Đề tài Giới thiệu các giải pháp chống thấm cho đập đất

ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 1 CHÖÔNG I : TOÅNG QUAN VEÀ THAÁM QUA ÑAÄP ÑAÁT CAÙC HOÀ CHÖÙA ÔÛ CAÙC TÆNH NAM TRUNG BOÄ VAØ ÑOÂNG NAM BOÄ Ñaäp ñaát laø loaïi ñaäp laøm baèng vaät lieäu ñòa phöông ñöôïc xaây döïng phoå bieán ôû nöôùc ta vaø treân theá giôùi. Ñaây laø moät loaïi ñaäp taän duïng ñöôïc vaät lieäu taïi choã, caáu taïo ñôn giaûn, coâng ngheä thi coâng khoâng phöùc taïp, treân moïi loaïi neàn ñeàu coù theå xaây döïng ñaäp ñaát, vì vaäy giaù thaønh thöôøng reû. Khu vöïc Nam Trung Boä vaø Ñoâng Nam Boä trong 25 naêm qua ñaõ xaây döïng treân 200 ñaäp hoà chöùa lôùn vöøa vaø nhoû maø coâng trình daâng nöôùc chuû yeáu laø ñaäp ñaát laøm baèng vaät lieäu ñòa phöông. Ña soá caùc coâng trình laøm vieäc an toaøn phaùt huy hieäu quaû phuïc vuï phaùt trieån thuûy ñieän (Trò An, Thaùc mô, Ñami- Haøm Thuaän…), cung caáp nöôùc cho sinh hoaït, phuïc vuï saûn xuaát noâng nghieäp – coâng nghieäp (Daàu Tieáng, Ñaù ñen, Soâng Quao, Caø Giaây…) taïo ra nhöõng bieán ñoåi saâu saéc veà ñôøi soáng vaø xaõ hoäi ôû caùc Tænh Nam Trung Boä vaø Ñoâng Nam Boä. Tuy nhieân tình traïng chung hieän nay nhieàu ñaäp ñaõ xuoáng caáp nghieâm troïng, hieän töôïng thaám qua thaân ñaäp khaù phoå bieán. Maùi thöôïng löu caùc ñaäp ña soá ñeàu hö hoûng, ñaù laùt long rôøi, xoùi lôû; maùi haï löu caùc ñaäp coù heä thoáng tieâu thoaùt nöôc maët xaây döïng chöa toát, th−êng bò xoùi trong muøa möa baõo, moät soá ñaäp ñaõ xaûy ra söï coá gaây thieät haïi ñaùng keå veà kinh teá xaõ hoäi ôû vuøng haï löu coâng trình. Qua nghieân cöùu söï coá caùc coâng trình ñaäp ñaát ñaõ xaây döïng ôû Nam Trung Boä vaø Ñoâng Nam Boä ruùt ra moät soá nguyeân nhaân cô baûn sau : - Chaát löôïng thi coâng khoâng ñaûm baûo yeâu caàu thieát keá veà dung troïng, ñoä aåm, chieàu daøy lôùp ñaàm, soá laàn ñaàm … - Vaät lieäu ñaát ñaép thöôøng khoâng ñoàng nhaát, ñaát coù tính tröông nôû maïnh, heä soá thaám lôùn, tan raõ nhanh - Vaät lieäu ñaép ñaäp thöôøng khoâng boùc heát taàng phuû thöïc vaät quy ñònh neân thöôøng laãn caùc taïp chaát höõu cô - Thi coâng xöû lyù tieáp giaùp giöõa caùc khoái ñaäp ñaép tröôùc sau vaø chuyeån tieáp giöõa vaät kieán truùc beân trong thaân ñaäp vôùi ñaäp thöôøng coù chaát löôïng raát keùm, taïo ñieàu kieän cho söï phaù hoaïi do thaám tieáp xuùc - Coâng taùc giaùm saùt chaát löôïng xaây döïng khoâng ñöôïc tieán haønh thöôøng xuyeân nghieâm tuùc, toaøn dieän töø : khaûo saùt, thieát keá ñeán thi coâng, ñieàu naøy laøm cho chaát löôïng thi coâng khoâng ñöôïc ñaûm baûo. Toång keát vaø phaân tích nhöõng nguyeân nhaân gaây ra söï coá coâng trình ñaát treân theá giôùi Middle Brooks cho thaáy : treân 60% nhöõng söï coá coâng trình ñaát do thaám gaây ra vaø khoaûng 10% söï coá coâng trình coù taùc nhaân kích thích töø thaám, 30% söï coá coâng trình do traøn nöôùc maët ñaäp, tröôït maùi vaø caùc nguyeân nhaân khaùc. Hieän töôïng thaám khaù phoå bieán trong söï coá ñaäp ôû khu vöïc Nam Trung Boä, Ñoâng Nam. Hieän töôïng thaám xaûy ra sau moät thôøi gian khai thaùc, coù nôi vaøi ba naêm, möôøi naêm, coù nôi môùi chæ 1-2 naêm ñaõ phaùt sinh thaám, thaäm chí coù nhöõng ñaäp bò thaám maïnh ngay sau khi tích nöôùc laàn ñaàu tieân (Caø Giaây, Soâng Quao). Qua quan traéc nhaän thaáy raèng phaàn lôùn löu löôïng thaám ño ñöôïc thöôøng lôùn hôn nhieàu laàn so vôùi löôïng thaám tính toaùn thieát keá, vò trí ñöôøng baõo hoøa cao hôn döï kieán vaø khoâng ñoå vaøo ñoáng ñaù tieâu nöôùc gaây neân xoùi ngaàm ôû neàn vaø thaân ñaäp. ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 2 CHÖÔNG 2 : NGHIEÂN CÖÙU CAÙC GIAÛI PHAÙP CHOÁNG THAÁM QUA ÑAÄP ÑAÁT 2.1 Caùc loaïi ñaäp ñaát ñaõ xaây döïng trong khu vöïc vaø caùc bieän phaùp choáng thaám truyeàn thoáng Caùc loaïi ñaäp ñaát ñaõ xaây döïng ôû Nam Trung Boä vaø Ñoâng Nam Boä raát phong phuù vaø ña daïng, tuøy thuoäc ñaëc ñieåm ñiaï hình, ñòa chaát, thuûy vaên ñeå löïa choïn loaïi keát caáu ñaäp vaø bieän phaùp choáng thaám phuø hôïp 2.1.1 Keát caáu ñaäp ñoàng chaát : Keát caáu ñaäp ñoàng chaát laø loaïi ñaäp ñöôïc xaây döïng khaù phoå bieán ôû nhieàu ñòa phöông. Ñaäp ñöôïc ñaép baèng moät loaïi vaät lieäu ñòa phöông saün coù taïi choã nhö ñaát ñoû Bazan ôû Bình Döông, Bình Phöôùc, Laâm Ñoàng, ñaát traàm tích, ñaát taøn tích, söôøn taøn tích coù tính tröông nôû co ngoùt maïnh nhö ôû Bình Thuaän, Ninh Thuaän, Khaùnh Hoaø. Ñaäp ñoàng chaát ñaép baèng ñaát coù heä soá thaám lôùn, ñeå ñaûm baûo ñöôïc oån ñònh thaám, bieän phaùp thöôøng duøng laø taêng kích thöôùc maët caét ñaäp vaø khoái löôïng ñaát ñaép. - Öu ñieåm keát caáu ñaäp ñoàng chaát : + Keát caáu ñaäp ñôn giaûn + Söû duïng vaät lieäu taïi choã + Thi coâng deã daøng & nhanh choùng - Nhöôïc ñieåm : + Kích thöôùc maët caét ñaäp thöôøng lôùn, khoái