垃圾填埋场HDPE防渗膜焊接施工工艺

垃圾填埋场HDPE防渗膜施工工艺编制人：许有天时间：2010年12月垃圾填埋场HDPE防渗膜焊接施工工艺1前言随着社会经济的发展和人们物质生活水平的不断提高，城市生活垃圾的露天堆放、或直接采用自然沟填和坑填等传统处理方式逐步被采用人工水平防渗技术和填埋场释放液的净化处理技术所取代，此项技术满足环境保护的需要，节约土地资源，已成为现代城市垃圾处理的主要方式。HDPE膜作为新型土工合成材料，以其优良的防渗性能和较大的抗拉、抗延伸性能成为了现代垃圾填埋场中的首选防渗层材料，而HDPE膜的焊接技术是施工工艺成败的关键所在。如何“快、好、省、优”地完成垃圾填埋场HDPE膜焊接连接，为此，我们结合多项工程实例总结出此类HDPE防渗膜焊接施工工法。本工法已在常山县城乡一体生活垃圾卫生填埋场一期工程、台州市椒江区生活垃圾填埋场等工程中得到运用，效果良好。2工艺特点2.1管道需要穿过HDPE膜的地方采用改进的“管穿膜”特殊工艺进行处理，能够很好的保证密封不透水，与传统的施工方法相比，包裹HDPE管的管套不再是单一的圆筒状，而是喇叭状，这样在延长了管套与HDPE膜的焊缝长度的同时，在加强措施方面在焊缝的地方采用双轨焊重新焊上新的HDPE膜确保了接缝处万无一失；而传统的方法在接缝处，焊缝长度小，在转角处也不利于操作，更不能保证接缝处的严密性，检测也不方便。2.2在遇到HDPE膜长度不够，需长向拼接时，不是采用传统的先横向后纵向；而是采用先纵向后横向，这一改进能成倍地提高施工速度，保证了分段施焊后，再焊接在长度不够的地方，整体性好，操作快捷，检测方便；而传统的做法，接缝处操作慢，相互错杂，不能保证焊缝质量。2.3T型焊缝在HDPE膜的拼接过程中是不可避免的会出现，传统的施工方法是干脆不管，认为检测合格就行，这根本不能确保焊缝的安全可靠，一次焊是很难保证焊缝质量的；对此采用削边后挤压焊机顺缝T型修补，然后在焊缝的地方采用45CM的圆形补丁修补，在检测上坚决采用真空检测，如此处理相当于三保险，安全可靠。2.4本工法焊接工艺采用瑞士的COMET双轨热熔焊机，与传统工艺相比，速度更快，检测方法用充气法代替传统的真空法，施工操作简单，可连续自动完成施工焊接工作，代替人为操作的影响。3适用范围该项工法适用于各种垃圾填埋场，人工湖，地下隧道，沉淀池，输送水渠道等，特别是在生活垃圾填埋场改造中应用更加广泛。4工艺原理4.1垃圾在填埋过程中产生的渗滤液、填埋气体等对填埋场的水体和土壤会造成污染，采用HDPE防渗膜，能够很好的防止渗滤液渗入土层造成土壤和地下水的二次污染，并把垃圾渗滤液汇集到低洼处用导管收集起来集中处理，起到防止污染保护环境作用。垃圾填埋场防渗系统构造如下图：图4.1-14.2工程重点部分是HDPE防渗膜施工，关键工艺是防渗膜的焊接连接。其基本原理是通过一个电热楔给搭接的两层材料从中间加热，再经过具有一定压力的滚轮压合，使两层格料熔融、结合成一体。自动热熔焊机能一次完成一组双焊缝，并形成一个可充气检漏的空腔，在设备参数调定后，焊机将自行、连续完成焊接工作。它有很好的控制系统，保证焊接质量，大大减少了人为操作技艺的影响，同时，它使焊缝的检漏方法由真空法改成充气法，极大的提高了工作效率。5.施工工艺流程及操作要点5．1施工工艺流程5．1．1工艺流程图HDPE膜真空双焊缝防渗施工工艺流程图5．2施工要点5．2．1施工准备：HDPE膜铺设前的准备工作1、首先确保场地边坡和场底平整，无开裂，无明显的尖突处、凹陷，其平整度在允许的范围内平缓变化，坡度均匀，基面上的转角处做到过渡半径10cm，边坡表面无砖块，无颗测量填埋场区按设计要求地形修整HDPE膜的锚固，使膜连接牢固，不至于滑动COMET双轨热熔焊机就位，做好焊接前的准备验收基底和边坡，测量实际地形的尺寸空地展开，按预定的方案进行裁剪场区内杂草、树木、乱石及淤泥清除HDPE膜的铺设，先边坡后场底依据地形，合理计算HDPE膜的尺寸，确定最佳裁剪方案HDPE膜的焊接，确保焊接一次性完成，无断焊瑞士SEM-KY01角磨机焊缝清理HDPE膜的锚固，使膜连接牢固，不至于滑动HDPE膜焊缝检验，真空缝内通风检验检测合格后铺设土工布铺设滤液收集管和导流层锚固沟回填填埋场成形粒状硬杂质，无树枝，无杂草等。