侯闯
北京金河水务建设集团有限公司
摘要：水利工程中，防渗技术施工方法较多，目前针对于地形变化较大，原基础渗透性较高的地带，常用HDPE防渗膜进行防渗处理。目前防渗膜焊接工艺已向对成熟，但焊接过程中，由于防渗膜施工后，常采用混凝土衬砌或细料回填等方式对HDPE膜加以保护，造成防渗膜不能检修，所以焊接质量控制尤为重要。
[关键词]：HDPE；膜；连接；检测?
HDPE膜防渗技术，具有施工快、成本低、适应性强、防渗效果好等特点，目前多用于河道、水库、鱼塘等项目防渗。由于土工膜都为工厂加工，无法满足现场各种尺寸及地形条件，需要采用现场连接，达到整体防渗目的。目前常用的连接方式为热熔焊接和粘接，并通过打压等试验进行质量检测，确定膜与膜的连接质量。
1材料要求
HDPE土工膜，其质量标准和技术要求应符合《土工合成材料测试规程》（GB/T17642-2008）、《土工合成材料聚乙烯土工膜》（GB/T17643-2011）。
2检查焊接缝的试验方法
（1）目测法
当选择膜与膜热焊接时，对所有的缝观察，若焊缝透明，均匀，无皱褶，无空洞，手剥离坚固，可目视为合格。
当选择膜与膜采用KS胶粘结时，粘宽10cm，接缝不得有翘曲、突起、脱胶、孔洞、疏松、缺胶，剥离后破坏发生在胶粘剂上，非粘结面。
（2）现场检验法
真空法：利用包括吸盘、真空泵和真空机的一套设备。检测时将待测部位刷净，涂肥皂水，放上吸盘，压紧，抽真空至负压）0.02～0.03MPa，关闭气泵。静观30s，看吸盘顶部透明罩内有无肥皂水泡产生和真空表有无下降，如有表示漏气，应予补救。
充气法：焊缝为双条，两条之间留有约10mm的空腔。将待测段两端封死，插入气针，充气至0.05～0.2MPa （视膜后选择），静观30s，观察真空表，如气压不下降，表明不漏，接缝合格，否则应及时修补。
（3）抽样测试法
约1000㎡称重并取一试样，做拉伸强度试验，要求强度不低于母材的80%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。
3工艺流程及操作要点
3.1施工工艺流程
HDPE防渗膜施工工艺流程见下图
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3.2HDPE防渗膜施工操作要点
（1）砂卵石垫层基面处理
1）基础面：与土工膜直接接触的垫层料表面无垃圾、石块、小石头、碎屑、尖锐物体、直径大于20mm的石块或其它有害物，垫层料铺设表面不得出现“弹簧土”、“橡皮土”。
2）压实度：相对密度0.8以上，经碾压后方可在其上铺设防渗膜；
（2）HDPE防渗膜的铺设、裁剪
1）HDPE防渗膜堆放场地应平整,堆放高度不宜超过四层;
2）HDPE防渗膜在铺设前，先对铺设区域进行检查、测量，根据测量的尺寸将与之相匹配的防渗膜运至现场，铺设时根据现场实际条件，采取从上往下“推铺”的便利方式；
3）铺设HDPE防渗膜时应力求焊缝最少，在保证质量的前提下，尽量节约原材料；
4）边坡铺设采取从高向低进行铺设，库底铺设时应从底部向高位延伸，不要拉得太紧，应留有适当的余幅，以备局部下沉拉伸。
5）相邻两幅的纵向接头不应在一条水平线上，应相互错开；
6）合理布置膜片,坡度大于30°时不设水平接缝；
7）HDPE防渗膜铺设完成后，尽量减少在膜面上行走、搬动工具等，凡能对HDPE防渗膜造成危害的物件，均不应放在膜上或携带在膜上行走，以免对膜造成意外损伤。
（3）HDPE防渗膜的对正、搭齐
1）HDPE防渗膜的铺设，平整、顺直，避免出现褶皱、波纹，以使两幅防渗膜对正、搭齐；
2）焊接时的搭接宽度不小于100mm。
（4）压膜定型
用砂袋及时将对正、搭齐的HDPE防渗膜压住，以防风吹扯动；
（5）擦拭尘土
用干净纱布擦拭焊缝搭接处杂物，做到无水、无尘、无垢；
（6）试验性焊接
1）试验性焊接在HDPE防渗膜试样上进行，以确定焊接温度、速度和压力等参数,同时检验和调节焊接设备；
2）试验性焊接是与生产性焊接相同的表面和环境条件下进行的。
（7）生产性焊接
1）当气温低于5℃,风力大于四级或雨雪天气时,不进行高密度聚乙烯膜的施工;
2）只有通过试验性焊接，才能进行生产性焊接；
3）焊缝处HDPE防渗膜应熔接为一个整体，不得出现虚焊、漏焊或者超焊；
