赤泥—土工膜復合防滲層在赤泥堆場的應用

程守信

（中國有色金屬工業第六冶金建設公司，河南 鄭州 450000）

1 工程概況及特點

1.1 廣西平果氧化鋁廠二期赤泥堆場，占地面積約I8 萬平方米，堆場初期庫容約為40萬立方米。庫區范圍內屬溶蝕、剝蝕地貌，溶溝、溶槽、溶洞分布不一，易造成堆場區地基溶蝕和污水滲漏等工程事故隱患及環境污染，因此對地基的防滲性能要求較高。

1.2 由于平果氧化鋁廠一期赤泥堆場防滲層采用粘土作防滲層，從運行情況來看局部已出現塌陷及滲漏現象，因此經過反復的論證與實驗，二期赤泥堆場庫區防滲層采用國內首創的赤泥—土工膜復合防滲層。其優點有：

1.2.1 利用一期堆場內赤泥，增加堆場庫容。

1.2.2 赤泥—土工膜防滲性能好，耐用性強于粘土。

1.2.3 赤泥固結成型后的性能較為穩定，遇水浸泡具有吸水少、泌水性強的特點，適宜作為防摻層。

1.2.4 赤泥—土工膜防滲較傳統粘土防滲節省投資，而且節約粘土。土工膜之間連接采用瑞士ZPR-2I0N1 土工布焊機連接，施工方法簡單，社會效益和經濟效益非常顯著。

2 防滲層的形式

平果氧化鋁廠二期赤泥堆場分別以排水豎井為中心，半徑30米范圍的防滲層采用改性赤泥—土工布防滲層。其結構層次自上向下依次為：防護層（50cm 碎石排水層）；上墊層（50cm 改性赤泥）；聚乙烯復合土工布（二布一膜）；下墊層（50cm 改性赤泥）；支持層（40cm碎石），（改性赤泥即赤泥和石灰攪拌均勻，量比為9:1）。除上述范圍外的防滲層采用純赤泥—土工布防滲層。其結構層次自上向下依次為：防護層（50cm 碎石排水層）；上墊層（50cm赤泥）；聚乙烯復合土工布（二布一膜）；下墊層（50cm 赤泥）；支持層（40cm 碎石）。

3 復合土工布及全自動焊機的性能、特點

赤泥堆場庫底鋪設的隔離層選用聚乙烯復合土工膜 (二布一膜，規格：150g/m2,0.3mm厚，150g/m2)。復合土工布是基于疏導與防滲相結合的理念而形成的防滲材料。其主要作用是通過排水排氣減輕防滲材料所承受的壓力，同時保護防滲材料，依據聚乙烯復合土工膜的材質、施工工藝及施工驗收規范，通過對國內施工機具對比分析，決定在焊接工藝上選用瑞士生產的熱風式熱熔焊機及R342 擠出式手槍塑料焊機。其工作性好，焊接質量可靠穩定，施工操作方便簡單，焊縫較寬易檢測等特點。

4 赤泥層的施工工藝

4.1 松散赤泥晾曬→第一層攤鋪、整平→碾壓→第二層赤泥攤鋪整平→碾壓→場地清理→土工布焊接施工→第三層赤泥攤鋪整平→碾壓第四層赤泥攤鋪、整平→碾壓→養護→成型

4.2 根據原有赤泥遇水浸潤試驗結果和翻曬赤泥筑壩經驗：在適宜含水率范圍內的未固結赤泥碾壓成型干燥后板結最好，遇水不松散不軟化但開裂大，而含水率為22%左右的松散狀未固結赤泥碾壓成型后密實，遇水不松散不軟化裂縫小但整體板結不理想，表面粗糙不利于士工布的鋪設。因此，初步確定防滲層實驗第一層和第四層直接用挖掘機取堆場較干燥赤泥 (含水率約30%)，第二層和第三層應在堆場通過機械翻曬滿足含水率25%、直徑3cm以下松散狀赤泥。

