HDPE土工防滲膜在污水處理工程中的應用

褚 路，張永利，褚雪峰

（機科發展科技股份有限公司，北京 100044）

HDPE土工防滲膜工藝在市政工程中使用廣泛，在污水處理工程中使用較少。該工藝是由HDPE鎖扣條、HDPE土工防滲膜和土工布組成的兩布一膜的防水構造，它敷設在水池底部及邊坡上，是替代全鋼筋砼自防水結構的一種防水結構。在土牧爾臺皮毛絨肉加工工業園區污水處理廠的應用實例中，該工藝既達到了國家《給水排水構筑物工程施工及驗收規范》（GB50141-2008）的標準，也滿足了工藝運行的要求，同時又節約了投資、縮短了工期[1]。

1 施工特點

1.1 施工工藝簡單

可穿插于鋼筋混凝土的施工工序中，節省勞動力，不占用主工期。

1.2 大幅度降低投資

與鋼筋混凝土池底比較，每平方米的造價可節約283.79元，以土牧爾臺皮毛絨肉加工工業園區污水處理廠為例，綜合池池底面積約8 980 m2，共節約投資254.84萬元。

1.3 節約工期

HDPE土工防滲膜工藝施工周期需要15 d左右，相比鋼筋混凝土底板結構，綜合工期提前30 d或以上。

2 適用范圍

地基持力層為粉土、粉質黏土、黏土、砂土及各種不含尖銳棱角沙礫的地質構造均適用本工藝。地下水位過高的地基，有效降水后仍適用本工藝。

3 施工工藝

3.1 材料

防滲材料：鎖扣條規格35 mm×150 mm×4 000 mm/根，材質HDPE，斷面“山”字形狀，長度4 m，敷設在混凝土表面，用于與防滲膜的焊接；防滲膜寬6 900 mm，厚1.5 mm，長度30～50 m，材質HDPE。土工布比重≥300 g/m2，保護HDPE防滲膜[2]。

3.2 人員機構、機具設備組成

3.2.1 施工設備

熱楔焊機1臺，擠壓焊機1臺，電加熱板1臺，熱風焊槍3把，砂輪機2臺，真空測試儀1臺，充氣檢漏儀1臺，現場拉力機1臺，電火花檢漏儀1臺。

主要施工設備有7種。熱楔焊機：用于兩塊HDPE土工防滲膜互相搭接的焊接；擠壓焊機：用于直線焊縫、非直線焊縫的焊接；電加熱板：用于HDPE鎖扣條之間的焊接；充氣檢漏儀：無損檢驗法，用于熱楔焊接雙道焊縫的檢驗；真空檢漏儀：用于擠壓焊縫可疑點的檢驗；電火花檢漏儀：用于鎖固條與土工防滲膜擠壓焊縫的檢驗；現場拉力機：用于現場的剪切和剝離試驗。

3.2.2 人員機構組成

組長1人，技術員1人，熱楔焊組技工1人，擠壓焊組技工1人，檢測員1人，普通工人4人。

3.3 施工流程

鎖扣條預埋→鎖扣條驗收→清理待施工面→土工布鋪設→HDPE防滲膜鋪設→成品檢測、驗收→土工布鋪設→保護層施工→閉水試驗。

3.4 主要施工方法

3.4.1 HDPE鎖扣條的施工

施工人員認真熟悉圖紙，明確鎖扣條的埋設位置及敷設方式，正確設置接頭位置，避免留設在后澆帶或伸縮縫處。

鋼筋工程施工完成并經過驗收，根據圖紙要求，標示出鎖扣條在墻面上的敷設位置，同一墻面上拉一條直線，根據直線把焊接成一體的鎖扣條用鐵絲牢固固定在鋼筋網上，鐵絲綁扣的間距應≤800 mm。敷設完成后的鎖扣條距池底尺寸應均勻、一致，鎖扣條順直，無彎曲現象。

在混凝土池底板上敷設鎖扣條時，除焊接成一體、拉線調直外，還需在鎖扣條的迎水平面上間距≤200 mm打孔，孔徑Φ20 mm梅花布置，防止混凝土施工時凹槽內氣體排不出去，造成空鼓現象；綁扎必須牢靠，以防止混凝土施工時鎖扣條產生位移。

