土工膜漏洞檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

高 康，蘭吉武

（1.上海甚致環(huán)保科技有限公司，上海 200433；2.浙江大學(xué)軟弱土與環(huán)境土工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310058）

土工膜漏洞檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

高 康1，蘭吉武2

（1.上海甚致環(huán)?？萍加邢薰?，上海 200433；2.浙江大學(xué)軟弱土與環(huán)境土工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310058）

總結(jié)了10 a間，采用2種不同漏洞檢測(cè)方法，對(duì)我國(guó)100多個(gè)垃圾填埋場(chǎng)以及礦山等工程開(kāi)展土工膜的漏洞檢測(cè)實(shí)踐，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析表明：土工膜產(chǎn)生漏洞的主要原因有施工不當(dāng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)和原材料質(zhì)量不合格。針對(duì)土工膜漏洞出現(xiàn)的原因，分別從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制等方面提出建議。

填埋場(chǎng)；水土污染；土工膜；防滲；漏洞檢測(cè)

1 土工膜漏洞檢測(cè)技術(shù)

1.1 膜上有堆填工況的漏洞檢測(cè)

常規(guī)的垃圾填埋場(chǎng)、礦山的堆浸場(chǎng)都需要在土工膜上鋪設(shè)1層砂石墊層，作為保護(hù)收集層。土工膜上攤鋪砂石的過(guò)程中，機(jī)械碾壓和機(jī)械直接碰觸必然會(huì)造成土工膜破損。土工膜上覆蓋有砂石土料的情況下，一般常規(guī)采用雙電極電學(xué)漏洞檢測(cè)法進(jìn)行漏洞檢測(cè)。雙電極漏洞檢測(cè)利用土工膜的絕緣特性，在土工膜的上下施加電勢(shì)，存在漏洞的位置就會(huì)產(chǎn)生泄漏電流，通過(guò)移動(dòng)測(cè)量?jī)x找到泄漏電流點(diǎn)，即是破損點(diǎn)。土工膜上的覆蓋砂石土料要求潮濕能夠?qū)щ?，大部分情況下，需要在砂石表面灑水，保證檢測(cè)儀表能夠讀取電勢(shì)信號(hào)。

雙電極漏洞檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為ASTMD7007—2015覆有水或土工材料的土工膜泄漏定位的電工法規(guī)程，原理如圖 1 所示［1］。

圖1 雙電極漏洞檢測(cè)原理示意

1.2 膜上無(wú)堆填工況的漏洞檢測(cè)

裸露土工膜的漏洞檢測(cè)原來(lái)選用的方法是水槍法，標(biāo)準(zhǔn)為ASTMD7002—2015，但是水槍法的應(yīng)用有很大的局限性。由于需要直接噴水到土工膜上，需要連接供水水管，相當(dāng)于要拖著水管進(jìn)行檢測(cè)，操作不是很方便。對(duì)于一些細(xì)小的破損孔洞，如果噴水不能及時(shí)穿透土工膜，就很難發(fā)現(xiàn)漏洞。對(duì)于土工膜上覆蓋有土工布等情況，水槍法不適用，即使采用雙電極法，也很難檢測(cè)到土工布覆蓋的漏洞。

改進(jìn)型的電弧漏洞檢測(cè)技術(shù)，不但可以用于裸露土工膜，也可以用于土工膜上覆蓋土工布或者土工復(fù)合排水網(wǎng)情況，土工膜上的覆蓋物要求干燥，厚度不超過(guò)10 mm。電弧漏洞檢測(cè)法能夠通過(guò)超高壓擊穿很微小的破損漏洞，包括肉眼無(wú)法看到的焊縫缺陷，使用電弧漏洞檢測(cè)法，檢測(cè)的精度和準(zhǔn)確度均大大提高，能夠發(fā)現(xiàn)1 mm的微小漏洞。電弧漏洞檢測(cè)已經(jīng)在多個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐應(yīng)用，對(duì)檢測(cè)覆蓋土工布的土工膜具有相當(dāng)高的準(zhǔn)確性。電弧漏洞檢測(cè)參考ASTMD7953—2014標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了裸露土工膜的情況，對(duì)土工膜上覆蓋土工布并未涉及。電弧漏洞檢測(cè)的原理如圖2所示［2］。

