垃圾场HDPE土工膜渗漏破损如何探测？

垃圾场HDPE土工膜防渗漏破损如何探测？本文详细介绍了土工膜渗漏探测的方式方法，方便快捷的找到土工膜因为损坏造成的渗漏点。

一、检测依据及原则

1、HDPE土工膜完整性检测参考标准依据

GB16889-2008  生活垃圾填埋场污染控制标准

ASTM D674704  Standard Guide for Selection of Techniques for Electrical Detection of Potential Leak Paths in Geomembrane

ASTM D700703  Standard Practices for Electrical Methods for Locating Leaks in Geomembranes Covered with Water or Earth Materials

2、HDPE膜完整性检测原则

HDPE土工膜由于其耐化学腐蚀能力强、制造工艺成熟、易于现场焊接，并积累了比较成熟的工程实施经验，广泛应用于环保、垃圾填埋场、水利、化工、冶金、给排水、景观（人工湖）、养殖业、市政建设等各个行业的防渗与防腐工程中。

土工膜用于防渗工程

由于防渗工程的土工膜在运输和施工过程中容易产生破损，破损的孔洞必然影响工程的防渗效果。对防渗土工膜的选材标准、施工焊接方法与要求等都有专门的遵循标准。土工膜防渗材料的施工，需要严格科学的施工质量保证体系。根据调查表明，即使执行严格的施工质量保证规程（CQC/CQA），实际工程中土工膜的破损渗漏依然发生。常规的施工质量保证程序无法在项目施工完成后发现存在的破损孔洞，在土工膜有上覆材料情况下，即使知道土工膜有渗漏，也无法准确定位。电学渗漏位置探测技术能够很好的解决这一问题。土工膜电学渗漏位置探测基本原理简单来说是在土工膜上施加电压，通过在电势场内移动探测设备探测有回路的位置，从而找到渗漏点。

通过对大量的土工膜的渗漏位置探测结果表明，大量破损是施工造成的。

1、土工膜安装阶段

2、排水层/保护土层铺设施工阶段

3、后期运营阶段

4、土工膜铺设安装阶段，各种条件下的破损情况：

土工膜安装施工破损的几种形式

5、土工膜的排水层/保护土层铺设施工阶段，各种条件下的破损情况：

传统的施工质量保证和电学渗漏破损探测的对比

长期渗漏监测和电学渗漏破损探测的对比

二、检测前期准备

检测工程师到达施工现场后，按照现场检测秩序，杜绝无关人员进入检测现场，保证场内外供电电的用电安全，保证充分的水源以及现场的喷水效果。

前期准备：

（1）应保证侧坡上无与场外接通电场通道。防渗膜上不应有与周围大地连接的潮湿土工布、碎石层、马道、临时道路、金属水管等材料及可能的积水、潮湿和湿润状。

（2）检测所需的洒水车（中型）或充足水源

（3）提供配套电源（电压为220v/50赫兹、核定功率3000w的交流电）至检测现场；

（4）劳力工2-3人。

三、检测总体方案

采取了以下措施和步骤进行检测：

1、库区覆盖砂石料区域

（1）现场土工膜上下层的绝缘准备。保证侧坡上无接通电场。

（2）埋放电。根据预先选定的地区，安放设备，负埋放在两层土工膜中间，正置于层土工膜上面。

（3）洒水喷淋。土工膜上的渗滤液导排碎石层为干燥状态，现场对检测区域喷淋，限度保证检测区域潮湿，保证能够导电良好。

（4）试验校准。根据校准规程，本次勘测采用人工模拟孔洞对设备的灵敏度进行校准，通过校准，确定测量的间距，根据校准确定的间距放线，划分检测单元格。

（5）实际测量。现场喷淋，保证土工膜上的碎石覆盖层处于潮湿状态，每间隔一米左右测量一个数据，为确保探测的准确性，实际勘测过程中，测量间隔为1m×0.5m。

（6）渗漏点的分析。根据电压数据的变化确定渗漏点的位置。

（7）开挖可能的渗漏孔洞区域，开挖面积为确定可疑点周围50cm区域。剪开土工布，查看破损情况。如果层土工膜有破损，需要将复合排水网裁剪开，查看第二层土工膜是否破损。确定孔洞，拍照并记录孔洞位置。如果开挖后没有发现孔洞，继续缩小探测间距，仔细测量判断是否属于误判。

