某生活垃圾卫生填埋场填埋防渗系统施工技术

黄树其

(广州协安建设工程有限公司， 广东 广州 510000)

某生活垃圾卫生填埋场填埋防渗系统施工技术

黄树其

(广州协安建设工程有限公司， 广东 广州 510000)

垃圾填埋场的防渗系统施工质量好坏是关系到地下环境污染的关键问题。以广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场为研究背景，详细介绍了国内首次采用双层防渗系统的施工工艺和施工难点的解决方法，并首次在HDPE防渗膜焊缝进行强度测试检测焊缝质量，为垃圾填埋场防渗系统的设计和施工提供参考依据。

垃圾填埋场；防渗系统；施工技术

1 工程概况

广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场的工作内容包括：构建面开挖、回填、基础处理、压实、边坡成型、区内相关道路、地下水收集系统、地表水收集系统，从而达到防渗系统铺设要求。该工程构建面积为16万m2，挖土120.66万m3，填土65.723万m3，边坡修整12.47万g/m2，采用540 g/m2无纺土工布 51万m2、美国GSE 1.5 mm 双糙面HDPE土工膜41万m2、美国GSE 土工复合物14.5万m2、PE100-HDPE管：Ф160 mm×3200 m、Ф200 mm×2200 m，整个场地60 cm厚砾石铺设71675.5 m3，场底石方爆破3.5万m3，道路边界排水沟铺设1037.62 m。

2 基底面施工技术

2.1 挖方质量控制

第三区场地构建挖土包括堆积土、石方、堆积淤泥挖运，总挖方量为1107773 m3，大部分是在山坡上施工。由于挖土方量大，地形地貌变化大，所以采用分区分段由上往下施工。

从上到下挖成阶梯型分层分段进行，每个阶梯宽约4 m，挖深3 m，阶梯与阶梯中心距离8 m，每段长40 m左右。沿等高线走向同一阶梯挖通道，随挖随运，即为第一层挖方，依次进行。根据二期施工经验，挖到设计标高上0.5 m时停止。预留0.5 m深土方，以防止雨水冲刷，待边坡施工时再进行修整。

当挖至基底标高时，会同建设单位、设计单位和监理单位检查基底土质是否符合设计要求，地基容许承载力应符合设计要求，如不符合设计要求的松软土应作出地基处理记录或签证，符合要求后，参加单位应验收，并做好隐蔽工程记录。

2.2 填方质量控制

第三区场地构建填土277847 m3，挡坝回填3万m3，填土前表土清运和基坑开挖符合要求后，方可进行回填土施工。填方工艺流程为：表土清运→取土→运土→分层铺填→分层碾压→检验密实度。回填土必须按规定分层夯压密实。取样测定压实后土的干土重力密度，其合格率不应小于90%；不合格干土重力密度的最低值与设计值的差不应大于0.08 g/cm3，且不应集中。

2.3 边坡质量控制

第三填埋区边坡修整数量111440 m2，边坡修整应分施工区进行，完成一个区验收一个，依次连续进行。边坡修整工艺流程为：测量纺线→边坡修整→碾压→中间验收，斜坡碾压6～8遍，平碾行驶速度为2 km/h，碾迹重叠0.5～1.0 m左右。边坡碾压见图1。施工区碾压完成后，会同建设单位、设计单位和监理单位检查，边坡修整符合要求后，参加单位应验收，并做好隐蔽工程记录。

3 防渗系统的施工技术

3.1 防渗系统施工工序

防渗系统首先要完成地下水的导排，沿沟槽用织质布铺设(过滤地下水)，其接口处用涤纶线缝合，预埋铺设(热熔焊接)有孔HDPE管(收集输送地下水)调整至标高后填碎石。其次完成构筑面土方工程，要求达到压实度93%以上，表面要求1英寸内纯净(没有树根、石头、玻璃等)，平整(没有大于1英寸深的坑)。最后铺设HDPE(高密度聚乙烯)膜。由于在整个防渗系统中，HDPE膜的铺设是工程核心环节，在施工过程的保护作用对于工程进度和质量都非常重要，因此应该以先坡后底(边坡两级和两级以上时则先下坡后上坡)、从高到低的原则推进。在兴丰三期施工时，为了解决前期施工工序多、工期长、施工质量难控制的问题，提出了中间平台只锚固下段边坡次防渗层、主次防渗系统相对独立、同层防渗系统完整统一的施工方案，铺设平台以下第一层土工布(在场底向外延4 m)、铺设平台下次防渗层HDPE膜(在场底外延3.5 m便于场底土工复合物的横向预埋)。横向距离在30 m以内(避免降雨造成平台以上边坡冲坏、以下膜面被泥水污染)、将中间平台锚固沟回填压实、铺设平台以上第一层土工布到中间平台、铺设平台以上次防渗层HDPE膜、回填顶部锚固沟，如此循环、平行推进，可以用最短时间完成整个坡面的铺设和保护，防渗系统见图2。