4）不论生产性焊接还是试验性焊接，必须保持焊接的温度、速度，使焊接达到最佳效果；
5）当天铺设的膜应当天完成焊接;
6）只有在修补和双缝焊接机不能操作的地方用焊枪进行修补；
7）焊接完毕应采取保护措施,防止HDPE防渗膜受风力影响而破坏;
8）应对焊接机械定时保养，要经常清理焊机设备中的残留物；
（8）外观质量检验
HDPE防渗膜的施工质量外观检验应符合下列规定:
1）焊接、检测和修补记录标识应明显、清楚，焊缝表面应整齐，不应有裂纹、气孔、漏焊和虚焊现象；
2）膜应无损伤，阴角处无褶皱、无悬空；
3）搭接宽度符合要求。
（9）焊接质量检验
HDPE防渗膜焊接后，应对下列部位进行检测：全部焊缝、焊缝结点、破损修补部位、漏焊、虚焊的补焊部位、前次检验不合格再次补焊部位。
（10）修补
对检测不合格的地方进行修补时，需用大于损坏部位面积一倍以上的母材进行修补，焊机不能操作的部位才能用焊枪进行修补。
（11）保护层施工
HDPE防渗膜焊接后，应及时覆盖保护层，避免阳光直射引起材料老化
3.3设备要求：
任何焊接设备在每班或每日工作之前,在连续使用期间最大使用间歇时间5小时的情况下,须对设备进行清洁、重新设置和测试，以保证焊缝质量。
（1）焊接准备：
1）启动发电机,接好电源线。
2）热熔焊接机插上电源,设定焊机的温度为80--450℃
3）挤压焊接机插上电源,设定焊机的温度为220--280℃。
4）待温度达到设定温度时,等3分钟后方可进行试焊。
5）对热楔焊接机，准备好试样，在调整好压力、温度、速度情况下进行试焊。
6）对焊样进行剥离和剪切试验 , 当母材被撕拉破坏而焊缝没被撕开时认为试焊合格。
7）用试焊时焊机调整好的温度、速度和压力进行正式焊接。
（2）焊接程序：
1）焊接施工前,必须先做试样焊接,试焊合格后,方可开始正式焊接。焊接时,再一次检查膜片的搭接宽度,并保证搭接范围内洁净、无异物,或其它可能会影响焊接的任何东西。
2）在平面（池底）焊接时,焊接工程师不用进行安全保护措施直接进行焊接即可。
3）边坡上焊接时,焊机自上而下进行,操作手需在安全绳或绳梯的保护下,时刻跟随焊机的运行,及时对焊机的各项技术参数进行微调,调整好焊机的各项技术参数,按照一定的顺序进行焊接。以便使焊机全过程都处于最佳运行状态之中,保证焊缝质量。
4）焊机在焊接时自动爬行,焊接工程师要注意在焊机行走时的突发事,所以焊接工程师要时刻跟随着焊接机。
5）对于热模焊接机无法工作的部位,采用挤压焊接机进行施工。
6）挤压焊接机不是自动爬行,而是靠人手使焊机保持均匀朝一定方向前进,所以挤压焊接工程师要派熟练工人去进行。
7）挤压焊接时,人要用力往下压挤压焊机,才能保证焊缝质量。
8）对于本工程,为加快铺膜速度可采用1-2台热模焊接设备同时进行焊接。
3.4特殊部位铺设：
在边坡坡脚、拐弯、边坡交汇处铺膜时要求土基在拐弯时圆滑顺接。铺膜时尽量放松,不能使膜出现悬空状态。
3.5HDPE防渗膜特殊部位处理：
（1）在边坡交汇处, HDPE防渗膜的铺设、焊接属特殊情况:对此应因地形宜采取相应处理措施,才能使膜片更加紧密地与基底贴切在一起。
（2）在整个边坡与池底衔接部位的坡脚处,同样需经特殊处理。这种情况的施工要点为:把边坡的HDPE防渗膜顺着坡面铺设在距坡脚15m以外再与场底的HDPE防渗膜进行焊接处理。
（3）在整个施工过程中经取样后的修补部位及无法采用正常焊接施工的地方,需根据现场的实际情况制定因地制宜的施工细节,采用特殊工艺进行施工。如“T 型”、“双T型”等焊缝的二次焊接属特殊部位焊接。
3.6铺设注意事项
（1）HDPE防渗膜的试验性焊接要求：
1）焊接工作开展之前必须进行试焊。试焊应在提供的防渗材料样品上进行,样品长度不小于1米，宽不小于0.2米。确保焊接性能、焊接方法、焊接温度等外界条件无误后，进行正式焊接。必要时可把试样送到有关部门实验室测试。
2）试验性焊接应当在与生产性焊接相同的膜面和环境条件下进行,也就是HDPE防渗膜基础和周围环境温度相同。
（2）HDPE防渗膜的现场焊接要求:
1）外观检查,发现膜面有孔眼等缺陷损伤及焊接过程中出现的漏焊、虚焊、破损等情况下，应及时用新鲜的母材修补，补疤每边超过破损部位300mm，并做好记录。
