土工膜在环保领域中的应用

HDPE土工膜在环保产业中的技术与应用

主讲人：山东亿博阳光工程材料有限公司 吴云

各位女士们、先生们、同行业的各级同仁，大家好！

我是山东亿博阳光工程材料有限公司吴云，我公司专业化生产光面和喷糙面HDPE土工膜，并长期致力于土工合成材料的技术创新和产品升级，在此我将和大家一同探讨HDPE土工膜在环保产业中的技术与应用，敬请在座的各位老师、同仁多多指正。

众所周知，环境保护，是世界范围内永恒的话题；随着人类社会的不断发展，世界环境也变得千疮百孔，为了维护人类赖以生存的地球环境，环境的保护与治理将时刻贯穿于人类文明演变的长河中。提及环保产业的建设，土工合成材料作为近年来环保领域的主角，发挥了不可替代的作用，尤其是HDPE土工膜在防水防渗课题上显得尤为突出。

我公司专注于环保产业的升级与改造等建设项目，按我公司多年来的施工经验，将环保产业建设可大致分为四类：一是以生活垃圾填埋场、废弃物填埋场为代表的废弃物填埋处理；二是以污水处理厂、石油化工厂为代表的液态废物处理；三是以尾矿坝、矿山、渣场、电厂灰坝为代表的工业废弃物处理；四是以河道、湿地、鱼塘、沼气池等为代表的生态环境治理。

现就以上四个方面，以代表性工程为案例，就HDPE 土工膜在环保产业中的技术与应用进行详细的阐述。

一、HDPE土工膜与其优越性

1、什么是HDPE土工膜

HDPE土工膜全称”高密度聚乙烯土工膜”，是以(中)高密度聚乙烯树脂为原料生产的一种防水阻隔型材料。具有优良的耐环境应力开裂性能，抗低温、抗老化、耐腐蚀，以及较大的使用温度范围(-60–+60)和较长的使用寿命50年，广泛使用在生活垃圾填埋场防渗，固废填埋防渗，污水处理厂防渗，人工湖防渗，尾矿处理等防渗工程。

2、HDPE土工膜的优越性

（1）、HDPE土工膜是一种柔性防水材料，具有很高的防渗系数

（2）、HDPE土工膜具有良好的耐热性和耐寒性，其使用环境温度为高温110℃、低温-70℃;

（3）、HDPE土工膜具有很好的化学稳定性能，能抗强酸、碱、油的腐蚀,是很好的防腐材料;

（4）、HDPE土工膜具有很高的抗张力强度，使它具有很高的抗拉强度能满足高标准工程项目需要;

（5）、HDPE土工膜具有很强的耐候性，有很强的抗老化性能，能长时间裸露使用而保持原来的性能;

（6）、喷糙面HDPE土工膜提高了土工膜表面的摩擦性能,同时与同规格的光面膜对比,抗拉伸能力更强。糙面膜表面糙粒,在铺设膜时,会使膜与基面形成微小夹空层面，大大增强土工膜的抗承载能力。

二、HDPE 土工膜在填埋场领域中的技术与应用

填埋，是目前固废、生活垃圾处理最常用的方法，具有费用低、处理量大、操作简单等特点，在许多国家得到广泛应用，在很多发达国家的生活垃圾处理也以填埋为主。

高密度聚乙烯土工膜是垃圾填埋场中应用最广泛的防渗材料。HDPE土工膜以其优越的高强度、稳定的化学性能、优异的耐老化性在聚乙烯系列产品中尤为突出，备受垃圾填埋场行业中设计单位和业主的青睐。

垃圾填埋场往往涉及含有剧毒、高危害性的渗滤液、危化等问题，材料在工程中的使用条件异常复杂，它包括力的因素、自然因素、介质、时间等因素，以及各种因素的叠加，防渗效果的好坏直接决定着工程质量，土工膜的使用寿命又是决定工程寿命的主要因素。因此，用于填埋场衬层的防渗材料必需具有良好的防渗性能、有较好的降解性能以及良好的抗氧化性能等。

