采用国际标准和规范设计确保兴丰场一流施工质量

采用国际标准和规范设计确保兴丰场一流施工质量摘要：本文通过介绍广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场（简称兴丰场）防渗工程建设，展示兴丰场采用国际标准和规范设计，严格管理规范操作确保一流施工质量，使兴丰场成我国乃至国际一流水准的生活垃圾卫生填埋场主题词：兴丰场建设国际水准一、工程承建单位概况承担广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程的深圳市胜义环保有限公司—广州市胜义防渗工程有限公司（简称胜义环保）是从事环境保护工程的专业公司，以城市生活垃圾卫生填埋场和工业废弃物安全填埋场防渗系统材料供应和施工为重点，进入该行业五年多，已完成60多个垃圾卫生填埋场防渗工程建设，施工HDPE防渗膜面积超过600万m2，其业绩居全国同行业之首。公司具有“特种（防渗工程）专业施工”和“环保工程”施工资质，通过了ISO14001环境管理体系认证。公司编写了国内第一个《防渗系统工程施工及验收规范》企业标准，经广东省质量技术监督局登记备案，成为广东省企业标准。用于施工的110余台（套）焊接、检测设备全部由瑞士、德国、美国、日本进口，可同时满足十多个大型工程施工。公司有中、高级技术人员21名，87名施工管理人员全部持证上岗，其中具有防渗专业项目经理资格8名，具有施工员、资料员、安全员、材料员、质检员资格17名，有中级防水工、特种焊接工、电工上岗证的62名。公司的防渗施工技术被建设部列为2003年“科技推广项目”。兴丰垃圾填埋场防渗系统工程被评为广东省“优良样板工程”；公司被评为“中国环保骨干企业”、“中国城市环卫先进企业”。公司被国家工商总局评为“守合同重信用企业”。二、防渗系统工程概述广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场防渗工程分为4个填埋区(见上图)，总库容量2000万m3。目前已有一区、二区投入营运，三区新建完成，并建有2个共计12万m3的污水调节池。兴丰场一、二、三区防渗工程均由“胜义环保”中标建设，防渗总工程量近8000万元。共计施工安装HDPE防渗膜885840m2、无纺土工布1227723m2、有纺土工布355375m2、土工复合物232390m2、HDPE管道10936m。边坡结构层场底结构层兴丰场由国际专业公司设计营运，采用了“三布二膜”边坡结构层场底结构层无纺土布采用国内一流产品。施工焊接、检测设备全部采用瑞士、德国进口的一流设备。兴丰场为国内第一个双层防渗的国际一流标准的生活垃圾卫生填埋场（见下图）。三、设计工艺采用国际高标准广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场的选址经历了一个艰难曲折的过程，最终选择的兴丰场下游是金坑饮用水库，对防渗要求极高。业主通过国际招标按照国际标准和规范设计，由国际专业公司承包设计、营运。防渗工艺上采用了安全填埋场的双层防渗及双层污水输送管的高标准，以确保防渗工程的安全。四、严把材料检测关为了保证防渗工程的质量，从招标书到现场监理、质检等建立了一套完整的材料质检体系。首先，从HDPE防渗膜的选材上定义为欧美一流平板挤出工艺产品，要求工厂对材料的测试频率由通常的8600m2测试一次，提高到4650m2，频率增加近一倍。其次，要求在国内第三方国家权威材料检测机构检测频率为10000m2测试一次，而通常的做法一个进货批次做一次测试。综合统计一区送检583项，二区送检693项，三区送检963项，各区送检的每项指标都达到100%合格。各种材料到场必须四单齐全，即：出厂码单、QA/QC报告、产地证明书、海运单，确保材料的货真价实。