高密度聚乙烯（HDPE）土工膜在大型儲(chǔ)罐基礎(chǔ)中的防滲應(yīng)用

【摘 要】 高密度聚乙烯（HDPE）土工膜在蘭州原油商業(yè)儲(chǔ)備庫(kù)工程大型儲(chǔ)罐基礎(chǔ)施工中防滲成功應(yīng)用后，為保障儲(chǔ)罐油品滲漏提供了一種便捷、安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的施工方法。

【關(guān)鍵詞】 HDPE 土工膜 儲(chǔ)罐基礎(chǔ) 防滲

引言

以往大型儲(chǔ)罐基礎(chǔ)工程在設(shè)計(jì)和施工中，通常采用鋼筋混凝土環(huán)梁或鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)內(nèi)分層回填砂石料并夯實(shí)，罐底板下面鋪設(shè)100mm厚瀝青砂墊層以保護(hù)儲(chǔ)罐底不發(fā)生電化學(xué)腐蝕作用。但這種傳統(tǒng)的施工工藝因無(wú)特殊防滲措施，一旦儲(chǔ)罐罐底發(fā)生油品滲漏難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，不僅損失大量油品，而且對(duì)儲(chǔ)罐周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重污染，事后處理費(fèi)時(shí)費(fèi)力、代價(jià)昂貴。尤其對(duì)于在海邊、水源地或濕地地區(qū)的儲(chǔ)罐群來(lái)說(shuō)，油品滲漏的后果更為嚴(yán)重。

高密度聚乙烯（HDPE）土工膜是近年來(lái)在構(gòu)建清潔能源、保障環(huán)境安全的要求下，興起的一種新型污染品防滲環(huán)保施工材料。2007年中國(guó)石油天然氣管道第二工程公司在洋山石油儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目一期工程儲(chǔ)罐基礎(chǔ)施工中，首次采用HDPE土工膜施工技術(shù)，當(dāng)儲(chǔ)罐出現(xiàn)滲漏時(shí)能夠通過(guò)觀測(cè)管提早發(fā)現(xiàn)并有效隔離污染物，保證不污染罐區(qū)周邊環(huán)境，特別是杜絕了對(duì)罐區(qū)附近土壤、地下水源及周邊海水的污染，環(huán)保意義極其深遠(yuǎn)。

2008年至2011年，管道二公司先后在中國(guó)石油廣西石化1000萬(wàn)噸/年煉油罐區(qū)8×104m3雙盤浮頂油罐工程、蘭州原油商業(yè)儲(chǔ)備庫(kù)工程、山東濰坊濱海弘潤(rùn)石化400萬(wàn)方工業(yè)園儲(chǔ)備庫(kù)工程罐基礎(chǔ)施工中推廣應(yīng)用HDPE土工膜施工技術(shù)。與原來(lái)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)工藝相比，可提早發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)罐油品滲漏、及時(shí)處理，大大減少了油品滲漏量、事后費(fèi)用低，同時(shí)消除了對(duì)周圍環(huán)境的污染，更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。為以后類似工程施工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1. 工藝原理

在儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的砂石回填層上順序鋪設(shè)HDPE土工膜，對(duì)土工布接縫處利用手工縫合，HDPE膜搭接縫處熱楔焊機(jī)、擠壓焊機(jī)和熱風(fēng)焊槍進(jìn)行焊接，采用真空測(cè)試儀和充氣檢漏儀進(jìn)行焊縫嚴(yán)密性試驗(yàn)，以保證形成具有良好防滲功能的HDPE土工膜層。

2. 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→材料驗(yàn)收→復(fù)檢驗(yàn)收基層→清理待施工面→預(yù)埋件預(yù)埋→高密度聚乙烯（HDPE）土工膜鋪設(shè)施工→測(cè)試→驗(yàn)收

3. 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備

所有施工人員、機(jī)具設(shè)備，均在施工前進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。

4. 材料驗(yàn)收

預(yù)埋件、土工膜、焊條運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后必須有質(zhì)量證明文件，監(jiān)理或業(yè)主驗(yàn)收合格后方可用于施工。

5. 復(fù)檢驗(yàn)收基層

在罐基礎(chǔ)施工單位將罐環(huán)梁、罐內(nèi)回填墊層施工完畢，報(bào)現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)監(jiān)理工程師、業(yè)主、設(shè)計(jì)單位按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行驗(yàn)收合格之后，會(huì)同監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計(jì)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高、截面尺寸、壓實(shí)度、平整度，此外環(huán)梁內(nèi)表面等無(wú)尖銳物如鐵釘、尖銳石子、尖銳混凝土塊、環(huán)梁混凝土凹凸處平滑過(guò)渡、基層細(xì)砂干燥并滿足設(shè)計(jì)的粒徑要求，在復(fù)檢合格并且監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計(jì)驗(yàn)收簽字之后，可進(jìn)入下一步施工。

