论文部分内容阅读
［摘要］本文通过在大型原油储罐基础及罐基础外防渗系统的设计与施工实例，阐述了HDPE(土工膜)防渗系统的施工特点和施工要求，结合工程施工中遇到的问题有针对性的进行了分析，探究适用此类工程的施工方法。
［关键词］HDPE（土工膜）， 长丝无纺土工布，大型原油储罐， 防渗系统
[abstract] this article through in the large oil storage tank foundation based and seepage control system of the design and construction of the examples, this paper expounds HDPE (geomembrane) seepage control system of the construction characteristics and construction requirements, combined with engineering construction problems of the targeted was analyzed, and explore the construction method for such projects.
[key words] HDPE (geomembrane), filament non-woven fabric, large oil tanks, seepage control system
工程背景
中图分类号：O434.19文献标识码：A文章编号：
HDPE( 土工膜) 防渗膜施工目前国内无国家规范可遁,在大型储罐群中的应用也是处于起步阶段。本工程库区位于四川省彭州市西北的石化炼化一体化厂区内北侧，场地地质状况较好、土基承载力较高交通便利。本工程的施工内容为“中国石油四川石化炼化一体化原油罐区”共计6台 10×104m3原油罐及储罐场区内的防渗专业（土工布+HDPE土工膜+土工布防渗层）施工。
施工工艺及技术措施
1 HDPE土工膜施工工艺
土工膜作为主要的防渗层，在铺设中要严格的按照事先规划好的铺膜图铺膜、焊接。在施工中要避免浪费，避免野蛮操作，保证工程质量和进度。
1．1、土工膜铺设工艺流程
土工膜铺设各工序包括材料展开、裁剪、试焊、调试焊接设备、焊接、锚固、检查、检测、验收等过程。
1.2、土工膜铺设要求
1.2.1 土工膜外观必须达到规范的要求，须干燥和整洁，其切口应平直、无明显锯齿现象，无明显机械加工划痕，不允许有气泡、杂质、裂纹、分层、穿孔修复点、接头，不允许土工膜表面有损害土工膜的油渍、燃料或喷溅的化学物或化学斑点。
1.2.2铺设过程中应避免土工膜产生皱纹和折痕，铺设完毕自然松弛，与支持层贴实。
1.2.3铺设就位后的土工膜在进行调整位置时应注意保护已安装好的防渗膜；接缝搭接宽度应满足规范要求（热熔焊接为100±20,挤出焊接为75±20）；
2HDPE土工膜施工的质量控制措施
2.1、HDPE土工膜工程竣工技术资料整理
根据HDPE土工膜对整个防渗工程的重要性提交如下的技术和质量记录：
（1）HDPE土工膜材料相关质量证明性资料；
（2）HDPE土工膜施工及验收质量记录；
（3）所有有关施工质量保证方面的数据，包括土工膜的铺设、焊接、修补和测试等，须由安装单位清晰地、永远地记录并标记。
2.2、进行材料见证取样，经过有塑料制品质量检测、鉴定资质的部门作主要材料特性复核检验，其各项指标均要满足规范和设计的指标要求。
2.3、设置专门的检查人员，随时检查基层的情况。基层不能有引起HDPE破损或戳伤的所有物质，如玻璃屑、钢筋头、石块等。
实际施工中存在的难点及解决办法
土工膜的热胀冷缩
由于土工膜具有比较明显热胀冷缩性能以及吸热性，在温度30℃的条件下，未覆盖的土工膜表面的温度能达到60~70℃。本工程施工期间正值高温天气，根据当地气象资料，夏季平均最高气温能达到36℃左右，因此在裁膜时要考虑土工膜的收缩量。