图1 边坡碾压

图2 填埋场防渗系统

3.2 HDPE防渗膜的铺设

HDPE防渗膜的铺设在填埋场底部时，用尽可能大的完整膜。但在边坡则不然，在满足施工规范，焊缝的走向要在最大坡度线方向，且越接近越好，这样既方便焊接又美观。因此应根据不同地形将HDPE膜裁成适当的形状，如坡面呈扇形是弧线过渡，则有两种方式处理：一是采取将膜沿近对角线裁开呈两同样(形状、大小相同)的膜，再分头卷起，集中(两片以上)铺设或间隔(用完整直片膜将其分开)铺设；二是在出现急转弯处采取正梯形或倒梯形裁剪，都以能将焊缝放在接近最大坡度线位置为原则。否则就很难焊接，即使强行焊也可能出现“鱼嘴”(搭接越来越多)或者是焊接不了(搭接越来越少)。即不能保证质量，又不美观，施工速度慢。根据国外HDPE膜的铺设要求，HDPE膜在大于10%的坡面上不能有小于和水平线成450°夹角的接缝，为了满足这一要求，在阴面(以底为圆心)若为弧形过渡坡面，则以放射状铺设。在阴面(以底为圆心)若为角度过渡坡面，则以上直下斜状铺设。在阳面(以顶为圆心)的弧形过渡坡面，则应以集束状铺设。在阳面(以顶为圆心)若为角度过渡坡面，则应以下直上斜状铺设。采取上述的铺设方法，本工程的HDPE防渗膜的铺设施工时既整齐美观，焊接质量又好，施工速度又快。

3.3 温差影响HDPE防渗膜质量的解决方法

HDPE防渗膜具有较强的热胀冷缩特性，线膨胀会使每100 m长的膜在温度增减100℃的情况下长度方向会增减14 cm。由于广州地区秋季昼夜温差大(经实测防渗膜面温度昼夜变化范围为60℃～200℃)，有400℃的温差影响，使100 m长的防渗膜可变化56 cm，因此施工时不得不考虑膜长度的变化对铺设质量和效果的影响，特别是在坡脚地带容易因膜的伸缩变化引起悬空或者褶皱。施工应尽量减少在当日内气温最高或最低的时候铺膜；根据平均温差调节铺膜的预留长度；不同日期铺设的防渗膜，要尽量调整到与上一次铺设时同一温度环境下焊接才能减少褶皱，经过实践，使用LEISTER双轨焊接机解决的方法一是适当预留搭接宽度，早晨铺膜搭接8 cm，午间铺膜搭接10 cm，午后铺膜搭接14 cm，这样可以在总体上保证双轨顺利焊接；但纵向搭接(边坡与场底)预留则要据坡长确定，通常在坡脚外1.5 m后的搭接要预留40～50 cm(午后铺设的膜)而与场底的防渗膜的连接时间最好是在次日早晨(经过一夜的收缩平衡应力后，其伸缩已基本稳定)；二是相邻两片膜的焊接应等到同一温度环境后进行，特别早晨铺设的第一片膜与昨天铺的最后一片膜焊接时要注意这一因素，原因是成卷的膜对外界温度的变化不敏感，而铺好的膜则对温差十分敏感，否则会造成焊接两边的膜，一片是平的，另一片却是均匀的发生横向皱纹，解决的方法是在该片铺好后不要立即焊接，待半小时后再焊接。

4 双层防渗层间水气排放的方法选择

在广州地区，由于空气湿度大，夜间起露，使已铺的土工布受潮吸水，按要求应待其干燥后才能铺膜，但因工期原因只能在未干燥的土工布上铺设主防渗膜，由于层间水蒸气在主防渗膜吸热后快速膨胀，将膜鼓起，在兴丰填埋场西坡最高达到1.2 m，膜面易被风吹起翻滚，十分危险。若采取砂袋压膜的方式，其效果很差，砂袋压膜后水蒸气仍会将膜顶起。可采取在坡顶开洞放气，其缺点是每天要补洞(搬运设备难且防渗膜越补越大)，还可能有异物进入，如土建施工在砌截洪沟使飞石渣进入膜间，更怕暴雨灌入。但水蒸气又必须排出，因此需要寻求既排气又防水的最佳方法，经过反复分析，在坡面近顶开口(掏洞)，在其上先后焊两片膜覆盖洞口，第一片膜只焊下边，第二片膜只焊上边，见图3。实践表明，采用上述措施取得了理想的效果。