6. 清理待施工面

在從基層施工單位接受基層之后，必須派人進(jìn)行詳細(xì)檢查、處理基層，以便于后期HDPE土工膜的施工。

7. 預(yù)埋件預(yù)埋

預(yù)埋件在澆注混凝土前交付于基礎(chǔ)施工單位，綁鋼筋時(shí)基礎(chǔ)施工人員按設(shè)計(jì)圖位置將其固定在模板內(nèi)側(cè)，用鐵絲固定在鋼筋上。內(nèi)側(cè)澆注混凝土?xí)r應(yīng)注意模板，保證預(yù)埋件在取下模板時(shí)裸露在混凝土外側(cè)。

8. 高密度聚乙烯（HDPE）土工膜鋪設(shè)

HDPE土工膜一般采用兩膜三布結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)順序由下到上為：第一層土工布→HDPE膜→第二層土工布→鋪設(shè)砂石墊層→HDPE膜→第三層土工布。

8.1高密度聚乙烯（HDPE）土工膜鋪設(shè)要求及注意點(diǎn)

8.1.1每卷HDPE土工膜鋪設(shè)時(shí)由人工從罐中心向邊緣兩側(cè)依次分區(qū)進(jìn)行“推鋪”，鋪設(shè)時(shí)先縱向、后橫向，詳見(jiàn)圖1-1，一、三區(qū)和二、四區(qū)對(duì)稱同時(shí)鋪設(shè)。土工膜鋪設(shè)時(shí)應(yīng)完全展開(kāi)，并檢查是否有缺陷，標(biāo)出缺陷之處，以便修補(bǔ)，鋪設(shè)時(shí)盡量減少拼接量。兩幅土工膜應(yīng)對(duì)正搭齊，土工布的搭接寬度為75±15mm，HDPE膜搭接寬度為100±20mm。每鋪設(shè)一卷都應(yīng)對(duì)膜及焊縫進(jìn)行相應(yīng)的編號(hào)，鋪設(shè)完成的土工膜應(yīng)平整順直，避免出現(xiàn)褶皺、波紋。

8.1.2第二層土工布鋪設(shè)完成后，鋪墊500mm厚砂石墊層，然后再鋪設(shè)第二層HDPE膜。

8.1.3特殊部位處理

對(duì)于罐基礎(chǔ)環(huán)梁內(nèi)壁上的HDPE膜“E”預(yù)埋件與基礎(chǔ)墊層結(jié)合處等特殊部位，鋪設(shè)土工膜時(shí)要留有約300mm的余量。為防止土工膜在此處受力過(guò)大，影響膜的質(zhì)量，減少其使用壽命，可先在結(jié)合處鋪墊細(xì)砂墊層并壓實(shí)，確保土工膜圓滑過(guò)渡。

8.1.4 HDPE膜鋪設(shè)時(shí)氣溫一般應(yīng)在5℃以上，低溫時(shí)鋪設(shè)土工膜應(yīng)張緊，高溫時(shí)鋪設(shè)應(yīng)放松。氣溫低于5℃時(shí)，或風(fēng)速4級(jí)以上及雨雪天氣，無(wú)有效防護(hù)措施不允許施工。在有風(fēng)天氣，風(fēng)力影響土工膜施工時(shí)，待焊的HDPE土工膜應(yīng)用砂袋壓牢。

8.2高密度聚乙烯（HDPE）膜焊接前試驗(yàn)

在正式焊接操作之前，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定設(shè)備參數(shù)，取300mm×600mm的小塊膜進(jìn)行試焊。然后在拉伸機(jī)上進(jìn)行焊縫的剪切和剝離試驗(yàn)，如果不低于規(guī)定數(shù)值，則鎖定參數(shù)，并開(kāi)始正式焊接。否則，重新確定參數(shù)，直到試驗(yàn)合格為止。

8.3高密度聚乙烯（HDPE）膜焊接要求及注意點(diǎn)

8.3.1焊接前，先對(duì)土工膜搭接處200mm左右范圍內(nèi)的膜面進(jìn)行清理，用抹布擦掉灰塵、污物，使其清潔、干燥，以確保焊接質(zhì)量。然后利用熱楔焊機(jī)進(jìn)行搭接部位的焊接，焊接時(shí)要保持焊縫的平直整齊，并及早對(duì)膜下不平整部分采取應(yīng)對(duì)措施，避免影響焊機(jī)順利自行。遇到特殊故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)停機(jī)，避免燙壞膜。焊接完成后的焊縫應(yīng)整齊美觀，不得有滑焊、跳焊現(xiàn)象。

8.3.2 HDPE膜與環(huán)梁上的“E”預(yù)埋件及90°拐角處的焊縫，采用擠壓焊機(jī)和熱風(fēng)焊槍、樹(shù)脂專用焊條焊接。

對(duì)于“T”字型已焊接的焊縫應(yīng)先把焊縫壓茬去掉，再用熱楔焊機(jī)焊接此處進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。可采用直徑為300mm的圓型補(bǔ)丁修補(bǔ)，也可削邊后直接采用擠壓焊機(jī)順縫“T”字型修補(bǔ)。