土工膜大面铺设后在环境温度较高时会产生一定的皱褶, 环境温度下降较大时 如果预留尺寸不够, 特别是温度降到零度以下时, 土工膜收缩产生内应力, 严重时会拉裂土工膜。在施工过程中为了保证这个关键质量控制点的落实，保证膜的下料尺寸正好,本工程根据当地实际气候情况选择凉爽的天气进行下料剪裁，为确保收缩余量的合理留置，环梁内沿节点施工选择在温度较低的早晨和晚上施工，避开午后高温施工。防止在温度下降时罐内的HDPE收缩产生拉力破坏结点的构造。
土工膜的收缩余量计算公式为:
ΔL= K × Δt × L
K= 1.2 × 10⁻⁴
Δt----最大温差,单位: ℃
L----土工膜长度,单位:米
ΔL----土工膜收缩余量
2泄水管处的防渗处理
根据本工程具体情况，防渗施工基础详图泄水管处为镀锌白钢管有金属管穿膜的施工，镀锌白钢管与HDPE焊接材料不能很好的结合，导致泄水管处出现防渗的薄弱点，如何保证穿膜管道和土工膜间绝对的密封和牢固可靠；本工程采用“管靴”的方法解决这个问题，具体做法如下：
2.1、在管道穿膜部位采用制作“管靴”的方法来解决管道与土工膜之间的连接难题。具体原理就是先给突出的管道穿上“管靴”，再把管靴与被穿透的土工膜焊接。
2.2、“管靴”套在白钢管上分内外两层，内层为HDPE管，外层为HDPE膜管套和管裙，膜管套和管裙由裁剪的HDPE膜片焊接而成。内外两层在端部焊死形成“管靴”。
为保证管靴的HDPE管不和白钢管脱开,内衬的￠90HDPE管外面包丁基双面自粘带之后與DN100的镀锌白钢管进行嵌固，镀锌白钢管外面贴双面自粘卷材，之后再套管靴并对管靴用管箍进行紧固。最后对整个外围用单轨挤压焊机进行防渗焊接保护。实际施工过程中则是已经先预制好管靴，在镀锌白钢套管上粘双面SBS后把管靴用胶锤砸入镀锌白钢管，这样能保证嵌固紧密。参照（现场效果图）。
3成品保护
在安装操作中及铺焊土工膜以后，严禁在现场吸烟或使用火柴、打火机和化学溶剂或类似的物品。
在土工布上运输时，人力车的金属支腿要用胶皮类柔软材料包覆；运料时，尽量避免压迫土工布；实在需要在土工布上运料时，应根据土工布下的情况采取必要的保护措施，不允许运料机械拐急弯。
运料及施工机械和土工材料之间隔离（保护）层的厚度应遵守以下的地面压力限制：
设备地面压力(kPa) 隔离（保护）层最小厚度(㎜)
<100 300
100-450 600
>450 850
本工程的挖掘机及自卸汽车满载砂子重量经过实际计算满足要求。
在土工布上卸料时，不应使重、硬的物品从高处下落，直接冲击衬垫。在膜上卸料时，即使有土工布保护层，也不应使重、硬的物品从高处下落，直接冲击垫衬。
在膜上运输时，人力车的金属支腿要用胶皮类柔软材料包覆；汽车运料时，尽量车不上膜；实在需要在膜上行车时，根据膜下的基层情况采取必要的保护措施。
回填过程中挖掘机的挖斗前端的齿尖容易破坏防渗膜，为防止司机误操作而破坏防渗膜，防渗膜上部回填用的挖掘机的挖斗采用铁皮包边，这样更有利于砂子的摊铺，避免了挖掘机挖斗齿尖破坏防渗膜。
压路机碾压罐内沿时为防止压路机压断泄水管，把距离泄水管内口以内100mm留出，之后用冲击夯避开泄水管进行夯实。
施工中准备足够的临时沙袋以防止铺设的土工膜被大風吹起。
4HDPE与罐混凝土环梁内沿连接结节点的构造
施工过程中，HDPE与混凝土环梁内沿的连接节点采用镀锌扁铁压边并用1mm厚（如果用2mm厚的HDPE直接翻包存在起鼓现象，影响基础关键部位的压实度）HDPE翻包镀锌扁铁压边条的方法（参照现场效果图）。在HDPE与混凝土连结节点处用双面SBS自粘聚合物改性沥青防水卷材条互相粘贴，并且在HDPE与混凝土连结节点处的上沿浇灌沥青油膏嵌缝封堵，这样HDPE膜上边沿与环梁接触处沥青油膏与双面SBS自粘聚合物改性沥青防水卷材共同作用保证了HDPE最高点处与混凝土环梁的密封性（参照现场效果图）。
5HDPE上部回填产生的推挤褶皱
