水利工程復合土工膜的焊接施工工藝探討

□趙志剛（水利部山西省水利水電勘測設計研究院）

0 引言

復合土工膜是用土工織物與土工膜復合而成的不透水材料，一般是通過對聚乙烯或聚氯乙烯增強改性、熱復合或壓延成膜的同時與滌綸針刺土工織物一次組合形成的，它不僅抗拉、抗頂破，而且耐久性好、抗撕裂強度高，另外還具有較好的彈性和不透水性，防滲功能和平面導水功能出色，因而廣泛應用于堤防工程、灌區節水改造渠道防滲工程中。萬家寨引黃入晉工程位于山西省的西北部，工程所用復合土工膜為聚乙烯滌綸長絲無紡織（針刺）兩布一膜復合土工膜，單位面積質量900 g/m2，其中土工膜厚采用0.50mm，布的單位面積質量200 g/m2，其斷裂強力>20 kN/m，CBR頂破強力>3.20 kN，撕破強力>0.60 kN。單幅寬度>4.30m。

1 復合土工膜焊接技術方案

常見的復合土工膜焊接技術有兩種：一是雙縫熱合焊接，一是單縫擠壓焊接。

1.1 雙縫熱合焊機焊接

雙縫熱合焊機一次即可完成一組雙焊縫，隨之形成可充氣檢漏的空腔，這樣，焊縫的檢漏方法可由真空法改進為充氣法，這種改變可以在很大程度上將工作效率大幅提高。

對鋪膜后搭接寬度的檢查：該復合土工膜焊接接縫搭接寬度為100mm。焊接之前，需要清理的膜面是搭接的200mm左右范圍，使用干凈的濕抹布將污物灰塵等清潔干凈，并使之保持干燥。注意焊接部位不能有影響施工和妨礙焊接進行的水滴灰塵、污點劃痕等。此外要做好試焊工作，試焊可取300mm×600mm的小塊膜進行，正式焊接工作進行之前，要先設置好合理的設備參數，通常是根據經驗來設定的。如果溫度、風速發生了較大變化，就應當及時重新試驗，做好參數調整，從而確保用于施工的焊機性能、現場施工條件以及產品質量均符合相關的規范要求。

1.2 擠壓熔焊機焊接

擠壓融焊機通常可對大面積的HDPE土工膜進行焊接，如果是針對局部修補、加強處理或者是對非直接搭接的部位進行焊接，就必須使用擠壓熔焊機。

鋪膜前，應認真檢查接縫，將存在的異物及時處理干凈，確保基層平整堅實。焊縫處的搭接寬度應保證>60mm，接縫處的膜面也應保證具有中等的松緊度且表面平整，避免形成“魚嘴”。定位粘接是用熱風槍將兩幅膜的搭接部位粘接。粘接點的間距應控制在60～80mm的范圍內。同時也要對熱風的溫度進行較好的控制，不能輕易撕開，亦不可對土工膜形成燙壞。打毛是對焊縫處30～40mm寬度范圍內的膜面使用打毛機進行打毛的操作，以實現徹底清潔并形成糙面，因為糙面的存在可以使接觸面積增加，但要注意糙面的深度應控制在膜厚10%的范圍內，打毛過程必須嚴謹操作，以免對膜面構成損傷。試焊工作應在正式焊接之前進行，可選取300mm×600mm的小塊膜，設備參數要根據操作經驗設定。

該種焊接方法的操作要點：第一，擠壓熔焊的操作班組應該由3~4人組成，操作的司焊人員必須技術精湛、專業熟練。作業班組的工作要圍繞司焊人員展開，其他人員緊密配合。第二，應根據氣溫情況，做好焊縫的即時冷卻處理工作。擠壓熔焊作業如果因為特殊原因中斷后，不能突然的中斷焊接，應當慢慢減少焊條擠出量，重新進行施工時，應從中斷處實施打毛操作后方可進行再度焊接。第三，焊接操作過程中要把機頭和接縫對正，避免焊偏，杜絕滑焊和跳焊。使用的焊條在使用前一定要保持干燥和清潔，如有污物，不能使用帶有臟污或油污的東西擦拭焊條。焊縫中心的厚度應為墊襯厚度的2.50倍，且應≥3mm。如果不能對一條接縫進行連續焊接，接茬部分的已焊焊縫要打毛50mm以上才可再度進行搭焊。要注意打毛可適當先行一步，但不可超越過多，負責冷卻的人員必須及時，負責送焊條的人員應能很好的適應焊接速度。

