随着我国对垃圾分类、填埋管理的标准日益完善, 以及社会大众对环境污染问题的高度关注和重视, 垃圾填埋场建设、运营和封场逐渐形成一套完整的体系和标准^[1,2,3]。垃圾填埋产生的渗滤液富含重金属和有机物等, 若不妥善处理, 发生渗漏和转移将会对环境造成污染, 对环境安全构成威胁。为避免此类现象发生, 人工防渗材料的研发和使用显得尤为重要^[4,5]。因防渗材料在填埋、封场的过程中使用较多, 已形成具体的规范要求。国内外专家学者对此已进行诸多研究, 发现HDPE (高密度聚乙烯) 膜因其具有防水性好、化学稳定性好、机械强度较高、耐老化性好、使用寿命长、环保无毒性、敷设及焊接施工方便等特点, 已被广泛应用在垃圾填埋场的建设和封场的防渗工程中^[6]。近年来, 通过对垃圾填埋场防渗工程施工管理实践, 深刻体会到HDPE膜施工是整个防渗系统工程中最为关键的一道工序, 是需要重点管理、监督的一道工序。

在项目设计阶段, 项目管理方应与设计人员广泛沟通, 根据项目实际情况, 按照规范要求选择合适的HDPE膜, 各项参数必须满足规范质量指标要求。对于膜厚度和宽度必须明确, 在填埋场库区建设膜厚度应满足CJJ 17—2004《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》;封场应满足GB 51220—2017《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》要求。宽度宜大不宜小, 尽量减少焊缝数量, 降低渗漏风险^[7,8,9]。初步设计和施工图设计应经建设主管部门和施工图审查部门批准。

1) 审查施工单位资质和施工人员资格施工单位应具有营业执照、资质证书、安全生产许可证等证书, 业务范围符合规定要求, 并须在有效期内。施工项目经理部人员资格应符合相关要求, 膜焊接施工人员应持有土工膜防水工岗位证书。

2) 施工方案重点应审查HDPE膜铺设施工针对性、施工程序合理性、工艺技术先进性、施工方法可行性、质量控制措施可靠性、机械设备选用有效性、组织管理健全性、施工进度与总工期要求一致性等, 并提出明确审查意见, 使施工方案能够正确指导施工。除人员技术水平, 焊接机械选择、焊接温度、速度对膜焊接质量起关键作用外, 在施工方案中应明确有关焊接技术参数。

3) 督促施工单位对施工作业人员进行技术交底, 明确重点部位和关键工序的质量要求, 施工作业人员应熟练掌握施工操作规程和质量验收标准。

4) 在督促施工单位做好图纸会审准备工作的同时, 项目监理部成员也要仔细熟悉设计图纸, 领会设计意图, 明确设计要求, 对图纸中存在的问题及建议以书面形式汇总, 在设计交底及图纸会审会议上一并提请设计人员解答明晰。

5) 根据设计图纸、施工技术规范、监理规划的要求并结合工程项目特点, 及时编制具有可操作性的监理实施细则, 作为开展监理工作的依据。同时监理人员应熟练掌握HDPE膜施工的有关技术规范、操作规程、验收标准。

6) 向施工单位明确提出材料进场报验、工序质量报验的相关要求。材料复试合格并经监理确认后方可使用, 工序质量经监理检查验收后方可进行下一道工序施工。

7) 安排好监理见证取样送检、旁站监理等监理工作, 对施工单位的原材料复试检测进行见证取样送检, 对重点部位、关键工序的施工进行旁站监理。

1) 质量资料检查HDPE膜每卷卷材标识是否清楚, 产品质量合格证、性能检测报告、质保资料等是否齐全, 进口膜还需检查海运提单、报关手续等资料。

2) 外观质量检查检验膜的生产日期、保质期及整卷膜的外包装是否破损, 对于明显有破损不能用的应放弃。查看切口情况, 应平直, 无锯齿现象。不允许有人工修复或加工的痕迹, 膜表面应光滑, 色泽一致。不允许有不同程度的鼓泡、杂质出现, 不允许有裂纹, 糙面膜要求糙粒均匀, 不应有缺损等现象。