堆放材料场地必须具备六个条件，即：平整无尖锐物、无积水并有利排水、无油类（有机溶液）污染场地、远离易燃易爆物、方便吊装和车辆出入、尽可能用方木垫高。材料到场后都必须在最短的时间内由业主、监理、承建单位三方现场见证取样，按ASTM标准送第三方权威检测机构检测，合格后方可使用。同时要求每卷土工膜在使用前还必须裁取3cm宽，长度以膜实际宽度的标样，留存营运商惠民公司备查。每卷防渗膜打开时都要进行目测，检查有无划痕、僵块、孔洞等缺陷，须经现场QA/QC检查认可合格的材料才可使用。五、严格管理，规范操作，确保一流施工质量垃圾卫生填埋场的核心是防渗工程，防渗工程的关键是施工质量。胜义环保采取了以下措施确保施工质量：一是在国家暂无施工及验收规程的情况下，在业主、监理、设计等单位的支持下，胜义环保编制了《防渗系统工程施工及验收规范》，并经广东省质量技术监督局批准备案，作为兴丰项目的质量验收标准，并为全国行业同类工程提供了参考依据；二是公司多次邀请瑞士、德国、美国专家培训施工人员，适应国际规范的施工管理要求；三是针对兴丰工程制订了《施工组织方案》、《质量管理手册》及现场各类管理责任制等，做到严格管理规范操作；四是全部采用最先进的进口施工焊接、检测设备（见上图），提供充足的设备保证施工顺利进行。为了确保兴丰场防渗层施工质量，针对防渗系统多达7层集中施工的特点，特别是双层防渗在国内生活垃圾卫生填埋场又是第一次施工，缺乏一定的经验，施工组织方案进行了周密细致的安排。在总体布局方面提出了如下要求：防渗层系统“先坡后底”，坡面从下到上，将底部标高最大的区域作为边坡开铺起点，主防渗层则采取边坡“先上后下”的原则（见右图）。出于对整个系统施工的整体考虑，从实际出发调整施工布局和工艺，对设计在边坡平台的施工顺序作了变更调整。原设计对有中间平台的边坡，要求先完成平台以下边坡“三布二膜”，铺设600mm碎石后再铺平台以上材料。因工序多达6层且顺序不可逆转，其中的两层HDPE防渗膜还须全检测合格，这样不仅导致工期增长，而且会因下雨将平台上已完工的坡面冲坏，平台下已铺的材料被坡上冲下的泥污污染难以清洁，影响施工质量和工程进度。据此，胜义环保提出在保持原设计的最终结果不变的情况下，调整施工顺序，考虑中间平台只锚固下段边坡次防渗层，主防渗系统相对独立，同层防渗系统完整统一的思路，确定了具体的实施方案。铺设平台以下第一层土工布场底向外延伸4m、铺设平台下次防渗层HDPE膜场底向外延3.5m，便于场底土工复合物的横向预埋。为避免降雨对平台以上边坡造成破坏、对平台以下膜面造成泥水污染，要求将中间平台锚固沟回填压实，铺设平台以上第一层土工布到中间平台，迅速铺设平台以上次防渗层HDPE膜，并回填顶部锚固沟，如此循环平行推进，从而用最短时间完成整个坡面的铺设和保护，实践证明调整后的施工顺序达到了最佳效果。六、高标准、高起点做精品工程兴丰工程共分4个填埋区，胜义环保认真总结施工经验，提出高标准、高起点做精品工程，在施工工艺上下功夫，取得了创新和突破。特别在HDPE防渗膜裁膜铺膜工艺和焊接工艺上取得了显著的成效，保证了工程质量的高水准。裁膜铺膜工艺。裁膜铺膜看似小事，但其对焊接质量、材料用量、成品的观感等都有直接影响。裁膜前首先按整个地形绘制草图，在构建面成型后再实地丈量，确定每片膜的位置、尺寸、形状；裁剪时根据每卷膜长度、宽度和地形变化频率确定膜的裁剪方法。在铺膜时首先考虑顺水方向搭接，底部尽可能用大片整卷材料，局部用裁剪下的余料进行填充；边坡铺设在满足施工规范和顺水搭接要求时，要尽量按最大坡度线方向考虑材料的形状是直片铺设还是正三角、倒三角或梯形（见左图）；无论防渗膜还是土工布铺设在大于10%的坡面和转角处1.5m内都不允许有水平接缝，有效地增大了防渗材料的抗拉强度。