HDPE膜防滲施工工法

《HDPE膜防滲施工工法》是中國水利水電第十二工程局、中國水利水電第十三工程局、上海市第一市政工程有限公司、廣州勝義環保工程有限公司完成的建築類施工工法，完成人是李洪林、李秋生、楊濤、季嶸、張道玲、楊輝。該工法適用於利用HDPE膜進行防滲的水庫工程施工。

《HDPE膜防滲施工工法》主要的工法特點是：施工方法快速，提高了施工強度、縮短了施工工期、降低了施工管理成本。

2008年1月31日，《HDPE膜防滲施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：HDPE膜防滲施工工法
• 工法編號：YJGF303-2006
• 完成單位：中國水利水電第十二工程局、中國水利水電第十三工程局、上海市第一市政工程有限公司、廣州勝義環保工程有限公司
• 主要完成人：李洪林、李秋生、楊濤、季嶸、張道玲、楊輝
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：2005-2006年度國家二級工法

形成原因

水庫庫底HDPE膜防滲結構是整個水庫的生命經濟線，工程質量直接關係到工程的運行安全和經濟效益。庫底HDPE膜防滲系統一般由中央HDPE膜防滲結構和庫盆周邊錨固結構組成。工程施工中，怎樣避免HDPE膜受到破壞、確保HDPE膜和周邊結構施工質量是項重大的技術難題。中國水利水電第十二工程局通過開展科技創新，取得了“蓄能電站水庫庫底HDPE膜防滲系統施工技術研究”這一新成果，同時，形成了水庫庫底《HDPE膜防滲施工工法》。通過該項目研究和套用，取得了厚HDPE土工膜的焊接、修補、檢測施工工藝和施工經驗同時，《HDPE膜防滲施工工法》在蓄能電站的套用效果明顯，具有社會和經濟效益。

工法特點

《HDPE膜防滲施工工法》的工法特點是：

一、確定低溫氣候條件下的HDPE膜焊接技術。

二、HDPE膜採用快速施工方法，提高了施工強度、縮短了施工工期、降低了施工管理成本。

三、試驗研究確定了新型的HDPE膜周邊錨固形式及施工工藝。

四、採用無損檢測技術，並獨創HDPE膜周邊機械連線滲漏檢測的技術方法，保證了HDPE膜的完好性。

五、創造性地解決了T形接頭的連線技術。

六、採用封閉施工，確保了HDPE膜施工質量、避免HDPE膜施工期間受到破壞。

七、檢測惡劣環境對HDPE膜母材及焊縫的影響效果，為類似工程設計、施工提供了重要的參考依據。

適用範圍

《HDPE膜防滲施工工法》適用於利用HDPE膜進行防滲的水庫工程施工。

工藝原理

《HDPE膜防滲施工工法》的工藝原理敘述如下：

HDPE膜相互之間採用焊接連線。HDPE膜焊接分熱楔、熱合熔、擠壓和熱熔等四種焊接方式。焊接的基本原理是對HDPE膜接觸部位進行加熱，使HDPE膜表面熔深範圍內產生分子滲透和交換並融為一體。HDPE膜與周邊結構通過螺栓機械錨固固定，並利用錨固分層結構中的柔性填料防滲。