经过我公司土工材料研究院多年来的研究与实践，用于垃圾填埋场防渗系统的土工膜除了应符合现行国家及国际相关技术标准外，还应符合以下几点：

（1）HDPE土工膜厚度不应小于1.5mm。厚度直接决定膜的受力状况、耐久性、抗穿刺性等抵抗外力损伤的能力，直接影响膜的使用寿命。

（2）HDPE土工膜幅宽不宜小于7m。土工膜的幅宽越宽，在整个工程量中其焊接缝就越少，提高施工效率的同时，更能提高防渗漏的可靠性。

（3）斜坡宜用喷糙HDPE土工膜。与以往充氮法、压延法相比，二次成型的喷糙法能有效的保证板材各项指标的稳定性，提升整体工程质量。

三、HDPE土工膜在污水、石油化工等领域中的技术与应用

目前，我国生活污水处理厂、石油化工等领域均采用了 HDPE 土工膜防渗体结构设计型式。HDPE 土工膜具有强度高、延展性好、防渗能力强、化学稳定性好等优点，作为防渗层、隔离层、衬层等，逐渐应用于防渗、防污结构的各类工程中。我们通过对已建成使用的污水处理厂地下水质的监测，发现厂区地下水未受到污染，表明 HDPE 土工膜作为防渗结构层是科学合理、安全可靠的。

污水处理厂的水池通常采用钢筋混凝土和土池的结构型式，但这些结构型式存在工程造价高、施工工艺复杂、工期长、易开裂等缺陷，尤其是当应用于一些容积较大的水池（如调节池、曝气池）时，这些缺陷更为突出。同时，土池结构型式自身防渗性能较差，而HDPE 土工膜具有良好的防渗性能，正好能弥补这一缺陷。内衬HDPE土工膜的土池结构型式继承了土池结构的优点，同时具有成本低、防渗能力好、化学稳定性好、抗紫外光老化性良好以及抗啮齿动物和微生物侵袭等优点，同时规避了渗漏的风险，适用于体形较简单的各种类型污水池。

一般HDPE土工膜防渗体结构在水池边坡自上而下由基层、HDPE土工膜、保护层、块石（或混凝土）护坡共四层组成。HDPE土工膜防渗体结构在水池底处一般自上而下由基层、HDPE土工膜两层组成。我们建议局部地区如池底周围宜设置混凝土走道板，宽度易大于1.2米，做法同边坡处。其作用是防止施工期间因人员行走和设备运输而对池底土工膜可能产生的破坏，同时可以防止边坡上滚落的一些尖锐物或是电焊渣等损伤土工膜。

四、HDPE土工膜在矿山、电厂等工业领域的技术与应用

近年来随着环保法规的健全和对建设项目环保要求的提高，矿山尾矿库的环保防渗问题日益突出。尾矿是工业废渣的一个种类，其他工业废渣场也有类似的情况，例如电厂灰坝、渣场等。自1995年以来，国家陆续制定了很多环境保护法规和标准，有了一套较为完整的环境保护法规和标准，使尾矿和其他工业废渣等工业固体废物的处置工作基本有章可循。

为尾矿堆存所建造的构筑物系统通常简称为尾矿库, 包括库区、尾矿坝 、排洪构筑物和坝的观测设备等, 用以储存选矿厂排出的尾矿。引起尾矿库灾害的主要原因有坝体渗流、坝体滑坡以及地震等三大类, 其中以坝体渗流造成的事故所占比例最大。因此,选用适当的防渗材料改善坝体渗流条件、提高坝体的密实度,可以有效治理并预防尾矿库的灾害。

我公司研究院结合尾矿库工程的特点 , 根据对利用土工织物加固坝体的可行性及效果做了深入的研究。通过在加筋体内边坡铺设HDPE土工膜,可以防止地下水渗流作用对加筋体稳定性的影响。其中,我公司生产的HDPE喷糙土工膜由于其具有抗拉强度高、防渗性能好、变形能力强、质量轻、施工方便、造价低等优点,已广泛应用于库区坝体建筑物的整体与局部。
参照生活垃圾填埋场的防渗要求．结合我公司研究院的科学研究与实践，对矿山尾矿库类的工程提出以下两点技术性措施：

