土工膜漏洞檢測經驗總結

高 康，蘭吉武

（1.上海甚致環保科技有限公司，上海 200433；2.浙江大學軟弱土與環境土工教育部重點實驗室，浙江 杭州 310058）

土工膜漏洞檢測經驗總結

高 康1，蘭吉武2

（1.上海甚致環保科技有限公司，上海 200433；2.浙江大學軟弱土與環境土工教育部重點實驗室，浙江 杭州 310058）

總結了10 a間，采用2種不同漏洞檢測方法，對我國100多個垃圾填埋場以及礦山等工程開展土工膜的漏洞檢測實踐，并對其結果進行統計分析表明：土工膜產生漏洞的主要原因有施工不當、結構設計不當和原材料質量不合格。針對土工膜漏洞出現的原因，分別從結構設計、施工質量控制等方面提出建議。

填埋場；水土污染；土工膜；防滲；漏洞檢測

1 土工膜漏洞檢測技術

1.1 膜上有堆填工況的漏洞檢測

常規的垃圾填埋場、礦山的堆浸場都需要在土工膜上鋪設1層砂石墊層，作為保護收集層。土工膜上攤鋪砂石的過程中，機械碾壓和機械直接碰觸必然會造成土工膜破損。土工膜上覆蓋有砂石土料的情況下，一般常規采用雙電極電學漏洞檢測法進行漏洞檢測。雙電極漏洞檢測利用土工膜的絕緣特性，在土工膜的上下施加電勢，存在漏洞的位置就會產生泄漏電流，通過移動測量儀找到泄漏電流點，即是破損點。土工膜上的覆蓋砂石土料要求潮濕能夠導電，大部分情況下，需要在砂石表面灑水，保證檢測儀表能夠讀取電勢信號。

雙電極漏洞檢測標準為ASTMD7007—2015覆有水或土工材料的土工膜泄漏定位的電工法規程，原理如圖 1 所示［1］。

圖1 雙電極漏洞檢測原理示意

1.2 膜上無堆填工況的漏洞檢測

裸露土工膜的漏洞檢測原來選用的方法是水槍法，標準為ASTMD7002—2015，但是水槍法的應用有很大的局限性。由于需要直接噴水到土工膜上，需要連接供水水管，相當于要拖著水管進行檢測，操作不是很方便。對于一些細小的破損孔洞，如果噴水不能及時穿透土工膜，就很難發現漏洞。對于土工膜上覆蓋有土工布等情況，水槍法不適用，即使采用雙電極法，也很難檢測到土工布覆蓋的漏洞。

改進型的電弧漏洞檢測技術，不但可以用于裸露土工膜，也可以用于土工膜上覆蓋土工布或者土工復合排水網情況，土工膜上的覆蓋物要求干燥，厚度不超過10 mm。電弧漏洞檢測法能夠通過超高壓擊穿很微小的破損漏洞，包括肉眼無法看到的焊縫缺陷，使用電弧漏洞檢測法，檢測的精度和準確度均大大提高，能夠發現1 mm的微小漏洞。電弧漏洞檢測已經在多個項目實踐應用，對檢測覆蓋土工布的土工膜具有相當高的準確性。電弧漏洞檢測參考ASTMD7953—2014標準，此標準只規定了裸露土工膜的情況，對土工膜上覆蓋土工布并未涉及。電弧漏洞檢測的原理如圖2所示［2］。

圖2 電弧漏洞檢測原理

土工膜下是具有導電性能的黏土或者膨潤土墊GCL，檢測時將供電的地線接到膜下導電層，電荷通過導線傳到土工膜下。在土工膜上表面移動另一導電元件，以檢查是否存在潛在孔洞。當出現破損孔洞時，高壓形成閉合回路并產生電弧，產生聲光報警，由此發現漏洞。電弧漏洞檢測要求檢測表面干燥無異物，由于不需要供水，檢測更為方便快捷。