löôïng ñaát ñaép vaø chi phí ñeàn buø cao 2.1.2 Keát caáu ñaäp khoâng ñoàng chaát : Trong thöïc teá ñaát ñaép ñaäp khoâng ñoàng chaát moät loaïi, coù nhieàu baõi vaät lieäu coù tính chaát cô lyù khaùc nhau. Trong tröôøng hôïp ñoù phaûi nghieân cöùu keát caáu ñaäp ñeå söû duïng hôïp lyù caùc loaïi ñaát nhaèm khaéc phuïc caùc maët baát lôïi vaø phaùt huy ñöôïc caùc maët lôïi cuûa chuùng ñeå phoøng traùnh söï coá ñaäp do ñaát gaây ra. Maët kh¸c cuõng ñeå taän duïng toái ña caùc vaät lieäu saün coù taïi choã giaûm chi phí ñaàu tö. Ñaäp khoâng ñoàng chaát maët caét hoãn hôïp nhieàu khoái ñöôïc xaây döïng phoå bieán trong khu vöïc ñaëc bieät laø khu vöïc Nam Trung Boä Nguyeân taéc boá trí ñaát ñaép trong caùc vuøng cuûa thaân ñaäp nhö sau : + Ñaát coù heä soá thaám K < 1x10-4 cm/s khoâng bò öôùt luùn, khoâng tan raõ maïnh, khoâng bò tröông nôû töï do maïnh coù theå boá trí baát kyø vuøng naøo trong thaân ñaäp ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 3 I: Vuøng thöôøng xuyeân baõo hoøa (A) : Khoái laêng truï thöôïng löu II : Vuøng bò baõo hoøa töøng thôøi kyø (B) : khoái trung taâm III : Vuøng khoâ öôùt thay ñoåi trong naêm (C) : khoái laêng truï haï löu + Ñaát coù heä soá thaám K > 1x10-4 cm/s, hoaëc bi luùn öôùt lôùn, hoaëc tan raõ maïnh, khoâng ñöôïc boá trí ôû caùc vuøng I vaø II, coù theå boá trí taïi vuøng III vôùi ñieàu kieän phaûi coù bieän phaùp caùch ly nöôùc thaám vaø tieâu thoaùt toát nöôùc möa. + Ñaát bò tröông nôû töï do maïnh, heä soá thaám K > 1x10-4 cm/s khoâng ñöôïc boá trí taïi caùc vuøng A, B, 3, coù theå boá trí ôû vuøng C nhöng phaûi coù bieän phaùp haï thaáp ñöôøng baõo hoøa vaø caùch ly, tieâu thoaùt nöôùc möa toát. + Öu ñieåm keát caáu ñaäp khoâng ñoàng chaát, nhieàu khoái ñaát ñaép : - Taän duïng ñöôïc caùc loaïi vaät lieäu taïi choã cuûa ñòa phöông . - Keát caáu oån ñònh, khaû naêng choáng thaám toát + Nhöôïc ñieåm : - Keát caáu phöùc taïp - Thi coâng khoù khaên 2.1.3 Ñaäp coù töôøng loõi meàm : Trong tröôøng hôïp khoái trung taâm vuøng B baèng ñaát seùt hoaëc ñaát seùt pha caùt, heä soá thaám nhoû khaû naêng choáng thaám trôû thaønh töôøng loõi meàm ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 4 0.3 - 0.6m 0.5 - 1.25m MNC MNDBT MNDBT MNC 0.3 - 0.6m 0.5 - 1.25m (a) (b) Hình 2-3 : Ñaäp coù töôøng loõi meàm (ñaát seùt) Yeâu caàu chuû yeáu ñoái vôùi ñaát seùt laøm vaät lieäu choáng thaám laø ít thaám nöôùc vaø coù tính deûo, phaûi ñaûm baûo heä soá thaám nhoû hôn heä soá thaám cuûa ñaát thaân ñaäp (50-100) laàn. Ñoàng thôøi ñaát laøm töôøng loõi choáng thaám phaûi ñuû deûo, deã thích öùng vôùi bieán hình cuûa thaân ñaäp, maø khoâng gaây nöùt neû. Tính deûo bieåu thò baèng chæ soá deûo (Wn) phaûi ñaûm baûo yeâu caàu Wn>7 ñeå deã thi coâng. Ñaát seùt beùo Wn>20 laø loaïi vaät lieäu khoâng thích hôïp vì coù haøm löôïng nöôùc quaù lôùn khoù thi coâng deã sinh ra aùp löïc keø roãng lôùn laøm maát oån ñònh maùi ñaäp. Theo caáu taïo beà daøy töôøng loõi ñaép baèng ñaát seùt khoâng nhoû quaù 0,8 m, ñoä daøy chaân töôøng loõi khoâng nhoû hôn 1/10 coät nöôùc, ngöôøi ta döïa vaøo trò soá Gradient thaám cho pheùp [J] ñeå xaùc ñònh beà daøy cuûa töôøng loõi. Khi xaây döïng ñaäp treân neàn thaám. Ñoä caém saâu töôøng loõi vaøo neàn ñaát toát ít thaám nöôùc δ ≥ 0,50 – 1,25 m Ñænh töôøng loõi cao hôn möïc nöôùc daâng bình thöôøng (MNDBT) Δ = 0,30 – 0,60 m Keát caáu ñaäp töôøng loõi meàm khoâng ñöôïc xaây döïng phoå bieán ôû khu vöïc Nam Trung Boä vaø Ñoâng Nam Boä do khan hieám nguoàn vaät lieäu vaø kyõ thuaät thi coâng phöùc taïp + Öu ñieåm : - Khaû naêng choáng thaám toát - Luùn deã ñeàu + Nhöôïc ñieåm : - Khan hieám nguoàn vaät lieäu ñaát seùt choáng thaám taïi choã - Kyõ thuaät thi coâng phöùc taïp 2.1.4 Keát caáu ñaäp töôøng nghieâng meàm : Trong tröôøng hôïp khoái laêng truï thöôïng löu (vuøng A) baèng ñaát seùt choáng thaám, khoái laêng truï thöôïng löu trôû thaønh töôøng nghieâng choáng thaám trong thaân ñaäp. ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 5 0.5 - 0.8m MNC MNDBT 0.5 - 1.25m Hình 2-4 : Ñaäp coù töôøng nghieâng meàm (ñaát seùt) Töôøng nghieâng ñaët ôû saùt maùi thöôïng löu ñaäp coù öu ñieåm haï thaáp ñöôøng baõo hoøa xuoáng nhanh, laøm cho ñaïi boä phaän ñaát thaân ñaäp ñöôïc khoâ raùo vaø taêng theâm tính oån ñònh cuûa maùi haï löu. Ñaäp Ñaù Baøn (Phuù Khaùnh) vaø ñaäp Nuùi Moät (Bình Ñònh)… thuoäc loaïi keát caáu naøy. Beà daøy töôøng nghieâng phuï thuoäc caùc yeâu caàu caáu taïo vaø gradient thuûy löïc cho pheùp cuûa ñaát ñaép töôøng. Beà daøy töôøng nghieâng taêng töø treân xuoáng döôùi. Beà daøy ñænh töôøng khoâng nhoû hôn 0,8m, chaân töôøng nghieâng khoâng nhoû hôn 1/10H (H: coät nöôùc taùc duïng), nhöng khoâng nhoû hôn 2-3m. Ñoä vöôït cao cuûa ñænh töôøng nghieâng treân MNDBT ôû thöôïng löu tuøy theo caáp