土工膜漏洞检测经验总结

高 康，兰吉武

（1.上海甚致环保科技有限公司，上海 200433；2.浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江 杭州 310058）

土工膜漏洞检测经验总结

高 康1，兰吉武2

（1.上海甚致环保科技有限公司，上海 200433；2.浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江 杭州 310058）

总结了10 a间，采用2种不同漏洞检测方法，对我国100多个垃圾填埋场以及矿山等工程开展土工膜的漏洞检测实践，并对其结果进行统计分析表明：土工膜产生漏洞的主要原因有施工不当、结构设计不当和原材料质量不合格。针对土工膜漏洞出现的原因，分别从结构设计、施工质量控制等方面提出建议。

填埋场；水土污染；土工膜；防渗；漏洞检测

1 土工膜漏洞检测技术

1.1 膜上有堆填工况的漏洞检测

常规的垃圾填埋场、矿山的堆浸场都需要在土工膜上铺设1层砂石垫层，作为保护收集层。土工膜上摊铺砂石的过程中，机械碾压和机械直接碰触必然会造成土工膜破损。土工膜上覆盖有砂石土料的情况下，一般常规采用双电极电学漏洞检测法进行漏洞检测。双电极漏洞检测利用土工膜的绝缘特性，在土工膜的上下施加电势，存在漏洞的位置就会产生泄漏电流，通过移动测量仪找到泄漏电流点，即是破损点。土工膜上的覆盖砂石土料要求潮湿能够导电，大部分情况下，需要在砂石表面洒水，保证检测仪表能够读取电势信号。

双电极漏洞检测标准为ASTMD7007—2015覆有水或土工材料的土工膜泄漏定位的电工法规程，原理如图 1 所示［1］。

图1 双电极漏洞检测原理示意

1.2 膜上无堆填工况的漏洞检测

裸露土工膜的漏洞检测原来选用的方法是水枪法，标准为ASTMD7002—2015，但是水枪法的应用有很大的局限性。由于需要直接喷水到土工膜上，需要连接供水水管，相当于要拖着水管进行检测，操作不是很方便。对于一些细小的破损孔洞，如果喷水不能及时穿透土工膜，就很难发现漏洞。对于土工膜上覆盖有土工布等情况，水枪法不适用，即使采用双电极法，也很难检测到土工布覆盖的漏洞。

改进型的电弧漏洞检测技术，不但可以用于裸露土工膜，也可以用于土工膜上覆盖土工布或者土工复合排水网情况，土工膜上的覆盖物要求干燥，厚度不超过10 mm。电弧漏洞检测法能够通过超高压击穿很微小的破损漏洞，包括肉眼无法看到的焊缝缺陷，使用电弧漏洞检测法，检测的精度和准确度均大大提高，能够发现1 mm的微小漏洞。电弧漏洞检测已经在多个项目实践应用，对检测覆盖土工布的土工膜具有相当高的准确性。电弧漏洞检测参考ASTMD7953—2014标准，此标准只规定了裸露土工膜的情况，对土工膜上覆盖土工布并未涉及。电弧漏洞检测的原理如图2所示［2］。

图2 电弧漏洞检测原理

土工膜下是具有导电性能的黏土或者膨润土垫GCL，检测时将供电的地线接到膜下导电层，电荷通过导线传到土工膜下。在土工膜上表面移动另一导电元件，以检查是否存在潜在孔洞。当出现破损孔洞时，高压形成闭合回路并产生电弧，产生声光报警，由此发现漏洞。电弧漏洞检测要求检测表面干燥无异物，由于不需要供水，检测更为方便快捷。

2 土工膜漏洞产生原因分析

2.1 施工不当

上海某垃圾填埋场分为4个阶段建设，1、2阶段1个施工土建承包商，3、4阶段换成另外土建承包商。在此选取3、4阶段的漏洞检测结果，见表1。本垃圾填埋场采用双层防渗结构，主次防渗层均为1.5 mm土工膜，2层土工膜间放置1层GCL作为复合防渗层。主防渗土工膜上有600 g/m2的土工布保护层，渗沥液导排层为600 mm碎石垫层。3阶段一共发现16个破损漏洞，小的只有5 mm左右，大的为70 mm。在众多填埋场项目中，1.5×105m2的面积只有16个破损漏洞，已经算得上优秀等级。对于施工产生的破损孔洞，需要由施工承包商支付15 000元/洞，监理方支付5 000元/洞。在4阶段土建施工承包商执行了严格的质量控制，使得破损漏洞的数量大量减少，最终只发现3个破损，其中2个是GCL的断针刺破土工膜，实际施工破损仅为1个。而在上海浦东某填埋场工程，项目采用单层复合结构，1.5 mm土工膜下面为GCL，土工膜上为800 g/m2土工布，渗沥液导排层为30 cm卵石，此项目几乎没有施工质量控制，1.4×105m2左右的面积，共计破损漏洞为238个，最大的漏洞达到1.6 m宽，6 m长。上海浦东某垃圾场发现的大型孔洞见图3。

