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HDPE防渗膜的衬层设计

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在防渗系统的衬层设计中,HDPE防渗膜通常用于复合衬层系统、双层衬层系统和多层衬层系统的防渗层设计。除特殊情况外,HDPE防渗膜并不单独使用,因为它需要较好的基础铺垫,才能保证HDPE防渗膜稳定、安全而可靠地工作。


对HDPE防渗层铺设设计要求如下:

1)防渗膜的铺设必须平坦、无褶皱;

2)膜的搭接必须考虑使焊缝尽量减少,焊缝越少,渗漏的可能性越小;

3)在斜坡上铺设防渗膜,其接缝应从上倒下,不允许出现斜坡上有水平方向接缝,以避免斜坡上由于滑动力在焊缝处出现应力集中现象。

4)基础底部的防渗膜应尽量避免埋设垂直穿孔的管道或其他构筑物;

5)边坡必须锚固;

6)边坡和地面交界处不能设焊缝,焊缝不在跨过交界处之内。


HDPE膜的性能对HDPE衬层非常重要,直接关系到防渗效果好坏。对HDPE膜的性能要求包括原材料性能和对成品膜性能两个方面,主要指标包括HDPE原料、密度、炭黑含量、膜厚度、抗穿能力、抗拉强度、断裂强度和抗氧化诱导、抗紫外线强度等。这些性能可以参考GRI-GM13标准或者国标。


HDPE膜的设计中宜选用宽幅的HDPE膜。根据美国联邦环保局(USEPA)的调查,渗漏现象的发生,10%是由于材料的性质以及被尖物刺穿、顶破作用,90%是由于土工膜焊接处的渗漏,而土工膜焊接量的多少与材料的幅宽密切相关,幅宽大的膜所需要的焊接量就要少一些。因此,宜选用宽幅的HDPE膜,如加拿大索玛的8米幅宽土工膜。


同时,在土工膜铺设前,必须进行一些现场的试验,需要做的内容包括边坡锚固的摩擦性质、静水力冲剪抵抗力、静力冲剪抵抗力、胀破徐变与松弛性能、大直径胀破、土工膜接缝的冲击试验、施工损坏试验等。


1. HDPE复合衬层下垫层的设计

HDPE防渗膜不能铺设在一般的天然地基上,必须铺设在平整、稳定的支撑层上,即在HDPE膜之下,必须提供一个科学的下垫层基础设计,一般是以天然防渗材料为主的人工防渗层设计。对HDPE复合衬层的下垫层设计如下:

1)基础最底层距地下水位的距离。填埋场基地距地下水高水位的距离设计推荐值如下表所示。我国东部和东南沿海的发达地区水网密布,地下水位较高。所以在这些地区选址,地下水位可允许距填埋基础2m以上。

 


基础层底标高距地下水位距离推荐值

 


2)下垫黏土层厚度。下垫黏土层的厚度直接影响工程土方量,从而影响工程造价。根据安全填埋场工程建设经验,填埋场的土建工程(包括基础防渗工程)中,土方工程费用约占土建工程费用的2/3。下垫黏土层的厚度推荐值一般为0.6~1.0m。

3)基础承重设计要求。为了使基础能够均匀承重,下垫层的压实相对密度不得低于90%,黏土下垫层的设计要求与黏土衬层的设计要求相同。

4)下垫层不能含有直径大于0.5cm的颗粒物,黏土层不能出现脱水、裂开现象。

5)为了杜绝下垫层植物生长,需均匀施放化学除萎剂。

6)如有预埋的管、渠、孔洞等,要严格按着黏土衬层要求施工,并使HDPE膜与下垫层衔接好。


2.HDPE复合衬层的结构设计

1)底层压实黏土层厚度一般取0.6~1.0m。

2)边坡土层厚度通常大于底层的厚度,一般大于10%。

3)排水层厚度与排水层材料有关,如果使用沙或者砾石,其厚度通常不小于30cm。

4)为了提高排水层的排水效率,排水层推荐使用清洁砾石,其透水系数大,而毛细上升高度较小。

5)边坡坡度的设计应考虑地形条件、土层条件、填埋场容量、施工难易程度、工程造价等因素。边坡坡度推荐值为1:3。

6)底部坡度的设计要满足集水排水需要,同时也要考虑场地条件和施工难易条件。例如,当填埋单元较大时,底部坡度大将造成两端高差增大,开挖深度增加,低点距地下水面距离减小,堆填废物易滑动等问题;坡度太小又不利于渗透液的集排。2%排水坡度就可以满足集水要求。在特殊情况下,也可采用3%~4%的坡度。

 

3. HDPE双衬层构造设计技术

双衬层可由单层排水系统和双层排水系统构成,目前国外普遍使用双层排水系统

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