2 土工膜漏洞產生原因分析

2.1 施工不當

上海某垃圾填埋場分為4個階段建設，1、2階段1個施工土建承包商，3、4階段換成另外土建承包商。在此選取3、4階段的漏洞檢測結果，見表1。本垃圾填埋場采用雙層防滲結構，主次防滲層均為1.5 mm土工膜，2層土工膜間放置1層GCL作為復合防滲層。主防滲土工膜上有600 g/m2的土工布保護層，滲瀝液導排層為600 mm碎石墊層。3階段一共發現16個破損漏洞，小的只有5 mm左右，大的為70 mm。在眾多填埋場項目中，1.5×105m2的面積只有16個破損漏洞，已經算得上優秀等級。對于施工產生的破損孔洞，需要由施工承包商支付15 000元/洞，監理方支付5 000元/洞。在4階段土建施工承包商執行了嚴格的質量控制，使得破損漏洞的數量大量減少，最終只發現3個破損，其中2個是GCL的斷針刺破土工膜，實際施工破損僅為1個。而在上海浦東某填埋場工程，項目采用單層復合結構，1.5 mm土工膜下面為GCL，土工膜上為800 g/m2土工布，滲瀝液導排層為30 cm卵石，此項目幾乎沒有施工質量控制，1.4×105m2左右的面積，共計破損漏洞為238個，最大的漏洞達到1.6 m寬，6 m長。上海浦東某垃圾場發現的大型孔洞見圖3。

表1 填埋場質量控制與漏洞關系

圖3 上海某垃圾填埋場機械破損孔洞

通過對比上海2個垃圾填埋場的填埋單元的土工膜施工破損情況可以看出，嚴格的施工質量控制可以減少施工對土工膜的損壞。一部分垃圾填埋場的滲瀝液導排層厚度不夠也是造成施工機械破損的1個因素。

2.2 結構設計不當

垃圾填埋的設計要求考慮填埋區域的水文地質情況、填埋垃圾的性質和填埋高度等等因素，根據實際的情況選擇合適的防滲結構，而不是照抄或者死套規范。貴州某垃圾填埋場，不設膜上保護層而在土工膜上直接鋪設碎石，最終造成土工膜失效而重新鋪設土工膜。一些垃圾填埋場設計不考慮邊坡的穩定和地基的承載力，最終由于滑坡和地基沉降造成土工膜破壞。良好的結構設計可以從根本上保證土工膜的安全性。

浙江某垃圾填埋場原設計土工膜上采用單層防滲結構，土工膜上采用600 g/m2土工布作為防護層（見圖4），由于此項目出現使用假冒土工膜要更換正品土工膜，需要調整結構以降低造價，降低換膜產生的損失。經過對填埋場庫區地質情況等綜合分析，優化防滲結構（見圖5），使其更加合理。土工膜上使用復合排水網作為防護層兼滲瀝液導排層，土工網的剛度和厚度對保護土工膜免受施工破壞有很大的好處。

圖4 浙江某垃圾填埋場原設計防護層

圖5 浙江某垃圾填埋場變更設計防護層

相比原設計，變更設計將土工膜上的土工布和土工席墊換成土工復合排水網，降低了造價，增加了復合排水網對土工膜的保護，增加了對滲瀝液的導排能力。工程施工完成后，對防滲庫區和調節池進行漏洞檢測。由于項目施工為非專業施工單位，施工過程中基本沒有施工質量控制，檢測結果如表2所示。從表2可以看出，破損漏洞主要是焊接缺陷，另外的孔洞屬于機械直接破壞，沒有機械碾壓碎石造成的破損。而調節池的焊接缺陷超過100個。

表2 土工膜漏洞原因及個數統計結果

2.3 原材料質量不合格

我國大量垃圾填埋場使用了回收料生產的土工膜，主要集中在縣級的垃圾填埋場。圖6左為貴州某垃圾填埋場使用回料土工膜焊縫很容易被撕開，右為河北靠近內蒙古某縣垃圾填埋場使用回料膜被風撕裂。圖7為陜西某垃圾填埋場使用的回料土工膜，標稱1.5 mm的土工膜最多1 mm，土工膜很容易撕開，撕裂強度低于同等厚度的紙張。

圖6 使用回料土工膜的破損

圖7 陜西某垃圾填埋場使用的回料膜

土工膜的品質直接決定垃圾填埋場等防滲工程防滲效果。回料土工膜的大量使用，給填埋場的環保帶來相當大的風險。雖然沒有證據顯示回料膜的耐久性有多長，但是回料膜強度低，焊不牢直接造成防滲失效，產生滲漏污染。在北方地區，由于土工膜的熱脹冷縮特性，會造成回料土工膜在冬天被撕裂，特別是焊縫。

3 結論

1）電學漏洞檢測是垃圾填埋場建成后的成品檢測，是減少甚至避免土工膜漏洞的最有效手段。

2）對100多個填埋場開展土工膜的漏洞檢測結果分析表明，產生漏洞的主要原因有施工不當、結構設計不當和原材料質量不合格。

3）嚴格的施工質量控制、良好的結構設計以及使用優質土工膜是保證土工膜完整性的最有效手段，結合漏洞檢測輔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—），現任上海甚致環保科技有限公司總經理，主要從事垃圾填埋場的相關技術工作。