coâng trình δ = 0,5-0,8m. Ñænh töôøng khoâng ñöôïc thaáp hôn möïc nöôùc tính gia cöôøng Treân maët töôøng nghieâng coù phuû moät lôùp baûo veä ñuû daøy (khoaûng 1m) ñeå traùnh möa naéng, giöõa töôøng nghieâng vaø lôùp baûo veä coù boá trí taàng loïc ngöôïc. Khi xaùc ñònh ñoä doác maùi töôøng nghieâng phaûi ñaûm baûo lôùp baûo veä khoâng bò tröôït treân maët töôøng, ñoàng thôøi lôùp baûo veä vaø töôøng nghieâng phaûi oån ñònh (khoâng tröôït) 2.1.5 Keát caáu ñaäp ñaát coù töôøng nghieâng vaø saân phuû phía tröôùc meàm : Khi ñaép ñaäp coù töôøng nghieâng treân neàn coù lôùp ñaát thaám maïnh hoaëc khi taàng thaám naèm saâu, ngöôøi ta thöôøng xaây döïng theâm 1 saân phuû phía tröôùc choáng thaám baèng cuøng moät loaïi ñaát vôùi töôøng nghieâng noái lieàn vôùi nhau. Saân tröôùc coù taùc duïng nhieàu maët nhöng chuû yeáu laø taêng chieàu daøi ñoaïn ñöôøng vieàn khoâng thaám ñeå giaûm aùp löïc thaám vaø löu löôïng thaám qua neàn. Keát caáu vaø kích thöôùc saân phuû tröôùc phaûi thoûa maõn yeâu caàu cô baûn sau: ít thaám nöôùc, coù tính meàm deûo deã thích öùng vôùi bieán hình cuûa neàn. Chieàu daøy saân tröôùc : chieàu daøi saân tröôùc ñöôïc xaùc ñònh theo caùc yeâu caàu kinh teá vaø kyõ thuaät, phuï thuoäc nhieàu yeáu toá nhö : cheânh leäch möïc nöôùc thöôïng haï löu ñaäp, chieàu daøi saân phuû thöôøng laáy theo kinh nghieäm L=(3-5)H. H : cheânh leäch coät nöôùc thöôïng haï löu ñaäp. Chieàu daøi toái ña cuûa saân tröôùc coù theå tính theo coâng thöùc cuûa Ughintrut Tt K KL tb nen ..2max = Trong ñoù : k, kneàn : heä soá thaám cuûa vaät lieäu laøm saân tröôùc vaø neàn ttb : beà daøy trung bình cuûa saân tröôùc T : beà daøy taàng thaám nöôùc trong neàn ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 6 + Beà daøy saân tröôùc t ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc [ ]J Ht Δ≥ ΔH : cheânh leäch coät nöôùc giöõa maët treân vaø maët döôùi saân tröôùc taïi ñieåm tính toaùn [J] : Gradient thaám cho pheùp ñoái vôùi vaät lieäu laøm saân tröôùc, ñoái vôùi ñaát seùt, [J] = 4 - 6 Beà daøy saân tröôùc coøn phuï thuoäc ñieàu kieän thi coâng ñoái vôùi ñaát seùt beà daøy nhoû nhaát ñaàu saân tñ ≥ 0,5 -1,0 m cuoái saân choã tieáp giaùp vôùi töôøng nghieâng tc ≥ 1,0m 2.1.6 Keát caáu ñaäp ñaát coù töôøng nghieâng vaø chaân khay meàm : Tröôøng hôïp töôøng nghieâng treân neàn coù lôùp ñaát thaám maïnh vaø taàng khoâng thaám naèm khoâng saâu, ngöôøi ta xaây döïng moät chaân khay qua neàn caém saâu vaøo taàng khoâng thaám Ñoä caém saâu cuûa chaân khay vaøo taàng khoâng thaám δ > 0,5-1,25m MNDBT MNC 0.5 - 0.8m 0.5 - 1.25m Hình 2-6 : Ñaäp coù töôøng nghieâng vaø chaân khay meàm (ñaát seùt) 2.1.7 Keát caáu ñaát coù maøng choáng thaám baèng khoan phuït vöõa ximaêng - Bentonite Tröôøng hôïp ñaát neàn laø lôùp boài tích daøy hôn 10m, phía döôùi laø ñaù phong hoùa nöùt neû maïnh, hoaëc trong lôùp boài tích coù laãn ñaù laên, ñaù taûng lôùn khoâng theå ñoùng cöø choáng thaám ñöôïc thì bieän phaùp xöû lyù toát nhaát laø khoan phuït vöõa. Khoan phuït vöõa dung dòch vöõa ximaêng seùt coù caùc phuï gia caàn thieát taïo maøng choáng thaám trong thaân ñaäp vaø neàn ñaäp. Keát caáu naøy thi coâng thuaän lôïi, coù hieäu quaû tröôùc maét, nhöng ñoä beàn vaø tuoåi thoï khoâng cao. ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 7 + Thaønh phaàn vöõa choáng thaám (Tính cho 1 m3) : - N−íc: 918 lÝt - Bentonite: 55 ÷70 kg - Xim¨ng: 310 ÷ 330 kg - Tû träng hçn hîp: 1,24 ÷ 1,26 T/m3 - §é nhít: 28 ÷ 36 s - §é t¸ch n−íc sau 3 giê < 3% + AÙp löïc phuït vöõa ñaït möùc 20 atm 2.1.8 Keát caáu ñaäp coù töôøng choáng thaám cöùng : ÔÛ nhöõng vò trí ñaép ñaäp khoâng coù vaät lieäu choáng thaám baèng ñaát seùt, phaûi chuyeân chôû xa quaù ñaét, caàn thieát phaûi xem xeùt giaûi phaùp töôøng choáng thaám cöùng nhö : goã, ñaù xaây, beâtoâng ,cöø beâtoâng coát theùp, cöø theùp… Loaïi ñaäp ñaát coù töôøng nghieâng choáng thaám cöùng (nhö beâtoâng, BTCT) ít ñöôïc duøng, vì nhöôïc ñieåm : caáu taïo phöùc taïp, deã sinh nöùt neû khi nhieät ñoä thay ñoåi hoaëc thaân ñaäp luùn, giaù thaønh cao. + Töôøng cöø choáng thaám baèng beâtoâng coát theùp phaûi ñaûm baûo : beà daøy ôû ñænh töôøng khoâng nhoû hôn 0,3 - 0,5m, chieàu daøy ñaùy töôøng baèng khoaûng (1/12 – 1/15)H. Ñeå haïn cheá nöùt gaây töôøng loõi BTCT, caàn boá trí nhöõng khe luùn thaúng ñöùng caùch nhau 15 – 25m vaø gia coá theâm moät lôùp ñaát seùt choáng thaám ôû maët phía tröôùc cuûa töôøng loõi + Töôøng choáng thaám baèng cöø theùp : Tröôøng hôïp chæ caàn choáng thaám cho ñaäp ñaát trong phaïm vi lôùp boài tích, trong ñoù khoâng coù ñaù laên, ñaù taûng, chieàu daøy lôùp boài tích T < 12m (laø chieàu daøy cöø theùp coù theå ñaït ñöôïc) giaûi phaùp ñôn giaûn nhaát laø duøng cöø theùp ñoùng tröïc tieáp trong chaân khay, thay vì phaûi ñaøo heát caùt soûi roài