为了避免回填砂时候产生的HDPE产生过大的褶皱，本工程改进了回填施工方法，控制回填顺序，采用从储罐中心向四周逐步回填的顺序，即先从储罐基础的进车马道开始回填，向罐中心填出一条进料的路，再以罐中心为圆心逐圈向外摊铺碾压，这样整个防渗膜的小的褶皱就逐渐被推碾到罐环梁内沿，这样也为以后的HDPE温度变形留够了伸缩余量，防止了HDPE在阴角处的架空。不会产生HDPE温度下降而撕裂结点的隐患，预留了沉降发生时的伸缩余量。
由于温控式自行焊接机行走过后会形成一道空鼓，每一条贯通焊缝结束后都要把防渗膜横向铺平，消除施工引起的起褶。
6材料的质量控制
按照规范对进场的材料进行取样送检，照装箱单对现场的材料进行清点。在开箱卸料时，检查每卷的出厂标签是否齐全、完整，并与生产厂的“装箱单”对照；抽样核对膜的尺寸，检查外观质量；将生产厂提供的出厂检验报告中的性能指标同业主要求的性能指标相对照；同时见证取样，送国家质量监督检验部门授权的塑料制品检测、鉴定单位，对主要特性指标进行复核、鉴定；将相关资料备齐送业主检查、存档。
7土工膜的修补处、管穿膜的膜上开口处、T型接头处的施工
土工膜的较大破损修补处、管穿膜的膜上开口处、T型接头处匀应做成圆形或椭圆形的开口，之后用圆形或椭圆形的补丁覆盖，采用挤出焊焊接(因为采用热熔焊作业面不够)。之所以要采用圆形或椭圆形是考虑到分散应力的作用。审核土工膜排版图，土工膜不应出现十字型接头。
8存在问题与建议
1、泄水管由于管靴自身特点，高于HDPE膜的最低点，在泄水管下面形成局部小积水坑，小部分液体不能顺利排出。建议以后此类节点做法改成类似屋面的落水口式的泄水管，即把泄水管加粗，把管靴向里套，这样节点处理起来也更简单些。也能保证泄水管内口在防渗面的最低点。
2、在钢管上加套管靴费工费料，建议在以后的大型储罐防渗系统设计中采用HDPE或与其相容性材料代替钢泄水管，经过这样改进后HDPE膜便可以直接焊接在泄水管上。而且这样更坚固更安全。
结语
随着国家环境保护的力度逐渐加大，HDPE(土工膜)防渗系统在石化行业必然会得到更广阔的采用并进而普及。本文的经验与建议希望会给以后的施工项目以参考和借鉴。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
［关键词］HDPE（土工膜）， 长丝无纺土工布，大型原油储罐， 防渗系统
[abstract] this article through in the large oil storage tank foundation based and seepage control system of the design and construction of the examples, this paper expounds HDPE (geomembrane) seepage control system of the construction characteristics and construction requirements, combined with engineering construction problems of the targeted was analyzed, and explore the construction method for such projects.
[key words] HDPE (geomembrane), filament non-woven fabric, large oil tanks, seepage control system
工程背景
中图分类号：O434.19文献标识码：A文章编号：
HDPE( 土工膜) 防渗膜施工目前国内无国家规范可遁,在大型储罐群中的应用也是处于起步阶段。本工程库区位于四川省彭州市西北的石化炼化一体化厂区内北侧，场地地质状况较好、土基承载力较高交通便利。本工程的施工内容为“中国石油四川石化炼化一体化原油罐区”共计6台 10×104m3原油罐及储罐场区内的防渗专业（土工布+HDPE土工膜+土工布防渗层）施工。
施工工艺及技术措施
1 HDPE土工膜施工工艺
