道路路基防滲系統(tǒng)HDPE膜施工工藝研究

鄭 林

（中鐵十八局集團有限公司，天津300222）

0 引言

HDPE膜的全稱為高密度聚乙烯膜，原材料無毒環(huán)保，并且具有很強的抗?jié)B防漏性，化學穩(wěn)定性也比較高。被廣泛應用在道路路基、水利工程的防滲漏系統(tǒng)中。在南堤路工程施工中就采用了HDPE膜，為保證施工質量，采用國外進口的2mm厚雙糙面HDPE膜，通過對施工過程施工工藝的控制，結合南堤路工程施工病害控制要點，有效保證了施工質量。

1 工程概述

南堤路工程位于天津南港工業(yè)區(qū)，施工范圍為：西起南港二街，東至南港四街。道路里程樁號為：K0+000～K2+050，全長總計：2 050m。主要包括道路工程、排水工程及環(huán)保工程三個部分。工程總投資1.53億元，總工期為2014年3月23日至2015年6月30日，其中環(huán)保工程所屬工期為2014年4月1日至2014年10月30日。具體施工效果圖如圖1所示。

圖1 南堤路效果圖

2 HDPE膜施工工藝特點

HDPE膜施工工藝在水利工程防滲漏中的應用比較多，但在公路路基防滲系統(tǒng)中的應用比較少，缺乏可借鑒和參考的經驗及啟示。HDPE膜在本工程中應用的主要目的是對施工中的相關參數和數據進行收集整體，并探索HDPE膜施工工藝在道路路基防滲系統(tǒng)中應用的方式方法[1]。

3 HDPE膜施工工藝原理

HDPE膜在道路路基防滲系統(tǒng)中應用的重點是如何有效控制HDPE膜焊接質量，以及路基受到荷載后的不均勻沉降。通常采用Ziegler-Natta聚合法制作而成，和其他膜相比，HDPE膜在分子鏈上沒有支鏈的存在，分子鏈排列比較整齊，并且密度比較高。具有防滲系數高、化學穩(wěn)定性強、耐老化、抗植物根系、機械強度高等特性，被廣泛應用在道路路基防滲系統(tǒng)施工中。

4 道路路基防滲系統(tǒng)HDPE膜施工工藝研究

4.1 可行性分析

為驗證HDPE膜施工工藝能否達到設計效果，需要對施工工藝的可行性進行全面考察，具體做法為：HDPE膜施工工藝研究人員聯合HDPE防滲膜廠家技術人員，聯合業(yè)主、監(jiān)理對試驗段的HDPE防滲膜焊縫進行檢查，檢查點數為1 200個，發(fā)現110不合格頻數，合格率僅為91%，具體結果如表1所示。

從表1中可以看出，焊縫寬度不夠、焊縫平順度差是HDPE防滲膜焊縫的兩個主要質量問題，如果對占少數的其它項不予處理，完全解決兩個主要問題后焊縫一次焊接合格率最高能達到99.39%（100%-9%×6.8%)[2]。

表1 HDPE防滲膜焊縫質量問題頻數統(tǒng)計表

4.2 HDPE膜的施工

在施工前必須切實做好下承層和回填質量，工業(yè)廢渣土層頂部做堅實平整處理。按照工程施工對裂縫開展的要求，坡度開展在1：3左右，從而確保在保證HDPE膜不被破壞的前提下，提升路基的壓實度，以免在后期施工中發(fā)生橫向裂縫。在道路路基底部HDPE膜鋪設時，要先在底部鋪設一層GCL，確保路基基底平整度達到設計要求后再鋪設HDPE膜。在HDPE膜垂直深度20～25mm之內，嚴禁存在樹根、有機土、石塊、鋼筋頭等雜質，避免扎破HDPE膜[3]。

根據道路路基防滲系統(tǒng)實際情況，裁剪HDPE膜，確保HDPE膜的尺寸、規(guī)格等參數能滿足設計要求。此外，在道路路基邊坡和基底使用HDPE膜時，為避免HDPE膜發(fā)生脫落現象，需要用生態(tài)袋進行臨時錨固，并檢查HDPE膜的搭接寬度是否大于100mm，不滿足時要及時調整，確認達到設計標準后才能進行下一道工序施工。

4.3 影響HDPE膜施工的要因和控制措施

4.3.1 下承層平整度不滿足要求

在HDPE膜焊接前，使用3米長直尺對下承層，即灰土頂面層進行平整度檢查，發(fā)現部分區(qū)域平整度偏差超出了規(guī)范要求，焊接設備安裝在不平整的下承層施焊時出現顛簸現象，導致了焊縫的不平整。

處理措施為：采用壓路機、平地機對下承層進行修整，但道路路基的下承層鋪設完成后，需要對基底做平整處理，清除基底垂直深度25～30cm范圍中的樹根、瓦礫、石子等雜物，避免損傷HDPE膜?；谉o滲水、積水現象。