（8）现场探测(部分)图示：

图1.预埋电

图2.现场洒水

         图3.现场检测

图4.发现疑似漏点

图5.确认漏点

四、检测方法

土工膜电学渗漏位置探测是目前防渗土工膜渗漏位置检测中为可靠和有效的现场技术方法基本原理简单来说是在土工膜上施加电压，通过在电势场内移动探测设备探测有回路的位置，从而找到渗漏点。

高达97%的土工膜缺陷是在施工过程中造成的，传统的施工质量保证体系很难也不可能控制土工膜的施工破坏。操作人员的粗心大意或者不按照科学的程序施工，都会造成土工膜的大量破损。在土工膜上的排水层/保护土层施工完成后，采用电学渗漏位置探测，是保证防渗工程品质的有效手段。

针对本次检测服务，库区底部的土工膜完整性检测我公司采用的是双电法，对于裸漏膜的检测我公司采用的是水枪法和电火花发进行土工膜渗漏位置探测。

双电法土工膜渗漏位置探测原理图

双电法土工膜渗漏位置探测，需要注意特殊的工矿条件。如果位置探测区域外部泥土存在电接触，则需要进行必要的绝缘处理；砂砾石层覆盖的土工膜，需要将砂砾石打湿，保证其导电性。
   测试时在防渗HDPE膜上、下介质中各放一个供电电，负置于土工膜下，正置于主防渗土工膜上，供电电两端接励磁电源的两端。一般情况下，当HDPE膜完好无损时，供电回路中没有电流流过；当HDPE膜上有漏洞时，回路中将有电流产生，并在膜上、下介质中形成稳定的电流场，根据介质中电势的分布规律，进行漏洞定位。

水枪法土工膜渗漏位置探测原理图

水枪法土工膜渗漏位置探测，可以对没有覆盖（防护泥土、土工织物等）的土工膜进行渗漏检测。在土工膜安装期间或清洁之后特别适用于使用这种技术。水枪法土工膜渗漏位置探测是土工膜安装工程质量保证的一种重要工具。

水枪法渗漏位置探测需要根据各种不同实际工矿，采用不同的探测措施，保证土工膜和基础层有良好的接触。

电火花法土工膜渗漏位置探测原理

电火花检测方法用于暴露应用领域，并可以在安装过程中或安装之后进行。它能够检测到即便是非常小的孔洞，并且火花检测比其他方法都更为快速和。

注意事项：                                                                                       

   1、对于探测到的孔洞，防渗施工承包商需要及时开挖修补，以便对渗漏孔洞区域复检。

   2、电学渗漏位置探测法能够检测出很小的土工膜上的孔洞渗漏所造成的回路，从而找出渗漏点。现场的检测条件包括洒水淋湿条件、绝缘条件以及场地环境的不均质性和不可预见及难以控制的其它条件等非土工膜渗漏原因也会造成回路的产生，由此而产生的非渗漏点的误报或者漏检，属于正常范围。

五、国外相关垃圾填埋场电学渗漏探测结果统计报告简述

通过对大量的垃圾填埋场防渗土工膜的渗漏破损探测结果表明，大量破损是施工造成的。Nosko等(1996年)[5]和Nosko与Touze-Foltz (2000年)的两篇论文总结了在全世界进行的300多个填埋场的电学渗漏破损探测的结果，11个不同超过3,000,000平方米土工膜安装发现的土工膜损坏。