同时，还要保证边坡坡度、坡高、锚固沟尺寸等均应达到设计要求。2、结合场地的实际情况和材料的实际性能指标，选择合适的HDPE膜材料，边坡一般应采取粗糙面HDPE膜，场底由于坡度较小，既可以采用粗糙面HDPE膜，以增大膜的稳定性，也可采用光面的HDPE膜。对选定的HDPE膜取样，送交专门的检测机构检测，以确定其各项性能能够满足工程设计要求。3、根据膜的具体特性，场地的实际情况，编制施工组织，确定HDPE膜合理的铺设顺序。5．2．2HDPE膜的铺设1、铺设时按预先设计好的顺序进行铺设，防渗膜必须一次性铺设，焊接尽量与铺设同时进行，以减小因风或水造成的损坏，铺设和焊接必须在同一天内进行，且平行铺设的两卷HDPE膜必须同时进行接缝焊接工作。2、铺膜过程中应随时检查膜的外观有没有破损、麻点、孔眼等缺陷，发现膜面有孔眼等缺陷或损伤，应及时用新鲜的母材修补。补疤每边应超过破损部位1O—20cm。施工时HDPE防渗膜应自然松驰与粘土层贴实，不宜折叠，悬空。HDPE膜铺设时应符合下列要求：1）铺设应一次展开到位，不宜展开后再拖拉；2）应预留材料热胀冷缩导致的尺寸变化的伸缩量；3）应对膜下保护层采取适当的防水、排水措施；4）应采取措施防止HDPE膜受风力影响而破坏；5）应注意保护HDPE膜施工中不受破坏，车辆不得直接在膜上碾压。3、HDPE膜的铺设是先边坡后场底。边坡是采取纵向铺设的方式，这样能够形成长缝搭接，在焊接时，只要调整好焊机参数，可以自动焊接，提高了施工的效率，也能够很好的保证焊接的质量，减少了人为操作的影响。两片膜之间搭接宽度为15cm。相邻两幅的纵向接头不应在一条水平线上，应相互错开1M以上，以分散集中焊缝利于增补强度。场底HDPE膜应该延伸到边坡上，使得搭接接头都在边坡上，利于做好密封处理，此时接头距离坡底至少保持1.8m的距离。4、膜的铺设过程中要尽量避免大角对折，拉膜时将膜两端受力平均，避免将膜拉伤。5、HDPE防渗膜周边应与不透水基底及周边结构紧密连接，形成封闭的不透水体系。HDPE防渗膜与边坡粘土层连接采用锚固槽沟的方式。上填粘土并夯实，防渗膜在锚固处不得渗水或拔出，二层防渗膜在收口处必须牢固焊接，形成封闭防渗结构体系。锚固沟距离边坡边缘不宜小于800mm，锚固沟断面不宜小于800mm×800mm，具体尺寸根据实际情况来决定。6、对HDPE膜长度不够的情况，需长向拼接时，不是采用传统的先横向后纵向；而是采用先纵向后横向的顺序；首先把要焊接的膜裁剪好，多片拼接膜纵向焊接成一个整片拼接膜，因此可分大段施工，施工速度成倍的提高，然后再将这焊好的膜整体焊接到待焊接的边缘膜区域，整体性好，操作快捷。传统的做法不能连续分开作业，在一边已完成焊接工作前提下才能进行另外一边的焊接工作，延缓工期，而且对于搭接区域的膜的铺设，不是那么直观，在一般端已经焊完的情况下，另一端即使发现膜的铺设位置不正确也已经很难改正，只能重新铺设，焊接，而且焊接，横向焊缝全部在一条直线上，不能有效的避免应力集中；改进后，则在焊接前就可以观察两端的情况，确保无误的情况下同时施焊，有效的提高速度，减少返工率。在焊接过程中，横向焊缝必须保证≥500mm，不得呈现十字型的焊缝。图5．2．2-15．2．3HDPE膜的焊接1、正式焊接前，要进行试焊工作，试焊工作日不得少于2个。施焊时的天气温度应在5—40℃之间，温度低于5℃时，焊接前必须对焊接部位进行预热处理方可进行焊接。采用COMET双轨焊机焊接时，行进速度应控制在3m／min左右，焊接温度根据实际的具体情况来决定，无法用双轨焊机的地方采用单轨挤压式焊机进行工作。2、纵向铺设的HDPE膜焊缝应该平行于最大的坡度线，而且相邻的焊缝应该错开，不能出现十字焊缝。