HDPE 膜柔性垂直防滲墻的施工細節(jié)優(yōu)化設計

周小娟，謝文剛，楊 禹

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

1 引言

垂直防滲墻，是采用防滲材料形成垂直墻體，將污染物、污染源和受污染的介質(zhì)控制在一定范圍內(nèi)，減少對周邊環(huán)境影響的一種防控技術。HDPE 膜防滲墻即以HDPE 膜為防滲材料，將HDPE 膜插入不透水層，膜與膜之間用專用連接鎖扣相連，底部通過密封劑與不透水層緊密連接，形成垂直防滲墻，將污染物限制在控制范圍內(nèi)。

2 各類防滲墻技術比較

根據(jù)防滲材料的不同，垂直防滲墻可分為塑性混凝土墻、泥漿墻和HDPE 膜防滲墻等。各類防滲墻的防滲性能及施工特點對比［1-5］見表1。

表1 各類垂直防滲墻技術比較

通過表1 中各類垂直防滲墻的技術對比可知，HDPE 膜滲透系數(shù)小于1.0×10-12cm/s，而其他剛性防滲墻如黏土- 膨潤土防滲墻滲透系數(shù)為1.0×10-7cm/s，水泥攪拌樁和水泥旋噴樁防滲墻一般為1.0×10-6cm/s。可見，HDPE 膜的防滲性能非常優(yōu)良，是剛性防滲墻難以匹敵的。另外HDPE 膜垂直防滲墻具有抗腐蝕性、抗變形能力、使用壽命長等特點，所以在地下水污染防控、填埋場污染防控、污染場地污染防控等方面得以廣泛應用，目前我國已經(jīng)實現(xiàn)垂直鋪設深度30 m 的HDPE 膜防滲墻［5］。CJJ 176—2012 生活垃圾衛(wèi)生填埋場巖土工程技術規(guī)范中明確指出，用于生活垃圾填埋場滲濾液污染控制的垂直防滲帷幕的滲透系數(shù)宜在10-7cm/s 量級，所以在環(huán)境要求非常高的場地，宜采用HDPE 膜- 膨潤土復合墻［6］。

3 HDPE 膜柔性垂直防滲墻施工難點介紹

HDPE 膜柔性垂直防滲墻的施工流程如圖1 所示。

圖1 HDPE 膜柔性垂直防滲墻施工流程

由圖1 可知，定位完成后，根據(jù)地層情況選擇合適的開槽機械（如抓斗、旋挖機、雙輪銑等），清孔成槽后，下放HDPE 膜，通過專用連接鎖扣，在槽內(nèi)實現(xiàn)膜與膜之間的連接。HDPE 膜的下膜步驟如圖2 所示。

圖2 HDPE 膜柔性垂直防滲墻下膜步驟

施工難點主要包括膜的下放、防滲墻拐角處膜的下放、膜與膜之間的連接與密封等。其中，HDPE 膜鎖扣連接是否緊密是柔性垂直防滲墻成墻的質(zhì)量關鍵，下膜是否順利是影響施工進度的重要因素。

4 HDPE 膜柔性垂直防滲墻的優(yōu)化設計

4.1 轉(zhuǎn)角處下膜框架的優(yōu)化

垂直防滲墻轉(zhuǎn)角部位是應力集中部位，為降低HDPE 膜柔性垂直防滲墻滲漏的可能性，轉(zhuǎn)角部位應由完整的HDPE 膜鋪設，一般要求角度集中點1 m 范圍內(nèi)不得有搭接。為滿足此要求特設計了轉(zhuǎn)角處專用下膜展架，如圖3 所示。轉(zhuǎn)角處下膜展架由2 幅框架通過連接板連接而成。連接板可制作成一定的彎度，彎曲角度根據(jù)轉(zhuǎn)角處實際角度確定。

圖3 轉(zhuǎn)角處下膜框架的結構設計

通過上述轉(zhuǎn)角處下膜框架，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)角處整幅膜的吊裝下放，且該轉(zhuǎn)角框架可根據(jù)現(xiàn)場溝槽角度進行調(diào)整，從而適應不同轉(zhuǎn)角地段，重復使用，大幅降低了施工成本。

