水利工程复合土工膜的焊接施工工艺探讨

□赵志刚（水利部山西省水利水电勘测设计研究院）

0 引言

复合土工膜是用土工织物与土工膜复合而成的不透水材料，一般是通过对聚乙烯或聚氯乙烯增强改性、热复合或压延成膜的同时与涤纶针刺土工织物一次组合形成的，它不仅抗拉、抗顶破，而且耐久性好、抗撕裂强度高，另外还具有较好的弹性和不透水性，防渗功能和平面导水功能出色，因而广泛应用于堤防工程、灌区节水改造渠道防渗工程中。万家寨引黄入晋工程位于山西省的西北部，工程所用复合土工膜为聚乙烯涤纶长丝无纺织（针刺）两布一膜复合土工膜，单位面积质量900 g/m2，其中土工膜厚采用0.50mm，布的单位面积质量200 g/m2，其断裂强力>20 kN/m，CBR顶破强力>3.20 kN，撕破强力>0.60 kN。单幅宽度>4.30m。

1 复合土工膜焊接技术方案

常见的复合土工膜焊接技术有两种：一是双缝热合焊接，一是单缝挤压焊接。

1.1 双缝热合焊机焊接

双缝热合焊机一次即可完成一组双焊缝，随之形成可充气检漏的空腔，这样，焊缝的检漏方法可由真空法改进为充气法，这种改变可以在很大程度上将工作效率大幅提高。

对铺膜后搭接宽度的检查：该复合土工膜焊接接缝搭接宽度为100mm。焊接之前，需要清理的膜面是搭接的200mm左右范围，使用干净的湿抹布将污物灰尘等清洁干净，并使之保持干燥。注意焊接部位不能有影响施工和妨碍焊接进行的水滴灰尘、污点划痕等。此外要做好试焊工作，试焊可取300mm×600mm的小块膜进行，正式焊接工作进行之前，要先设置好合理的设备参数，通常是根据经验来设定的。如果温度、风速发生了较大变化，就应当及时重新试验，做好参数调整，从而确保用于施工的焊机性能、现场施工条件以及产品质量均符合相关的规范要求。

1.2 挤压熔焊机焊接

挤压融焊机通常可对大面积的HDPE土工膜进行焊接，如果是针对局部修补、加强处理或者是对非直接搭接的部位进行焊接，就必须使用挤压熔焊机。

铺膜前，应认真检查接缝，将存在的异物及时处理干净，确保基层平整坚实。焊缝处的搭接宽度应保证>60mm，接缝处的膜面也应保证具有中等的松紧度且表面平整，避免形成“鱼嘴”。定位粘接是用热风枪将两幅膜的搭接部位粘接。粘接点的间距应控制在60～80mm的范围内。同时也要对热风的温度进行较好的控制，不能轻易撕开，亦不可对土工膜形成烫坏。打毛是对焊缝处30～40mm宽度范围内的膜面使用打毛机进行打毛的操作，以实现彻底清洁并形成糙面，因为糙面的存在可以使接触面积增加，但要注意糙面的深度应控制在膜厚10%的范围内，打毛过程必须严谨操作，以免对膜面构成损伤。试焊工作应在正式焊接之前进行，可选取300mm×600mm的小块膜，设备参数要根据操作经验设定。

该种焊接方法的操作要点：第一，挤压熔焊的操作班组应该由3~4人组成，操作的司焊人员必须技术精湛、专业熟练。作业班组的工作要围绕司焊人员展开，其他人员紧密配合。第二，应根据气温情况，做好焊缝的即时冷却处理工作。挤压熔焊作业如果因为特殊原因中断后，不能突然的中断焊接，应当慢慢减少焊条挤出量，重新进行施工时，应从中断处实施打毛操作后方可进行再度焊接。第三，焊接操作过程中要把机头和接缝对正，避免焊偏，杜绝滑焊和跳焊。使用的焊条在使用前一定要保持干燥和清洁，如有污物，不能使用带有脏污或油污的东西擦拭焊条。焊缝中心的厚度应为垫衬厚度的2.50倍，且应≥3mm。如果不能对一条接缝进行连续焊接，接茬部分的已焊焊缝要打毛50mm以上才可再度进行搭焊。要注意打毛可适当先行一步，但不可超越过多，负责冷却的人员必须及时，负责送焊条的人员应能很好的适应焊接速度。