施工工藝

• 工藝流程

《HDPE膜防滲施工工法》的施工工藝流程如下：

一、HDPE膜防滲結構層施工工藝流程

HDPE膜防滲結構層一般自下而上分別為：下支持墊層、土工席墊、下臥土工布、HDPE膜防滲層、上覆土工布保護層。施工工藝流程見下圖。

HDPE膜防滲結構施工工藝流程圖

二、周邊結構施工工藝流程

HDPE膜周邊結構由錨固結構與分層防滲結構組成。施工工藝流程見下圖。

HDPE膜周邊錨固結構施工工藝流程圖

操作要點

《HDPE膜防滲施工工法》的操作要點如下：

一、施工基面準備

1.基體平整、基底密實均勻，確保基面平整無尖銳物，無滲水、淤泥、集水，周邊錨固線範圍基面光潔。

2.清除鋪設範圍的樹根、超徑稜角塊石、鋼筋頭、鋼絲、玻璃屑等有可能損傷HDPE膜的雜物。

3.經過驗收合格的HDPE膜施工區域進行封閉圍護，設立醒目的警示標誌，嚴禁閒雜人員及機械設備通行。

4.土工布儘量鋪設平順、無大的起伏和明顯褶皺。

5.鋪設完成，全面檢查隱匿在土工布中的斷針頭和其他尖銳物，並及時清除。

二、HDPE膜施工

1.攤鋪

（1）土工膜鋪設在氣溫5攝氏度以上、膜溫20攝氏度以上、風力4級以下無雨、無雪的乾燥暖和的天氣中進行。

（2）庫盆周邊形狀不規則，HDPE膜按先中央、後周邊的順序進行鋪設。中央區域HDPE膜鋪設時，根據HDPE膜幅寬及HDPE膜受溫度變化影響情況在周邊預留施工道路，待中央區域鋪設完成後再鋪設預留部位HDPE膜，周邊HDPE膜鋪設與周邊錨固施工同步進行。

（3）場內HDPE膜採用專用台車進行運輸、人工滾鋪（下圖）。運輸過程中儘量避免膜材受到擠壓、劃傷，滾鋪時兩側用力均勻、攤鋪平順、舒緩，並按產品說明書要求和現場試驗成果預留溫度變化所引起的伸縮變形量。

HDPE膜滾鋪示意圖

（4）HDPE膜拼縫錯縫不小於5米。

（5）周邊不規則部位HDPE膜鋪設程式為：

①將周邊與中央區域已鋪設完成HDPE膜進行預拼接並預留搭接余幅；

②根據周邊不規則邊形狀對鋪設區域HDPE膜進行裁剪、錨固；

③焊接周邊與中央區域HDPE膜預留縫。

（6）膜與膜之間、膜與基面之間壓平、貼緊，不能有夾砂、夾水、夾塵等異物。

（7）接縫處的HDPE膜下的土工織物必須壓茬平整、無褶皺。

（8）HDPE膜鋪設後，凡能對HDPE膜造成危害的物件均不應留在膜上或攜帶在膜上行走。

2.焊接

HDPE膜之間連線採用焊接，HDPE膜採用平搭焊接方法進行連線，長直焊縫採用搭接寬度10厘米、焊縫寬度1.4厘米、縫間距5厘米的雙焊縫，短焊縫及缺陷修補採用單焊縫，三片HDPE膜之間採用“T”字形接頭。HDPE膜雙焊縫見下圖。焊接施工要點如下：

HDPE膜連線示意圖

（1）大面積土工膜施焊及每天焊接作業前，根據現場的氣候條件，取小樣條進行焊接試驗，試焊結果作為正式焊接的參數。

（2）HDPE膜採用LEISTER型熱楔式自動焊機、LEIS-TER型手持擠出Triac-天rive式焊機、型手持式半自動爬行熱合熔焊機和DSH-Cl型熱風槍等焊機焊接，不同部位應選擇適宜的焊接工藝。各種焊接施工工藝流程見下表。

（3）HDPE膜焊接過程中，應根據環境（氣溫、地面平整度、光照強度、風速等）適時調整焊接參數。外界環境不適宜HDPE膜焊接施工時，應立即停止焊接施工。

（4）焊縫溫度降至常溫前，不得對焊縫進行張拉、剝離等擾動。

（5）低溫時段焊接HDPE膜，應對剛完成的焊縫採用厚棉被覆蓋保溫，避免焊縫部位溫度驟降導致焊縫脆斷。

3.T形接頭施工

T形接頭參見下圖。T形接頭相鄰膜之間的縱向縫採用熱楔式焊機焊接，外貼HDPE膜採用半自動熱合熔焊機、擠壓焊機將上下兩層HDPE膜熱熔黏結。施工要點如下：

T形接頭示意圖

（1）外貼HDPE膜與下部HDPE膜環行接觸部位須用角磨機將適度打毛，並保持潔淨、乾燥。

（2）外貼HDPE膜必須覆蓋相鄰三條縱橫向直焊縫預留部位，尺寸還須小於檢測真空罩直徑。

（3）與T形接頭相鄰部位三個氣道須熱風槍進行封閉。

（4）T形接頭施工完成須採用真空檢測方法檢測滲透性。

4.缺陷處理

HD膜生產及運輸、施工中所產生的孔洞、劃痕、燙傷、折損、虛焊、漏焊和檢測針孔等缺陷必須修補，修補一般採用外貼HDPE膜利用半自動熱合熔焊機、擠壓焊機將上下兩層HDPE膜熱熔粘結。施工要點如下：

