HDPE土工防渗膜在污水处理工程中的应用

褚 路，张永利，褚雪峰

（机科发展科技股份有限公司，北京 100044）

HDPE土工防渗膜工艺在市政工程中使用广泛，在污水处理工程中使用较少。该工艺是由HDPE锁扣条、HDPE土工防渗膜和土工布组成的两布一膜的防水构造，它敷设在水池底部及边坡上，是替代全钢筋砼自防水结构的一种防水结构。在土牧尔台皮毛绒肉加工工业园区污水处理厂的应用实例中，该工艺既达到了国家《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB50141-2008）的标准，也满足了工艺运行的要求，同时又节约了投资、缩短了工期[1]。

1 施工特点

1.1 施工工艺简单

可穿插于钢筋混凝土的施工工序中，节省劳动力，不占用主工期。

1.2 大幅度降低投资

与钢筋混凝土池底比较，每平方米的造价可节约283.79元，以土牧尔台皮毛绒肉加工工业园区污水处理厂为例，综合池池底面积约8 980 m2，共节约投资254.84万元。

1.3 节约工期

HDPE土工防渗膜工艺施工周期需要15 d左右，相比钢筋混凝土底板结构，综合工期提前30 d或以上。

2 适用范围

地基持力层为粉土、粉质黏土、黏土、砂土及各种不含尖锐棱角沙砾的地质构造均适用本工艺。地下水位过高的地基，有效降水后仍适用本工艺。

3 施工工艺

3.1 材料

防渗材料：锁扣条规格35 mm×150 mm×4 000 mm/根，材质HDPE，断面“山”字形状，长度4 m，敷设在混凝土表面，用于与防渗膜的焊接；防渗膜宽6 900 mm，厚1.5 mm，长度30～50 m，材质HDPE。土工布比重≥300 g/m2，保护HDPE防渗膜[2]。

3.2 人员机构、机具设备组成

3.2.1 施工设备

热楔焊机1台，挤压焊机1台，电加热板1台，热风焊枪3把，砂轮机2台，真空测试仪1台，充气检漏仪1台，现场拉力机1台，电火花检漏仪1台。

主要施工设备有7种。热楔焊机：用于两块HDPE土工防渗膜互相搭接的焊接；挤压焊机：用于直线焊缝、非直线焊缝的焊接；电加热板：用于HDPE锁扣条之间的焊接；充气检漏仪：无损检验法，用于热楔焊接双道焊缝的检验；真空检漏仪：用于挤压焊缝可疑点的检验；电火花检漏仪：用于锁固条与土工防渗膜挤压焊缝的检验；现场拉力机：用于现场的剪切和剥离试验。

3.2.2 人员机构组成

组长1人，技术员1人，热楔焊组技工1人，挤压焊组技工1人，检测员1人，普通工人4人。

3.3 施工流程

锁扣条预埋→锁扣条验收→清理待施工面→土工布铺设→HDPE防渗膜铺设→成品检测、验收→土工布铺设→保护层施工→闭水试验。

3.4 主要施工方法

3.4.1 HDPE锁扣条的施工

施工人员认真熟悉图纸，明确锁扣条的埋设位置及敷设方式，正确设置接头位置，避免留设在后浇带或伸缩缝处。

钢筋工程施工完成并经过验收，根据图纸要求，标示出锁扣条在墙面上的敷设位置，同一墙面上拉一条直线，根据直线把焊接成一体的锁扣条用铁丝牢固固定在钢筋网上，铁丝绑扣的间距应≤800 mm。敷设完成后的锁扣条距池底尺寸应均匀、一致，锁扣条顺直，无弯曲现象。

在混凝土池底板上敷设锁扣条时，除焊接成一体、拉线调直外，还需在锁扣条的迎水平面上间距≤200 mm打孔，孔径Φ20 mm梅花布置，防止混凝土施工时凹槽内气体排不出去，造成空鼓现象；绑扎必须牢靠，以防止混凝土施工时锁扣条产生位移。

