李世龍，孫增武

中國(guó)石油管道局工程有限公司國(guó)際事業(yè)部，河北 廊坊

1.引言

土工防滲膜是由聚乙烯膜基材與土工布復(fù)合制成的防滲材料，具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度高，耐環(huán)境應(yīng)力開裂與耐撕裂性能好，同時(shí)還具有普通防水材料無(wú)法比擬的防滲效果[1]。廣泛應(yīng)用于水庫(kù)、堤壩、蓄水池、引水涵洞、公路、鐵路等建筑物的基層防水施工中，以及各種地下、水下工程、垃圾掩埋場(chǎng)、污水處理場(chǎng)、廢水處理場(chǎng)等工程建設(shè)中[2]。鹽漬地段長(zhǎng)輸管道鋪設(shè)時(shí)，在管道施工已經(jīng)完成組對(duì)焊接、環(huán)焊縫無(wú)損檢測(cè)、防腐補(bǔ)口、陰保電纜焊接和火花檢漏儀檢漏等工序后，常在管道外表面包裹土工防滲膜作為附加防腐層，保障管道的耐腐蝕性、耐水性。

2.工程背景

別伊涅烏–奇姆肯特天然氣管道西起哈薩克斯坦西部曼吉斯套州的別伊涅烏鎮(zhèn)，途經(jīng)阿克糾賓州、克孜洛爾達(dá)州、突厥斯坦州，止于南部奇姆肯特市，是橫貫中亞大路中哈天然氣管網(wǎng)的重要干線，是中國(guó)能源通道重要的組成部分。管道全長(zhǎng)1477km，管徑1067mm，鋼管為X70級(jí)高強(qiáng)鋼管材、具有三層聚乙烯防腐層。該天然氣管道項(xiàng)目鹽漬地段管道采取地下管溝敷設(shè)，管道鋪設(shè)的設(shè)計(jì)方案見圖1，在管道三層聚乙烯防腐層基礎(chǔ)上，外包土工防滲膜防水，最后用聚合塑料壓重箱進(jìn)行配重。

3.土工防滲膜施工方法

3.1.施工前準(zhǔn)備

3.1.1.吊裝及運(yùn)輸

土工防滲膜是以輥筒的形式出廠，在吊裝和運(yùn)輸過(guò)程中不能損壞外包裝和產(chǎn)品本身，具體要求如下：使用專門的裝卸設(shè)備進(jìn)行吊裝，如叉車、吊車等；運(yùn)輸車輛要具有足夠的承載能力，且保持車內(nèi)干凈，不能有尖銳物體或硬質(zhì)雜物；為防止輥筒在運(yùn)輸過(guò)程中移動(dòng)或滾動(dòng)，應(yīng)使用木楔或綁扎帶進(jìn)行固定；施工現(xiàn)場(chǎng)卸貨時(shí)，需將輥筒放在平坦的地面上，并提前去除地面的尖銳物體，如石頭、樹枝、碎玻璃等，也可使用土工織物作為緩沖保護(hù)材料。

3.1.2.儲(chǔ)存

輥筒平行放置在室內(nèi)干凈、平整的基座上，采用3層堆放方式，底層4卷、中間3卷、頂層2卷；為避免滾動(dòng)，應(yīng)采用木楔或綁扎帶進(jìn)行固定。無(wú)原廠外包裝的情況下，在開放區(qū)域存放時(shí)間不得超過(guò)7天；如果原廠包裝完好，可以存放在室外，但是需要避免陽(yáng)光直射、遠(yuǎn)離加熱設(shè)備和明火。

3.1.3.現(xiàn)場(chǎng)施工條件要求

在管道已經(jīng)完成組對(duì)焊接、環(huán)焊縫無(wú)損檢測(cè)、防腐補(bǔ)口、陰保電纜焊接和火花檢漏儀檢漏等工序后，方可進(jìn)行土工防滲膜的安裝。安裝可以在管道下溝前進(jìn)行，也可以管道下溝后在溝下進(jìn)行。對(duì)于管徑為1016mm 的管道，在溝下進(jìn)行安裝作業(yè)時(shí)，應(yīng)確保溝底寬度至少為3.2 m，管底到溝底的距離應(yīng)滿足安裝所需高度，但不得超過(guò)0.5m。安裝土工防滲膜后的管道埋深必須滿足設(shè)計(jì)埋深標(biāo)高。

3.2.安裝方法及技術(shù)要求

焊接是將土工防滲膜安裝到管道表面最可靠的方法。焊接可以通過(guò)熱熔式焊接和擠壓式焊接來(lái)完成。上述2種焊接方式都能夠提供可靠的連接焊縫，保證連接焊縫與土工防滲膜本身一樣牢固和穩(wěn)定。