圖2 電弧漏洞檢測(cè)原理

土工膜下是具有導(dǎo)電性能的黏土或者膨潤(rùn)土墊GCL，檢測(cè)時(shí)將供電的地線接到膜下導(dǎo)電層，電荷通過(guò)導(dǎo)線傳到土工膜下。在土工膜上表面移動(dòng)另一導(dǎo)電元件，以檢查是否存在潛在孔洞。當(dāng)出現(xiàn)破損孔洞時(shí)，高壓形成閉合回路并產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生聲光報(bào)警，由此發(fā)現(xiàn)漏洞。電弧漏洞檢測(cè)要求檢測(cè)表面干燥無(wú)異物，由于不需要供水，檢測(cè)更為方便快捷。

2 土工膜漏洞產(chǎn)生原因分析

2.1 施工不當(dāng)

上海某垃圾填埋場(chǎng)分為4個(gè)階段建設(shè)，1、2階段1個(gè)施工土建承包商，3、4階段換成另外土建承包商。在此選取3、4階段的漏洞檢測(cè)結(jié)果，見(jiàn)表1。本垃圾填埋場(chǎng)采用雙層防滲結(jié)構(gòu)，主次防滲層均為1.5 mm土工膜，2層土工膜間放置1層GCL作為復(fù)合防滲層。主防滲土工膜上有600 g/m2的土工布保護(hù)層，滲瀝液導(dǎo)排層為600 mm碎石墊層。3階段一共發(fā)現(xiàn)16個(gè)破損漏洞，小的只有5 mm左右，大的為70 mm。在眾多填埋場(chǎng)項(xiàng)目中，1.5×105m2的面積只有16個(gè)破損漏洞，已經(jīng)算得上優(yōu)秀等級(jí)。對(duì)于施工產(chǎn)生的破損孔洞，需要由施工承包商支付15 000元/洞，監(jiān)理方支付5 000元/洞。在4階段土建施工承包商執(zhí)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制，使得破損漏洞的數(shù)量大量減少，最終只發(fā)現(xiàn)3個(gè)破損，其中2個(gè)是GCL的斷針刺破土工膜，實(shí)際施工破損僅為1個(gè)。而在上海浦東某填埋場(chǎng)工程，項(xiàng)目采用單層復(fù)合結(jié)構(gòu)，1.5 mm土工膜下面為GCL，土工膜上為800 g/m2土工布，滲瀝液導(dǎo)排層為30 cm卵石，此項(xiàng)目幾乎沒(méi)有施工質(zhì)量控制，1.4×105m2左右的面積，共計(jì)破損漏洞為238個(gè)，最大的漏洞達(dá)到1.6 m寬，6 m長(zhǎng)。上海浦東某垃圾場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的大型孔洞見(jiàn)圖3。

表1 填埋場(chǎng)質(zhì)量控制與漏洞關(guān)系

圖3 上海某垃圾填埋場(chǎng)機(jī)械破損孔洞

通過(guò)對(duì)比上海2個(gè)垃圾填埋場(chǎng)的填埋單元的土工膜施工破損情況可以看出，嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制可以減少施工對(duì)土工膜的損壞。一部分垃圾填埋場(chǎng)的滲瀝液導(dǎo)排層厚度不夠也是造成施工機(jī)械破損的1個(gè)因素。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)

垃圾填埋的設(shè)計(jì)要求考慮填埋區(qū)域的水文地質(zhì)情況、填埋垃圾的性質(zhì)和填埋高度等等因素，根據(jù)實(shí)際的情況選擇合適的防滲結(jié)構(gòu)，而不是照抄或者死套規(guī)范。貴州某垃圾填埋場(chǎng)，不設(shè)膜上保護(hù)層而在土工膜上直接鋪設(shè)碎石，最終造成土工膜失效而重新鋪設(shè)土工膜。一些垃圾填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)不考慮邊坡的穩(wěn)定和地基的承載力，最終由于滑坡和地基沉降造成土工膜破壞。良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以從根本上保證土工膜的安全性。

浙江某垃圾填埋場(chǎng)原設(shè)計(jì)土工膜上采用單層防滲結(jié)構(gòu)，土工膜上采用600 g/m2土工布作為防護(hù)層（見(jiàn)圖4），由于此項(xiàng)目出現(xiàn)使用假冒土工膜要更換正品土工膜，需要調(diào)整結(jié)構(gòu)以降低造價(jià)，降低換膜產(chǎn)生的損失。經(jīng)過(guò)對(duì)填埋場(chǎng)庫(kù)區(qū)地質(zhì)情況等綜合分析，優(yōu)化防滲結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖5），使其更加合理。土工膜上使用復(fù)合排水網(wǎng)作為防護(hù)層兼滲瀝液導(dǎo)排層，土工網(wǎng)的剛度和厚度對(duì)保護(hù)土工膜免受施工破壞有很大的好處。