鎖扣條敷設完畢后，須認真檢查驗收，接頭焊接牢固，鎖條對縫嚴密，每一個單體池子內的鎖條必須全部對縫焊接連通，不得有斷接現象存在。

3.4.2 HDPE土工防滲膜的鋪設施工

（1）施工條件。基面的要求：待鋪的基面素土含水率宜在15%以下，表面平整光滑、無積水、無泥濘、無磚石塊、無尖銳棱角等硬雜質，樹枝、雜草和垃圾清理完畢。

材料要求：HDPE土工防滲膜材料質量證明文件應齊全，HDPE土工防滲膜外觀應完好無損；機械損傷和生產創傷、孔洞、折損等缺陷應剪除，施工前須報請監理工程師認可。

（2）HDPE土工防滲膜的施工。首先鋪設一層土工布墊底，作為保護層，在防滲膜的鋪設范圍內土工布應滿鋪，搭接長度以≥150 mm為宜，然后鋪設防滲膜。

防滲膜施工工藝流程如下：鋪設、剪裁→對正、搭齊→壓膜焊接定型→檢測→修補→復檢→驗收。

HDPE土工防滲膜鋪設順序：分池子或區域進行。選定鋪膜基準點，即池子的一邊，平行于池壁方向最大限度鋪放土工防滲膜；每鋪一卷膜都要有相應的膜、焊縫編號，第1、2兩卷土工防滲膜要保持平行并壓茬10～12 cm，一次鋪設完成本時間段內的工作量，并檢查土工防滲膜外觀質量，對正搭齊，壓膜焊接定型等。

大面積焊接應從坡上自上而下進行，隨時擦拭待焊接處防滲膜上的塵土，焊到平臺上時人為地把焊機提起來，以便順利地焊接。此道焊縫焊完后，由專人來檢查驗收并做好記錄。

HDPE土工防滲膜長度不夠時，需要長向拼接，應先把橫向焊縫焊好，再焊縱縫，橫向焊縫相距≥500 mm，應成T字型，不得成十字交叉。

T字型處理：已焊接的焊縫應先把焊縫壓茬去掉，再用熱楔焊機焊接此處，此處修補也叫補強，用直徑為30 cm圓型補丁修補，也可削邊后直接用擠壓焊機順縫T字型修補。

（3）防滲膜與鎖扣條的焊接。根據設計尺寸裁剪防滲膜，使防滲膜搭接在鎖扣條上的位置以超過鎖扣條的中間部位為宜，裁剪線條應順直一致，不得有過于彎曲或低于鎖扣條下端的現象。

擠壓焊機焊接時，應先用熱風焊槍按間距2～5 cm將HDPE防滲膜與敷設在池壁上的鎖扣條點焊好，以防擠壓焊接時HDPE土工防滲膜錯位，再用手提砂輪將待焊處打毛，在整個表面上倒角45°，最后用擠壓焊機焊接。

3.4.3 HDPE土工防滲膜的質量控制

膜面有孔眼等缺陷及焊接過程中出現的漏焊、虛焊、破損等情況，應及時用新鮮的母材修補，補疤每邊超過破損部位10～20 cm。

相鄰防滲膜焊縫應盡量錯縫搭接，膜塊間形成的結點應為T字型，不得成十字型，縱橫向焊縫交點處應用擠壓焊機加強。

施工完畢的成品，經檢測合格后，覆蓋最上面一層土工布保護層，然后才可以進行下一道工序的施工，最終形成二布一膜的防水構造層[3]。

HDPE土工防滲膜鋪焊好后，允許有不嚴重的凹凸不平與松散，以適應進水時水壓的變化。

3.5 驗收標準

3.5.1 自檢

首先要求目測全部合格。對于每一作業面上的長直熱楔雙道焊縫，以每一作業面5%為最低頻率做充氣檢驗，被檢焊縫充氣長度大于5 m，雙縫間充氣壓力達到0.15～0.2 MPa，保持3～5 min，壓力無明顯或有微弱變化即為合格。