①库底及周边防渗层的HDPE土工膜其厚度应等于或大于1.5mm；

②需要采用环保防渗措施的尾矿库和渣场应采用单层HDPE土工膜和黏土或膨润士防渗毯(GCL)组成的复合防渗衬层。

五、HDPE土工膜在河道湿地、鱼塘、沼气池等生态领域的技术与应用

目前，养殖化粪便已经是较大的垃圾污染源，有些养殖业的污染物排放，已经是环保部门管理的重点对象。养殖户为了减少人工清理费用，许多养殖户把粪便通过水流冲洗到氧化塘后再对其清理。随着近年来的技术升级，可以把粪便通过发酵产生的沼气应用在沼气发电、日常生火、取暖上，所以目前的HDPE土工膜是沼气池底及封盖的首选材料，即能防渗保护地下生态，还能产生沼气发电。

我公司生产的HDPE土工膜，完全可以满足沼气池发酵和贮气一体化，采用HDPE土工膜的防渗材料将整个氧化塘进行全封闭，施工简便、造价低、密封性能好，使用时间长等，HDPE土工膜的抗老化及耐腐蚀性能强、防渗效果好。

沼液池设计上要求池体具有良好的防渗性能，避免对地下水造成污染，沼液池构造简单，无特殊工艺孔设置且内表面积较大，施工所在地土质情况单一，碎砖块等尖锐性杂物较少，完全具备土工膜铺设的要求。公司研究院综合我公司HDPE土工膜产品特点以及施工经验，对于类似工程作出如下几点建议：

1、为保证结构体的防渗效果和使用寿命，建议选用0.75mm厚以上HDPE膜。

2、为减少焊缝和施工周期，选用7米以上幅宽，池体铺设面积应考虑甩边部分（沿侧壁1米周圈），并预计出7%的余量（锚固、搭接及漏补焊部分）。

3、沼液池施工完毕后尽早注入深0.8米左右的水，以保护土工膜不被暴晒，延长土工膜的使用寿命，尤其是日晒强烈的夏日，池底无防护层的敞开式池体更应该注意。

以此施工完成的结构体外表美观，性能稳定、可靠，使得HDPE土工膜在农牧业大面积污水处理设施中应用效果良好，又鉴于其具有施工快捷、成本低廉的优势，在农牧行业颇受欢迎。

六、HDPE土工膜施工技术与注意事项

1、设计方案

（1）基层设计：基层应压实平整、无裂缝、无松土，表面无积水、无尖锐杂物，基层压实系数不得小于93%，材质应为透水系数较小的黏性土。四周边坡基层应结构稳定，边坡允许值一般不应小于1：1.5。

（2）保护层设计：HDPE土工膜在铺设完毕后，其上还需要进行块石（或混凝土）护坡的施工，为避免小石块、树根等硬物刺穿土工膜，一般需要铺设非织造土工布作为保护层。

（3）护坡设计：为提高边坡的稳定性，应避免阳光直射土工膜，同时防止临界施工和运营期间对边坡土工膜造成破坏，需在外表面设计块石(或混凝土)护坡。

（4）锚固设计：土工膜的锚固方式主要有三种：锚固沟、压条固定、预埋件热焊。其中锚固沟方式因其形式简单，施工方便，比较常用。锚固沟距离边坡边缘不宜小于80cm,沟断面应根据锚固形式、结合具体情况加以核算，以不小于80cm×80cm为宜。

2、HDPE土工膜的施工要点

（1）施工前的准备工作

①HDPE土工膜进场后首先必须按照相应标准要求对外观进行严格的检查。外观检查合格后，按规范要求的数量、尺寸进行见证取样，送有资质的建筑材料测试中心对土工膜的各项指标如密度、拉伸强度、延伸率、撕裂强度等进行检验，检验合格后方可用于施工。