laép laïi – (sô ñoà 1- H×nh 2.8) ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 8 Tröôøng hôïp lôùp boài tích > 12m, cöø theùp ñöôïc ñoùng theo (sô ñoà 2 - H×nh 2.8) + Töôøng nghieâng, töôøng loõi keát hôïp cöø choáng thaám Khi caàn thieát coù theå duøng bieän phaùp choáng thaám baèng töôøng nghieâng, töôøng loõi keát hôïp cöø (theùp hoaëc beâtoâng) Nhaän xeùt : Keát quaû ñieàu tra khaûo saùt caùc coâng trình hoà chöùa ôû Vieät Nam cho thaáy raèng : 1) Coâng ngheä khaûo saùt, thieát keá laïc haäu, ñeå ñaûm baûo an toaøn coâng trình ñaäp ñaát thöôøng thieát keá thieân veà an toaøn (quy moâ lôùn) do vaäy chi phí xaây döïng vaø giaûi toûa ñeàn buø lôùn so vôùi yeâu caàu thöïc teá. 2) Hieäu quaû choáng thaám khoâng cao, khoâng ñaûm baûo an toaøn hoà chöùa baûo veä saûn xuaát vaø ñôøi soáng cuûa nhaân daân vuøng haï löu. Theo thoáng keâ cuûa Giaùo sö Phan Syõ Kyø ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 9 ”Coù 39,1% hoà laøm vieäc bình thöôøng, 38,7% hoà coù söï coá nhoû vaø 22,2% coù söï coá lôùn”. Chi phí söûa chöõa söï coá haøng naêm raát lôùn. 3) Vieäc aùp duïng caùc tieán boä kyõ thuaät veà coâng ngheä vaø vaät lieäu môùi ñeå choáng thaám cho caùc ñaäp ñaát chöa ñöôïc quan taâm ñeå naâng cao chaât löôïng coâng trình. Ñeà taøi nghieân cöùu khoa hoïc naøy xin giíi thiÖu mét sè tiÕn bé vÒ c«ng nghÖ vμ vËt liÖu míi chèng thÊm cho c¸c ®Ëp hå chøa ®· ®−îc øng dông phæ biÕn ë c¸c n−íc trªn thÕ giíi qua ®ã nghiªn cøu lùa chän c¸c c«ng nghÖ vμ vËt liÖu phï hîp ®Ó chèng thÊm cho c¸c ®Ëp hå chøa ë c¸c TØnh Nam Trung Bé vμ §«ng Nam Bé. 2.2 Giôùi thieäu moät soá tieán boä kyõ thuaät veà coâng ngheä vaø vaät lieäu môùi choáng thaám cho caùc ñaäp hoà chöùa. 2.2.1 Keát caáu choáng thaám ñaäp ñaát baèng maøng ñòa kyõ thuaät (Geomembrane) Geomembrane ñöôïc goïi laø maøng choáng thaám ñòa kyõ thuaät, coù nhieàu loaïi geomembrane nhöng phoå bieán nhaát laø caùc loaïi : - HDPE (High Density Polyethylene) - PVC (Poly Vinyl Chloridc) - CPE (Chlorinated Poly Ethylene) Maøng choáng thaám ñòa kyõ thuaät (Geomembrane) coù khaû naêng choáng thaám raát cao, heä soá thaám nhoû : 5 x 10-11 – 5 x 10—14 cm/s chieàu daøy 0,5-20 mm, tuoåi thoï cuûa vaät lieäu trung bình 20 – 25 naêm. Maøng choáng thaám ñòa kyõ thuaät thöôøng ñöôïc söû duïng laøm töôøng nghieâng vaø saân phuû choáng thaám cho ñaäp ñaát thay vaät lieäu ñaát seùt truyeàn thoáng. Hình 2.11 : Hoà chöùa nöôùc choáng thaám baèng maøng ñòa kyõ thuaät (Geomembrane – HDPE) 2.2.2 Keát caáu choáng thaám baèng thaûm beâtoâng (Concret Matts) ÔÛ nhöõng coâng trình hoà chöùa caàn xöû lyù choáng thaám ñaäp ñaát trong luùc hoà vaãn tích nöôùc, bieän phaùp hôïp lyù vaø hieäu quaû nhaát laø öùng duïng coâng ngheä vaø vaät lieäu thaám beâtoâng (concret matts). Coâng ngheä vaø vaät lieäu thaûm beâtoâng ñöôïc phaùt minh töø naêm 1965 cuûa nhoùm caùc chuyeân gia Coâng ty Losiger – Thuïy Só (baèng saùng cheá soá 784625) vaø sau ñoù ñöôïc hoaøn thieän vaø öùng duïng roäng raõi ôû caùc nöôùc Myõ, Nhaät Baûn, Haø Lan, Haøn Quoác… Öu ñieåm cô baûn cuûa thaûm beâtoâng : ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 10 - Bieän phaùp thi coâng ñôn giaûn, thôøi gian thi coâng nhanh choùng - Khaû naêng choáng thaám cao - Thaûm beâtoâng coù theå thi coâng trong ñieàu kieän ngaäp nöôùc, nôi thöôøng xuyeân coù doøng chaûy maø khoâng caàn caùc bieän phaùp xöû lí ñaép ñeâ quaây hoaëc thaùo nöôùc laøm khoâ hoà chöùa. - Vaät lieäu ñònh daïng thaûm beâtoâng baèng sôïi toång hôïp coù ñoä beàn cao, troïng löôïng nheï neân thuaän lôïi khi vaän chuyeån vaø thi coâng, ñaëc bieät ôû nhöõng nôùi coù ñòa hình phöùc taïp Hình 2.13 : ÖÙng duïng thaûm beâtoâng choáng thaám ñaäp hoà chöùa Thaûm beâtoâng coù nhieàu loaïi : Loaïi tieâu chuaån (Standard type) daïng löôùi (mesh type), daïng phieán (Slab type) vaø daïng taám loïc (fillter type), tuøy tính chaát töøng coâng trình, ñieàu kieän ñòa chaát, ñòa hình vaø thuyû vaên doøng chaûy ñeå tính toaùn choïn loaïi thaûm beâtoâng coù kích thöôùc vaø ñoä daøy phuø hôïp. Vaät lieäu ñònh daïng thaûm beâ toâng (Fabric formwork) ñöôïc caáu taïo bôûi hai lôùp vaûi ñòa kó thuaät ñaëc bieät loaïi deät (Woven geotextile) coù ñoä beàn cao taïo khuoân vaûi cho pheùp bôm beâ toâng (hoaëc vöõa xi maêng) vaøo trong noù ñeå taïo thaønh thaûm beâ toâng beàn chaéc choáng thaám vaø baûo veä coâng trình . Thaûm beâ toâng coù ñoä daøy 5 – 50 cm: - Loaïi thaûm coù chieàu daøy 5 -15 cm : bôm vaät lieäu vöõa xi maêng (Mortar) - Loaïi thaûm coù chieàu daøy 20 – 50 cm : bôm vaät lieäu beâ toâng (concrete) Thoâng thöôøng thaûm beâ toâng choáng thaám cho hoà chöùa coù ñoä daøy 15-30cm. Thi coâng laép ñaët thaûm beâ toâng : - Chuaån bò maët baèng thi coâng : maùi ñaäp ñöôïc san uûi baèng phaúng, doïn saïch caây coû, ñaù vaø caùc vaät saéc nhoïn … - Traûi thaûm : Thaûm beâtoâng ñöôïc traûi xuoâi theo maùi ñaäp vaø ñöôïc neo giöõ oån ñònh theo yeâu caàu thieát keá, tröôøng hôïp ñaùy thaûm ôû saâu döôùi loøng hoà caàn thieát coù thôï laën kieåm tra söûa chöõa ñieàu chænh vò trí thaûm. - Bôm vaät lieäu : vaät lieäu beâtoâng (hoaëc vöõa ximaêng) ñöôïc troän ñeàu vaø bôm vaøo caùc oáng naïp cuûa taám thaûm (coù saün) töø döôùi thaáp leân phía cao laøm ñaày daàn thaûm, löu yù trong quaù trình bôm ñaàu oáng bôm luoân naèm trong vaät lieäu beâtoâng hoaëc vöõa ximaêng ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 11 - Gheùp noái : caùc taám thaûm gheùp noái choáng mí leân nhau toái thieåu 30 cm 2.2.3 Tröôøng hôïp choáng thaám baèng cöø beâtoâng coát theùp öùng suaát tröôùc (Prestressed concrete sheet piles) Tröôøng hôïp chieàu cao ñaäp vaø neàn caàn xöû lyù choáng thaám khoâng quaù lôùn Hñ + hn ≤ 20m, lôùp boài tích khoâng coù ñaù laên, ñaù taûng coù theå laøm töôøng choáng thaám baèng cöø baûn beâtoâng coát theùp öùng suaát tröôùc (Prestressed concrete sheet piles) Cöø baûn beâtoâng coát theùp öùng suaát tröôùc ñöôïc lieân keát vôùi nhau qua khôùp noái aâm döông taïo thaønh moät lieân keát vöõng chaéc. Ñeå ñaûm baûo kín nöôùc, giöõa khôùp noái coù caáu taïo vaät lieäu kín nöôùc baèng nhöïa toång hôïp ñoä beàn cao (Elastic vinyl choloride). Ñaëc tính cô baûn cuûa cöø baûn beâtoâng coát theùp öùng suaát tröôùc : - Ñoä beàn cao : + Cöôøng ñoä beâtoâng RN = 725 kg/cm2 (gaáp 2-3 laàn so vôùi beâtoâng thöôøng) + Moment choáng uoán lôùn : 15 - 500 KNm Do vaäy tieát kieäm vaät lieäu beâtoâng do kích thöôùc maët caét nhoû nhöng khaû naêng chòu löïc cao. - Choáng xaâm thöïc toát : ñaëc bieät phuø hôïp vôùi caùc hoà chöùa ven bieån - Thôøi gian thi coâng nhanh giaûm 40-60% thôøi gian so vôùi coâng ngheä thi coâng töôøng beâtoâng coát theùp ñuùc taïi choã. Cöø baûn beâtoâng coát theùp öùng suaát tröôùc ñöôïc thi coâng baèng thieát bò chuyeân duøng : buùa rung keát hôïp vôùi heä thoáng bôm thuûy löïc aùp löïc cao 150 kg/cm2 qua heä thoáng oáng daãn trong baûn cöø laøm xoùi troâi ñaát neàn. ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 12 Hình 2.15 : ÖÙng duïng cöø beâtoâng coát theùp öùng suaát tröôùc choáng thaám 2.2.4 Töôøng choáng thaám baèng cöø baûn nhöïa (Vinyl sheet piling) ÔÛ vò trí ñaép ñaäp ñaát neàn meàm yeáu, chieàu saâu neàn < 10m ôû vuøng nöôùc maën ven bieån, coù theå söû duïng cöø baûn nhöïa ñeå choáng thaám. H×nh 2.18: CÊu t¹o cõ b¶n nhùa ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 13 Cöø baûn nhöïa ñöôïc cheá taïo töø PVC (Poly vinyl choloride) vaø caùc phuï gia ñaëc bieät, do vaäy cöø baûn nhöïa coù ñoä beàn cao, cöø baûn nhöïa do Myõ – Haø Lan cheá taïo coù ñoä beàn khoaûng 50 naêm. Ñeå taêng khaû naêng chòu löïc, cöø baûn nhöïa ñöôïc caáu taïo gaàn daïng daàm chöõ I, caùc baûn nhöïa lieân keát vôùi nhau qua khôùp noái aâm döông gaén vöøa khít vôùi nhau. Cöø baûn nhöïa coù nhieàu loaïi - Chieàu daøy baûn nhöïa : 5 – 12,5 mm - Chieàu roäng : 250 – 330 mm - Chieàu daøi : 5 – 10 m Tuøy theo yeâu caàu cuï theå cuûa töøng coâng trình ñeå tính toaùn löïa choïn loaïi cöø coù kích thöôùc phuø hôïp. 2.2.5 Töôøng haøo choáng thaám baèng hoãn hôïp dung dòch Bentonite + ximaêng T−êng hμo chèng thÊm lμ lo¹i t−êng chèng thÊm ®−îc thi c«ng b»ng biÖn ph¸p chung lμ ®μo hμo trong dung dÞch Betonite tr−íc, sau ®ã sö dông hçn hîp c¸c lo¹i vËt liÖu: xim¨ng + Betonite + phô gia, sau thêi gian nhÊt ®Þnh ®«ng cøng l¹i t¹o thμnh t−êng chèng thÊm cho th©m vμ nÒn ®Ëp Hμo ®−îc thi c«ng trong dung dÞch Bentonite – gäi t¾t lμ hμo Bentonite lμ hè mãng cã m¸i dèc ®øng, hÑp, s©u ®−îc thi c«ng trong ®iÒu kiÖn lu«n cã dung dÞch Bentonite. Hμo th−êng cã chiÒu réng 0,50 ÷ 0,90 m, cã chiÒu s©u 5÷120 m. §Ó cã thÓ ®μo hμo rÊt s©u vμ duy tr× m¸i dèc th¼ng ®øng, trong qu¸ tr×nh thi c«ng ph¶i duy tr× liªn tôc hçn hîp n−íc vμ sÐt Bentonite ®Çy trong hμo gi÷ cho v¸ch hμo lu«n ®−îc æn ®Þnh. Sau khi hμo ®−îc thi c«ng, sÏ b¬m hçn hîp vËt liÖu xim¨ng + Bentonite + phô gia t¹o nªn t−êng chèng thÊm. Yªu cÇu kh¶ n¨ng chèng thÊm cña t−êng K < 10-6 cm/s , kÕt cÊu mÒm phï hîp víi biÕn d¹ng cña ®Ëp ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 14 + Thμnh phÇn vËt liÖu lμm t−êng chèng thÊm (tÝnh cho 1m3 v÷a) bao gåm: - Xim¨ng PCB  30 : 250 kg - Bentonite (óc s¶n xuÊt) : 45kg - Phu gia chËm. ®«ng cøng Sika : 1,5 kg - N−íc : 918 lÝt - Dung träng cña hçn hîp : 1,13÷1,15 T/m3 - §é nhít cña hçn hîp : 28÷30 s - §é t¸ch n−íc : 4% + TÝnh chÊt cña vËt liÖu xim¨ng: - Lo¹i xim¨ng : PCB-30 - C−êng ®é 28 ngμy : 350kg/cm2 - §é mÞn : D90 = 0,05 mm - §é nhít : 31÷37s - Thêi gian b¾t ®Çu ninh kÕt : 4 giê - Thêi gian kÕt thóc ninh kÕt : 8 giê + TÝnh chÊt cña Bentonite; - §é mÞn: trªn sμng h¹t D = 75μm : 6÷7% - §é nhít : 28÷30s - §é tr−¬ng në : 10ml/g + TÝnh chÊt cña phô gia chËm ®«ng cøng Sika - Thêi gian kÕt thóc ng−ng kÕt : 12 giê - C«ng nghÖ t−êng hμo Betonite chèng thÊm cña BachySoratan (Ph¸p) ®· giíi thiÖu ë trªn lμ c«ng nghÖ tiªn tiÕn trªn thÕ giíi lÇn ®Çu tiªn ¸p dông thμng c«ng ë c«ng tr×nh DÇu TiÕng (T©y Ninh) n¨m 1999-2000 - ChiÒu dμi t−êng chèng them : 510 m - ChiÒu cao : 33 ÷ 40 m - ChiÒu dμy : 60 cm KÕt qu¶ ®o ®¹c sau khi x©y dùng t−êng hμo chèng thÊm : + HÖ sè thÊm t¨ng : K = 10-5 cm/s + L−u l−îng thÊm qua ®Ëp gi¶m : 35 ÷50% so víi khi ch−a xö lý chèng thÊm ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 15 2.2.6 Töôøng haøo choáng thaám maøng ñòa kyõ thuaät (Geolock) §Ó n©ng cao kh¶ n¨ng chèng thÊm cña c¸c c«ng tr×nh x©y dùng tõ nh÷ng n¨m 1980, ë mét sè n−íc ph¸t triÓn nh−: Anh, Hμ Lan, §øc ®· nghiªn cøu vμ ¸p dông phæ biÕn c«ng nghÖ míi : c«ng nghÖ t−êng hμo chèng thÊm b»ng mμng ®Þa kü thuËt (Geolock ). T−¬ng tù nh− c«ng nghÖ t−êng hμo chèng thÊm Bentonite + xim¨ng, hμo ®−îc thi c«ng trong dung dÞch Bentonite, chiÒu réng 0,50 ÷ 0,60 m, chiÒu s©u 5÷30m, nh−ng vËt liÖu chèng thÊm lμ mμng ®Þa kü thuËt (Geomenbrane) th−êng lμ lo¹i HDPE, cã kh¶ n¨ng chèng thÊm rÊt cao (K< 10-12 ÷ 10-14 cm/s) C¸c tÊm mμng ®Þa kü thuËt (Geomenbrane) cã chiÒu dμy 0,50 ÷ 20mm, chiÒu réng 2 ÷ 6 m Sau khi thi c«ng hμo Bentonite ®Õn ®é s©u thiÕt kÕ, c¸c tÊm mμng chèng thÊm ®Þa kü thuËt HDPE sÏ ®−îc l¾p nèi qua thiÕt bÞ chuyªn dïng, khíp nèi liªn kÕt kÐp kÑp gi÷a 2 vËt kÝn n−íc (cao su + Bentonite), cho phÐp ®¹t ®é kÝn n−íc cao theo yªu cÇu thiÕt kÕ. ë n−íc ta c«ng nghÖ t−êng hμo chèng thÊm b»ng mμng ®Þa kü thuËt (Geolock) ch−a ®−îc nghiªn cøu øng dông thö nghiÖm c«ng nghÖ nμy 2.2.7 Töôøng nghieâng choáng thaám baèng thaûm seùt ñòa kyõ thuaät (Geosynthetic Clay liner) ÔÛ nhöõng ñòa ñieåm xaây döïng coâng trình hoà chöùa, vaät lieäu ñaát ñaép coù heä soá thaám lôùn (k ≥ 1 x 10-4 cm/s), khoâng coù nguoàn ñaát seùt taïi choã ñeå choáng thaám, keát caáu ñaäp vaø caùc giaûi phaùp choáng thaám ñöôïc xem xeùt löïa choïn : - Keát caáu ñaäp baèng töôøng nghieâng vaø töôøng loõi meàm baèng ñaát seùt khoâng khaû thi do khoâng coù nguoàn vaät lieäu ñaát seùt taïi choã vaø laân caän khu vöïc. - Keát caáu ñaäp ñoàng chaát : do heä soá thaám cuûa ñaát ñaép lôùn, ñeå ñaûm baûo oån ñònh kích thöôùc ñaäp phaûi lôùn, khoái löôïng ñaát ñaép taêng, chi phí ñeàn buø giaûi toaû lôùn. - Keát caáu ñaäp coù töôøng choáng thaám cöùng baèng töôøng cöø beâtoâng keát caáu phöùc taïp, deã nöùt gaûy do luùn laøm giaûm khaû naêng choáng thaám, khaéc phuïc söï coá vaø söûa chöõa raát khoù khaên. - Keát caáu ñaäp choáng baèng maøng ñòa kyõ thuaät (Geomembrane), khaû naêng choáng thaám phuï thuoäc vaøo ñöôøng haøn noái keát nôi thöôøng bò söï coá xeù raùch vaø ñaâm thuûng qua vaät lieäu, maët khaùc tuoåi thoï Geomembrane coù haïn (thöôøng 15-20 naêm) neân ít ñöôïc söû duïng choáng thaám cho ñaäp hoà chöùa. ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 16 - Keát caáu töôøng haøo choáng thaám baèng hoãn hôïp dung dòch Bentonite ximaêng, chaát löôïng choáng thaám cao nhöng chi phí ñaàu tö lôùn, vöôït qua khaû naêng kinh phí ñaàu tö (do suaát ñaàu tö cao): Trong tröôøng hôïp naøy söû duïng coâng ngheä vaø vaät lieäu thaûm seùt ñòa kyõ thuaät (Geosynthetic clay liner) ñeå choáng thaám cho ñaäp phuø hôïp hôn caû, bôûi vì : + Thaûm seùt ñòa kyõ thuaät GCLs coù ñoä daøy 1-1,5cm, coù heä soá thaám k = 1 x10- cm, coù ñoä daãn nöôùc nhoû hôn 100 laàn so vôùi moät lôùp ñaát seùt ñaàm neän daøy khoaûng 1m (heä soá thaám ks = 1 x10-7cm/s) + Bieän phaùp vaø kyõ thuaät thi coâng ñôn giaûn, thôøi gian thi coâng nhanh choùng gaáp nhieàu laàn so vôùi caùc giaûi phaùp choáng thaám truyeàn thoáng, moät ñoäi thi coâng (7-10 ngöôøi) coù theå thi coâng 2500-3000m2/ngaøy. + Vaät lieäu thaûm seùt ñòa kyõ thuaät GCLs saûn xuaát theo daây chuyeàn coâng nghieäp theo tieâu chuaån thoáng nhaát neân thuaän tieän trong thieát keá, thi coâng, vaän chuyeån vaø kieåm soaùt chaát löôïng. + Söû duïng vaät lieäu choáng thaám thaûm seùt ñòa kyõ thuaät goùp phaàn giaûm khai thaùc taøi nguyeân, moät chieác xe chôû vaät lieäu GCLs thay theá 100-150 xe vaän chuyeån ñaát seùt, maët khaùc söû duïng vaät lieäu thaûm seùt ñòa kyõ thuaät GCLs laøm giaûm löu löôïng thaám qua coâng trình, taêng ñoä oån ñònh cho pheùp giaûm ñaùng keå maët caét ñaäp, tieát kieäm tèi thiÓu12-15% khoái löôïng ñaát ñaép so vôùi tröôøng hôïp ñaäp ñoàng chaát khoâng xöû lyù choáng thaám baèng vaät lieäu GCLs…giaûm chi phí ñeàn buø, vaän chuyeån, giaûi phoùng maët baèng taêng quyõ ñaát phuïc vuï saûn xuaát, taêng cöôøng an toaøn hoà chöùa, haïn cheá caùc söï coá do thieân tai gaây ra haøng naêm. + Chi phí xöû lí choáng thaám baèng vaät lieäu thaûm seùt ñòa kyõ thuaät GCLs reû baèng 8-10% so vôùi giaûi phaùp töôøng haøo choáng