表1 填埋场质量控制与漏洞关系

图3 上海某垃圾填埋场机械破损孔洞

通过对比上海2个垃圾填埋场的填埋单元的土工膜施工破损情况可以看出，严格的施工质量控制可以减少施工对土工膜的损坏。一部分垃圾填埋场的渗沥液导排层厚度不够也是造成施工机械破损的1个因素。

2.2 结构设计不当

垃圾填埋的设计要求考虑填埋区域的水文地质情况、填埋垃圾的性质和填埋高度等等因素，根据实际的情况选择合适的防渗结构，而不是照抄或者死套规范。贵州某垃圾填埋场，不设膜上保护层而在土工膜上直接铺设碎石，最终造成土工膜失效而重新铺设土工膜。一些垃圾填埋场设计不考虑边坡的稳定和地基的承载力，最终由于滑坡和地基沉降造成土工膜破坏。良好的结构设计可以从根本上保证土工膜的安全性。

浙江某垃圾填埋场原设计土工膜上采用单层防渗结构，土工膜上采用600 g/m2土工布作为防护层（见图4），由于此项目出现使用假冒土工膜要更换正品土工膜，需要调整结构以降低造价，降低换膜产生的损失。经过对填埋场库区地质情况等综合分析，优化防渗结构（见图5），使其更加合理。土工膜上使用复合排水网作为防护层兼渗沥液导排层，土工网的刚度和厚度对保护土工膜免受施工破坏有很大的好处。

图4 浙江某垃圾填埋场原设计防护层

图5 浙江某垃圾填埋场变更设计防护层

相比原设计，变更设计将土工膜上的土工布和土工席垫换成土工复合排水网，降低了造价，增加了复合排水网对土工膜的保护，增加了对渗沥液的导排能力。工程施工完成后，对防渗库区和调节池进行漏洞检测。由于项目施工为非专业施工单位，施工过程中基本没有施工质量控制，检测结果如表2所示。从表2可以看出，破损漏洞主要是焊接缺陷，另外的孔洞属于机械直接破坏，没有机械碾压碎石造成的破损。而调节池的焊接缺陷超过100个。

表2 土工膜漏洞原因及个数统计结果

2.3 原材料质量不合格

我国大量垃圾填埋场使用了回收料生产的土工膜，主要集中在县级的垃圾填埋场。图6左为贵州某垃圾填埋场使用回料土工膜焊缝很容易被撕开，右为河北靠近内蒙古某县垃圾填埋场使用回料膜被风撕裂。图7为陕西某垃圾填埋场使用的回料土工膜，标称1.5 mm的土工膜最多1 mm，土工膜很容易撕开，撕裂强度低于同等厚度的纸张。

图6 使用回料土工膜的破损

图7 陕西某垃圾填埋场使用的回料膜

土工膜的品质直接决定垃圾填埋场等防渗工程防渗效果。回料土工膜的大量使用，给填埋场的环保带来相当大的风险。虽然没有证据显示回料膜的耐久性有多长，但是回料膜强度低，焊不牢直接造成防渗失效，产生渗漏污染。在北方地区，由于土工膜的热胀冷缩特性，会造成回料土工膜在冬天被撕裂，特别是焊缝。

3 结论

1）电学漏洞检测是垃圾填埋场建成后的成品检测，是减少甚至避免土工膜漏洞的最有效手段。

2）对100多个填埋场开展土工膜的漏洞检测结果分析表明，产生漏洞的主要原因有施工不当、结构设计不当和原材料质量不合格。

3）严格的施工质量控制、良好的结构设计以及使用优质土工膜是保证土工膜完整性的最有效手段，结合漏洞检测辅助手段可以有效保障土工膜完整性。

［1］ Standard Practices for Electrical Methods for Locating Leaks in Geomembranes Covered with Water or Earthen Materials：ASTM D7007—2015［S］.ASTM International，West Conshohocken，PA，2015.

［2］ Electrical Leak Location on Exposed Geomembranes Using the Arc Testing Method：ASTM D7953—2014［S］.ASTM International，West Conshohocken，PA，2014.

Experience in Leak Location Survey of Geomembrane

Gao Kang1，Lan Jiwu2
（1.Shanghai Shenzhi Environmental Technology Co.Ltd.，Shanghai 200433；2.Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering of Ministry of Education，Zhejiang University，Hangzhou Zhejiang 310058）

In the past ten years，two different methods were applied to the leak location survey of geomembrane in more than 100 municipal landfills and mines.According to the statistic analysis of the results，the reasons caused to leak in geomembrane including that improper construction measures，improper construction design and non-conforming materials.Some suggestionsincluding structure design，construction quality control and other aspectswere proposed.

landfill；soil and water pollution；geomembrane；impervious；leak location survey

X830.2；X705

B

1005-8206（2017） 05-0077-04

2016-09-30

高康（1969—），现任上海甚致环保科技有限公司总经理，主要从事垃圾填埋场的相关技术工作。