2 复合土工膜缺陷的修补及检测

2.1 土工膜缺陷的修补

缺陷的修补包括焊接检验切除样件部位、铺焊后发现的材料破损与缺陷、焊接自身缺陷部位、在检验时发现的不合格部位等。操作过程中对于发现的缺陷部位要使用特制的白笔及时进行标注，编号编好后记录好；修补后的检漏试验抽样范围应保持在10%～20%。

补修的方法：一是点焊,对材料上的局部焊缝或者5mm以内孔洞的修补完善，适用挤压熔焊机进行点焊。二是加盖，对厚度不够或严密程度不够的挤出焊缝，使用挤压熔焊机补焊一层。三是补丁，对于较大的膜面严重损伤处、较大的孔洞或者其它因素造成的破损部位的修补均可用加盖补丁的方法。

2.2 复合土工膜焊缝的检测

复合土工膜的焊接质量检验方法有两种，一种是破坏性检验，另一种是非破坏性检验（检漏实验）。

热合双焊缝的检漏：常采用充气法（正压法），它是将要检验的整段焊缝两端暂时密封，插入特制的空心针头，并将空气压缩机连通。把需要检验的焊缝段A、B点的焊缝上层膜切开，并将A、B点处空腔封闭，随后插入针头并封闭，启动加压装置如空压机，保持0.10MPa的压力持续1min，如果压力表读数没有明显下降则表示合格。

挤压熔焊单焊缝的检漏：常用电火花检测法，它是利用复合土工膜是绝缘体这一特性，若扫描到有孔洞部位时，就会有电火花出现。步骤为焊接前在焊缝中置入导线，然后用电火花仪扫描焊缝，如有明亮火花，且火花束集中进入某部位，即可判断以该部位有空隙或焊缝薄弱。

3 复合土工膜焊接施工注意事项和质量检测

对于防渗工程施工，由于焊接工艺所造成的渗漏风险比复合土工膜材料自身形成渗漏的风险而言，要大的很多，所以复合土工膜的焊接必须要选择适合的焊接工艺，并对焊缝整体布局进行科学设置，要尽可能减少焊缝的数量并尽量利用复合土工膜良好的防渗性能。

第一，应根据整体施工进度计划确定好复合土工膜的铺设计划和铺设图。应安排专门的检查人员对基层情况进行认真检查。注意基层不能存在石块、钢筋头、玻璃屑等有可能损伤土工膜的物质。第二，为了很好地预防施工方的交叉作业损伤已铺设完成的复合土工膜的事故，生产主管人员必须做好和总承包方的有效协调工作。第三，复合土工膜焊机是特殊机械，要求电压具有极高的稳定性，所以施工前要做好发电机等备用电源的准备。

此外还应注意，尽量避免在铺焊完的土工膜上行走，如必须要行走，应杜绝穿鞋底较硬或带有可能损伤复合土工膜鞋底的鞋子。如果需要进行膜上运输，要采用柔软物资对人力车的金属支腿进行严密包裹；汽车运料要避免车上膜，如果的确需要膜上行车，就要视基层的情况做好足够的保护措施。如果需进行膜上卸料，要避免重物从高处下落对垫衬形成直接冲击。如遇现场大风，应对已铺设好的膜采取良好的锚固措施，同时施工中也应准备较多沙袋以防止有风情况下大风把已铺设好的膜吹起。

复合土工膜主要材料的性能指标、规格型号均应满足相关规范和设计要求，复合土工膜的焊缝需进行气密性检测，检测结果必须符合相关要求。第一，复合土工膜焊缝应基本平直，无裂缝气孔，无漏焊跳焊，要保持较好的外观。复合土工膜表面应基本平整(气候因素除外)，不应有明显的褶皱，表面预留伸缩余量要合理。第二，复合土工膜表面不能有“鱼嘴”，缺陷部位做好加强处理，修补后修补部位保证外型整洁美观。锚固方式要科学合理，且留有适当余量。总之，满足这些条件才能算是优良的复合土工膜工艺。

[1]顾淦臣.复合土工膜或土工膜堤坝实例述评(续)[J].水利水电技术,2003(01).

[2]强德生.南水北调中线北京西四环暗涵的质量控制[J].北京水务,2008(04).

[3]雷应国,孙长东.南水北调工程渠道防渗复合土工膜施工工艺[J].河南水利与南水北调,2010(07).

[4]贾知明,李涛.复合土工膜防渗结构设计及施工工艺探讨[J].中国西部科技,2010(03).

[5]钟仕林,黄洪谷,张志荣.复合土工膜施工工艺及检测方法[J].山西建筑,2013(05).