有土工網(wǎng)和土工織物)之一，其防滲性能是衡量垃圾衛(wèi)生填埋場是否達(dá)到環(huán)保要求的主要指標(biāo)。高密度聚乙烯（HDPE）土工膜是垃圾填埋場應(yīng)用最廣泛的土工膜，它是由高分子聚乙烯通過吹塑或平擠制成的具有很強耐久性的防滲材料。其主要特征是：化學(xué)性能穩(wěn)定，垃圾滲濾液不會對其構(gòu)成威脅；低滲透性，確保地下水和雨水滲透液不會滲過襯墊，甲烷氣不會溢出排放系統(tǒng)；抗紫外線性能穩(wěn)定，HDPE中的炭黑增強了抗紫外線能力，解決了暴露在紫外線下易被分解的問題。HDPE土工膜具有強度高、自密閉性好、延伸率大、耐老化、無毒性、不污染環(huán)境等特點，是一種性能良好的新型防水防滲材料，可采用溫控?zé)崛酆附拥姆绞戒佋O(shè)，工藝先進、接縫強度高、嚴(yán)密性可靠，因而廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的防滲加固工程中。HDPE土工膜的結(jié)構(gòu)型式有光面的和加糙的，適用于不同的場地要求。

（一）分類

光面高密度聚乙烯土工膜，代號為HDPE1。

糙面高密度聚乙烯土工膜，代號為HDPE2，其中單糙面高密度聚乙烯土工膜，代號為HDPE2-1；雙糙面高密度聚乙烯土工膜，代號為HDPE2-2。

（二）型號型號表示見下圖：

型號示例:6000mm寬,1.5mm厚的光面HDPE土工膜，表示為：HDPE16000/1.5CJ/Txxxxx-200x

（三）規(guī)格尺寸及偏差

HDPE土工膜產(chǎn)品單卷的長度不應(yīng)少于50m，長度偏差應(yīng)控制在±2%。寬度尺寸應(yīng)大于3m,偏差應(yīng)控制在±1%。表1列舉了整數(shù)寬度的規(guī)格尺寸及偏差值，非整數(shù)寬度產(chǎn)品可參考執(zhí)行。填埋場底部防滲應(yīng)選用5m以上，覆蓋可選用3m以上產(chǎn)品。

產(chǎn)品的厚度及偏差應(yīng)符合表2的要求。其中，光面土工膜的極限偏差應(yīng)控制在±10%，糙面土工膜的極限偏差應(yīng)控制在±15%。底部防滲應(yīng)選用厚度大于1.5mm的土工膜，臨時覆蓋可選用厚度大于0.5mm的土工膜，終場覆蓋可選用厚度大于1.0mm的土工膜。

根據(jù)CJJ17-2001《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中“高密度聚乙烯土工膜厚度應(yīng)≥1.5mm，并應(yīng)具有較大延伸率”的規(guī)定，同時結(jié)合工程的地質(zhì)條件、填埋物性質(zhì)、工程重要程度、設(shè)計等要求，選用了合適厚度厚度光面或糙面HDPE

土工膜、與卷材同性的HDPE焊條等，并根據(jù)工程的實際情況，確定每卷土工膜的長度?？紤]到不同生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的土工膜產(chǎn)品性能相差較大的情況，選用的HDPE土工膜的主要技術(shù)性能應(yīng)符合表3和表4的要求。

二HDPE土工膜的施工步驟及技術(shù)要點

（一）施工工藝流程

a．庫區(qū)底部防滲施工工藝流程

辦理交接手續(xù)→施工準(zhǔn)備→地下水倒排盲溝→檢查合格→地基→檢查合格→300mm壓實土壤保護層→檢查合格→4800g/m2鋼基膨潤土防水毯（GCL）→檢查合格→1.5mm厚的高密度聚乙烯（HDPE）光面土工膜→檢查合格→600g/m2長絲非織造土工布→檢查合格→300mm厚的滲濾液導(dǎo)流層→檢查合格→150g/m2非織造土工布→檢查合格→驗收、移交。

b．庫區(qū)邊坡防滲做法由下至上依次流程

辦理交接手續(xù)→施工準(zhǔn)備→地基→檢查合格→300mm壓實土壤保護層→檢查合格→5mm厚度的土工復(fù)合排水網(wǎng)→檢查合格→4800g/m2鈉基膨潤土防水毯（GCL）→檢查合格→1.5mm厚的高密度聚乙烯（HDPE）光面土工膜→檢查合格→600g/m2長絲非織造土工布→檢查合格→土袋→檢查合格→驗收、移交。