（1）修補部位須適度打毛，打磨範圍稍大於用於修補的HDPE膜，並保持表面乾淨、乾燥。

（2）缺陷修補完成須100%檢測滲透性。

（3）檢測針孔須採用熱風槍熱熔封閉。

三、錨固結構施工

HDPE膜周邊結構見下圖。HDPE膜周邊結構施工，錨固孔採用DDCE-1型鑽機造孔，螺栓採用RE500化學錨固劑固定，並採用螺母固定加固角鋼和螺栓。施工要點如下：

HDPE膜周邊結構示意圖

（1）施工前，先對基礎面進行清理，對凹凸不平部位進行修整。

（2）錨固孔成孔後，用刷子、棉紗清孔，保持孔內潔淨。

（3）由於壓固角鋼與基面之間為柔性防滲材料，錨固劑完全固化後，要反覆緊固螺母，直至緊固力滿足設計要求。

（4）周邊土工膜焊接時應在適宜溫度下進行避免錨固線部位產生“裙邊”現象形成滲水通道。

施工質量檢測

HDPE膜防滲結構施工主要檢測HDPE膜母材及焊縫、周邊結構質量，檢測方法主要有目測、充氣檢測、真空罩無損檢測和滲漏檢測。檢測要點如下：

一、目測

1.全面檢測。

2.檢測出的質量缺陷或有懷疑的部位均採用不同顏色的彩色筆進行標記，並進行詳細記錄。

二、充氣檢測

1.檢測標準為：充氣壓力0.2兆帕、保持5分鐘後，壓力無明顯下降則焊縫合格。

2.充氣檢測留下的針孔必須進行封閉，並進行真空測檢。

三、真空檢測

1.檢測合格標準為：負壓0.02兆帕以下保持30秒，壓力表指針無明顯下降，焊縫上無肥皂泡產生即為合格。

2.檢測範圍必須小於真空罩直徑。

3.真空罩周邊塗抹的密封液不能對HDPE膜腐蝕破壞。

四、周邊滲漏檢測

1.檢測合格標準：檢測箱加水加壓至膜上最大承壓水頭、穩壓8小時，若水壓未降低則表明錨固結構質量合格。

2.採用密封的滲透檢測箱進行檢測。

3.滲漏箱安裝時，不得破壞鄰近部位的HDPE膜和防滲結構。

4.先期加水加壓時，要求壓力徐徐上升，且完全排除箱內空氣。

5.待箱內壓力穩定後再倒計時檢測記錄。

6.穩壓檢測過程中，一旦發現箱體周邊滲水，應立即停止加壓，檢查滲水原因，並重新進行檢測。

• 勞動力組織

《HDPE膜防滲施工工法》施工勞動力組織見下表。

HDPE膜防滲結構施工勞動力組織情況表

序號	工種	單位	數量	備註
1	管理人員	人	4	/
2	技術員	人	4	/
3	焊接工	人	8	含缺陷及檢測針孔修補
4	縫紉工	人	2	/
5	記錄員	人	4	/
6	材料倒運	人	8	/
7	其他配合工	人	48	/
合計		人	78	/

材料設備

一、《HDPE膜防滲施工工法》主要使用的材料為HDPE焊條，技術指標見下表。

HDPE焊條技術指標一覽表

產品名稱	規格型號	材料成分	理化性能	產品密度
塑膠焊條	GH-2/Φ3.7	中密度聚乙烯、碳黑母料、抗氧劑、白油	與《土工合成材料聚乙烯土工膜》GB/T 17643-1998標準 GH-2型聚乙烯土工膜相一致	12.5克/米