HDPE膜应温度度变化而产生生的伸缩量（cm）膜长度温度差5101520253035404550100.651.301.952.603.253.904.555.205.856.50150.981.952.933.904.885.856.837.808.789.75201.302.603.905.206.507.809.1010.4011.7013.00251.633.254.886.508.139.7511.3813.0014.6316.25301.953.905.857.809.7511.7013.6515.6017.5519.50352.284.556.839.1011.3813.6515.9318.2020.4822.75402.605.207.8010.4013.0015.6018.2020.8023.4026.00452.935.858.7811.7014.6317.5520.4823.4026.3329.25503.256.509.7513.0016.2519.5022.7526.0029.2532.50603.907.8011.7015.6019.5023.4027.3031.2035.1039.00704.559.1013.6518.2022.7527.3031.8536.4040.9545.50805.2010.4015.6020.8026.0031.2036.4041.6046.8052.00905.8511.7017.5523.4029.2535.1040.9546.8052.6558.501006.5013.0019.5026.0032.5039.0045.5052.0058.5065.00防渗膜焊接工艺。防渗膜的焊接是防渗系统工程施工的关键工艺，直接关系到工程质量。焊接工艺中有两点尤为重要：一是焊机的技术参数设置合理，要根据材料的成型工艺、规格、光面、糙面和环境温度、湿度变化等正确设定焊机的温度、速度、时间；二是要正确地掌握温差对HDPE膜产生的热胀冷缩规率，一般情况下，线膨胀会使100m长的膜在温度增减10℃的情况下长度方向增减14cm（见右表）。由于广州地区昼夜温差大，经实测膜面温度昼夜变化范围为60—20℃，可使100M长的膜变化56cm。因此施工时不得不考虑膜长度的变化对铺设质量和效果的影响，特别在坡脚地带容易因膜的伸缩变化引起悬空或大褶皱。在焊接时，一方面尽量避开最高温度或最低温度下进行，不同时段或不同温度下铺设的膜要调整到相同时段或相同温度下焊接，早上铺设的第一片膜与前一天铺设的最后一片膜的焊接要待铺好后半小时焊接，原因是整卷膜对外界温度的变化不敏感，而铺好的膜则对温差十分敏感。另一方面适当预留搭接宽度，一般情况下，早上搭接9cm、午饭前和16时后搭接10cm、午饭后搭接13-14cm。填埋场HDPE管道系列化。场内渗滤液导排管网是由HDPE花管组成，形状以“鱼骨状”为主，即根据库底的地形，先确定一条中心轴方向的主管，管径根据场底内的汇水面积及整个库区容量而定，然后在主管轴线方向上以30-50m的距离为节点，向两边方向各设置一条支管并错开1.0m左右，达到及时导排渗滤液的目的。场外渗滤液输送管同样采用HDPE管，并采用热熔对焊的连接方式把管线连成一体，中间设置若干阀门及监测井，为使渗滤液在场外输送时更安全，整个输送管网还采用了双层管工艺，起到了双层保险和及时检漏的作用，与场区内的双层HDPE防渗膜相结合，使整个管网“PE”化，也使整个防渗系统的防渗等级上了一个新的台阶。对土建构建面质量的监管协管。防渗系统工程的质量在很大程度上还取决于土建构建面的质量。土建施工方与防渗施工方的工作内容既独立又交叉，双方应是一个协作配合、相互监督的关系。在现场除了有业主、监理的协调与监管外，还必须两个施工单位工序上的配合和质量上的监督。