2 復合土工膜缺陷的修補及檢測

2.1 土工膜缺陷的修補

缺陷的修補包括焊接檢驗切除樣件部位、鋪焊后發現的材料破損與缺陷、焊接自身缺陷部位、在檢驗時發現的不合格部位等。操作過程中對于發現的缺陷部位要使用特制的白筆及時進行標注，編號編好后記錄好；修補后的檢漏試驗抽樣范圍應保持在10%～20%。

補修的方法：一是點焊,對材料上的局部焊縫或者5mm以內孔洞的修補完善，適用擠壓熔焊機進行點焊。二是加蓋，對厚度不夠或嚴密程度不夠的擠出焊縫，使用擠壓熔焊機補焊一層。三是補丁，對于較大的膜面嚴重損傷處、較大的孔洞或者其它因素造成的破損部位的修補均可用加蓋補丁的方法。

2.2 復合土工膜焊縫的檢測

復合土工膜的焊接質量檢驗方法有兩種，一種是破壞性檢驗，另一種是非破壞性檢驗（檢漏實驗）。

熱合雙焊縫的檢漏：常采用充氣法（正壓法），它是將要檢驗的整段焊縫兩端暫時密封，插入特制的空心針頭，并將空氣壓縮機連通。把需要檢驗的焊縫段A、B點的焊縫上層膜切開，并將A、B點處空腔封閉，隨后插入針頭并封閉，啟動加壓裝置如空壓機，保持0.10MPa的壓力持續1min，如果壓力表讀數沒有明顯下降則表示合格。

擠壓熔焊單焊縫的檢漏：常用電火花檢測法，它是利用復合土工膜是絕緣體這一特性，若掃描到有孔洞部位時，就會有電火花出現。步驟為焊接前在焊縫中置入導線，然后用電火花儀掃描焊縫，如有明亮火花，且火花束集中進入某部位，即可判斷以該部位有空隙或焊縫薄弱。

3 復合土工膜焊接施工注意事項和質量檢測

對于防滲工程施工，由于焊接工藝所造成的滲漏風險比復合土工膜材料自身形成滲漏的風險而言，要大的很多，所以復合土工膜的焊接必須要選擇適合的焊接工藝，并對焊縫整體布局進行科學設置，要盡可能減少焊縫的數量并盡量利用復合土工膜良好的防滲性能。

第一，應根據整體施工進度計劃確定好復合土工膜的鋪設計劃和鋪設圖。應安排專門的檢查人員對基層情況進行認真檢查。注意基層不能存在石塊、鋼筋頭、玻璃屑等有可能損傷土工膜的物質。第二，為了很好地預防施工方的交叉作業損傷已鋪設完成的復合土工膜的事故，生產主管人員必須做好和總承包方的有效協調工作。第三，復合土工膜焊機是特殊機械，要求電壓具有極高的穩定性，所以施工前要做好發電機等備用電源的準備。

此外還應注意，盡量避免在鋪焊完的土工膜上行走，如必須要行走，應杜絕穿鞋底較硬或帶有可能損傷復合土工膜鞋底的鞋子。如果需要進行膜上運輸，要采用柔軟物資對人力車的金屬支腿進行嚴密包裹；汽車運料要避免車上膜，如果的確需要膜上行車，就要視基層的情況做好足夠的保護措施。如果需進行膜上卸料，要避免重物從高處下落對墊襯形成直接沖擊。如遇現場大風，應對已鋪設好的膜采取良好的錨固措施，同時施工中也應準備較多沙袋以防止有風情況下大風把已鋪設好的膜吹起。

復合土工膜主要材料的性能指標、規格型號均應滿足相關規范和設計要求，復合土工膜的焊縫需進行氣密性檢測，檢測結果必須符合相關要求。第一，復合土工膜焊縫應基本平直，無裂縫氣孔，無漏焊跳焊，要保持較好的外觀。復合土工膜表面應基本平整(氣候因素除外)，不應有明顯的褶皺，表面預留伸縮余量要合理。第二，復合土工膜表面不能有“魚嘴”，缺陷部位做好加強處理，修補后修補部位保證外型整潔美觀。錨固方式要科學合理，且留有適當余量。總之，滿足這些條件才能算是優良的復合土工膜工藝。

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