·61%的土工膜破损位于在“T”和“Y”接头以及/或管道入口处周围的挤出焊接处；

·18%的损坏是由于过热和贯穿熔化造成的；

·17%的缺陷是由于地基中的石子刺穿土工膜造成的；

·4%的缺陷是由于在安装中没有留意或修理的土工膜中的切口造成的。

在填埋场施工过程中，后工序是铺设膜上保护/排水层等上覆盖层。一般来说，传统的质量控制与保证措施没有涵盖这部分工程内容。而土工膜电学渗漏破损探测技术恰好可以弥补这个缺陷，在铺设好上层覆盖层之后进行电学渗漏位置检测，可对土工膜的完好性进行评估。1996年渗漏探测数据说明，在土工膜上覆盖层施工阶段对膜造成的损坏占所有损坏的73%。对探测数据进一步进行分析，可发现在此施工阶段土工膜破坏原因如下：

·68%的损坏是由于排水层中使用了尖锐或较大的石子，或铺设排水碎石层之前未使用或未按规定使用膜上土工布保护层；

·16%的损坏是由用于铺设上覆盖层的重型设备造成的。损坏位置通常出现在土工膜热膨胀以上覆盖层摊铺不当造成的皱纹/波浪形位置；

·16%的破损是由施工过程中控制土工膜上覆盖层的厚度和坡度的木桩造成的。

各种位置所产生的破损原因和几率如表6所示。

由上表同时也可以看出，土工膜破损比例的是填埋场场底，造成破损的原因是土工膜的上覆盖层施工。高达97%的土工膜质量缺陷是在垃圾场施工过程中造成的，传统的质量保证（CQA）程序更多的关注焊缝质量，无法对整个面积的防渗土工膜进行必要的检测。通过对上述数据引用和分析，可以得到未来的土工膜施工质量保证应该关注的重点是防渗层渗漏位置的勘查，将传统的施工质量控制和电学渗漏破损探测结合起来，可保证土工膜在施工完成后的质量，限度减少渗漏的产生。

六、电学渗漏破损探测的相关标准和规范要求

早在1980年前后在美国和欧洲提出电学渗漏破损探测的概念和原理，1984年到1989年期间，美国开始项目的研究，1991年，欧洲开始使用固定式和移动式电学渗漏破损探测系统，1993年～2000年期间，电学渗漏破损探测得到广泛应用，2000年后，电学渗漏破损探测系统在部分形成标准。2006年，电学渗漏破损探测引进中国，开始对一些填埋场进行渗漏探测服务。

美国材料与实验协会（ASTM）有三个相应的标准来定义和规范电学渗漏破损探测。美国一些州的垃圾填埋场施工质量保证规程也规定了电学渗漏破损探测的要求。

中国2007年6月1日正式实施的《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范(CJJ113-2007)》第6.1.9条规定：“防渗衬垫施工完成后，在堆填垃圾前，应对土工膜防渗层进行积渗漏检测，并确认合格。”

通过对中国填埋场渗漏破损探测结果以及对国外（主要是欧洲和美国）的填埋场破损的情况总结分析，垃圾填埋场防渗土工膜在施工过程中会产生破损孔洞，在没有严格的施工质量保证系统的情况下，破损更为严重。电学渗漏破损探测是传统施工质量保证体系的延伸，可有效解决防渗层施工后期铺设土工膜上覆盖层时造成的施工缺陷和破损的问题。实践证明，电学渗漏破损探测是垃圾填埋场防渗土工膜施工质量保证有效的方式。一般而言，单层复合衬垫的投资大约为150元/平米，如果只针对库区场地进行渗漏探测，所花费的渗漏探测费为防渗衬垫系统的4~7%，用很少的资金，可以保证填埋场的终防渗效果。

防渗土工膜电学渗漏破损探测属于施工质量保证范畴，也可以作为填埋场防渗结构施工质量验收的依据。