锁扣条敷设完毕后，须认真检查验收，接头焊接牢固，锁条对缝严密，每一个单体池子内的锁条必须全部对缝焊接连通，不得有断接现象存在。

3.4.2 HDPE土工防渗膜的铺设施工

（1）施工条件。基面的要求：待铺的基面素土含水率宜在15%以下，表面平整光滑、无积水、无泥泞、无砖石块、无尖锐棱角等硬杂质，树枝、杂草和垃圾清理完毕。

材料要求：HDPE土工防渗膜材料质量证明文件应齐全，HDPE土工防渗膜外观应完好无损；机械损伤和生产创伤、孔洞、折损等缺陷应剪除，施工前须报请监理工程师认可。

（2）HDPE土工防渗膜的施工。首先铺设一层土工布垫底，作为保护层，在防渗膜的铺设范围内土工布应满铺，搭接长度以≥150 mm为宜，然后铺设防渗膜。

防渗膜施工工艺流程如下：铺设、剪裁→对正、搭齐→压膜焊接定型→检测→修补→复检→验收。

HDPE土工防渗膜铺设顺序：分池子或区域进行。选定铺膜基准点，即池子的一边，平行于池壁方向最大限度铺放土工防渗膜；每铺一卷膜都要有相应的膜、焊缝编号，第1、2两卷土工防渗膜要保持平行并压茬10～12 cm，一次铺设完成本时间段内的工作量，并检查土工防渗膜外观质量，对正搭齐，压膜焊接定型等。

大面积焊接应从坡上自上而下进行，随时擦拭待焊接处防渗膜上的尘土，焊到平台上时人为地把焊机提起来，以便顺利地焊接。此道焊缝焊完后，由专人来检查验收并做好记录。

HDPE土工防渗膜长度不够时，需要长向拼接，应先把横向焊缝焊好，再焊纵缝，横向焊缝相距≥500 mm，应成T字型，不得成十字交叉。

T字型处理：已焊接的焊缝应先把焊缝压茬去掉，再用热楔焊机焊接此处，此处修补也叫补强，用直径为30 cm圆型补丁修补，也可削边后直接用挤压焊机顺缝T字型修补。

（3）防渗膜与锁扣条的焊接。根据设计尺寸裁剪防渗膜，使防渗膜搭接在锁扣条上的位置以超过锁扣条的中间部位为宜，裁剪线条应顺直一致，不得有过于弯曲或低于锁扣条下端的现象。

挤压焊机焊接时，应先用热风焊枪按间距2～5 cm将HDPE防渗膜与敷设在池壁上的锁扣条点焊好，以防挤压焊接时HDPE土工防渗膜错位，再用手提砂轮将待焊处打毛，在整个表面上倒角45°，最后用挤压焊机焊接。

3.4.3 HDPE土工防渗膜的质量控制

膜面有孔眼等缺陷及焊接过程中出现的漏焊、虚焊、破损等情况，应及时用新鲜的母材修补，补疤每边超过破损部位10～20 cm。

相邻防渗膜焊缝应尽量错缝搭接，膜块间形成的结点应为T字型，不得成十字型，纵横向焊缝交点处应用挤压焊机加强。

施工完毕的成品，经检测合格后，覆盖最上面一层土工布保护层，然后才可以进行下一道工序的施工，最终形成二布一膜的防水构造层[3]。

HDPE土工防渗膜铺焊好后，允许有不严重的凹凸不平与松散，以适应进水时水压的变化。

3.5 验收标准

3.5.1 自检

首先要求目测全部合格。对于每一作业面上的长直热楔双道焊缝，以每一作业面5%为最低频率做充气检验，被检焊缝充气长度大于5 m，双缝间充气压力达到0.15～0.2 MPa，保持3～5 min，压力无明显或有微弱变化即为合格。