二、《HDPE膜防滲施工工法》所使用的主要設備見下表。

機具設備表

序號	設備名稱	設備型號	單位	數量	用途
1	膠輪運輸台車	自製	台	4	土工席墊、土工布、HDPE膜場內運輸
2	吸塵器	/	台	2	膜面接觸部位清理
3	包縫機	/	台	/	土工布縫接
4	氣溫計	/	只	6	環境溫度測量
5	數字溫度計	/	只	2	HDPE膜表面溫度測量
6	風速計	/	只	2	風速測量
7	角磨機	/	台	4	HDPE膜與混凝土接觸面打磨、HDPE膜修補修邊
8	電熱楔式自動焊機	LEISTER Comet	台	2	HDPE膜焊接
9	手持式半自動爬行式熱合焊機	TRIAC-DRIVE	台	2	HDPE膜T形接頭及條形缺陷修補
10	手持擠出式塑膠焊槍	SKR-A	台	2	HDPE膜T形接頭及條形缺陷修補
11	熱風槍	DSH-C1	台	2	檢測針孔等點狀缺陷修補
12	鑽石鑽機	DDEC-1	台	2	地腳螺桿孔造孔
13	電錘	/	台	4	膨脹螺栓孔造孔
14	數字扭力扳手	/	把	2	螺帽緊固
15	拉力測試機	EXAMO-300F	台	1	HDPE膜母材剪下、拉伸及焊縫張拉、剝離強度測試
16	拉拔儀	ML-20	台	1	地腳螺桿錨固力檢測
17	充氣檢測儀	充氣式	台	3	焊縫間氣道密封檢測
18	焊縫測漏真空罩	H-300	台	3	充氣檢測針孔、HDPE膜表面缺陷修補點及T形接頭部位檢測
19	壓力檢測箱	自製	台	3	周邊錨固結構滲透檢測
20	電子全站儀	TCR402	台	1	放樣及焊縫、缺陷點測量
21	水準儀	DS3型	台	2	基礎面高程測量

質量控制

《HDPE膜防滲施工工法》的質量控制要求如下：

一、工程質量控制標準

工程施工質量執行《水利水電工程土工合成材料套用技術規範》、《聚乙烯P土工膜防滲工程技術規範》、《土工合成材料套用技術規範》及《土工膜及附屬結構施工技術要求》。其中，《土工膜及附屬結構施工技術要求》為泰安抽水蓄能電站上水庫HDPE膜施工工藝試驗成果主要施工技術標準分別按下表1、下表2執行。

表1 HDPE膜施工技術標準

序號	檢測項目	技術標準	檢驗方法
1	長直焊縫	焊縫空腔加壓至0.15~0.2兆帕，5分鐘後若壓力下降值小於0.02兆帕	充氣檢測
2	T形接頭及缺陷點	壓力大於或等於0.05兆帕，保持30秒而壓力不降低	真空檢測

表2 周邊錨固結構施工技術標準

序號	檢測項目	技術標準	檢驗方法
1	鑽孔軸線偏差及孔位偏差	±1.5毫米	全站儀、鋼尺檢測
2	防滲結構層	壓力檢測箱內加水加壓0.4兆帕， 保持8小時而壓力不降低	滲透測試

二、質量保證措施

1、HDPE鋪設安全範圍內確保無放炮、開挖、電焊、燃燒、混凝土施工、排水等交叉作業，並實行封閉作業，施工區域禁止施工、檢測以外的無關人員進入。

2、HDPE膜應在氣溫5攝氏度以上、膜溫2攝氏度以上、風力4級以下無雨、無雪的乾燥暖和的天氣中進行。鋪設時按設計要求留有適當的余幅以便拼接和適應氣溫變化。

3、焊接操作人員、質量檢測人員、修補人員必須經過培訓合格，操作熟練後才允許持證上崗。

4、HDPE膜鋪設前，應先全面清除下臥土工布面藏匿的斷針等尖銳雜物等。禁止在凍結的HDPE膜上進行作業。

5、所有與HDPE膜接觸面必須平整、無雜物、油污，HDPE膜搬運過程中不得撕裂外包裝，避免受損破壞。HDPE膜焊縫接觸部位必須乾燥、潔淨。

6、每班焊接作業前，均進行試焊以確定焊接工藝參數，試焊長度不小於1米。

7、電熱楔雙焊縫在焊接過程中，隨時注意焊機的運行情況，根據現場實際情況對焊機行走速度和壓力進行微調。當施工環境不滿足技術要求或影響焊接質量時，停止HDPE膜焊接。