焊接土工防滲膜時(shí)，天氣應(yīng)選擇氣溫在5~30℃之間、自然風(fēng)力不超過(guò)4 級(jí)[3]。安裝工作開始前，應(yīng)根據(jù)管道直徑和所需包裹長(zhǎng)度繪制尺寸大小和排列方式的安裝圖。搭接尺寸不小于150mm，水平搭接的橫向焊縫應(yīng)設(shè)置在管道頂部。先在管道頂部焊接橫向焊縫，再焊縱向環(huán)焊縫，橫向焊縫和縱向環(huán)焊縫應(yīng)成T 字型交叉，盡量避免焊縫十字交叉；縱向環(huán)焊縫之間的距離不得小于500 mm。

3.3.焊接施工

土工防滲膜焊接必須由經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的人員使用專業(yè)的焊接設(shè)備進(jìn)行，一般采用熱風(fēng)焊機(jī)、熱楔焊機(jī)或熱風(fēng)熱楔聯(lián)合式焊機(jī)等。根據(jù)天氣條件和實(shí)際情況選擇焊接方式，焊接參數(shù)應(yīng)根據(jù)焊機(jī)的操作說(shuō)明在焊機(jī)上設(shè)定。在正式焊接之前，必須對(duì)用于管道鋪設(shè)的土工防滲膜進(jìn)行試焊，試焊完成后對(duì)焊縫進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性測(cè)試，測(cè)試合格后方可在管道上正式焊接。焊接安裝前，首先將土工防滲膜平鋪在準(zhǔn)備好的操作地面上，切成所需的尺寸，然后借助特殊的緊固件(卡環(huán)、膠帶等)固定到管道表面準(zhǔn)備焊接。

為了保證焊接質(zhì)量和速度，盡量使用熱楔焊機(jī)進(jìn)行焊接，提前檢查確認(rèn)熱楔焊機(jī)的加熱楔光滑、無(wú)附著物，搭接處土工防滲膜平整、潔凈無(wú)異物，預(yù)留搭接寬度滿足技術(shù)要求等。該項(xiàng)目中主要采用雙軌熱楔焊機(jī)，熱楔焊機(jī)加熱到一定溫度使土工防滲膜熔化，并且在雙軌壓力輥的作用下使搭接處土工防滲膜熔合為一體形成可靠性更高的雙焊縫，雙焊縫之間形成用于檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量的試壓通道。

熱楔焊機(jī)難以操作的地方可使用擠壓式熱風(fēng)焊接，具體部位為：土工防滲膜包裹區(qū)間兩端與管道表面三層聚乙烯防腐層縱向連接處、T 型接頭連接處、陰保電纜引出部位的密封處、焊縫的修補(bǔ)處、嚴(yán)密性試驗(yàn)后的密封處及其他破損修補(bǔ)處?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作中，采用擠壓式熱風(fēng)焊機(jī)，焊接前檢查槍頭的滑塊，磨損較嚴(yán)重時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。該項(xiàng)目使用土工防滲膜本身作為焊材，熔化的焊材在壓力作用下送到焊接表面，在熱氣流作用下熔融在焊接表面形成熱熔堆焊的單焊縫，從而實(shí)現(xiàn)擠壓焊接。

在焊接土工防滲膜時(shí)，外部條件對(duì)焊接方法和焊接質(zhì)量有重要影響。因此，安裝應(yīng)符合以下條件：在沒有保護(hù)措施(例如搭建臨時(shí)遮雨棚)的情況下，雨天禁止進(jìn)行焊接；在大風(fēng)天氣焊接時(shí)，應(yīng)使用沙袋壓重或膠帶固定后進(jìn)行焊接；在大風(fēng)天氣進(jìn)行擠壓焊接時(shí)，為了消除風(fēng)冷引起的焊接缺陷，必須保證焊機(jī)槍頭的熱氣流不被冷風(fēng)直吹；冬季低溫下焊接時(shí)，建議用腳手架搭建長(zhǎng)廊，腳手架上覆蓋防水、防潮的油布形成一個(gè)臨時(shí)的保溫長(zhǎng)廊，距離地面0.5m 高處放置溫度計(jì)，長(zhǎng)廊內(nèi)設(shè)置熱風(fēng)機(jī)或加熱器進(jìn)行加熱，以保證焊接質(zhì)量。

