高密度聚乙烯(HDPE)土工膜在大型储罐基础中的防渗应用
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【摘 要】 高密度聚乙烯（hdpe）土工膜在兰州原油商业储备库工程大型储罐基础施工中防渗成功应用后，为保障储罐油品渗漏提供了一种便捷、安全、经济、环保的施工方法。
【关键词】 HDPE 土工膜 储罐基础 防渗
引言
以往大型储罐基础工程在设计和施工中，通常采用钢筋混凝土环梁或钢筋混凝土梁板结构，基础内分层回填砂石料并夯实，罐底板下面铺设100mm厚沥青砂垫层以保护储罐底不发生电化学腐蚀作用。但这种传统的施工工艺因无特殊防渗措施，一旦储罐罐底发生油品渗漏难以及时发现，不仅损失大量油品，而且对储罐周围的环境造成严重污染，事后处理费时费力、代价昂贵。尤其对于在海边、水源地或湿地地区的储罐群来说，油品渗漏的后果更为严重。
高密度聚乙烯（HDPE）土工膜是近年来在构建清洁能源、保障环境安全的要求下，兴起的一种新型污染品防渗环保施工材料。2007年中国石油天然气管道第二工程公司在洋山石油储运项目一期工程储罐基础施工中，首次采用HDPE土工膜施工技术，当储罐出现渗漏时能够通过观测管提早发现并有效隔离污染物，保证不污染罐区周边环境，特别是杜绝了对罐区附近土壤、地下水源及周边海水的污染，环保意义极其深远。
2008年至2011年，管道二公司先后在中国石油广西石化1000万吨/年炼油罐区8×104m3双盘浮顶油罐工程、兰州原油商业储备库工程、山东潍坊滨海弘润石化400万方工业园储备库工程罐基础施工中推广应用HDPE土工膜施工技术。与原来储罐基础工艺相比，可提早发现储罐油品渗漏、及时处理，大大减少了油品渗漏量、事后费用低，同时消除了对周围环境的污染，更加经济环保。为以后类似工程施工提供经验借鉴。
1. 工艺原理
在储罐基础的砂石回填层上顺序铺设HDPE土工膜，对土工布接缝处利用手工缝合，HDPE膜搭接缝处热楔焊机、挤压焊机和热风焊枪进行焊接，采用真空测试仪和充气检漏仪进行焊缝严密性试验，以保证形成具有良好防渗功能的HDPE土工膜层。
2. 施工工艺流程
施工准备材料验收复检验收基层清理待施工面预埋件预埋高密度聚乙烯（HDPE）土工膜铺设施工测试验收
3. 施工准备
施工准备
所有施工人员、机具设备，均在施工前进入施工现场。
4. 材料验收
预埋件、土工膜、焊条运到施工现场后必须有质量证明文件，监理或业主验收合格后方可用于施工。
5. 复检验收基层
在罐基础施工单位将罐环梁、罐内回填垫层施工完毕，报现场专业监理工程师、业主、设计单位按设计要求进行验收合格之后，会同监理、业主、设计按设计要求进行复检，复检设计要求的标高、截面尺寸、压实度、平整度，此外环梁内表面等无尖锐物如铁钉、尖锐石子、尖锐混凝土块、环梁混凝土凹凸处平滑过渡、基层细砂干燥并满足设计的粒径要求，在复检合格并且监理、业主、设计验收签字之后，可进入下一步施工。
6. 清理待施工面
在从基层施工单位接受基层之后，必须派人进行详细检查、处理基层，以便于后期HDPE土工膜的施工。
7. 预埋件预埋
预埋件在浇注混凝土前交付于基础施工单位，绑钢筋时基础施工人员按设计图位置将其固定在模板内侧，用铁丝固定在钢筋上。内侧浇注混凝土时应注意模板，保证预埋件在取下模板时在混凝土外侧。
8. 高密度聚乙烯（HDPE）土工膜铺设
HDPE土工膜一般采用两膜三布结构，铺设顺序由下到上为：第一层土工布HDPE膜第二层土工布铺设砂石垫层HDPE膜第三层土工布。
8.1高密度聚乙烯（HDPE）土工膜铺设要求及注意点
8.1.1每卷HDPE土工膜铺设时由人工从罐中心向边缘两侧依次分区进行“推铺”，铺设时先纵向、后横向，详见图1-1，一、三区和二、四区对称同时铺设。土工膜铺设时应完全展开，并检查是否有缺陷，标出缺陷之处，以便修补，铺设时尽量减少拼接量。两幅土工膜应对正搭齐，土工布的搭接宽度为75±15mm，HDPE膜搭接宽度为100±20mm。每铺设一卷都应对膜及焊缝进行相应的编号，铺设完成的土工膜应平整顺直，避免出现褶皱、波纹。
8.1.2第二层土工布铺设完成后，铺垫500mm厚砂石垫层，然后再铺设第二层HDPE膜。
8.1.3特殊部位处理
对于罐基础环梁内壁上的HDPE膜“E”预埋件与基础垫层结合处等特殊部位，铺设土工膜时要留有约300mm的余量。为防止土工膜在此处受力过大，影响膜的质量，减少其使用寿命，可先在结合处铺垫细砂垫层并压实，确保土工膜圆滑过渡。