4.2 HDPE 膜溝槽內(nèi)位置的優(yōu)化設計

通常HDPE 膜位于溝槽的中間，回填料在膜兩側(cè)回填。根據(jù)實際工程經(jīng)驗，兩側(cè)回填不能做到進度完全一致，會造成膜兩側(cè)壓力不平衡，存在壓力差，導致膜會形成S 形，垂直度不能得到保證，進而影響2 幅膜之間鎖扣的連接。

優(yōu)化設計將膜放于溝槽靠近膜錨固溝的一側(cè)，不僅方便施工，也方便回填料的回填，同時有利于保證膜的垂直度和連接鎖扣的連接。另外，由于采用泥漿護壁措施，能夠保證側(cè)壁的光滑度，不會對HDPE 膜造成刺穿等影響。

4.3 HDPE 膜接頭箱的設計

HDPE 膜之間通過連接鎖連接，連接環(huán)節(jié)在槽內(nèi)泥漿中完成。一方面，為了防止分段施工過程中，開挖段的渣土進入到連接鎖內(nèi)影響互鎖，需要對連接鎖進行保護；另一方面，回填填料尚未固化壓實前，為了防止填料的坍塌，需要對回填段進行支護。為了保證HDPE 膜的連接質(zhì)量與工程的順利進行，還專門設計了1 種HDPE 膜接頭保護箱，如圖4 所示。

圖4 HDPE 膜接頭保護箱

該接頭保護箱由4 個30#A 工字鋼兩兩一組焊接而成，一組位于下膜的一側(cè)，用于固定HDPE膜，另一組位于未下膜槽段，用于防止溝槽內(nèi)的渣土堵塞連接鎖扣的縫隙。HDPE 膜接頭箱與膜一同下放，待膜兩側(cè)回填填料完成，下一幅HDPE膜準備下放前，將未下膜一側(cè)的工字鋼組拔出；待第2 幅HDPE 膜下放完畢，與第1 幅膜的連接鎖扣緊密連接，再將固定第1 幅膜的工字鋼組拔出。依次實現(xiàn)HDPE 膜垂直防滲墻的實施。

4.4 膜穿管處的優(yōu)化設計

在實際工程中，HDPE 膜柔性垂直防滲墻會遇到與地下管線交叉的情況。膜穿管處成為防滲薄弱處，密封情況的保障成為質(zhì)量保障關鍵之一。根據(jù)實際工程經(jīng)驗，提出了防滲效果更好的管穿膜銜接處理設計方案，如圖5 所示。即用HDPE膜外包地下管道，形成HDPE 套管，將HDPE 套管和膜焊接在一起，并在銜接處周圍設置膨潤土防護塊。膨潤土防護塊的大小為長4 m（沿柔性防滲墻軸線長度）×寬0.6 m（同溝槽寬度）×高2 m，管道中心與膨潤土防護塊中心重合。

圖5 管穿膜銜接優(yōu)化設計

5 結論與建議

1） 通過對HDPE 膜構成及施工步驟的介紹，分析了HDPE 膜柔性垂直防滲墻的施工難點包括防滲墻拐角處膜的下放，膜與膜之間的連接與密封等，同時分析出施工的關鍵環(huán)節(jié)在于HDPE 膜鎖扣連接是否緊密。

2） 根據(jù)實際工程經(jīng)驗，對轉(zhuǎn)角處下膜框架、HDPE 膜溝槽內(nèi)位置、HDPE 膜接頭箱、HDPE 膜穿地下管處等進行了優(yōu)化設計，大幅提高HDPE膜柔性垂直防滲墻的連接緊密性及施工效率、降低施工成本。

3） 建議在今后的實際工程應用中，進一步優(yōu)化HDPE 膜接頭保護箱、膜穿管處加強措施等設計，以保障HDPE 膜柔性垂直防滲墻的施工質(zhì)量和施工進度。