圖4 浙江某垃圾填埋場(chǎng)原設(shè)計(jì)防護(hù)層

圖5 浙江某垃圾填埋場(chǎng)變更設(shè)計(jì)防護(hù)層

相比原設(shè)計(jì)，變更設(shè)計(jì)將土工膜上的土工布和土工席墊換成土工復(fù)合排水網(wǎng)，降低了造價(jià)，增加了復(fù)合排水網(wǎng)對(duì)土工膜的保護(hù)，增加了對(duì)滲瀝液的導(dǎo)排能力。工程施工完成后，對(duì)防滲庫(kù)區(qū)和調(diào)節(jié)池進(jìn)行漏洞檢測(cè)。由于項(xiàng)目施工為非專業(yè)施工單位，施工過(guò)程中基本沒(méi)有施工質(zhì)量控制，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，破損漏洞主要是焊接缺陷，另外的孔洞屬于機(jī)械直接破壞，沒(méi)有機(jī)械碾壓碎石造成的破損。而調(diào)節(jié)池的焊接缺陷超過(guò)100個(gè)。

表2 土工膜漏洞原因及個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.3 原材料質(zhì)量不合格

我國(guó)大量垃圾填埋場(chǎng)使用了回收料生產(chǎn)的土工膜，主要集中在縣級(jí)的垃圾填埋場(chǎng)。圖6左為貴州某垃圾填埋場(chǎng)使用回料土工膜焊縫很容易被撕開(kāi)，右為河北靠近內(nèi)蒙古某縣垃圾填埋場(chǎng)使用回料膜被風(fēng)撕裂。圖7為陜西某垃圾填埋場(chǎng)使用的回料土工膜，標(biāo)稱1.5 mm的土工膜最多1 mm，土工膜很容易撕開(kāi)，撕裂強(qiáng)度低于同等厚度的紙張。

圖6 使用回料土工膜的破損

圖7 陜西某垃圾填埋場(chǎng)使用的回料膜

土工膜的品質(zhì)直接決定垃圾填埋場(chǎng)等防滲工程防滲效果?；亓贤凉つさ拇罅渴褂?，給填埋場(chǎng)的環(huán)保帶來(lái)相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)。雖然沒(méi)有證據(jù)顯示回料膜的耐久性有多長(zhǎng)，但是回料膜強(qiáng)度低，焊不牢直接造成防滲失效，產(chǎn)生滲漏污染。在北方地區(qū)，由于土工膜的熱脹冷縮特性，會(huì)造成回料土工膜在冬天被撕裂，特別是焊縫。

3 結(jié)論

1）電學(xué)漏洞檢測(cè)是垃圾填埋場(chǎng)建成后的成品檢測(cè)，是減少甚至避免土工膜漏洞的最有效手段。

2）對(duì)100多個(gè)填埋場(chǎng)開(kāi)展土工膜的漏洞檢測(cè)結(jié)果分析表明，產(chǎn)生漏洞的主要原因有施工不當(dāng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)和原材料質(zhì)量不合格。

3）嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制、良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及使用優(yōu)質(zhì)土工膜是保證土工膜完整性的最有效手段，結(jié)合漏洞檢測(cè)輔助手段可以有效保障土工膜完整性。

［1］ Standard Practices for Electrical Methods for Locating Leaks in Geomembranes Covered with Water or Earthen Materials：ASTM D7007—2015［S］.ASTM International，West Conshohocken，PA，2015.

［2］ Electrical Leak Location on Exposed Geomembranes Using the Arc Testing Method：ASTM D7953—2014［S］.ASTM International，West Conshohocken，PA，2014.

Experience in Leak Location Survey of Geomembrane

Gao Kang1，Lan Jiwu2
（1.Shanghai Shenzhi Environmental Technology Co.Ltd.，Shanghai 200433；2.Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering of Ministry of Education，Zhejiang University，Hangzhou Zhejiang 310058）

In the past ten years，two different methods were applied to the leak location survey of geomembrane in more than 100 municipal landfills and mines.According to the statistic analysis of the results，the reasons caused to leak in geomembrane including that improper construction measures，improper construction design and non-conforming materials.Some suggestionsincluding structure design，construction quality control and other aspectswere proposed.

landfill；soil and water pollution；geomembrane；impervious；leak location survey

X830.2；X705

B

1005-8206（2017） 05-0077-04

2016-09-30

高康（1969—），現(xiàn)任上海甚致環(huán)?？萍加邢薰究偨?jīng)理，主要從事垃圾填埋場(chǎng)的相關(guān)技術(shù)工作。