5 PE 復合土工布的施工工藝

5.1 準備工作→鋪設→拼接、焊接→質量檢查→回填料

5.2 準備工作：清除場內有礙PE 復合土工布施工的材料，下基層做到無松散、無積水、無尖刺物。基層平整，碾壓密實。

5.3 PE 復合土工布的鋪設

用經偉儀投射幾條與壩軸線垂直的直線，并用灰線標識出來，作為土工布鋪設的邊緣依據。鋪設時壩坡面土工膜由上到下鋪設，水平鋪蓋自坡腳向庫中心豎井鋪設。PE 復合土工布鋪設時注意張弛適度，土工布間形成的結點應為T 字形，不得做成十字型。士工布要求與下基層結合面務必吻合平整。

5.4 PE 復合土工面的拼接、焊接

5.4.1 第一幅土工布鋪好后，將第二幅順流水方向鋪在第一幅布下，調整兩幅布焊接邊緣的走向，使之約有7.5cm 搭接寬度，橫向焊縫間錯位的尺寸應大于或等于500mm。在焊機運行方向鋪設寬為300mm 的長條型橡膠皮墊以便焊機運行順暢，焊接質量穩定可靠。對留邊不齊的需進行修剪，布有摺皺處需展平。

5.4.2 PE 復合土工布每次焊接前用兩條15cm×200cm 土工膜進行焊接實驗，根據當天的天氣情況及材質差異調整焊機的速度、溫度，防止焊接面燒焦或熔合不牢。焊接時需3-4 人配合。焊機滾壓將塑膜焊成兩條寬為1cm的焊線。焊機操作人員隨時觀察焊接質量，根據環境溫度的變化調整焊接溫度和行走速度。T 字形接頭、漏焊、焊穿處采用母材補疤，補疤的尺寸為300×300mm，疤的直角修圓。焊接過程中，必須及時將已發現破損的PE 土工膜裁掉，并用熱熔擠壓法焊牢。

5.4.3 焊接完畢織物的縫合采用GH9-2手提封包機縫全或用A、B 膠粘合，連接面要求松緊適度、自然平順，確保膜與織物聯合受力。

5.4.4 土工膜端部固定:首端土工膜 (長140cm)埋于倒梯形槽內(上口為250cm，下口為150cm，高為50cm)，用C10 砼回填固端。為適應地基變形，在固端回填厚300mm 赤泥保護層。

5.4 質量檢查

焊接完畢，應及時對全部焊縫、焊縫結點、破損修補部位、漏焊和虛焊的補焊部位進行檢測:即進行外觀檢查，看兩條焊縫是否清晰、透明、無夾渣、氣泡、漏點、熔點或焊縫跑邊等。然后對雙縫充氣長度為30～60米，雙焊縫間充氣壓力達到0.15～0.2MPPa，保持1～5 分鐘，壓力無明顯下降即為合格；也可采取打壓灌注有色水觀察焊縫處有無有色水漏。最后實驗試驗，焊縫抗拉強度不小于母材抗拉強度。

5.5 回填料保護：土工布施工完畢后，在機械運行線路上先鋪設一層厚25cm赤泥層保護土工布不被損壞，同時避免尖刺物刺破土工布。對赤泥(改性赤泥)施工縫處作如下處理:碾壓好的赤泥防滲層留出高250mm，寬1000mm的臺階，加強該部位的灑水、養護，并用松散赤泥覆蓋300mm，以保護土工布和已施工完的防滲層，接搓部位施工時先將松散赤泥層去掉，用推土機表面推毛，該部位增加1-2 遍的碾壓遍數。土工布的鋪設與焊接是一個關鍵過程，直接關系土工布的防滲效果，因此施工全過程應嚴格按水利部頒發的《聚乙烯(PE)土工膜防滲工程技術規范》SL/T231-98 規范進行施工。

6 結束語

赤泥—土工布在赤泥堆場防滲層的應用，是利用“三廢”擴大堆場庫容、加強環境保護的成功范例，但目前我國在該領域起步較晚，尚沒有完善成形的施工驗收規范，也沒有自成系統。因此，需要我們在不斷的實踐中摸索、總結，結合工程實際情況和現有發展水平因地制宜地使用。

[1]南相莉,張廷安,劉燕,豆志河,趙秋月,蔣孝麗.我國主要赤泥種類及其對環境的影響[J].過程工程學報.2009-06-15.