基底兩側采用8%灰土筑壩封閉，筑壩灰土分層碾壓，每層厚度為20cm，分層碾壓達到設計標高后采用機械刷坡，最后由人工修整成1：1.5的坡面，基底拐角處修整為倒圓角，其圓弧半徑為50cm

4.3.2 防滲膜鋪設時接縫位置不合理

通過對現場防滲膜滾鋪情況調查，發(fā)現部分區(qū)段防滲膜由于裁剪尺寸不合理，接頭位置留在了基底拐角處，搭接寬度和焊縫質量都得不到保證[4]。

措施措施為：根據道路路基的實際寬度，設定埋設區(qū)的長度，選擇長80m，寬6.5m的防水卷材順施工方向進行均勻鋪設，減少焊接接縫。如果在埋設時發(fā)現HDPE膜長度不足，則要進行長向拼接，先進行縱向焊縫焊接，然后進行橫向焊縫焊接，每天焊縫之間的距離不能低于50cm，并呈T字型，T字型橫向焊縫如圖2所示。

圖2 T字型橫向焊縫圖

在一般邊坡和基底鋪設防滲膜時，先用生態(tài)袋進行臨時錨固，通常使接縫排列方向平行于最大坡度線，然后檢查膜片的搭接寬度是否大于10cm。需要時及時調整，為下道工序做好充分準備。同時，HDPE膜沿基槽底部、兩側邊坡整體平鋪后，在工業(yè)廢渣土頂部反包焊接，避免在基槽底部及兩側坡面上出現縱向接縫，有效降低施工荷載及后續(xù)行車荷載對HDPE膜的影響。

4.3.3 焊接前未清理干凈防滲膜焊接面

現場檢查，發(fā)現部分區(qū)段焊接面存在少量塵土等雜物，導致接縫處表面不平整。

處理措施為：DPE膜鋪設后，先用空壓吹風機吹掃焊接面及下承層，確保焊接范圍內無土石顆粒等影響焊機運行的雜物；其次采用棉布對兩條焊縫搭接結合面進行擦拭，確保焊接面能緊密結合；最后清理防滲膜頂面，確保焊接成型后表面干凈整潔。防滲膜麻面和不平整處，用打磨機將搭接寬度15cm范圍內的膜面打毛，形成糙面以增加其接觸面積，但其深度不可超過膜厚的10%，打毛時要輕輕操作，盡量少損傷膜面。對厚度≥2mm的膜，要打出45°的坡口[5]。

4.3.4 焊接方法有待改進

對試驗段采取雙縫焊接工藝的防滲膜進行檢查后，發(fā)現總有少數區(qū)段存在焊縫不嚴密和焊接寬度不足的現象,雙縫焊接工藝有待改進。

處理措施為：為了保證焊縫施工質量，HDPE防滲膜焊縫由通常的雙縫焊接調整為三縫焊接，搭接寬度由10cm加寬為15cm，保證了HDPE防滲膜的防滲質量，提高了一次焊接合格率。HDPE膜三縫焊接后可在土工膜上形成三個封閉的空間以便進行壓力測試。測試時先暫時密封待測焊縫的兩端，將空氣輸入裝置插入焊縫內，產生封閉空間后加壓至250kPa，維持3～5分鐘，然后在焊縫一端開孔放氣，氣壓表指針能迅速歸零即為合格。

HDPE膜三縫焊接后須通過電火花檢測，該方法等效于真空檢測，利用35kV的高壓脈沖電源探頭，在距離焊縫10～30mm高處探掃，無火花出現視為合格，出現火花的部位說明有漏洞，需補焊[6]。

5 施工效果檢查

對策全部實施后，對南堤路南港二街至南港三街段HDPE防滲膜焊接情況進行檢查，檢查點數為1 200個，發(fā)現僅有15個不合格點，合格率為98.7%。HDPE防滲膜焊縫質量問題前后對照調查表如表2所示。

表2中可以看出，措施實施后，有效解決了焊縫寬度不夠和焊縫平順度差的問題，不合格點數量明顯減少。

6 結束語

綜上所述，本文結合工程實例，研究了道路路基防滲系統(tǒng)HDPE膜施工工藝，研究結果表明，HDPE膜施工比較傳統(tǒng)傳統(tǒng)防滲施工技術難度大。天然粘土的滲透系數為10-4～10-6cm/s、膨潤土的滲透系數為10-9～10-10cm/s、無機人工改性粘土的滲透系數為10-7～10-10cm/s、高分子防滲材料的滲透系數為10-11～10-13cm/s。HDPE 膜的滲透系數為 10-12～10-16cm/s。從中可以看出HDPE膜防滲效果比較好。本文總結出HDPE膜施工工藝在道路路基防滲施工中該材料的施工相關技術參數，應用在南堤路工程中得到良好應用，值得大力推廣應用。

表2 HDPE防滲膜焊縫質量問題前后對照調查表