3) 尺寸偏差检查HDPE膜按批次检查 (一般10 000m²为1批, 不足10 000m²按1批计) 。对样品进行抽样检查, 在每批产品中随机抽取5卷进行尺寸及厚度偏差检查。尺寸及厚度偏差应符合有关规范和设计要求, 被检测膜的厚度≥1.5mm, 膜的幅宽≥6m。对检验过程出现不合规范的批次应舍弃不用, 如抽样检查过程中出现较多不合规范的HDPE膜, 则应考虑更换厂家和品牌。

4) 材料性能检查采取监理见证取样送检方法, 符合尺寸偏差检查的样品随机抽取1卷样品, 在离外端60cm处裁取4～6m², 送有资质的专业检测单位进行主要物理性能指标的复试检测。复试检测合格后方可投入使用。检测过程中出现某项指标不符合规范要求, 则对该批次样品进行加倍取样检测, 如检测结果显示仍有指标不符合要求, 认定该批次HDPE膜不符合使用要求。

5) 目前由于国产膜生产企业鱼龙混杂、良莠不齐, 虽然有部分膜在指标检测过程中达到使用要求, 但在垃圾场回料、填料的过程中操作不合规范, 也会影响膜的寿命, 因此在膜采购过程中应派出材料工程师现场监督生产, 以确保膜质量。

垃圾填埋场一般采用的是HDPE膜 (高密度聚乙烯) +GCL (膨润土防水毯) 复合防渗结构, 防渗结构如图1所示。

在HDPE膜铺设前, 需对地下水收集导排系统、基础层、压实土壤层等进行施工质量验收, 确保符合设计和规范要求, 整个施工过程中, 每项步骤的完成须经监理检查验收签字确认其达到合格的使用标准后方可进行下一步操作, 基础准备工程完工后进行HDPE膜的铺设施工。

1) 进行实地尺寸丈量, 画出平面图, 对整个场地HDPE膜铺设进行规划, 对膜的裁剪及接缝位置进行妥善安排, 力求焊缝最少, 特别是交叉焊缝, 以减少渗漏隐患。

2) 根据铺设基面丈量记录及铺设规划, 裁剪大捆的土工膜并逐片编号记录, 按编号吊运至铺设现场。

3) 膜在运输过程中不要拖拽, 避免尖锐物刺伤。

1) HDPE膜铺设分边坡铺设和场底铺设2个部分, 应按照先边坡后场底的顺序进行铺设。封场根据堆体实际情况分区铺设, 做好每天的施工计划, 每天铺设量与焊接量应相当。

2) 在铺设HDPE膜之前, 应对其前道工序保护层进行检查核验, 保护层上无尖锐物和其他杂质, 平整度符合施工要求, 每平方米的平整度误差≤30mm, 铺设前计算铺设量和人工效率, 当天铺设当天焊接完成。

3) HDPE膜铺设过程中应满足下列要求:HDPE膜铺设前应一次性展开到位, 膜的铺设应平整, 无重叠、折皱;夏冬时际温差较大时应充分考虑到温度变化带来的膜实际使用面积的变化, 故在施工过程中必须留有一定的伸缩量, 一般留余3%左右, 以保证膜的完整覆盖使用安全;整体铺设完成后应压上平整的重物, 以防止HDPE膜受风力影响而产生移位。极端复杂和恶劣的天气下不建议膜的铺设与焊接。

4) 膜铺设时采用人工配合机械进行, 确保膜不受损害。相邻两幅纵向接头不应在同一水平线上, 应相互错开1.5m以上。纵向接头一般留在平面上, 且距离边缘1.5m以上。边坡铺设时, 展膜方向应当平行于最大坡度线, 不得留有水平焊缝。

5) 监理和质量员对搭接宽度必须进行全面检查, 严格控制膜的搭接宽度, 根据有关规范要求, 热熔焊接搭接宽度大于100mm, 挤压焊接搭接宽度大于75mm。不符合规范要求的部位责成施工单位进行整改, 直至合格为止。

HDPE膜铺设完成后应及时焊接。针对不同面积的HDPE膜需要选用不同的方法, 主要焊接方法有热熔焊接和挤压焊接。大面积铺设的HDPE膜, 需要采用双缝热熔焊机进行焊接, 防渗施工一般也都采用热熔双缝焊接。挤压熔焊机适用于对于膜铺设中非直接搭接的部位, 以及局部修补、加强处理等情况, 如管道与膜的连接、漏点的修复等。

