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1工程概况
昆明市西郊城市生活垃圾卫生填埋场，占地面积0.65km2，设计有效库容量7.8×106m3，日处理垃圾700t，服务年限23年，是目前国内最大的城市生活垃圾卫生填埋场。工程所在地是典型的喀斯特地貌，场区内地层由石炭系、二叠系、第四系红粘土组成，普河断裂带呈南北向通过场区中部，溶洞、落水洞、漏斗等在断裂带周围呈串状排列，结构复杂、裂隙发育。地下有温泉和暗河通过，为使地下资源不受污染，在断裂带及其周围，铺设HDPE膜1148×105m2，贯穿于整个垃圾填埋场总区域内。
2HDPE膜防渗原理
在检验合格的基层和盲沟内铺设HDPE膜，在不同的部位利用不同的焊接方式，将铺设好的HDPE膜焊接成一个整体，周边锚入锚固沟，形成HDPE膜隔断层，使其垃圾渗沥水通过库区底部主次盲沟内穿孔的HDPE管收集并排至污水池处理，然后通过回喷设备回喷至垃圾表面进行加速垃圾腐化及蒸发。
3关键技术
3.1双轨式热熔焊接
双轨式自动爬行热熔焊机主要由模拟电脑、电烙铁式热熔器、导轮三部分组成。通过在HDPE膜互相搭接的地方，利用上下导轮，将热熔器夹在两层HDPE膜之间，由电热熔器产生的350℃～420℃高温将上下两层HDPE膜原材料表层熔化，在导轮的夹力下将上下两层HDPE膜粘合在一起，形成（如图1所示）的双焊缝，称为“双缝焊接”。焊接速度一般为2.0～3.0m/min。
图1双轨式热熔焊接焊缝剖面示意图
3.2挤压式热熔焊接
挤压式热熔焊机主要由电吹式热熔器、焊枪两部分组成。在焊接区域内将上层HDPE膜抬起，用打磨机打磨成近似45°斜面，上下两层HDPE膜的正反面磨光宽度5～7cm，将直径4mm或5mmHDPE的焊条通过电吹热熔器600℃高温，在焊枪口形成软化状的HDPE泥（焊条），同时通过热熔器的高温气体在焊枪前的排气口中排出，吹在待焊接的两块HDPE膜上，使HDPE膜表层熔化与液态化的HDPE泥（焊条）熔融，形成（如图2所示）焊缝。焊接速度一般为1.6～2.5m/min。
图2挤压式焊缝剖面示意图
4施工工艺
4.1工艺流程（见图3）
4.2材料要求
4.2.1HDPE膜
HDPE膜的规格、型号、种类较多，经过试验，采用了美国GSE公司生产的黑色、厚度2mm、幅宽7.1m、每卷长度为110.0m双光面、双毛面两种HDPE膜，技术性能指标见表1。
4.2.2HDPE焊条
HDPE焊条必须与制作HDPE膜的树脂材料相同，直径4mm或5mm。
图3施工工艺流程图
4.2.3HDPE管
HDPE管为HDPE卷材，管壁厚度≥5mm，各项技术指标应符合表1中的要求。
表1HDPE膜防渗卷材的技术指标
4.2.4土工布
土工布主要起到保护HDPE膜和过滤作用。要求土工布透水性能好、厚度≥3mm，选用了湖南无纺布厂生产的无纺长纤维热定性土工布，技术性能指标见表2。
4.2.5碎石
碎石采用5～10mm、20～25mm两种规格，技术指标符合《建筑用碎石、卵石（GB/T14685—93）》质量标准。
4.3施工要点
4.3.1铺设HDPE膜的基层
（1）表面平整光滑、无裂缝，压实度≥95%以上。
（2）边坡坡度≤45°。边坡若有外露大面积的岩石，必须进行修正凿平或进行喷射混凝土、灌注混凝土处理。为使HDPE膜与边坡混凝土连接良好，在喷射混凝土或灌注混凝土时，在已测设好的HDPE膜接缝处预先埋设与HDPE膜材质相同的HDPE连接板。
表2无纺土工布技术指标
4.3.2HDPE膜的铺设
（1）在铺设HDPE膜之前，对铺设的范围进行测量，在现场画出接缝的位置，确定接缝的焊接方式。