土工膜作为主要的防渗层，在铺设中要严格的按照事先规划好的铺膜图铺膜、焊接。在施工中要避免浪费，避免野蛮操作，保证工程质量和进度。
1．1、土工膜铺设工艺流程
土工膜铺设各工序包括材料展开、裁剪、试焊、调试焊接设备、焊接、锚固、检查、检测、验收等过程。
1.2、土工膜铺设要求
1.2.1 土工膜外观必须达到规范的要求，须干燥和整洁，其切口应平直、无明显锯齿现象，无明显机械加工划痕，不允许有气泡、杂质、裂纹、分层、穿孔修复点、接头，不允许土工膜表面有损害土工膜的油渍、燃料或喷溅的化学物或化学斑点。
1.2.2铺设过程中应避免土工膜产生皱纹和折痕，铺设完毕自然松弛，与支持层贴实。
1.2.3铺设就位后的土工膜在进行调整位置时应注意保护已安装好的防渗膜；接缝搭接宽度应满足规范要求（热熔焊接为100±20,挤出焊接为75±20）；
2HDPE土工膜施工的质量控制措施
2.1、HDPE土工膜工程竣工技术资料整理
根据HDPE土工膜对整个防渗工程的重要性提交如下的技术和质量记录：
（1）HDPE土工膜材料相关质量证明性资料；
（2）HDPE土工膜施工及验收质量记录；
（3）所有有关施工质量保证方面的数据，包括土工膜的铺设、焊接、修补和测试等，须由安装单位清晰地、永远地记录并标记。
2.2、进行材料见证取样，经过有塑料制品质量检测、鉴定资质的部门作主要材料特性复核检验，其各项指标均要满足规范和设计的指标要求。
2.3、设置专门的检查人员，随时检查基层的情况。基层不能有引起HDPE破损或戳伤的所有物质，如玻璃屑、钢筋头、石块等。
实际施工中存在的难点及解决办法
土工膜的热胀冷缩
由于土工膜具有比较明显热胀冷缩性能以及吸热性，在温度30℃的条件下，未覆盖的土工膜表面的温度能达到60~70℃。本工程施工期间正值高温天气，根据当地气象资料，夏季平均最高气温能达到36℃左右，因此在裁膜时要考虑土工膜的收缩量。
土工膜大面铺设后在环境温度较高时会产生一定的皱褶, 环境温度下降较大时 如果预留尺寸不够, 特别是温度降到零度以下时, 土工膜收缩产生内应力, 严重时会拉裂土工膜。在施工过程中为了保证这个关键质量控制点的落实，保证膜的下料尺寸正好,本工程根据当地实际气候情况选择凉爽的天气进行下料剪裁，为确保收缩余量的合理留置，环梁内沿节点施工选择在温度较低的早晨和晚上施工，避开午后高温施工。防止在温度下降时罐内的HDPE收缩产生拉力破坏结点的构造。
土工膜的收缩余量计算公式为:
ΔL= K × Δt × L
K= 1.2 × 10⁻⁴
Δt----最大温差,单位: ℃
L----土工膜长度,单位:米
ΔL----土工膜收缩余量
2泄水管处的防渗处理
根据本工程具体情况，防渗施工基础详图泄水管处为镀锌白钢管有金属管穿膜的施工，镀锌白钢管与HDPE焊接材料不能很好的结合，导致泄水管处出现防渗的薄弱点，如何保证穿膜管道和土工膜间绝对的密封和牢固可靠；本工程采用“管靴”的方法解决这个问题，具体做法如下：
2.1、在管道穿膜部位采用制作“管靴”的方法来解决管道与土工膜之间的连接难题。具体原理就是先给突出的管道穿上“管靴”，再把管靴与被穿透的土工膜焊接。
2.2、“管靴”套在白钢管上分内外两层，内层为HDPE管，外层为HDPE膜管套和管裙，膜管套和管裙由裁剪的HDPE膜片焊接而成。内外两层在端部焊死形成“管靴”。
为保证管靴的HDPE管不和白钢管脱开,内衬的￠90HDPE管外面包丁基双面自粘带之后與DN100的镀锌白钢管进行嵌固，镀锌白钢管外面贴双面自粘卷材，之后再套管靴并对管靴用管箍进行紧固。最后对整个外围用单轨挤压焊机进行防渗焊接保护。实际施工过程中则是已经先预制好管靴，在镀锌白钢套管上粘双面SBS后把管靴用胶锤砸入镀锌白钢管，这样能保证嵌固紧密。参照（现场效果图）。
3成品保护
在安装操作中及铺焊土工膜以后，严禁在现场吸烟或使用火柴、打火机和化学溶剂或类似的物品。
在土工布上运输时，人力车的金属支腿要用胶皮类柔软材料包覆；运料时，尽量避免压迫土工布；实在需要在土工布上运料时，应根据土工布下的情况采取必要的保护措施，不允许运料机械拐急弯。