4.質(zhì)量檢驗(yàn)方法

質(zhì)量檢驗(yàn)分2 個(gè)階段進(jìn)行：

1)安裝和焊接進(jìn)程中，對(duì)焊縫結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和嚴(yán)密性進(jìn)行檢驗(yàn)；

2)安裝和焊接完成后，對(duì)整體外觀和嚴(yán)密性進(jìn)行檢驗(yàn)。

4.1.焊縫檢驗(yàn)

4.1.1.焊縫結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)

土工防滲膜焊接完成后，對(duì)焊縫進(jìn)行目視外觀檢查。在目視檢查過(guò)程中主要對(duì)焊縫結(jié)構(gòu)(如焊縫搭接處的尺寸不小于150 mm，焊縫的高度不得超過(guò)土工防滲膜材料的厚度等)進(jìn)行檢查，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的焊縫缺陷應(yīng)予以消除。

4.1.2.焊縫強(qiáng)度檢驗(yàn)

測(cè)試焊縫強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)使用20~50 mm 寬的焊縫樣品，樣本長(zhǎng)度應(yīng)滿足進(jìn)行破壞測(cè)試的要求，如果沿著焊縫用強(qiáng)力將焊接在一起的土工防滲膜撕開，而焊縫本身沒有分開，則認(rèn)為焊接是牢固的。

4.1.3.焊縫嚴(yán)密性檢驗(yàn)

焊縫的嚴(yán)密性采用氣壓檢測(cè)法，向雙焊縫間的試壓通道注入壓縮空氣(焊接后時(shí)間不小于1h)，通過(guò)查看壓力損失情況來(lái)檢查焊縫的嚴(yán)密性，具體方法如下：

1)在焊縫試壓通道一端安裝用于注入壓縮空氣的針式氣嘴；

2)注入壓縮空氣，檢查空氣流通性，確保壓縮空氣能夠充盈整個(gè)檢驗(yàn)試壓通道；

3)密封住焊縫另一端頭，注入壓縮空氣并達(dá)到所需測(cè)試壓力；

4)停止注入壓縮空氣，穩(wěn)壓后靜置10min；

5)如果在10 min 后，壓力衰減不超過(guò)初始值的10%，則認(rèn)為焊縫嚴(yán)密性滿足要求。測(cè)試壓力和穩(wěn)壓時(shí)間取決于土工防滲膜材質(zhì)、厚度和環(huán)境溫度等。該項(xiàng)目中土工防滲膜厚度對(duì)應(yīng)測(cè)試壓力如表1所示。

Table1.The soilimpermeablefilm thickness correspondingto test pressure 表1.土工防滲膜厚度對(duì)應(yīng)測(cè)試壓力

4.2.整體外觀和嚴(yán)密性檢測(cè)

土工防滲膜安裝和焊接結(jié)束后，進(jìn)行整體目視外觀檢查，劃痕和裂紋的深度不得超過(guò)土工防滲膜材料厚度的10%；由于聚合物材料在溫度作用下會(huì)發(fā)生擴(kuò)展，焊接過(guò)程中溫差導(dǎo)致土工防滲膜起皺是允許的；如果有較大的缺陷或頻繁出現(xiàn)缺陷的不符合區(qū)域，該區(qū)域應(yīng)重新進(jìn)行包裹焊接。

對(duì)包裹的整體進(jìn)行嚴(yán)密性檢測(cè)，確保土工防滲膜的防水、防腐性能。具體檢驗(yàn)方法與焊縫嚴(yán)密性檢驗(yàn)方法基本一致，按照表1的壓力要求，向管道外壁與土工防滲膜之間的環(huán)腔注入壓縮空氣，達(dá)到試驗(yàn)壓力后，靜置10 min，壓力衰減不超過(guò)初始值的10%，則認(rèn)為整體的嚴(yán)密性滿足要求。實(shí)際操作時(shí)也可以使用真空方法和火花檢漏方法檢查整體嚴(yán)密性。

5.結(jié)語(yǔ)

土工防滲膜作為在工業(yè)和生活中廣泛使用的土工復(fù)合材料，其施工安裝方法非常成熟，但是作為附加防腐層在長(zhǎng)輸管道上應(yīng)用的實(shí)例不多。結(jié)合管道施工工序，對(duì)管道外包裹土工防滲膜的施工方法和質(zhì)量檢驗(yàn)方法進(jìn)行了介紹，該施工方法和質(zhì)量檢驗(yàn)方法在鹽漬地段管道施工中得到了實(shí)際應(yīng)用，方法有效可行、滿足設(shè)計(jì)要求，為今后石油天然氣長(zhǎng)輸管道安裝土工防滲膜提供了借鑒和參考。