（2）按测量尺寸进行裁剪。裁剪时，HDPE膜预留伸缩量不得少于铺设总面积的15%，每个锚固沟锚固长度≥2.5m。
（3）HDPE膜的铺设按先边坡后基底，先高处后低处的原则滚动铺设。使HDPE膜平顺贴底，尽量减少皱褶及拖移。HDPE膜展开后，应及时用砂袋（25kg）临时固定，铺设结束后及时锚固。
（4）HDPE膜的接缝，斜坡地段应与斜坡坡向平行，在水平地段接缝应位于单元底部，距坡脚≥1.5m，接缝的搭接宽度≥130mm。
4.3.3HDPE膜的焊接
（1）HDPE膜的焊接方式以双轨式热熔（即双焊缝）焊接为主。因地形限制无法采用双轨热熔焊接时，采用挤压式热熔焊接。
（2）在焊接作业前，每天必须进行试验性焊接，调整及确定焊接机在当天作业所采用的温度与速度，试验性焊接检测撕裂强度和剪切强度合格后，方能正式焊接。
4.3.4HDPE膜的缺陷修补
（1）对需要修补的地方，在进行修补焊接之前≤10min再次打磨光，使焊接面干净。
（2）对于有缺陷的焊缝，用HDPE膜覆盖补条焊接方式，重新用挤压法焊接，补条焊接必须覆盖以前的接缝边缘≥50mm。
（3）破坏性试验取样部位，用挤压法按补条焊接方法修补，所有补条必须超出缺陷区域边缘至少15cm，并做成圆角。
4.4铺设无纺土工布
在铺设土工布时，应避免起皱、撕裂等现象，用土工布缝合机将土工布缝合成一个整体，周边同HDPE膜一起锚入锚固沟。必要时应多层铺设土工布。
4.5锚固
（1）锚固沟在铺设HDPE膜前几天进行开挖，一般为80cm×100cm（宽×深），各个角做成半圆形。
（2）HDPE膜伸入锚固沟内铺设≥250cm，焊缝必须延伸到锚固沟内HDPE膜边缘。
（3）锚固沟内HDPE膜和土工布铺设完成后，及时用粘土分层回填夯实或用混凝土填充固定。
4.6盲沟内安装穿孔的HDPE管
（1）盲沟在铺设HDPE膜的前几天开挖，坡度为2%，拐角处应作成半圆角。主次盲沟的配置形式一般采用鱼骨型（如图4所示）。
图4主次盲沟配置形式示意图
（2）盲沟内与库区一起铺设HDPE膜和土工布，检验合格后，在沟底均匀铺设粒径5～10mm的碎石20mm厚。
（3）在铺设好的碎石垫层上，铺设穿孔的HDPE管，将1/3未穿孔的HDPE管部分朝下，为导水槽，坡度为2%，用碎石临时固定，管网交会处分别用弯管、三通、四通接头连接。
（4）HDPE管安装完毕后，用粒径20～25mm的碎石回填至设计标高，同时在碎石上面铺设土工布，并与库区铺设的土工布缝合在一起，盲沟结构如图5所示。
5质量控制
5.1原材料检查
5.1.1HDPE膜HDPE管安装示意图（图5）
HDPE膜运到施工现场后，按每10000m2为一取样单位取样，不足10000m2也按10000m2取样，随机抽取样品四个，每个样品长度80cm，宽度50cm，按表1中的要求项目送至有检测资质的试验室进行检测，不合格的严禁使用。
5.1.2无纺土工布
图5HDPE管安装示意图
土工布按每5000m2为一取样单位，不足5000m2也按5000m2取样，按表2中所列的项目进行试验。
5.1.3碎石
碎石按400m3为一取样单位，不足400m3也按400m3取样，样品从不同的16个部位抽取，样品的重量≥200kg。按《建筑用碎石、卵石（GB/T14685--93）》试验方法试验。
5.2施工过程检验
5.2.1试验性焊接检验
在施工前或施工中每隔4h以及电压变化后，必须做试验性焊接，焊接长度双轨式热熔焊接300cm，挤压式热熔焊接100cm，然后在试焊接的焊缝中取二组（每组样品为4个）焊接试件，宽度25.4mm和60.0mm，长度为（200+焊缝宽度）mm，在工地现场用张力试验设备，分别做剪切强度和撕裂强度试验。