对锁扣条与土工防渗膜的挤压焊接缝100%检测。

检测方法：一是根据不同的探测需要选择不同的探极；将探极从锁扣条与土工防渗膜的挤压焊接缝表面选择较佳的前进测试速度，以不产生高压火花、没有声光报警声为合格[4]。

3.5.2 复检

自检合格后，提交甲方、监理等部门联合抽样检验，复检合格后由施工方、甲方和监理签字后进入下一道工序的施工。

4 经济分析

4.1 造价对比

以类似的综合调节池底板分析：C15商品混凝土垫层的综合单价为433.54元/m3；池体C30商品混凝土抗渗等级P8的综合单价为537.1元/m3；底板钢筋为三级钢Φ16@200双层双向，经计算每平方米的含钢量为38 kg，综合单价为4 421.89元。

经计算：C15商品混凝土垫层厚度为100 mm，造价为43.35元/m2；池底板的厚度保守设计厚度应为300 mm，C30商品混凝土抗渗等级P8的造价为161.13元/m2；底板钢筋的造价为168.03元/m2。折合每平方米钢筋混凝土底板的单价应为372.51元。

HDPE土工防渗膜的构造为两布一膜再加上预埋在混凝土里的锁扣条，无纺布的综合单价为11.74元/m2，防渗膜的综合单价为76.98元/m2，折合起来的综合单价为88.72元/m2。

综上所述，HDPE土工防渗膜的单方造价相比钢筋混凝土底板的单方造价节约283.79元/m2，综合池底总面积为8 980 m2，共节约投资254.84万元。

4.2 工期对比

大型钢筋混凝土水池，按照设计规范的要求通常不超过30 m需设置伸缩缝。根据图纸要求，综合池长度90.55 m、宽86 m，假设污水池底板为钢筋混凝土结构的话，至少需要被分割成12个分区和6道伸缩缝，由4.1计算可知，垫层混凝土方量大约为898 m3、底板混凝土总方量大约为2 850 m3、钢筋大约为350 t[5]。

根据以上工程量以及工序的衔接与穿插，为了便于止水带的安装，被分割成12块的底板需分区块穿插施工。施工步骤应为：垫层混凝土浇筑和养护4 d→第一分区6块底板的钢筋帮扎6 d、伸缩缝钢筋加强2 d→止水带的安装2 d→模板施工2 d→砼的浇筑与养护5 d；第二分区6块底板的钢筋帮扎5 d、伸缩缝钢筋加强2 d→止水带的安装1 d→模板施工2 d→混凝土的浇筑与养护2 d；养护14 d后进行双组分聚硫密封胶的灌注[5]。

综上所述，经过精心组织、合理的计划安排，钢筋混凝土底板的施工，总工期至少需要一个半月的时间。

HDPE土工防渗膜的施工工序分两次：一是锁扣条的预埋，一是防渗膜的施工。锁扣条的预埋施工是不影响工期的，它是穿插在钢筋工程的进度之中的，钢筋绑扎工序验收完成，锁扣条随之绑扎完成，不占用主工期。

防渗膜施工两大关键点，防渗膜卷材的铺设和焊接；卷材铺设需要吊车配合，8 980 m2的底板分4各分区施工，一个分区的施工连铺设加焊接三天的时间就可以完成，四个分区也就12 d的时间，加上修补与验收的时间，15 d的施工周期满足了总工期的需要，工期节约至少30 d。

5 结语

近几年，HDPE土工防渗膜工艺在四川射洪县、天津新河、河北高阳县、山东巨野县、辽宁宽甸县和内蒙古察右后旗土牧尔台工业园区等多处污水处理厂获得实际应用，证明了该工艺在污水处理工程中作为防水构造层是成功的，施工简单、造价低廉。与钢筋混凝土相比，该工艺既缩短了工期又降低了投资，在污水处理工程的建设中是一项非常值得推广的施工工艺。