復合土工膜對石油鉆井井場防滲效果的試驗研究

文 華，盧 萍

(西南科技大學土木工程與建筑學院，四川綿陽621010)

復合土工膜是土工復合材料的一種，是將土工膜和土工織物復合在一起的產品。它具有十分突出的防滲、防水性能和良好的耐老化能力，在水利、道路等工程中應用十分廣泛。

石油鉆井工程中，易發生井場滲漏問題，不僅造成了土地的污染，也不利于對土地進行“復耕”。這不但浪費了寶貴的土地資源，也提高了工程成本[1]、[2]。針對上述問題，在四川南充某處石油鉆井工程中，應用復合土工膜對井場土地及道路進行了處理，并進行了相關試驗以檢驗其具體的防滲效果。

目前，對復合土工膜應用于水利、道路工程中的防滲效果相關研究較多[3]～[5]。而對于復合土工膜在石油工程中的應用，有關防滲效果的研究較少[1]、[2]、[6]。對石油鉆井場地的油污滲漏污染問題的治理，既適應了國家十二五規劃綱要中“綜合治污與廢棄物循環利用”的要求，也響應了“農林生態安全與現代林業”的要求，因此針對復合土工膜在石油工程中防滲性能的研究，有著重要的現實意義。

本文對井場中加入復合土工膜所形成的復合路面結構進行了防滲效果的現場觀測及室內土樣成份分析，研究了復合土工膜的防滲效果，以期為復合土工膜在同類工程中的應用提供參考。

1 試驗方法

本試驗中的復合路面結構施工工藝簡述如下:道路土方開挖→挖填作業(分層夯實)→土質(碎石)地基平整→鋪設5－8 cm細沙(防尖石刺破土工膜)→鋪設復合土工膜及土工布→土工膜焊接及土工布縫合→在復合土工膜上鋪設二灰土20 cm(或砂卵石層20 cm)→養護七天→碎石面層鋪設。復合路面結構如圖1所示。

本試驗主要通過檢測復合土工膜本身及其搭接處的防滲效果來進行研究，檢測方式為現場觀測以及對焊縫、破損等薄弱處土樣成份的室內試驗。本試驗取用柴油對鉆井過程中油污的滲漏情況進行模擬。在試驗場區中復合路面結構中焊縫處劃定一塊區域，將柴油潑灑在該區域內，并用標準車碾壓，以加速油污的滲透，10 d后，進行現場觀測并取土樣采用氣相色譜法進行室內土樣成份分析。

圖1 復合路面結構

氣相色譜法是常用的室內滲透性能試驗方法。該方法按固定相不同而分為氣固色譜法與氣液色譜法。因該方法以氣體為流動相，利用物質在氣相中傳遞速度快、氣態樣品中各組分與固定相相互作用次數多(103～106次)、可以作為固定相的物質種類廣，固混合物通過氣相色譜法可以得到良好的分離。最后通過檢測裝置進行鑒定，即能較快的給出定性定量結果。

2 試驗步驟及檢測結果

2.1 試驗過程

在試驗場區復合路面結構焊縫設置處劃定約1 m×1 m的區域，將柴油潑灑在該區域內。為加速油污的滲透，采用標準車碾壓。

10 d后，首先移除路面結構，觀察上層土工布是否有油污，再劃開土工布及土工膜露出地基，同時觀察地基表面是否存在油污。之后的土樣采集遵循以下原則進行[9](圖2)。

(1)若地基出現明顯油污則需要在漏油中心處地基表面取土樣1個，距離地基表面10～20 cm深度處取土樣1個以及距漏油中心4個方向約20 cm處地基表面各取土樣1個，共計6個土樣，所取土樣均約250 g;

(2)若地基無明顯油污，則在區域中心地基表面以及距離地基表面10～20 cm深度處各取土樣1個，距漏油中心某個方向約20 cm處地基表面取土樣1個，共計3個土樣;

圖2 取土樣過程

(3)土樣選取后應迅速裝入備好的塑料袋中，并立即封密實;

(4)將土樣帶回室內實驗室，進行廢液含量檢測，從而推算膜下土層中廢液的滲入量，進而計算其滲透系數，以此對復合土工膜的防滲效果進行評價。

2.2 檢測結果

將選取的土樣運送至西南科技大學分析測試中心進行成份分析試驗。通過氣相色譜法檢測，得出“經檢測，所送檢的土壤中未檢出柴油成分”的結論。

3 試驗結果分析及結論

從現場觀測可以看出(圖2)，試驗場區的上層土工布均較濕潤，出現油污污染的痕跡，說明油污通過路面結構的裂隙可滲漏至復合土工膜表面。劃開土工布后，觀察發現土工膜表面無明顯破損，焊縫處依然保持良好，提拉焊縫感覺依然堅挺。全部移除復合土工膜露出地基后，可以看出地基呈均勻的濕潤狀態，側向翻開沒有潑油污的區域查看，發現其呈相同的濕潤狀態，且取樣前當地持續下小雨2 d，地下水位較高，說明濕潤狀態有可能為地下水所致，并非油污滲漏現象。同時，氣相色譜法進行成份分析也得出“經檢測，所送檢的土壤中未檢出柴油成份”的結論。由此可看出，復合路面結構中所加入的復合土工膜可以起到很有效的防滲漏作用。

綜上所述，通過現場觀測及室內土樣成份分析，可以看出在石油鉆井工程井場的傳統路面結構中加入復合土工膜后，可以完全起到防滲漏的作用。在石油工程中使用復合土工膜防滲的技術值得深入研究與推廣應用。

[1]陸秀君，郭書海，孫清等.石油污染土壤的修復技術研究現狀及展望[J]. 沈陽農業大學學報，2003，34(1):63－67

[2]HuangS.S.，LiaoQ.L.，HuaM.，etal.Surveyof heavy metalpollutionandassess mentofa griculturalsoilinYan gzhon gdistri ct，Jian gsu-Provin ce，China[J].Chemosp here，2007，22(67):2148－2155

[3]殷保合.西霞院反調節水庫大壩復合土工膜應用實踐[M].鄭州:黃河水利出版社，2010

[4]陳維國.土工膜用于喀斯特庫區防滲應用研究[D].成都:四川大學，2003

[5]李文國.庫盤大面積土工膜防滲體機械化施工方法與流水作業技術研究[D].烏魯木齊:新疆農業大學，2008

[6]土工合成材料工程應用手冊編委會編.土工合成材料工程應用手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，1994:107－150

[7]SL/T 231－98聚乙烯(PE)土工膜防滲工程技術規范[S]