（二）主要施工方法

a.土工膜施工工藝

鋪設(shè)、剪裁→對正、搭接→壓膜定型→擦拭塵土→焊接試驗→焊接→檢測→修補→復(fù)檢→驗收。

b.技術(shù)要點

先邊坡后場底；HDPE膜裁切之前，應(yīng)該準(zhǔn)確丈量其相關(guān)尺寸，然后按實際裁切，一般不宜按圖示尺寸裁切，應(yīng)逐片編號，詳細(xì)記錄在專用表格上；鋪設(shè)HDPE土工膜時應(yīng)力求焊縫最少，在保證質(zhì)量的前提下，盡量節(jié)約原材料。同時也容易保證質(zhì)量；膜與膜之間接縫的搭接寬度一般不小于10cm，通常就使焊縫排列方向平行于最大坡度，即沿坡度方向排列；通常在拐角及畸形地段，應(yīng)是接縫長度盡量減短。除特殊要求外，在坡度大于1：6的斜坡上距頂坡或應(yīng)力集中區(qū)域1.5米范圍內(nèi)，盡量不設(shè)焊縫。坡面鋪設(shè)時，坡度較大處，設(shè)置軟梯，施工人員在軟梯上進行土工膜的焊接接縫處理。展膜方向應(yīng)基本平行于最大坡度線；HDPE土工膜在鋪設(shè)中，應(yīng)避免產(chǎn)生人為褶皺，溫度較低時，應(yīng)盡量拉緊，鋪平；

HDPE土工膜鋪設(shè)完成后，應(yīng)盡量減少在膜面上行走、搬動工具等，凡能對HDPE膜造成危害的物件，均不應(yīng)放在膜上或攜帶在膜上行走，以免對膜造成意外損傷；鋪設(shè)土工膜時，應(yīng)從底部向高位延伸，不要拉得太緊，應(yīng)留有1.50%的余幅，以備局部下沉拉伸；相鄰兩幅的縱向接頭不應(yīng)在一條水平線上，應(yīng)相互錯開1m以上；縱向接頭應(yīng)距離壩腳、彎腳處1.50m以上，應(yīng)設(shè)在平面上。（三）與周邊聯(lián)接錨固

錨固溝應(yīng)在土工膜放之前，按設(shè)計要求的位置開挖，在易干燥的粘土中開挖錨固鉤時,應(yīng)在鋪設(shè)的前幾天開挖;錨固施工時,土工摸頂部鋪設(shè)于錨固鉤設(shè)計位置后,端頭處采取臨時錨固措施處理,待填埋場土工摸整體施工結(jié)束后,再進行錨固。

三HDPE在垃圾填埋場中的應(yīng)用

（一）HDPE土工膜施工注意事項

a.垃圾填埋場邊壁的坡度應(yīng)<1:1.5，以便于土工膜的鋪設(shè)。鋪設(shè)土工膜時，應(yīng)從最低部位開始向高位延伸。

b.降水期間不能鋪設(shè)土工膜。濕度過大、氣溫過高或過低、風(fēng)速過大（>30km／h）或經(jīng)過滯水區(qū)時，均應(yīng)暫停土工膜的施工并臨時遮蓋作業(yè)面。

c.土工膜的鋪設(shè)應(yīng)盡量減少焊縫，特別是交叉焊縫，以減少滲漏隱患。在展膜過程中禁止強力拉扯土工膜，不許壓出死折。若出現(xiàn)T形縫及雙T形縫時，采用母材補疤，疤的轉(zhuǎn)角處均修圓，土工膜的接縫是施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵。焊接時應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控，在溫度變化較大、風(fēng)速變化較大的情況下（土工膜受氣溫影響產(chǎn)生伸展或收縮會造成拼接的困難）調(diào)解溫度和速度，杜絕拼縫彎曲、重疊、焊接不牢或燙穿焊縫。