3、平接缝与坡底或顶端至少保持l.8m距离，具体数值看实际情况来决定。转折处应该保留10cm的距离，防止温差变化时引起膜的伸缩变形不一致而容易开裂。4、对T型焊缝的焊接，首先用单轨焊机把膜给焊好，然后采用本工法特殊工艺处理：先把已焊接的焊缝压茬去掉，削边后采用挤压焊机顺缝T型修补，此处是加强措施，然后在焊缝的地方采用直径45cm的圆形补丁修补，即用单轨焊机焊接新的圆形HDPE膜。这两个过程按照规范要求严格完成，并且每次检测焊缝是必须采用真空检测，这样T型焊缝的脆弱处，才不至于出现质量不过关，不密封等情况，从而才能保证工程质量。图5．2．3-15、接缝焊接完成后，应及时请监理工程师对接缝及未焊区域进行检查，对有异议之处及时抽样测试，并及时进行修补。对检验合格部分应及时覆盖保护层，在未出测试结果之前不得覆盖保护层。5．2．4管穿膜工艺铺膜时，先用HDPE膜制作成一个喇叭状的管套，小半径与穿膜管口径一致，大半径的具体尺寸安装时确定，然后把管套套进HDPE管，并用热风枪进行临时稳固，此时应注意不能让管套有悬空的部位，最后分别把套管的大、小套口焊接在HDPE膜和排放管上。在此，我们在传统工艺上改进，把膜的焊接位置，延伸出来，而不是设置在转角处，如此操作施焊方便，能够确保质量，保证此处密封，不漏水，从而保证了整个工艺流程的完美性；同时对于焊接部位的检测也很方便。传统的做法不仅给施工带来困难，而且质量得不到保证，延缓工期。此处也是一个难点，不少企业在此处处理不当，导致整个膜的密封性工作是失败的，而不能发挥应有的效应了。具体工艺见图二：图5．2．4-15．2．5HDPE膜的检测常用的HDPE膜焊缝检测方法有非破坏性试验和破坏性试验。非破坏性试验包括目测法、真空法、电火花测试和充气压力法，一般而言双缝采用充气压力法，单缝采用真空法，以常用的检测方法作说明。真空法：用真空检测设备直接对焊缝待检部位施加负压，当真空罩内气压达到25~35kPa时，焊缝无任何泄露方视为合格。电火花测试：适应地形复杂的地段，应预先在挤压焊缝中埋设一条ø0.3~0.5mm的细铜线，利用35kV的高压脉冲电源探头在距离焊缝10~30mm的高度探扫，无火花出现视为合格，出现火花的部位说明有漏洞。充气压力法：针对热熔焊接形成双轨焊缝，焊缝中间预留气腔的特点，应检测焊缝的强度和气密性。一条焊缝施工完毕后，将焊缝气腔两端封堵，用气压检测设备对含焊缝气腔加压到250kPa，维持3~5min，气压不应低于240kPa,然后在焊缝的另一端开孔放气，气压表指针能够迅速归零方视为合格。破坏性试验：每台焊接设备焊接一定长度后，取一个破坏性试样进行室内试验分析（取样位置应立即修补），定量检测焊缝强度质量。热熔及挤压焊缝强度合格的判定标准应符合表1的规定。每个试样裁取10个25mm宽的标准试件，分别做5个剪切实验和5个剥离实验。每种实验5个试样的测试结果中应有4个符合上表中的要求，且平均值应达到上表标准、最低值不得低于标准值的80%方视为通过强度测试。如不能通过强度测试，须在测试失败的位置沿焊缝两端各6m范围内重新取样测试，重复以上过程直至合格为止。对排查出有怀疑的部位用挤压焊接方式加以补强。表5.2.5-1热熔及挤压焊缝强度判定标准值厚度（mm）剪切剥离热熔焊（N/mm）挤出焊（N/mm）热熔焊（N/mm）挤出焊（N/mm）1.521.221.215.713.72.028.228.220.918.36材料与设备6.1垃圾填埋场HDPE防渗膜焊接施工涉及以下几方面的材料和设备：6．1．1高密度聚乙烯（HDPE）膜：场底采用双光面HDPE膜，场区四周边坡采用单糙面HDPE膜，厚度应符合设计要求。6．1．2HDPE管：各项性能指标应符合国家现行相关标准的要求，强度等级符合设计要求。6．2机械设备及检测工具列表如下：序号机械或设备名称型号规格数量用于施工部位1双轨热熔焊机COMET2膜的焊接2单轨挤压焊机SKY-A2膜的修补3热风焊