8、HDPE膜不宜長時間暴露，施工中宜邊鋪、邊焊接、邊覆蓋上層土工布，儘量減少在土工膜上行走。

9、HDPE膜接縫邊緣位置校正和剝離檢測時，採用多人手鉗拉拽，避免土工膜集中受力破壞。

10、HDPE膜上作業工具嚴格要求輕拿輕放，小型工具採用專用工具箱存放，工具或工具箱與HDPE膜接觸部位採用柔軟的材料加以防護。施工電源採用護套線，並加裝漏電保護器，避免電纜短路著火燙傷土工膜。

11、焊接機具禁止直接停放在土工膜上要求加裝防護裝置並停放在乾燥、安全地帶。焊接完成，焊機風嘴、電加熱楔等禁止直接對準土工膜，避免燙傷土工膜。

12、水庫蓄水前，對膜面進行全面檢查，並對表面褶皺及時處理。蓄水初期，保持水位緩慢上升，避免基礎不均勻沉降導致HDPE膜受到破壞。

安全措施

採用《HDPE膜防滲施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

一、認真貫徹“安全第一、預防為主”的方針，根據國家有關規定、條例，結合施工單位情況和工程的具體特點，組成專職安全員和班組兼職安全員以及工地安全用電、防汛搶險負責人參加的安全生產管理網路，執行安全生產責任制，明確各級人員的職責，抓好工程的安全生產。

二、施工現場實行定置管理，現場按符合防火、防風、防雷、防洪、防觸電、防高空墜落等安全規定及安全施工要求進行布置，並完善布置各種安全標識。

三、各類房屋、庫房、料場等的消防安全距離做到符合公安部門的規定，室內不堆放易燃品，嚴格做到不在材料倉庫、油品庫、機具庫等倉庫附近使用明火，隨時清除現場的易燃物。

四、進入施工區域的所有人員嚴禁吸菸禁止將火種帶入現場。

五、施工現場的臨時用電嚴格按照《施工現場臨時用電安全技術規範》的有關規定執行。

六、焊接完成，焊機風嘴、電加熱楔等禁止直接對準作業人員和土工材料，必須放回專用工具箱。

七、及時搞好防汛、度汛工作，避免施工場地、材料、設備、人員受到水淹。

八、建立完善的施工安全保證體系，加強施工作業中的安全檢查，確保作業標準化、規範化。

環保措施

《HDPE膜防滲施工工法》的環保措施如下：

一、工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發的有關環境保護的法律、法規和規章，加強對施工燃油、工程材料、設備、廢水、生產生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的紀律制度，做好交通環境疏導，認真接受當地交通管理，隨時接受相關單位的監督檢查。

二、將工程施工場地和作業限制在工程建設允許的範圍之內，合理布置、規範圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。

三、設立專用排水溝、擋渣坎、移動廁所等，認真做好無害化處理，從根本上防止施工、生活污水亂排。

四、經常對施工道路進行灑水保濕養護，防止塵土飛揚、污染周邊環境。

五、廢棄的建築、生活垃圾集中堆放，運輸到指定的位置按要求進行無害化處理。

效益分析

《HDPE膜防滲施工工法》的效益分析如下：

一、該工法與同類工程的工法相比由於實行封閉施工、施工機具先進組織管理到位、施工工藝合理、管理嚴格、質量保證措施到位，有利於文明施工，各種資源能較好地利用，節約了工期，形成了較好的經濟效益。

二、該工法的套用，可以有效解決土石方挖填平衡、減少棄碴和水土流失，有利於環境保護。

三、該工法引進了先進的建築材料、先進的施工工藝和設備，為中國類似工程設計、施工提供了可靠的決策依據和技術指標，新穎的工法技術將促使HDPE膜施工技術的進步，社會效益和環境效益明顯。