配合主要是土建方应加快工期，及时给防渗方提供质量合格的工作面；防渗方应将土建方经质检部门检验合格的工作面及时覆盖，防止雨水冲刷而土建返工；另外，因防渗施工有其特殊性，加上很多土建方初涉该领域，往往因经验不足而窝工浪费延误工期，这就需要防渗方提前进入现场，及时指导土建改进工艺工序，这种配合是非常必要的。监督主要是防渗方在铺设土工材料前要对土建构建面进行认真拉网式检查，把不合格的内容通过现场业主代表或监理工程师及时提出预以整改；另外，对土建方在防渗材料上回填过滤材料（碎石、粘土等）要严格监督其按施工规范操作，以防对隐蔽的防渗层的损坏，这一点非常关键。七、严把质检关，确保工程质量兴丰生活垃圾卫生填埋场下有水源，必须保证“零渗漏”，防渗质量的保证措施至关重要。针对工程的特殊性，采取了以下检查措施：试焊接。每次焊机启动后和焊机连续工作5小时的情况下，都必须进行单、双轨焊机的试焊（见上图），即按150mm×25mm取试焊样一个进行剥离和剪切试验，一次不成功连续多次，直到把焊机的运行参数调到最佳状态，试焊完全合格的情况下才进行正式焊接。在一、二、三期中，共裁取试焊样43000余个，进行剥离和剪切试验80000余次。保证搭接部位的洁净。双轨焊接前对搭接部位一定要进行清洁处理，确定无杂质、无污染、无水渍的情况下才能焊接。单轨焊缝打磨后必须在1小时内完成焊接，以防止焊接面被氧化或被污染。采取加强措施。无论单轨、双轨焊接，在一些部位上形成的“十”字焊缝都是薄弱部位，在本工程中，不仅要求“十”字，包括“T”字焊逢也要求采取加强措施（见右图）。对于这些接点，先用单轨焊接，再在每个“十”或“T”形接点部位封盖补强，使得这些薄弱坏节的强度远远大于材料本体。对焊缝100%检测。防渗材料尤其是防渗膜的施工最关键的工序和大量的工作是焊接和检测。焊缝是否合格，判定的方法只能通过气压、真空、电火花和破坏性四种检测手段。前三种为气密性检测，后一种为强度检测。热熔焊接的气压检测（见右图）：执熔焊接形成双轨焊缝，焊缝中间预留一气腔，将焊缝气腔两端封堵，用气压检测试备对气腔加压至250kpa，维持3-5分钟，气压不低于240kpa视为合格。挤压焊接的真空检测（见右图）：用真空检测设备对挤压焊形成的单轨焊缝施加负压，当真空罩内气压15秒钟内达到35kpa时焊缝无任何泄漏视为合格。单轨焊缝特殊部位的电火花检测（见下图）：用20kv的高压电刷检测所查部位有无火花产生，无火花产生视为合格。强度破坏性试验：在前三种检测方法对焊缝进行了100%的检测外，再按焊缝长度每150m取样进行室内试验，每个样按110cm×30cm从焊缝上切取，分成3份，其中截取两段为30cm×30cm存档，余下部分依据ASTMD4437标准裁取10个25mm×150mm标准试样分别做10次撕裂强度、5次剪切强度试验，经过15次检测后，首先作是否合格的定性判断，再作定量判断。定性判断标准是焊缝的强度大于本体的强度，定量判断标准是必须5个样全部满足或有4个样满足且5个样的平均值分别大于393N（撕裂强度）和578N（剪切强度）为合格。在已铺设的兴丰一、二、三期88.58万m2防渗膜中，焊缝总长度近160公里，相当于从广州至深圳的距离，所有防渗土工材料搭接总长度约750公里，相当于从广州至长沙的距离。防渗膜焊缝进行强度破坏性试验取样1509个，共进行了5292次剪切试验10590次撕裂试验，定性定量检测质量合格率为100%。为了确保防渗万无一失，在填埋区建成后，又采取了一系列的整体防渗检测措施，主要有：盐离子跟踪检测法、氨气检测法等。上述检测未发现防渗系统出现泄漏后，填埋一、二区和1﹟、2﹟调节池方相继投入使用。在使用近两年中，定期从检测井和检测管中取样检测，均未发现水质污染现象。2004年5月初业主聘请第三方湖南继善高科技有限公司和广州继善建筑技术有限公司，对兴丰场进行多种方法检测，经过历时16天的现场勘测