水利工程復(fù)合土工膜的焊接施工工藝探討

□趙志剛（水利部山西省水利水電勘測設(shè)計研究院）

0 引言

復(fù)合土工膜是用土工織物與土工膜復(fù)合而成的不透水材料，一般是通過對聚乙烯或聚氯乙烯增強(qiáng)改性、熱復(fù)合或壓延成膜的同時與滌綸針刺土工織物一次組合形成的，它不僅抗拉、抗頂破，而且耐久性好、抗撕裂強(qiáng)度高，另外還具有較好的彈性和不透水性，防滲功能和平面導(dǎo)水功能出色，因而廣泛應(yīng)用于堤防工程、灌區(qū)節(jié)水改造渠道防滲工程中。萬家寨引黃入晉工程位于山西省的西北部，工程所用復(fù)合土工膜為聚乙烯滌綸長絲無紡織（針刺）兩布一膜復(fù)合土工膜，單位面積質(zhì)量900 g/m2，其中土工膜厚采用0.50mm，布的單位面積質(zhì)量200 g/m2，其斷裂強(qiáng)力>20 kN/m，CBR頂破強(qiáng)力>3.20 kN，撕破強(qiáng)力>0.60 kN。單幅寬度>4.30m。

1 復(fù)合土工膜焊接技術(shù)方案

常見的復(fù)合土工膜焊接技術(shù)有兩種：一是雙縫熱合焊接，一是單縫擠壓焊接。

1.1 雙縫熱合焊機(jī)焊接

雙縫熱合焊機(jī)一次即可完成一組雙焊縫，隨之形成可充氣檢漏的空腔，這樣，焊縫的檢漏方法可由真空法改進(jìn)為充氣法，這種改變可以在很大程度上將工作效率大幅提高。

對鋪膜后搭接寬度的檢查：該復(fù)合土工膜焊接接縫搭接寬度為100mm。焊接之前，需要清理的膜面是搭接的200mm左右范圍，使用干凈的濕抹布將污物灰塵等清潔干凈，并使之保持干燥。注意焊接部位不能有影響施工和妨礙焊接進(jìn)行的水滴灰塵、污點劃痕等。此外要做好試焊工作，試焊可取300mm×600mm的小塊膜進(jìn)行，正式焊接工作進(jìn)行之前，要先設(shè)置好合理的設(shè)備參數(shù)，通常是根據(jù)經(jīng)驗來設(shè)定的。如果溫度、風(fēng)速發(fā)生了較大變化，就應(yīng)當(dāng)及時重新試驗，做好參數(shù)調(diào)整，從而確保用于施工的焊機(jī)性能、現(xiàn)場施工條件以及產(chǎn)品質(zhì)量均符合相關(guān)的規(guī)范要求。

1.2 擠壓熔焊機(jī)焊接

擠壓融焊機(jī)通常可對大面積的HDPE土工膜進(jìn)行焊接，如果是針對局部修補(bǔ)、加強(qiáng)處理或者是對非直接搭接的部位進(jìn)行焊接，就必須使用擠壓熔焊機(jī)。

鋪膜前，應(yīng)認(rèn)真檢查接縫，將存在的異物及時處理干凈，確?；鶎悠秸麍詫?。焊縫處的搭接寬度應(yīng)保證>60mm，接縫處的膜面也應(yīng)保證具有中等的松緊度且表面平整，避免形成“魚嘴”。定位粘接是用熱風(fēng)槍將兩幅膜的搭接部位粘接。粘接點的間距應(yīng)控制在60～80mm的范圍內(nèi)。同時也要對熱風(fēng)的溫度進(jìn)行較好的控制，不能輕易撕開，亦不可對土工膜形成燙壞。打毛是對焊縫處30～40mm寬度范圍內(nèi)的膜面使用打毛機(jī)進(jìn)行打毛的操作，以實現(xiàn)徹底清潔并形成糙面，因為糙面的存在可以使接觸面積增加，但要注意糙面的深度應(yīng)控制在膜厚10%的范圍內(nèi)，打毛過程必須嚴(yán)謹(jǐn)操作，以免對膜面構(gòu)成損傷。試焊工作應(yīng)在正式焊接之前進(jìn)行，可選取300mm×600mm的小塊膜，設(shè)備參數(shù)要根據(jù)操作經(jīng)驗設(shè)定。

該種焊接方法的操作要點：第一，擠壓熔焊的操作班組應(yīng)該由3~4人組成，操作的司焊人員必須技術(shù)精湛、專業(yè)熟練。作業(yè)班組的工作要圍繞司焊人員展開，其他人員緊密配合。第二，應(yīng)根據(jù)氣溫情況，做好焊縫的即時冷卻處理工作。擠壓熔焊作業(yè)如果因為特殊原因中斷后，不能突然的中斷焊接，應(yīng)當(dāng)慢慢減少焊條擠出量，重新進(jìn)行施工時，應(yīng)從中斷處實施打毛操作后方可進(jìn)行再度焊接。第三，焊接操作過程中要把機(jī)頭和接縫對正，避免焊偏，杜絕滑焊和跳焊。使用的焊條在使用前一定要保持干燥和清潔，如有污物，不能使用帶有臟污或油污的東西擦拭焊條。焊縫中心的厚度應(yīng)為墊襯厚度的2.50倍，且應(yīng)≥3mm。如果不能對一條接縫進(jìn)行連續(xù)焊接，接茬部分的已焊焊縫要打毛50mm以上才可再度進(jìn)行搭焊。要注意打毛可適當(dāng)先行一步，但不可超越過多，負(fù)責(zé)冷卻的人員必須及時，負(fù)責(zé)送焊條的人員應(yīng)能很好的適應(yīng)焊接速度。