试验标准为：材料本身出现损坏而焊缝无损为合格。
结果判定：若有90%的试样样品测试合格，该焊缝判定合格，可进行生产性焊接，否则，调整温度和速度再次进行试验性焊接，直至检验合格。
5.2.2非破坏性检验
所有焊缝必须沿焊缝全长进行非破坏性试验，非破坏性试验可在焊接过程中或焊接全部完成后进行。非破坏性试验有两种测试方法，一种是空气压力法，检验双轨式热熔焊接接缝的质量，另一种是真空箱法，用于检验挤压式热熔焊接接缝的质量。
5.2.2.1空气压力法检验
将热熔焊缝的一个端点密封，在这个端点插入一根空心气针，启动空气泵送气至焊缝中间，检查焊缝中间空气是否畅通，无堵塞现象后，密封另一个端点，再次启动空气泵送气至焊缝中间，在250～300Pa的气压下形成气室，当停止送气后，达到稳定5min压力表指针不动，或加压后之瞬间其指针下降≤30Pa为合格，否则寻求漏气点进行修补，再进行试验，直至全部合格。
5.2.2.2真空法检验
在挤压式的焊缝上涂上一层肥皂液，将适当大小的透明真空箱（带压力表）置焊缝上，保持真空箱内的压力为-250Pa，移动真空箱，通过透明窗检查HDPE膜上是否有肥皂气泡出现，时间≥15s，给所有有肥皂气泡出现的地方标上标记，按规范要求进行修补，并重新进行试验，直至全部检验合格。
5.3破坏性检验
破坏性检验按每500m焊缝长度为一取样单位取样，不足500m焊缝长度也按500m焊缝长度取样。样品为35cm×45cm一块，送至有检测资质的试验室进行抗裂强度和抗剪强度试验。若检测不合格，则应加倍取样，进行复验，如果复验结果全部合格，判定焊缝合格，复验结果不合格，应全面进行补强悍接，并重新取样复验，直至全部检验合格为止。
6注意事项
（1）刮风、下雨、大雾，不应铺设和焊接HDPE膜。
（2）HDPE膜焊接前，两片HDPE膜搭接之处正、反面均应擦洗干净，膜表面不应有油脂、水分、灰尘和其它物质，以免影响焊接质量。在焊接过程中，不能使用溶剂或粘接剂。
（3）在铺设场地遇到混凝土建筑物时，焊缝必须在预先埋设的HDPE连接板上，将HDPE膜与HDPE连接板焊接在一起。
（4）在施工区域内遇有管线须穿越HDPE膜时，应先按照管经之大小及数量，以HDPE膜预制若干套管，使穿越的管子在套管中通过，然后再将套管与HDPE膜予以焊接，以免渗漏。
7应用效果
（1）HDPE膜大规模应用于环卫工程施工，在我国是首次采用，施工技术达到了国内领先水平。世行检查团认为：“该填埋场防渗施工技术非常令人满意，将来可作为中国此类项目施工的一个典范。”
（2）采用先进的模拟电脑焊接设备，进行成片的铺设，焊接质量好，施工速度快，与传统的施工方法相比，提高工作效率3倍，缩短了施工工期，降低了工程造价，经济效益显著。
（3）在防渗区将HDPE膜焊接成整体，避免了传统的防渗漏技术在使用中易形成的隐患，防渗效果好，阻隔了渗沥水污染地下资源，保护了生态环境，社会效益显著。
（4）在昆明西郊垃圾填埋场土建工程施工中，铺设HDPE膜1148×105m2，检测焊缝长度22577.1m，其中空气法检测焊缝长度20907.2m，合格率100%，真空法检测焊缝长度1669.9m，合格率100%，破坏性检测焊缝抗裂强度和抗剪强度48组，合格率100%，分项工程合格率100%，单位工程优良率97.6%，被评为云南省优良工程。
8结束语
HDPE膜是一种新型的防渗材料，具有良好的物理力学性能、可焊性好、不变形、不胀缩、使用寿命长的优点。在施工中具有操作简单，质量稳定，防渗效果好，施工进度快，消除了传统的防渗漏技术在使用中易形成渗漏的隐患，在二十一世纪地下空间、地下建筑物、环保、江河治理工程将有很大的发展前景。