HDPE膜焊接操作应符合相关规范要求。从事焊接的司焊人员, 应为中级或中级以上的土工材料焊工, 一般要求3～5人为1组, 相互配合, 进行焊接。

在HDPE膜的焊接时, 需安排专门的驻场监理人员和质量检测人员, 焊接完成后需要对焊接部位进行检验。检查焊缝是否有虚焊、脱焊、漏焊的部位, 对于检查到的部位应立即给以补焊修复, 补焊结束后进行再次检验。

1) 为保证焊接的完整性, 在正式焊接操作之前, 无论是热熔焊接, 还是挤压焊接, 都必须先进行试样焊接。试样焊接方法:截取小块膜进行试焊, 一般截取400mm×800mm的膜进行试焊, 对试件进行焊缝的剪切和剥离试验。如果检验结果符合标准规定, 则锁定设备参数, 并进行记录, 以此为据开始正式焊接。否则需要重新调整机器参数、进行试焊、检验, 直到检验结果符合标准。进行试验时, 充分考虑自然条件的变化, 如温度、风速、湿度等, 当自然因素变化幅度较大时, 也应该以实际情况调整相关参数, 重复试验, 以确保试验结果的准确性, 确保后期施工焊机性能、产品质量符合规范要求。

2) 试焊的评判标准是对黏结的焊缝进行剪切和剥离检验, 焊接部位的强度大于母体强度视为试焊合格, 进行试验时, 只能膜被撕坏, 不能出现焊口破坏的情况, 如出现则视为焊接不合格。

3) HDPE膜试样焊接及检验, 应将试件编号、时间、设备编号、测试结果填入有关记录表, 由驻场监理和质量检验人员签字确认。

1) 在焊接前, 对铺膜后的搭接宽度应再次进行检查, HDPE膜焊接接缝搭接宽度应大于100mm;同时应对搭接部分300mm左右范围内的膜面进行清理, 使搭接部分保持清洁、干燥。焊接前对焊接部位再次进行检查, 不得出现破损、污点、灰尘以及其他妨碍焊接和影响施工质量的杂质。

2) 施工中应注意保护HDPE膜的完整连续性, 防止出现破损和划伤, 施工车辆禁止在HDPE膜上行驶、碾压, 无关人员不得在膜面上行走、逗留等, 除施工必须作业工具, 其他尖锐物品以及凡能对HDPE膜造成毁坏的工具, 均不应出现在膜焊接的现场, 安排专人现场监管, 配合焊接。

3) 热熔焊接完毕后, 应及时安排具有专业资质的人员进行气压检测, 检测结果需100%合格。气压检测时, 监理应旁站见证, 监督检测过程, 判定检测结果是否合格, 对检测结果保留书面文件, 施工、监理、检测人员签字留样存档。

气压检测方法适用于热熔焊接形成双轨焊缝, 焊缝中间预留气腔的特点, 通过气压检测设备检测焊接部位的强度和气密性。具体操作如下:待检测的焊缝施工完毕后, 封堵其两端的气腔, 用气压检测设备对焊缝气腔加压至250kPa, 维持4～6min, 气压不应低于240kPa, 然后迅速在焊缝的另一端开孔放气, 气压表指针读数能够迅速归零方视为合格。

4) HDPE膜热熔焊接及检验, 应按照有关要求填表, 记录焊接时间、焊接温度、焊接速度等参数, 由现场监理、技术负责人签字确认。

1) 焊接前需对接缝处基层进行检查, 主要查验其是否平整, 有否异物等。检查测量焊缝处的搭接宽度, 搭接宽度不应低于 (80±20) mm, 接缝处的膜面应平整, 松紧适中。

检查结束后, 用打毛机将焊缝处20～50mm宽度范围内的膜面打毛, 打毛过程中注意打毛深度应符合焊接要求, 其深度一般不可超过膜厚的12%。

2) 焊接时要将机头对正接缝进行焊接, 不能出现滑焊、跳焊的情况, 焊接不到位需要进行补焊, 以达到使用要求。焊接使用的焊条, 入机前需进行检查, 主要检查焊条是否清洁、干燥。焊缝中心的厚度一般应为垫衬厚度的3倍, 且≥5mm。