图3 边坡顶部掏洞排气

5 HDPE膜的检测要求

(1) 双轨焊缝的气压测试。双轨焊缝完成后两道焊缝的中间会留下一道约1.5 mm宽的空腔，把焊缝空腔两端密封，利用气针加压，就可以检测出焊缝气密性的程度。现场检测过程中，根据设计，加压至250 kPa，静观10 min，压力仍能维持在240 kPa以上视为合格。

(2) 双轨焊缝的强度测试。 根据有关规范和设计要求，HDPE防渗膜焊缝要保证其防渗性能达到标准，焊缝的强度应满足要求。现场测试采取抽样检测的办法，对不同焊机生产的焊缝每150 m随机取样，取样大小为1.1 m×0.3 m，其中截取两段0.3 m×0.3 m存档，余下部分裁取10个25 mm×150 mm的标准试样，其中5个做撕裂强度试验；5个做剪切强度试验，依据ASTM D4437标准。

(3) 挤压焊缝的真空测试。对于HDPE膜因取样等形成的孔洞需进行修补，对焊缝质量的评价，主要利用真空测试检测其气密性。真空检测设备包括一个带真空气压表的透明真空罩和一台真空泵。测试时先用肥皂液涂满待检测部位，再用真空罩罩住，启动真空泵，当真空罩内压力达到-35 kPa时，仔细观察检查部位，无气泡出现视为合格，否则需要修补直至试验通过。

(4) 挤压焊缝的电火花测试。对于HDPE膜挤压焊缝，由于地形的特殊性，会有个别部位不能用真空检测。按照设计和规范的要求，所有的焊缝要保证100%的检测合格，所以对特殊部位的检测采用了电火花测试的方法。其原理是预先在焊缝中埋设铜线，利用20 kV的高压脉冲电源探头在距离焊缝5 cm慢慢扫过(5 m/分)，无火花出现视为合格。利用电火花测试能准确而直观地发现渗漏的位置。

6 质量控制的方法

(1) HDPE防渗膜材料质量的控制。兴丰垃圾填埋场三期工程选用的材料是美国GSE1.5 mm双糙面HDPE土工膜，材料的各项性能指标完全能满足生活垃圾卫生填埋场的设计要求。在现场对进场的材料进行抽样并送到北京国家化学建筑材料测试中心进行试验，抽样检测结果符合设计要求的各项性能指标。

(2) HDPE防渗膜焊接质量的控制。严格执行自检、交接检和监理检查制度；严格按照工艺要求进行施工，每次焊机启动后先进行试焊。裁两片0.3 m×1.0 m HDPE防渗膜，把焊机调整到合适的焊接温度和焊接速度对两片膜进行试焊接，待焊接产品完全冷却后，对其做焊缝强度和类型判断测试，只有满足设计要求有关规范的设定参数才允许进行焊接施工。每条焊缝完成后立即在其末端取样试验，及时修正运行参数。

(3) 按照要求做好焊接记录，对每道焊缝的位置、焊接方向、焊接参数、焊工、焊机、焊接时间及检测情况等都有一个详尽的施工记录，保证所有的焊接施工都是在标准的状态下进行，有效地监控焊接的质量。对焊缝进行100%的检测，利用气压检测、真空检测、电火花测试和强度测试等4种测试手段对所有的焊缝进行100%的测试，对每一条焊缝的检测结果记录在案。

(4) 做好成果保护。HDPE防渗膜铺设施工过程中要防止大风暴雨的浸蚀，随时做好防风、防雨措施，锚固沟及时回填；临时锚固用压载充分，场地截洪排水良好；派专人守护，防止不规范施工和人为破坏。

[1]钱学德，郭志平，施建勇，等.现代卫生填埋场的设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]CJJ17-2001.城市生活垃圾卫生填埋技术规范[S].

[3]GB/T17642-2008.非组织复合土工膜[S].

[4]GB50290-2014.土工合成材料应用技术规范[S].

[5]JGJ79-20012.建筑地基处理技术规范[S].

赵艳艳(1986-)，女，辽宁阜新人，硕士，工程师，主要从事矿山安全生产标准化创建的咨询与考评等方面的研究，Email：zhaoyanyan0216@126.com。

2016￣10￣02)