②再次对已完成的基层进行检验，确保基层表面光滑平整、无石块、树根、尖锐物等可能对土工膜造成伤害的杂物。土工膜弯折处不得存在直角钢性结构，均应做弧形。

③焊接前须在现场试焊，经监理检测合格并在试件上标注时间、温度等要素。HDPE土工膜宜采用双轨热熔焊接，焊接缝应熔结为一整体，不得出现虚焊、漏焊和超量焊。搭接面不得有污垢、沙土、积水等杂质。

（2）HDPE土工膜及保护层的铺设

土工膜铺设采取先边坡后池底的顺序。铺膜时不要拉的太紧，应留一定的余幅，以备局部下沉拉伸之用。水平接缝不得在坡面上，且距坡脚不得小于1.5m，相邻两幅的纵向接头不应在一条水平线上，应互相错开1 m以上。在土工膜运输过程中不要拖拉、硬拽，避免尖锐物刺伤。膜下应预先敷设一些临时导气管以排除膜下空气，使土工膜与基层紧贴。施工人员在进行施工作业时需穿着软底胶鞋或布鞋，同时注意天气、温度对膜的影响。

（3） 土工膜的接合焊接与测试

土工膜的接合焊接是防止渗漏的关键环节，常采用热熔焊接（双轨熔焊），要求焊接前两幅土工膜必须搭接10cm以上，通过预先设置的压力齿轮使两幅土工膜焊接在一起，具体操作步骤如下：

1）试验性焊接：试验性焊接需在HDPE土工膜试样上进行，并且在与生产性相同的膜表面和环境下进行；试验性焊接要求检验和调节焊接设备；焊接设备和焊接人员只有成功完成试验性焊接后，才能进行生产性焊接。

2）生产性焊接：首先应清除HDEP土工膜表面油脂、水分 、灰尘、垃圾等杂物。如果膜表面存在杂物，会使上下膜无法热合到一起，对施工质量有较大影响。然后把焊机调整到试验性焊接时得到的最佳参数，在设计要求的搭接宽度条件下，自动焊接，焊缝做到“平整、牢固、美观”。保持焊接的温度、速度及夹持棍的压力，使焊接达到最佳效果。

3）焊缝检测：焊缝的检测分为目测、气压检测（非破坏性）和破坏性检测，对每一条焊缝都要进行目测和气压检测，且要求合格率为100%。对在目测、气压检测中所发现的缺陷应及时修补，不能立刻修补的要做特种标记，以防漏补。直径小于5㎜的孔洞或针眼，可有点焊。当孔洞大于5㎜时，应用10㎝圆形或椭圆形的衬垫修补。

（4） 施工注意事项：

边坡上土工膜的施工注意点：边坡上的HDPE土工膜在施工时可能会遭遇以下几种破坏模式：

1）从锚固沟中脱出向下滑动。这种破坏常发生在HDPE土工膜铺设阶段，可以通过增大土工膜与坡面之间的摩擦力来阻止其在坡面上的滑移。另外增大HDPE土工膜与锚固沟沟壁的摩擦力及锚固沟的锚固作用也可阻止HDPE土工膜的滑动。

2）在连接处脱开。土质边坡不均匀沉降使斜坡上的HDPE土工膜与管道或混凝土间的连接产生较大张力，导致HDPE土工膜在连接处脱开。因此需在土工膜铺装时预留一定的变形量。

3）受拉开裂。位于坡面的土工膜水平接缝处受拉时会产生开裂，为避免此情况要求土工膜在坡面上不得有水平接缝。

七、结束语

综上，我们选取了四个环保细分领域中代表性的工程项目做了简要的分析，其中就各项目HDPE土工膜的技术性能与应用做了着重阐述，充分印证了HDPE土工膜在环保产业运用中的不可或缺。环境，作为人类命运共同体的载体，关乎着社会的文明的进步和人类的延续；保护环境，已成为全世界各国人民的共同话题和首要任务。在各研究院校、团队的不懈努力下，越来越多的创新性合成材料不断涌现，在环境产业领域发挥着显著的成果，相信在不久的将来，我们所生活的地球这个大村落，将更加绿色、文明和长远。亿博阳光，将为此不懈努力！

让我们再次向奋斗在科研第一线、生产第一线、建设第一线的劳动者们，致敬！

谢谢大家！