路基防滲HDPE膜焊接質量提升方法研究

馬庶建

（中鐵十八局集團第四工程有限公司 天津 300350）

1 工程概況

南堤路工程由我公司總承包施工，位于天津南港工業區，主要包括道路工程、排水工程及環保工程三個部分，工程總投資1.53億元。HDPE防滲膜全稱“高密度聚乙烯膜”，采用的材料均為環保無毒材料,具有很好的防滲效果，化學穩定性、耐老化性能出眾，被廣泛用于環保、市政、水利等工程的防潮、防滲、防漏等環節[1]。南堤路道路路基防滲系統防滲技術的核心是HDPE膜的焊接施工質量，焊接示意圖1所示。

圖1 HDPE膜的焊接施工示意圖

2 影響HDPE膜焊接質量的因素分析

HDPE防滲膜在道路路基施工中應用尚屬首次，沒有施工經驗可借鑒，HDPE防滲膜卷材在垃圾填埋、水利等工程中一次焊接合格率能達到97%[2],業主要求一次焊接合格率達到98%。在試驗階段，HDPE防滲膜焊接質量調查發現部分焊縫有效寬度不足10 cm，焊縫一次焊接合格率僅為91%。為了將HDPE防滲膜焊縫一次合格率由91%提高到98%，施工單位聯合業主、HDPE防滲膜廠家、監理對試驗段的HDPE防滲膜焊縫進行調查，檢查點數為1200個，發現了共110個不合格頻次，整體合格率僅為91%，質量問題統計如圖2所示。

圖2 HDPE防滲膜焊縫質量問題排列圖

由排列圖2可以看出，焊縫寬度不夠、焊縫平順度差是HDPE防滲膜焊縫的兩個主要質量問題。為了提升焊接質量，公司安排技術管理人員多次到HDPE防滲膜生產廠家觀摩學習，組織焊接人員到防滲膜生產廠家培訓，邀請防滲膜生產廠家的技術員進駐現場指導，共同討論提升焊接質量的因素，原因分析關聯如圖3所示。經過綜合分析，歸納出影響焊接質量的四點主要成因：一是下承層平整度不滿足要求；二是防滲膜鋪設時接縫位置不合理；三是焊接前未清理干凈防滲膜焊接面；四是焊接方法有待改進[4]。末端要因確認統計如表1所示。

表1 末端因素確認統計表

圖3 原因分析關聯圖

3 HDPE膜焊接質量提升對策

對確定的要因，通過對策比較分析，見表2，針對性的對策和措施如下：

表2 對策比選

對策實施一：重新修整下承層。采用壓路機、平地機對下承層進行修整，下承層施工完畢時，鋪設基底堅實、平整，垂直深度25 mm內無樹根、瓦礫、石子、混凝土顆粒、磚渣、玻璃屑等有可能影響HDPE防滲膜施工的雜物、有機物殘渣和有可能造成環境污染的有害物質。基底無滲水、積水現象[5]。基底兩側采用8%灰土筑壩封閉，筑壩灰土分層碾壓，每層厚度為20 cm，分層碾壓達到設計標高后采用機械刷坡，最后由人工修整成1:1.5的坡面，基底拐角處做成倒圓角，其圓弧半徑為50 cm。下承層修整完成后，對其平整度進行檢查，平整度偏差均在允許范圍內。修整完成后的下承層平整度滿足要求，焊機運行平穩，無顛簸現象。

對策實施二：重新計算防滲膜裁剪尺寸及鋪設方式。結合道路路基基槽寬度，以及每個填埋區段的長度綜合考慮，將每卷卷材控制在長度為80 m，寬度為6.5 m。施工時將卷材垂直于道路前進方向鋪設，大量減少了焊接接縫。在遇上防滲膜長度不夠，需要長向拼接時，先把橫向焊縫焊好，再焊縱縫，橫向焊縫相距大于50 cm時焊成T字型，不得十字交叉[6]。措施實施完成后，防滲膜焊縫預留位置避開了基底拐角等不利位置地段，很大程度上確保了焊縫的搭接寬度滿足要求，且施工方便，焊縫的平順度亦得到了保證。

對策實施三：焊接前仔細清理防滲膜焊接面[6]。HDPE膜鋪設后，先用空壓吹風機吹掃焊接面及下承層，確保焊接范圍內無土石顆粒等影響焊機運行的雜物；其次采用棉布對兩條焊縫搭接結合面進行擦拭，確保焊接面能緊密結合；最后清理防滲膜頂面，確保焊接成型后表面干凈整潔。防滲膜麻面和不平整處，用打磨機將搭接寬度15 cm范圍內的膜面打毛，形成糙面以增加其接觸面積，但其深度不可超過膜厚的10%。對策實施完成后進行檢查，防滲膜焊接面及下承層均清理干凈，無塵土等雜物；焊接后焊縫外觀平整，符合要求。

對策實施四：采用三縫焊接。為了保證焊縫施工質量，HDPE防滲膜焊縫由通常的雙縫焊接調整為三縫焊接，搭接寬度由10 cm加寬為15 cm，保證了HDPE防滲膜的防滲質量，提高了一次焊接合格率。對策實施完成后，對焊接完成后的焊縫進行檢查，三條焊縫均通過了電火花檢測及氣壓檢測，且有效寬度達到了15cm，滿足圖紙及規范要求（焊縫寬度≥10 cm）。

對策全部實施后，對南堤路南港二街至南港三街段HDPE防滲膜焊接情況進行檢查，檢查點數為100個，發現僅有15個不合格點，合格率為98.7%。基本解決了焊縫寬度不夠和焊縫平順度差的問題，不合格點數量明顯減少。對策實施前后對比結果見圖4。

圖4 對策實施前后對比圖

4 結語

試驗結束后，完善了最初編制的《HDPE防滲膜焊接施工作業指導書》，將此次防滲膜的三縫焊接施工工藝加入到作業指導書中，并進行推廣，指導后續類似工程施工。但是施工完成后的部分防滲膜被后續工序施工機械破壞，防滲膜的成品保護措施尚需完善。