8.1.4 HDPE膜铺设时气温一般应在5℃以上，低温时铺设土工膜应张紧，高温时铺设应放松。气温低于5℃时，或风速4级以上及雨雪天气，无有效防护措施不允许施工。在有风天气，风力影响土工膜施工时，待焊的HDPE土工膜应用砂袋压牢。
8.2高密度聚乙烯（HDPE）膜焊接前试验
在正式焊接操作之前，应根据经验先设定设备参数，取300mm×600mm的小块膜进行试焊。然后在拉伸机上进行焊缝的剪切和剥离试验，如果不低于规定数值，则锁定参数，并开始正式焊接。否则，重新确定参数，直到试验合格为止。
8.3高密度聚乙烯（HDPE）膜焊接要求及注意点
8.3.1焊接前，先对土工膜搭接处200mm左右范围内的膜面进行清理，用抹布擦掉灰尘、污物，使其清洁、干燥，以确保焊接质量。然后利用热楔焊机进行搭接部位的焊接，焊接时要保持焊缝的平直整齐，并及早对膜下不平整部分采取应对措施，避免影响焊机顺利自行。遇到特殊故障时，应及时停机，避免烫坏膜。焊接完成后的焊缝应整齐美观，不得有滑焊、跳焊现象。
8.3.2 HDPE膜与环梁上的“E”预埋件及90°拐角处的焊缝，采用挤压焊机和热风焊枪、树脂专用焊条焊接。
对于“T”字型已焊接的焊缝应先把焊缝压茬去掉，再用热楔焊机焊接此处进行补强。可采用直径为300mm的圆型补丁修补，也可削边后直接采用挤压焊机顺缝“T”字型修补。
9. 高密度聚乙烯（HDPE）HDPE膜测试
对所有的接缝和修补的整个长度进行非破坏连续测试。非破坏连续测试方法包括：双轨热熔接缝空气压力测试法、挤压接缝的真空测试法。
9.1空气压力测试
热楔焊缝100%做充气检验，先在焊缝上涂抹肥皂液，再通过充气检漏仪的检测针往焊缝气腔内充气，使压力达到0.15MPa～0.2MPa，以2min以上焊缝上肥皂液不起泡为合格。
没有通过非破坏测试的所有接缝，都要重新进行测试，或整个接缝分成几个部分分别进行测试。非破坏测试不合格的双轨热熔接缝，必须根据技术说明进行修补后重新进行测试。
9.2真空测试
对挤压焊机焊接的角焊缝进行100%真空检测，检测面积根据真空测试仪长、宽尺寸确定。先在焊缝上涂抹肥皂液，再将真空测试仪罩到焊缝上，启动真空泵，以真空压力不大于0.05MPa，30秒钟肥皂液不起泡即为合格。
9.3缺陷的修补
9.3.1对于检测中所发现的缺陷，应及时修补；不能立刻修补的，要做特殊标记，并加以编号，以防漏补。
9.3.2对材料上小于5mm的孔洞及局部焊缝的修补完善，可采用挤压熔焊机进行点焊。
9.3.3对大的孔洞、刺、膜面严重损伤处、T字缝交叉处以及其它各种因素造成的缺损部位，均可采用加盖补丁方法进行修补。补丁尺寸：T字缝处为切角的方形300×300mm，或D=300mm。其余情况，一般边长不小于200mm，补丁边距缺陷处不小于80mm。
对不够厚度或不够严密的挤出焊缝，可用挤压熔焊机补焊一层。
10. 交工验收
由监理、业主与施工单位共同对高密度聚乙烯（HDPE）土工膜边施工、边验收，交叉作业提高速度。验收报告一式四份，分别由土工膜施工方、监理、业主、设计单位人员签字。
11. 效果
采用高密度聚乙烯（HDPE）土工膜施工速度快，工效高，而且即使在发生油品渗漏后，能及早通过罐基础环梁处预埋的观测管发现，尽快处理，不仅大大降低了油品损耗，而且与储罐油品渗漏污染环境后再处理相比，更大幅度节省了处理施工资源及费用，更为重要的是消除了对罐区及周边土壤、水源等的污染风险，节能、环保效果显著。
结论
储罐基础采用高密度聚乙烯（HDPE）土工膜施工进行HDPE土工膜防渗施工，施工工艺简便，速度快，防渗效果好，与原来罐基础不采用防渗措施相比，后期油品渗漏处理费用低，不污染环境，经济环保，推广应用前景广阔。适用于油田、输油泵站和储运工程大型储罐基础工程的施工，其它有防渗功能要求的工程也可参照应用。
参考文献：
[1] 《垃圾填埋场用高密度聚乙烯土工膜》 CJ/T 234-2006.
[2] 《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》 CJJ 113-2007.
作者简介：李雪飞 助理工程师 男 1974年9月生，1994年毕业于河北廊坊石油管道学校油气储运专业，主要从事球形储罐、立式圆筒型储罐及站场施工。
（作者单位：中国石油天然气管道第二工程公司）