對鎖扣條與土工防滲膜的擠壓焊接縫100%檢測。

檢測方法：一是根據不同的探測需要選擇不同的探極；將探極從鎖扣條與土工防滲膜的擠壓焊接縫表面選擇較佳的前進測試速度，以不產生高壓火花、沒有聲光報警聲為合格[4]。

3.5.2 復檢

自檢合格后，提交甲方、監理等部門聯合抽樣檢驗，復檢合格后由施工方、甲方和監理簽字后進入下一道工序的施工。

4 經濟分析

4.1 造價對比

以類似的綜合調節池底板分析：C15商品混凝土墊層的綜合單價為433.54元/m3；池體C30商品混凝土抗滲等級P8的綜合單價為537.1元/m3；底板鋼筋為三級鋼Φ16@200雙層雙向，經計算每平方米的含鋼量為38 kg，綜合單價為4 421.89元。

經計算：C15商品混凝土墊層厚度為100 mm，造價為43.35元/m2；池底板的厚度保守設計厚度應為300 mm，C30商品混凝土抗滲等級P8的造價為161.13元/m2；底板鋼筋的造價為168.03元/m2。折合每平方米鋼筋混凝土底板的單價應為372.51元。

HDPE土工防滲膜的構造為兩布一膜再加上預埋在混凝土里的鎖扣條，無紡布的綜合單價為11.74元/m2，防滲膜的綜合單價為76.98元/m2，折合起來的綜合單價為88.72元/m2。

綜上所述，HDPE土工防滲膜的單方造價相比鋼筋混凝土底板的單方造價節約283.79元/m2，綜合池底總面積為8 980 m2，共節約投資254.84萬元。

4.2 工期對比

大型鋼筋混凝土水池，按照設計規范的要求通常不超過30 m需設置伸縮縫。根據圖紙要求，綜合池長度90.55 m、寬86 m，假設污水池底板為鋼筋混凝土結構的話，至少需要被分割成12個分區和6道伸縮縫，由4.1計算可知，墊層混凝土方量大約為898 m3、底板混凝土總方量大約為2 850 m3、鋼筋大約為350 t[5]。

根據以上工程量以及工序的銜接與穿插，為了便于止水帶的安裝，被分割成12塊的底板需分區塊穿插施工。施工步驟應為：墊層混凝土澆筑和養護4 d→第一分區6塊底板的鋼筋幫扎6 d、伸縮縫鋼筋加強2 d→止水帶的安裝2 d→模板施工2 d→砼的澆筑與養護5 d；第二分區6塊底板的鋼筋幫扎5 d、伸縮縫鋼筋加強2 d→止水帶的安裝1 d→模板施工2 d→混凝土的澆筑與養護2 d；養護14 d后進行雙組分聚硫密封膠的灌注[5]。

綜上所述，經過精心組織、合理的計劃安排，鋼筋混凝土底板的施工，總工期至少需要一個半月的時間。

HDPE土工防滲膜的施工工序分兩次：一是鎖扣條的預埋，一是防滲膜的施工。鎖扣條的預埋施工是不影響工期的，它是穿插在鋼筋工程的進度之中的，鋼筋綁扎工序驗收完成，鎖扣條隨之綁扎完成，不占用主工期。

防滲膜施工兩大關鍵點，防滲膜卷材的鋪設和焊接；卷材鋪設需要吊車配合，8 980 m2的底板分4各分區施工，一個分區的施工連鋪設加焊接三天的時間就可以完成，四個分區也就12 d的時間，加上修補與驗收的時間，15 d的施工周期滿足了總工期的需要，工期節約至少30 d。

5 結語

近幾年，HDPE土工防滲膜工藝在四川射洪縣、天津新河、河北高陽縣、山東巨野縣、遼寧寬甸縣和內蒙古察右后旗土牧爾臺工業園區等多處污水處理廠獲得實際應用，證明了該工藝在污水處理工程中作為防水構造層是成功的，施工簡單、造價低廉。與鋼筋混凝土相比，該工藝既縮短了工期又降低了投資，在污水處理工程的建設中是一項非常值得推廣的施工工藝。