2）HDPE防渗膜焊缝搭接面不得有污垢、砂土、积水（包括露水） 等影响焊接质量的杂质存在,在焊接时应清理干净。
3）焊接机械可采用双轨热模焊机和挤压焊机接应按照一定的工序进行。
4）HDPE防渗膜的大面积焊接宜采用双轨热熔焊机焊接,挤压焊接仅用在修复、覆盖或热熔焊机达不到的地方。
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双轨热熔融搭接方式
5）根据气温和材料性能,随时调整和控制焊机工作温度速度。
6）边坡(主边坡) HDPE防渗膜防渗层的铺设施工由上向下放卷，焊缝搭接，膜间压茬不小于100mm，焊好后将HDPE防渗膜一端临时固定边坡顶部锚固区。
7）顺次铺设的HDPE防渗膜应与己铺设的HDPE防渗膜平行，随铺随焊，尽量当天铺的膜当天焊完。
8）相邻HDPE防渗膜焊缝应尽量错缝搭接,横向焊缝间错位尺寸应大于或等于500mm：膜块间形成的结点,应为T字型，不得成十字型，纵横向焊缝交点处应用挤压焊机加强，可以顺缝T字型焊接,也可以采用母材补疤，补疤尺寸可为300mm×300mm,疤的直角应修圆。
9）焊缝处HDPE防渗膜应熔结为一个整体,不得出现虚焊、漏焊或过焊，联接的两层HDPE防渗膜必须搭接平展、舒缓，HDPE防渗膜焊好后，焊缝应整齐美观，大面积允许有不严重的凹凸不平。
10）用挤压焊枪焊接一条膜的接缝一次不能焊完时,第二次焊接开始前，搭接长度不小于75毫米，T字型二次焊接时，焊接处的搭接长度不小于100mm。
11）试验性焊接应当在与生产性焊接相同的表面和环境条件下进行，也就是HDPE防渗膜温度和周围环境温度相同。
12）在焊接操作时：至少有一位专业焊接工程师，必须由他直接监督其他焊接人员的工作。
3.7土工膜缺陷修复
对于目测检查和撕裂检查发现的可疑缺陷位置均应用真空检测或充气检测方法进行试验，试验结果不合格的区域应做上标记然后进行补修，修补的材料应由同样的HDPE膜组成，所有补丁都应该具有与原HDPE膜相同的厚度，任何修补应该协同监理进行旁站，修补方法如下：
（1）土工膜孔洞修补工艺
修补的孔洞直径应小于150mm，将破损部位的土工膜表面清理干净，并用角磨机适度打毛，打磨范围稍大于用于修补的土工膜，同时将用于修补的土工膜黏结面适度打毛并清理，使用挤压热熔机将上下层土工膜热熔黏结，冷1~2min,使用挤压热熔焊机沿黏结面周边用焊料黏结固定，焊缝宽度不小于20mm。
（2）土工膜焊缝虚焊漏焊修补工艺
①当虚漏焊长度不大于50mm时，将漏焊部位前后100mm长范围的上层双焊缝搭接边剪裁至焊缝黏结处，将焊料结合范围用角磨机适度打毛并清理干净，用挤压热熔焊机修补，焊缝宽度不小于20mm
②当虚漏焊长度大于50mm时，将漏焊部位前后120mm长范围的上层双焊缝搭接边剪裁至焊缝粘结处，然后采用孔洞修补工艺进行外贴土工膜修补，外贴土工膜直径应大于漏焊部位前后各100mm。
（3）土工膜表面缺陷修补工艺
当土工膜表面的凹坑深度小于土工膜设计厚度的1/3，将凹坑部位打毛后用挤压热熔焊机挤出焊料修补，修补直径30mm~50mm左右，当土工膜表面的凹坑深度大于土工膜设计厚度的1/3，按孔洞修补方法修补。
（4）土工膜T型接头缺陷修补工艺
土工膜T型缺陷直径应小于350mm，将破损部位的土工膜表面清理干净，并用角磨机适度打毛，打磨范围稍大于用于修补的土工膜，同时将用于修补的土工膜黏结面适度打毛并清理，使用挤压热熔机将上下层土工膜热熔黏结，冷1~2min,使用挤压热熔焊机沿黏结面周边用焊料黏结固定，焊缝宽度不小于20mm。
参考文献：
（1）《土工合成材料应用技术规范》（GB 50290-1998）；
（2）《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T 225-1998）；
（3）《聚乙烯(PE)土工膜防渗工程技术规范》（SL/T231-98）；
（4）《土工合成材料测试规程》(SL 235-2012)
（5）《土工合成材料 聚乙烯土工膜》(GB/T 17643-2011)。
（6）《土工合成材料 取样和试样准备》(GB/T 13760-2009)。
（7）《土工合成材料应用技术规范》(GB 50290-2014)