2 復(fù)合土工膜缺陷的修補(bǔ)及檢測

2.1 土工膜缺陷的修補(bǔ)

缺陷的修補(bǔ)包括焊接檢驗切除樣件部位、鋪焊后發(fā)現(xiàn)的材料破損與缺陷、焊接自身缺陷部位、在檢驗時發(fā)現(xiàn)的不合格部位等。操作過程中對于發(fā)現(xiàn)的缺陷部位要使用特制的白筆及時進(jìn)行標(biāo)注，編號編好后記錄好；修補(bǔ)后的檢漏試驗抽樣范圍應(yīng)保持在10%～20%。

補(bǔ)修的方法：一是點焊,對材料上的局部焊縫或者5mm以內(nèi)孔洞的修補(bǔ)完善，適用擠壓熔焊機(jī)進(jìn)行點焊。二是加蓋，對厚度不夠或嚴(yán)密程度不夠的擠出焊縫，使用擠壓熔焊機(jī)補(bǔ)焊一層。三是補(bǔ)丁，對于較大的膜面嚴(yán)重?fù)p傷處、較大的孔洞或者其它因素造成的破損部位的修補(bǔ)均可用加蓋補(bǔ)丁的方法。

2.2 復(fù)合土工膜焊縫的檢測

復(fù)合土工膜的焊接質(zhì)量檢驗方法有兩種，一種是破壞性檢驗，另一種是非破壞性檢驗（檢漏實驗）。

熱合雙焊縫的檢漏：常采用充氣法（正壓法），它是將要檢驗的整段焊縫兩端暫時密封，插入特制的空心針頭，并將空氣壓縮機(jī)連通。把需要檢驗的焊縫段A、B點的焊縫上層膜切開，并將A、B點處空腔封閉，隨后插入針頭并封閉，啟動加壓裝置如空壓機(jī)，保持0.10MPa的壓力持續(xù)1min，如果壓力表讀數(shù)沒有明顯下降則表示合格。

擠壓熔焊單焊縫的檢漏：常用電火花檢測法，它是利用復(fù)合土工膜是絕緣體這一特性，若掃描到有孔洞部位時，就會有電火花出現(xiàn)。步驟為焊接前在焊縫中置入導(dǎo)線，然后用電火花儀掃描焊縫，如有明亮火花，且火花束集中進(jìn)入某部位，即可判斷以該部位有空隙或焊縫薄弱。

3 復(fù)合土工膜焊接施工注意事項和質(zhì)量檢測

對于防滲工程施工，由于焊接工藝所造成的滲漏風(fēng)險比復(fù)合土工膜材料自身形成滲漏的風(fēng)險而言，要大的很多，所以復(fù)合土工膜的焊接必須要選擇適合的焊接工藝，并對焊縫整體布局進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，要盡可能減少焊縫的數(shù)量并盡量利用復(fù)合土工膜良好的防滲性能。

第一，應(yīng)根據(jù)整體施工進(jìn)度計劃確定好復(fù)合土工膜的鋪設(shè)計劃和鋪設(shè)圖。應(yīng)安排專門的檢查人員對基層情況進(jìn)行認(rèn)真檢查。注意基層不能存在石塊、鋼筋頭、玻璃屑等有可能損傷土工膜的物質(zhì)。第二，為了很好地預(yù)防施工方的交叉作業(yè)損傷已鋪設(shè)完成的復(fù)合土工膜的事故，生產(chǎn)主管人員必須做好和總承包方的有效協(xié)調(diào)工作。第三，復(fù)合土工膜焊機(jī)是特殊機(jī)械，要求電壓具有極高的穩(wěn)定性，所以施工前要做好發(fā)電機(jī)等備用電源的準(zhǔn)備。

此外還應(yīng)注意，盡量避免在鋪焊完的土工膜上行走，如必須要行走，應(yīng)杜絕穿鞋底較硬或帶有可能損傷復(fù)合土工膜鞋底的鞋子。如果需要進(jìn)行膜上運輸，要采用柔軟物資對人力車的金屬支腿進(jìn)行嚴(yán)密包裹；汽車運料要避免車上膜，如果的確需要膜上行車，就要視基層的情況做好足夠的保護(hù)措施。如果需進(jìn)行膜上卸料，要避免重物從高處下落對墊襯形成直接沖擊。如遇現(xiàn)場大風(fēng)，應(yīng)對已鋪設(shè)好的膜采取良好的錨固措施，同時施工中也應(yīng)準(zhǔn)備較多沙袋以防止有風(fēng)情況下大風(fēng)把已鋪設(shè)好的膜吹起。

復(fù)合土工膜主要材料的性能指標(biāo)、規(guī)格型號均應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求，復(fù)合土工膜的焊縫需進(jìn)行氣密性檢測，檢測結(jié)果必須符合相關(guān)要求。第一，復(fù)合土工膜焊縫應(yīng)基本平直，無裂縫氣孔，無漏焊跳焊，要保持較好的外觀。復(fù)合土工膜表面應(yīng)基本平整(氣候因素除外)，不應(yīng)有明顯的褶皺，表面預(yù)留伸縮余量要合理。第二，復(fù)合土工膜表面不能有“魚嘴”，缺陷部位做好加強(qiáng)處理，修補(bǔ)后修補(bǔ)部位保證外型整潔美觀。錨固方式要科學(xué)合理，且留有適當(dāng)余量?？傊瑵M足這些條件才能算是優(yōu)良的復(fù)合土工膜工藝。

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