套用實例

《HDPE膜防滲施工工法》在泰安抽水蓄能電站上水庫的套用情況如下：

一、工程概況

工程布置在泰山南麓的櫻桃園溝內，由大壩、上水庫、進/出水口、庫盆及防滲系統等組成。水庫右岸橫嶺裂隙密集帶發育，且順溝發育一條60~70米寬的F1大斷層。為解決庫水可能通過裂隙密集帶和F1斷層的滲漏問題，設計採用鋼筋混凝土面板、帷幕灌漿和HDPE膜綜合防滲方案（見下圖），即壩體上游面和右岸岸坡採用鋼筋混凝土面板防滲，左岸及庫尾採用帷幕灌漿防滲，庫底採用1.5毫米厚HDPE膜防滲。鋼筋混凝土面板堆石壩壩頂高程EL413.80米，採用庫盆開挖的弱、強風化石料填築而成，庫底死庫容由庫盆開挖的全、強風化料填築。上水庫總庫容約1147萬立方米有效庫容890萬立方米，死庫容237.25萬立方米，正常蓄水位EL41.00米，死水位EL386米，水庫工作深度24米。

泰安抽水蓄能電站上水庫防滲系統平面布置示意圖

庫區屬東亞溫帶季風氣候區，春季少雨多風，夏季高溫多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷乾燥。庫區多年平均降水量708.0毫米、最大年降水量1475.4毫米、最少年降水量340.5毫米，多年平均氣溫12.8攝氏度、極端最高氣溫40.7攝氏度、極端最低氣溫-22.攝氏度，多年平均風速2.6米/秒、最大風速24米/秒，多年平均日照百分率為59%、最高為64%、最低為51%，最大凍土深為46厘米，最大積雪深為20米，最大覆冰厚度30毫米。工程庫底水平HDPE膜與周邊混凝土面板、趾板、連線板、庫底廊道、帷幕灌漿形成封閉的防滲結構，周邊連線結構長1884米。庫底防滲HDPE膜高程EL374.2米、膜上設計承壓水頭35.8米。庫底HDPE防滲結構自下而上為：庫底填渣區（最厚處約40米）、120厘米下支持過渡層、65厘米厚下支持墊層、6毫米厚土工席墊、滌綸針刺無紡土工布500克/平方米、1.5毫米厚HDPE防滲單膜、滌綸針刺無紡土工布500克/平方米、30千克/只矩陣分布的土工砂袋。

二、施工情況

在該工程施工過程中，進行了工藝試驗，確定了HDPE膜焊接和修補工藝、檢測方法。其中，HDPE膜採用平搭焊接方，通長焊縫採用雙焊縫、搭接寬度10厘米、焊縫寬度1.4厘米、縫間距5厘米，短焊縫及缺陷修補採用單焊縫，搭接寬度根據焊縫及缺陷特徵確定。三片相鄰的HDPE膜之間採用“T”字型接頭。HDPE防滲結構施工檢測方法分別為：目測、充氣檢測、真空檢測和滲漏檢測。HDPE膜防滲工程於2003年11月5日開始進行試驗工作，2005年4月30日全部施工結束。其中，土工席墊以上結構施工開始於2004年11月7日，並於2005年4月24日施工結束。

三、工程檢測與結果評價

工程庫底採用1.5毫米厚HDPE膜作為庫底防滲，鋪設面積160797.8平方米，周邊錨固結構1884米，HDPE膜焊縫總計812條、縫長34269.97米、T形接頭900處。上水庫於2005年4月先後通過安全鑑定和蓄水驗收，並於2005年5月31日正式下閘蓄水，已經歷設計正常蓄水位EL410米的考驗，綜合檢測結果均表明HDPE膜防滲效果良好，工程運行正常，各項指標符合設計要求。工程施工全過程處於安全、穩定、快速、有序的可控狀態，HDPE膜鋪設最高強度達到8200平方米/天，達到高效、快速施工。工程質量優良率達到96%，且無安全生產事故發生，也無環境投訴事件發生。如下圖1~下圖4所示。

榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《HDPE膜防滲施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。