运料及施工机械和土工材料之间隔离（保护）层的厚度应遵守以下的地面压力限制：
设备地面压力(kPa) 隔离（保护）层最小厚度(㎜)
<100 300
100-450 600
>450 850
本工程的挖掘机及自卸汽车满载砂子重量经过实际计算满足要求。
在土工布上卸料时，不应使重、硬的物品从高处下落，直接冲击衬垫。在膜上卸料时，即使有土工布保护层，也不应使重、硬的物品从高处下落，直接冲击垫衬。
在膜上运输时，人力车的金属支腿要用胶皮类柔软材料包覆；汽车运料时，尽量车不上膜；实在需要在膜上行车时，根据膜下的基层情况采取必要的保护措施。
回填过程中挖掘机的挖斗前端的齿尖容易破坏防渗膜，为防止司机误操作而破坏防渗膜，防渗膜上部回填用的挖掘机的挖斗采用铁皮包边，这样更有利于砂子的摊铺，避免了挖掘机挖斗齿尖破坏防渗膜。
压路机碾压罐内沿时为防止压路机压断泄水管，把距离泄水管内口以内100mm留出，之后用冲击夯避开泄水管进行夯实。
施工中准备足够的临时沙袋以防止铺设的土工膜被大風吹起。
4HDPE与罐混凝土环梁内沿连接结节点的构造
施工过程中，HDPE与混凝土环梁内沿的连接节点采用镀锌扁铁压边并用1mm厚（如果用2mm厚的HDPE直接翻包存在起鼓现象，影响基础关键部位的压实度）HDPE翻包镀锌扁铁压边条的方法（参照现场效果图）。在HDPE与混凝土连结节点处用双面SBS自粘聚合物改性沥青防水卷材条互相粘贴，并且在HDPE与混凝土连结节点处的上沿浇灌沥青油膏嵌缝封堵，这样HDPE膜上边沿与环梁接触处沥青油膏与双面SBS自粘聚合物改性沥青防水卷材共同作用保证了HDPE最高点处与混凝土环梁的密封性（参照现场效果图）。
5HDPE上部回填产生的推挤褶皱
为了避免回填砂时候产生的HDPE产生过大的褶皱，本工程改进了回填施工方法，控制回填顺序，采用从储罐中心向四周逐步回填的顺序，即先从储罐基础的进车马道开始回填，向罐中心填出一条进料的路，再以罐中心为圆心逐圈向外摊铺碾压，这样整个防渗膜的小的褶皱就逐渐被推碾到罐环梁内沿，这样也为以后的HDPE温度变形留够了伸缩余量，防止了HDPE在阴角处的架空。不会产生HDPE温度下降而撕裂结点的隐患，预留了沉降发生时的伸缩余量。
由于温控式自行焊接机行走过后会形成一道空鼓，每一条贯通焊缝结束后都要把防渗膜横向铺平，消除施工引起的起褶。
6材料的质量控制
按照规范对进场的材料进行取样送检，照装箱单对现场的材料进行清点。在开箱卸料时，检查每卷的出厂标签是否齐全、完整，并与生产厂的“装箱单”对照；抽样核对膜的尺寸，检查外观质量；将生产厂提供的出厂检验报告中的性能指标同业主要求的性能指标相对照；同时见证取样，送国家质量监督检验部门授权的塑料制品检测、鉴定单位，对主要特性指标进行复核、鉴定；将相关资料备齐送业主检查、存档。
7土工膜的修补处、管穿膜的膜上开口处、T型接头处的施工
土工膜的较大破损修补处、管穿膜的膜上开口处、T型接头处匀应做成圆形或椭圆形的开口，之后用圆形或椭圆形的补丁覆盖，采用挤出焊焊接(因为采用热熔焊作业面不够)。之所以要采用圆形或椭圆形是考虑到分散应力的作用。审核土工膜排版图，土工膜不应出现十字型接头。
8存在问题与建议
1、泄水管由于管靴自身特点，高于HDPE膜的最低点，在泄水管下面形成局部小积水坑，小部分液体不能顺利排出。建议以后此类节点做法改成类似屋面的落水口式的泄水管，即把泄水管加粗，把管靴向里套，这样节点处理起来也更简单些。也能保证泄水管内口在防渗面的最低点。
2、在钢管上加套管靴费工费料，建议在以后的大型储罐防渗系统设计中采用HDPE或与其相容性材料代替钢泄水管，经过这样改进后HDPE膜便可以直接焊接在泄水管上。而且这样更坚固更安全。
结语
随着国家环境保护的力度逐渐加大，HDPE(土工膜)防渗系统在石化行业必然会得到更广阔的采用并进而普及。本文的经验与建议希望会给以后的施工项目以参考和借鉴。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。