d.在邊坡上鋪設(shè)土工膜時，在上下兩個錨固溝之間的土工膜要預(yù)留足夠的長度，以防土工膜在熱脹冷縮和自身重力的作用下與基底之間懸空或土工膜被拉裂。

e.在土工膜保護層施工時，要對施工人員進行技術(shù)交底及質(zhì)量監(jiān)控，因為此時土工膜上的土工布保護層已經(jīng)鋪設(shè)，一旦土工膜被人為地?fù)p壞，要找出損壞之處是很困難的。大面積鋪設(shè)土工膜時，為了確保土工膜不被損壞，采取人工推手推車的辦法將材料運送到指定位置，再進行鋪設(shè)。

（二）邊坡上的HDPE土工膜破壞模式

a.從錨固溝中脫出向下滑動。這種破壞常發(fā)生在HDPE土工膜鋪設(shè)時，但通過HDPE土工膜與坡面之間摩擦能阻止HDPE土工膜在坡面上的滑移，同時HDPE土工膜與錨固溝溝壁的摩擦及錨固溝的錨固作用也可阻止HDPE土工膜的滑動。

b.沉降過大。垃圾堆體的沉降過大(10％～20％)，是由于垃圾填埋過程中的壓實密度較小(一般只有800～1000kg／m3)、孔隙率較大、垃圾生化反應(yīng)分解所致。填埋場的沉降(垃圾堆體的沉降及地基自身的沉降)過大，會使斜坡上的HDPE土工膜產(chǎn)生較大的張力，可能導(dǎo)致HDPE土工膜破壞。

（三）HDPE土工膜施工要求

a.須配合整個工程進度，徹底清除場地草皮、樹根和一切尖角硬物，下墊層平整，不可有凸起褶皺，以防損傷土工膜。

b.對于松軟部位應(yīng)進行挖除回填夯實。場內(nèi)任何足以毀損HDPE土工膜之物品，如鐵釘、木材、突出物等，在HDPE土工膜鋪設(shè)前應(yīng)全部清除。為了防止人為損傷土工膜，禁止施工人員穿硬底鞋或帶釘鞋，禁止往土工膜上扔雜物。

c.在平整場地完成后依據(jù)工程師核準(zhǔn)的鋪膜施工圖鋪設(shè)，并根據(jù)場地地形加設(shè)工作平臺及錨固溝(1000mm×1000mm)，錨固溝的開挖回填均應(yīng)滿足土工膜安全穩(wěn)固的要求。

d.土工膜和土工布鋪設(shè)完成后，在填埋場庫底覆蓋50cm的粘土和40cm的小粒徑碎石層，邊坡部分自坡趾線垂直距離1.5m內(nèi)覆蓋50cm厚的壓實粘土，保護HDPE土工膜免遭損壞。

e.現(xiàn)場搭接前須先徹底清除搭接部分的異物，如泥土、砂石等，搭接的接縫必須錯開排列，搭接方法應(yīng)采用擠出成型焊接法，下雨天或有霧、風(fēng)沙太大時，不得進行搭接施工。鋪設(shè)土工膜時可在膜上放置砂包壓重，以防大風(fēng)吹卷土工膜，且能保護土工膜不被損傷。

f.為保證土工膜的焊接質(zhì)量，要將土工膜的焊縫面清理干凈。根據(jù)氣溫和風(fēng)向、風(fēng)力，隨時調(diào)整焊接溫度和行焊速度；經(jīng)常清除焊機膠輪表面及熱楔表面粘附的土工膜材料的殘余物，保持其表面清潔；施焊時基底一定要平整堅硬，拼縫搭接面一定要平整，防止焊縫褶皺不平。

g.在鋪設(shè)土工膜上墊層、保護層面層及用粘土填錨固端時，不可損傷復(fù)合土工膜。

h.每道工序完成后必須經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師的驗收認(rèn)可，方能進行下一道工序施