9. 高密度聚乙烯（HDPE）HDPE膜測(cè)試

對(duì)所有的接縫和修補(bǔ)的整個(gè)長(zhǎng)度進(jìn)行非破壞連續(xù)測(cè)試。非破壞連續(xù)測(cè)試方法包括：雙軌熱熔接縫空氣壓力測(cè)試法、擠壓接縫的真空測(cè)試法。

9.1空氣壓力測(cè)試

熱楔焊縫100%做充氣檢驗(yàn)，先在焊縫上涂抹肥皂液，再通過(guò)充氣檢漏儀的檢測(cè)針往焊縫氣腔內(nèi)充氣，使壓力達(dá)到0.15MPa～0.2MPa，以2min以上焊縫上肥皂液不起泡為合格。

沒(méi)有通過(guò)非破壞測(cè)試的所有接縫，都要重新進(jìn)行測(cè)試，或整個(gè)接縫分成幾個(gè)部分分別進(jìn)行測(cè)試。非破壞測(cè)試不合格的雙軌熱熔接縫，必須根據(jù)技術(shù)說(shuō)明進(jìn)行修補(bǔ)后重新進(jìn)行測(cè)試。

9.2真空測(cè)試

對(duì)擠壓焊機(jī)焊接的角焊縫進(jìn)行100%真空檢測(cè)，檢測(cè)面積根據(jù)真空測(cè)試儀長(zhǎng)、寬尺寸確定。先在焊縫上涂抹肥皂液，再將真空測(cè)試儀罩到焊縫上，啟動(dòng)真空泵，以真空壓力不大于0.05MPa，30秒鐘肥皂液不起泡即為合格。

9.3缺陷的修補(bǔ)

9.3.1對(duì)于檢測(cè)中所發(fā)現(xiàn)的缺陷，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)；不能立刻修補(bǔ)的，要做特殊標(biāo)記，并加以編號(hào)，以防漏補(bǔ)。

9.3.2對(duì)材料上小于5mm的孔洞及局部焊縫的修補(bǔ)完善，可采用擠壓熔焊機(jī)進(jìn)行點(diǎn)焊。

9.3.3對(duì)大的孔洞、刺破處、膜面嚴(yán)重?fù)p傷處、T字縫交叉處以及其它各種因素造成的缺損部位，均可采用加蓋補(bǔ)丁方法進(jìn)行修補(bǔ)。補(bǔ)丁尺寸：T字縫處為切角的方形300×300mm，或D=300mm。其余情況，一般邊長(zhǎng)不小于200mm，補(bǔ)丁邊距缺陷處不小于80mm。

對(duì)不夠厚度或不夠嚴(yán)密的擠出焊縫，可用擠壓熔焊機(jī)補(bǔ)焊一層。

10. 交工驗(yàn)收

由監(jiān)理、業(yè)主與施工單位共同對(duì)高密度聚乙烯（HDPE）土工膜邊施工、邊驗(yàn)收，交叉作業(yè)提高速度。驗(yàn)收?qǐng)?bào)告一式四份，分別由土工膜施工方、監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計(jì)單位人員簽字。

11. 效果

采用高密度聚乙烯（HDPE）土工膜施工速度快，工效高，而且即使在發(fā)生油品滲漏后，能及早通過(guò)罐基礎(chǔ)環(huán)梁處預(yù)埋的觀測(cè)管發(fā)現(xiàn)，盡快處理，不僅大大降低了油品損耗，而且與儲(chǔ)罐油品滲漏污染環(huán)境后再處理相比，更大幅度節(jié)省了處理施工資源及費(fèi)用，更為重要的是消除了對(duì)罐區(qū)及周邊土壤、水源等的污染風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)能、環(huán)保效果顯著。

結(jié)論

儲(chǔ)罐基礎(chǔ)采用高密度聚乙烯（HDPE）土工膜施工進(jìn)行HDPE土工膜防滲施工，施工工藝簡(jiǎn)便，速度快，防滲效果好，與原來(lái)罐基礎(chǔ)不采用防滲措施相比，后期油品滲漏處理費(fèi)用低，不污染環(huán)境，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，推廣應(yīng)用前景廣闊。適用于油田、輸油泵站和儲(chǔ)運(yùn)工程大型儲(chǔ)罐基礎(chǔ)工程的施工，其它有防滲功能要求的工程也可參照應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 《生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》 CJJ 113-2007.

作者簡(jiǎn)介：李雪飛 助理工程師 男 1974年9月生，1994年畢業(yè)于河北廊坊石油管道學(xué)校油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，主要從事球形儲(chǔ)罐、立式圓筒型儲(chǔ)罐及站場(chǎng)施工。

（作者單位：中國(guó)石油天然氣管道第二工程公司）