根据焊接过程气温情况, 对焊缝进行冷却处理。为保证焊接完整、连续性挤压熔焊作业不得无故中断。如出现意外情况, 必须慢慢减少焊条挤出量, 不可因此停滞离开焊接场所。重新焊接时应在中断处开始, 对中断未完成部分重新进行打毛后再焊接。如1条接缝因故暂停不能连续焊完时, 连接部分的已焊焊缝要至少打毛60mm, 然后进行搭焊。

3) 挤压焊接焊缝焊接完毕, 需要进行真空检测, 合格率必须达到100%。真空检测时, 监理应旁站见证, 监督检测过程, 判定检测结果是否合格。对检测结果保留书面文件, 施工、监理、检测人员签字留样存档。

真空检测方法适用于检测挤压焊接所形成的单轨焊缝。具体检测方法如下:用真空检测设备直接对焊缝待检部位施加负压, 当真空罩内气压达到20～40kPa时焊缝无任何泄漏方视为合格。

4) HDPE膜挤压焊接及检验, 应按照有关要求填表, 记录焊接时间、焊接人员是否检验合格等, 由现场监理、技术负责人签字确认。

锚固沟需要在膜铺设之前按设计要求进行开挖, 宽度、深度尺寸应达到设计要求, 棱角转折处均应做成弧形结构, 不得有直角的刚性结构。锚固施工时, HDPE膜顶部铺设于锚固沟后, 端头处宜采用临时锚固措施, 待HDPE膜整体施工结束后, 再进行锚固。锚固的HDPE膜在锚固前应留有余量, 防止局部下沉拉伸破坏HDPE膜。封场施工时覆盖膜应与底膜焊接, 使库底膜与覆盖膜成一整体。

观感检验应符合下列要求:HDPE膜按照设计要求进行铺设, 满足设计需要, 整体布局规划合理, 观察边坡上的接缝是否与坡面的坡向平行, 场底横向接缝距坡脚的距离需在1.5m以上。HDPE膜的焊接、检测和修补记录标识应明显、清楚。焊缝表面应平整、美观, 焊缝连接处不存在裂纹、破损等现象。焊接后的HDPE膜无明显划痕、折皱、隆起、悬空现象。热熔焊接搭接宽度须符合 (100±20) mm的规定, 挤压焊接搭接宽度应符合 (80±20) mm的规定。

虽然热熔焊接、挤压焊接的每条焊缝, 在焊接完毕后施工方已进行检测, 但监理在对该道工序质量验收时, 还应进行抽样检验, 对挤压焊接的单焊缝进行真空检测、热熔焊接的双焊缝应进行气压检测, 检测结果应全部100%合格。此外, 需进行焊缝的破坏性检测, 检测长度按每1 000m焊缝取1个1 000mm×400mm样品, 送有资质的专业检测单位做强度测试, 包括剪切强度和剥离强度, 检测结果应100%合格。

若检测结果不合格, 需对应测试失败的位置沿焊缝两端各5m范围内重新取样测试, 直至检测结果合格。对有怀疑的部位采用挤压焊接方式予以补强。

1) HDPE膜的选用、焊条的材料规格和质量参数都应符合设计要求。

2) 覆膜前观察基础层是否平整、压实等、对存在的类似于树根、砖块等尖锐杂物须提前清除干净。

3) HDPE膜铺设要参考天气情况, 考虑湿度、温度、风速等影响因子, 膜的铺设应平整, 无破损和折叠的现象。

4) HDPE膜的焊缝应尽可能地减少在坡面上的出现, 焊缝与坡度纵线的夹角不大于45°。

5) 坡度大于10%的坡面上和坡脚1.5m范围内不能出现横向焊缝。

6) 焊缝表面平整、美观, 不得出现破损、漏焊或跳焊等焊接不牢的现象。

7) 焊缝焊接质量须符合规范要求的检漏测试、拉力测试的规定。

8) 实测项目:热熔焊搭接宽度为 (100±20) mm, 挤压焊搭接宽度为 (80±20) mm。

9) 检测、施工资料完善, 附有负责人的签名确认, 过程必须满足相关管理法规和质量标准的要求。

对HDPE膜铺设施工的质量控制, 包括对设计方案及原材料的质量控制、施工操作过程的质量控制、施工完成后的质量检验等方面, 只有通过事前方案审查、材料见证取样送检、材料生产监督、事中巡视检查、旁站监理, 事后检查验收三重质量控制, 确保HDPE膜铺设施工质量合格, 才能更好地发挥HDPE膜在垃圾填埋场应有的防渗作用。