thaám Bentonite – ximaêng phuø hôïp öùng duïng caùc coâng trình vöøa vaø nhoû trong khu vöïc Nam Trung Boä vaø Ñoâng Nam Boä hieän nay. Vôùi nhöõng öu ñieåm neâu treân, vaät lieäu thaûm seùt ñòa kyõ thuaät GCLs ngoaøi vieäc öùng duïng choáng thaám ñaäp hoà chöùa, coøn ñöôïc öùng duïng phoå bieán choáng thaám cho caùc keânh daãn nöôùc qua vuøng ñaát coù heä soá thaám lôùn, choáng thaám cho caùc hoà nöôùc ngoït vuøng cao vaø ven bieån, choáng thaám caùc ñöôøng haàm Tuynen, ngaên caùch oâ nhieãm caùc baõi raùc thaûi, kho chöùa daàu vaø caùc hoaù chaát ñoäc haïi. Treân theá giôùi coù nhieàu haõng saûn xuaát vaät lieäu thaûm seùt ñòa kyõ thuaät (Geosynthetic Clay Line) nhö CETCO (Myõ), GEOTECHNICS (Haø Lan), NAU (Ñöùc), POLYFELT (AÙo), LAVIOSA (YÙ) … Haøng naêm caùc nhaø maùy saûn xuaát haøng trieäu m2 cung cung caáp cho yeâu caàu xaây döïng giao thoâng, thuûy lôïi vaø choáng oâ nhieãm baûo veä moâi tröôøng cho caùc nöôùc treân theá giôùi. ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 17 H×nh 2.21: øng dông th¶m sÐt ®Þa kü thuËt GCLs chèng thÊm ®Ëp hå chøa Vμ hå n−íc sinh ho¹t miÒn nói ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 18 H×nh 2.22: øng dông th¶m sÐt ®Þa kü thuËt GCLs chèng thÊm kªnh dÉn n−íc H×nh 2.23: øng dông th¶m sÐt ®Þa kü thuËt GCLs chèng « nhiÔm b·i r¸c th¶i ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 19 KEÁT LUAÄN Nguoàn vaät lieäu ñaát ñaép ôû caùc Tænh khu vöïc Nam Trung Boä vaø Ñoâng Nam Boä chuû yeáu laø caùc loaïi ñaát ñoû bazan, ñaá söôøn tích , taøn tích, … coù heä soá thaám lôùn, nôi nay nguoàn ñaát seùt taïi choã khan hieám do vaäy ñeå choáng thaám qua ñaäp ñaát caùc hoà chöùa kinh teá vaø hieäu quaû caàn nghieân cöùu thieát keá löïa choïn moät giaûi phaùp coâng ngheä vaø vaät lieäu môùi choáng thaám phuø hôïp (nhö ñaõ neâu ôû muïc 2.2) ñeå naâng cao ñoä an toaøn vaø tuoåi thoï coâng trình. Sinh vieân Phan Quùy Anh Tuaán Huyønh Ngoïc Tuyeân ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 20 Hình 2.15 : ÖÙng duïng cöø beâtoâng coát theùp öùng suaát tröôùc choáng thaám 2.2.4 Töôøng choáng thaám baèng cöø baûn nhöïa (Vinyl sheet piling) ÔÛ vò trí ñaép ñaäp ñaát neàn meàm yeáu, chieàu saâu neàn < 10m ôû vuøng nöôùc maën ven bieån, coù theå söû duïng cöø baûn nhöïa ñeå choáng thaám. H×nh 2.18: CÊu t¹o cõ b¶n nhùa ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 21 Cöø baûn nhöïa ñöôïc cheá taïo töø PVC (Poly vinyl choloride) vaø caùc phuï gia ñaëc bieät, do vaäy cöø baûn nhöïa coù ñoä beàn cao, cöø baûn nhöïa do Myõ – Haø Lan cheá taïo coù ñoä beàn khoaûng 50 naêm. Ñeå taêng khaû naêng chòu löïc, cöø baûn nhöïa ñöôïc caáu taïo gaàn daïng daàm chöõ I, caùc baûn nhöïa lieân keát vôùi nhau qua khôùp noái aâm döông gaén vöøa khít vôùi nhau. Cöø baûn nhöïa coù nhieàu loaïi - Chieàu daøy baûn nhöïa : 5 – 12,5 mm - Chieàu roäng : 250 – 330 mm - Chieàu daøi : 5 – 10 m Tuøy theo yeâu caàu cuï theå cuûa töøng coâng trình ñeå tính toaùn löïa choïn loaïi cöø coù kích thöôùc phuø hôïp. 2.2.5 Töôøng haøo choáng thaám baèng hoãn hôïp dung dòch Bentonite + ximaêng T−êng hμo chèng thÊm lμ lo¹i t−êng chèng thÊm ®−îc thi c«ng b»ng biÖn ph¸p chung lμ ®μo hμo trong dung dÞch Betonite tr−íc, sau ®ã sö dông hçn hîp c¸c lo¹i vËt liÖu: xim¨ng + Betonite + phô gia, sau thêi gian nhÊt ®Þnh ®«ng cøng l¹i t¹o thμnh t−êng chèng thÊm cho th©m vμ nÒn ®Ëp Hμo ®−îc thi c«ng trong dung dÞch Bentonite – gäi t¾t lμ hμo Bentonite lμ hè mãng cã m¸i dèc ®øng, hÑp, s©u ®−îc thi c«ng trong ®iÒu kiÖn lu«n cã dung dÞch Bentonite. Hμo th−êng cã chiÒu réng 0,50 ÷ 0,90 m, cã chiÒu s©u 5÷120 m. §Ó cã thÓ ®μo hμo rÊt s©u vμ duy tr× m¸i dèc th¼ng ®øng, trong qu¸ tr×nh thi c«ng ph¶i duy tr× liªn tôc hçn hîp n−íc vμ sÐt Bentonite ®Çy trong hμo gi÷ cho v¸ch hμo lu«n ®−îc æn ®Þnh. Sau khi hμo ®−îc thi c«ng, sÏ b¬m hçn hîp vËt liÖu xim¨ng + Bentonite + phô gia t¹o nªn t−êng chèng thÊm. Yªu cÇu kh¶ n¨ng chèng thÊm cña t−êng K < 10-6 cm/s , kÕt cÊu mÒm phï hîp víi biÕn d¹ng cña ®Ëp ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 22 + Thμnh phÇn vËt liÖu lμm t−êng chèng thÊm (tÝnh cho 1m3 v÷a) bao gåm: - Xim¨ng PCB  30 : 250 kg - Bentonite (óc s¶n xuÊt) : 45kg - Phu gia chËm. ®«ng cøng Sika : 1,5 kg - N−íc : 918 lÝt - Dung träng cña hçn hîp : 1,13÷1,15 T/m3 - §é nhít cña hçn hîp : 28÷30 s - §é t¸ch n−íc : 4% + TÝnh chÊt cña vËt liÖu xim¨ng: - Lo¹i xim¨ng : PCB-30 - C−êng ®é 28 ngμy : 350kg/cm2 - §é mÞn : D90 = 0,05 mm - §é nhít : 31÷37s - Thêi gian b¾t ®Çu ninh kÕt : 4 giê - Thêi gian kÕt thóc ninh kÕt : 8 giê + TÝnh chÊt cña Bentonite; - §é mÞn: trªn sμng h¹t D = 75μm : 6÷7% - §é nhít : 28÷30s - §é tr−¬ng në : 10ml/g + TÝnh chÊt cña phô gia chËm ®«ng cøng Sika - Thêi gian kÕt thóc ng−ng kÕt : 12 giê - C«ng nghÖ t−êng hμo Betonite chèng thÊm cña BachySoratan (Ph¸p) ®· giíi thiÖu ë trªn lμ c«ng nghÖ tiªn tiÕn trªn thÕ giíi lÇn ®Çu tiªn ¸p dông thμng c«ng ë c«ng tr×nh DÇu TiÕng (T©y Ninh) n¨m 1999-2000 - ChiÒu dμi t−êng chèng them : 510 m - ChiÒu cao : 33 ÷ 40 m - ChiÒu dμy : 60 cm KÕt qu¶ ®o ®¹c sau khi x©y dùng t−êng hμo chèng thÊm : + HÖ sè thÊm t¨ng : K = 10-5 cm/s + L−u l−îng thÊm qua ®Ëp gi¶m : 35 ÷50% so víi khi ch−a xö lý chèng thÊm ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 23 2.2.6 Töôøng haøo choáng thaám maøng ñòa kyõ thuaät (Geolock) §Ó n©ng cao kh¶ n¨ng chèng thÊm cña c¸c c«ng tr×nh x©y dùng tõ nh÷ng n¨m 1980, ë mét sè n−íc ph¸t triÓn nh−: Anh, Hμ Lan, §øc ®· nghiªn cøu vμ ¸p dông phæ biÕn c«ng nghÖ míi : c«ng nghÖ t−êng hμo chèng thÊm b»ng mμng ®Þa kü thuËt (Geolock ). T−¬ng tù nh− c«ng nghÖ t−êng hμo chèng thÊm Bentonite + xim¨ng, hμo ®−îc thi c«ng trong dung dÞch Bentonite, chiÒu réng 0,50 ÷ 0,60 m, chiÒu s©u 5÷30m, nh−ng vËt liÖu chèng thÊm lμ mμng ®Þa kü thuËt (Geomenbrane) th−êng lμ lo¹i HDPE, cã kh¶ n¨ng chèng thÊm rÊt cao (K< 10-12 ÷ 10-14 cm/s) C¸c tÊm mμng ®Þa kü thuËt (Geomenbrane) cã chiÒu dμy 0,50 ÷ 20mm, chiÒu réng 2 ÷ 6 m Sau khi thi c«ng hμo Bentonite ®Õn ®é s©u thiÕt kÕ, c¸c tÊm mμng chèng thÊm ®Þa kü thuËt HDPE sÏ ®−îc l¾p nèi qua thiÕt bÞ chuyªn dïng, khíp nèi liªn kÕt kÐp kÑp gi÷a 2 vËt kÝn n−íc (cao su + Bentonite), cho phÐp ®¹t ®é kÝn n−íc cao theo yªu cÇu thiÕt kÕ. ë n−íc ta c«ng nghÖ t−êng hμo chèng thÊm b»ng mμng ®Þa kü thuËt (Geolock) ch−a ®−îc nghiªn cøu øng dông thö nghiÖm c«ng nghÖ nμy 2.2.7 Töôøng nghieâng choáng thaám baèng thaûm seùt ñòa kyõ thuaät (Geosynthetic Clay liner) ÔÛ nhöõng ñòa ñieåm xaây döïng coâng trình hoà chöùa, vaät lieäu ñaát ñaép coù heä soá thaám lôùn (k ≥ 1 x 10-4 cm/s), khoâng coù nguoàn ñaát seùt taïi choã ñeå choáng thaám, keát caáu ñaäp vaø caùc giaûi phaùp choáng thaám ñöôïc xem xeùt löïa choïn : - Keát caáu ñaäp baèng töôøng nghieâng vaø töôøng loõi meàm baèng ñaát seùt khoâng khaû thi do khoâng coù nguoàn vaät lieäu ñaát seùt taïi choã vaø laân caän khu vöïc. - Keát caáu ñaäp ñoàng chaát : do heä soá thaám cuûa ñaát ñaép lôùn, ñeå ñaûm baûo oån ñònh kích thöôùc ñaäp phaûi lôùn, khoái löôïng ñaát ñaép taêng, chi phí ñeàn buø giaûi toaû lôùn. - Keát caáu ñaäp coù töôøng choáng thaám cöùng baèng töôøng cöø beâtoâng keát caáu phöùc taïp, deã nöùt gaûy do luùn laøm giaûm khaû naêng choáng thaám, khaéc phuïc söï coá vaø söûa chöõa raát khoù khaên. - Keát caáu ñaäp choáng baèng maøng ñòa kyõ thuaät (Geomembrane), khaû naêng choáng thaám phuï thuoäc vaøo ñöôøng haøn noái keát nôi thöôøng bò söï coá xeù raùch vaø ñaâm thuûng qua vaät lieäu, maët khaùc tuoåi thoï Geomembrane coù haïn (thöôøng 15-20 naêm) neân ít ñöôïc söû duïng choáng thaám cho ñaäp hoà chöùa. ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 24 - Keát caáu töôøng haøo choáng thaám baèng hoãn hôïp dung dòch Bentonite ximaêng, chaát löôïng choáng thaám cao nhöng chi phí ñaàu tö lôùn, vöôït qua khaû naêng kinh phí ñaàu tö (do suaát ñaàu tö cao): Trong tröôøng hôïp naøy söû duïng coâng ngheä vaø vaät lieäu thaûm seùt ñòa kyõ thuaät (Geosynthetic clay liner) ñeå choáng thaám cho ñaäp phuø hôïp hôn caû, bôûi vì : + Thaûm seùt ñòa kyõ thuaät GCLs coù ñoä daøy 1-1,5cm, coù heä soá thaám k = 1 x10- cm, coù ñoä daãn nöôùc nhoû hôn 100 laàn so vôùi moät lôùp ñaát seùt ñaàm neän daøy khoaûng 1m (heä soá thaám ks = 1 x10-7cm/s) + Bieän phaùp vaø kyõ thuaät thi coâng ñôn giaûn, thôøi gian thi coâng nhanh choùng gaáp nhieàu laàn so vôùi caùc giaûi phaùp choáng thaám truyeàn thoáng, moät ñoäi thi coâng (7-10 ngöôøi) coù theå thi coâng 2500-3000m2/ngaøy. + Vaät lieäu thaûm seùt ñòa kyõ thuaät GCLs saûn xuaát theo daây chuyeàn coâng nghieäp theo tieâu chuaån thoáng nhaát neân thuaän tieän trong thieát keá, thi coâng, vaän chuyeån vaø kieåm soaùt chaát löôïng. + Söû duïng vaät lieäu choáng thaám thaûm seùt ñòa kyõ thuaät goùp phaàn giaûm khai thaùc taøi nguyeân, moät chieác xe chôû vaät lieäu GCLs thay theá 100-150 xe vaän chuyeån ñaát seùt, maët khaùc söû duïng vaät lieäu thaûm seùt ñòa kyõ thuaät GCLs laøm giaûm löu löôïng thaám qua coâng trình, taêng ñoä oån ñònh cho pheùp giaûm ñaùng keå maët caét ñaäp, tieát kieäm tèi thiÓu12-15% khoái löôïng ñaát ñaép so vôùi tröôøng hôïp ñaäp ñoàng chaát khoâng xöû lyù choáng thaám baèng vaät lieäu GCLs…giaûm chi phí ñeàn buø, vaän chuyeån, giaûi phoùng maët baèng taêng quyõ ñaát phuïc vuï saûn xuaát, taêng cöôøng an toaøn hoà chöùa, haïn cheá caùc söï coá do thieân tai gaây ra haøng naêm. + Chi phí xöû lí choáng thaám baèng vaät lieäu thaûm seùt ñòa kyõ thuaät GCLs reû baèng 8-10% so vôùi giaûi phaùp töôøng haøo choáng thaám Bentonite – ximaêng phuø hôïp öùng duïng caùc coâng trình vöøa vaø nhoû trong khu vöïc Nam Trung Boä vaø Ñoâng Nam Boä hieän nay. Vôùi nhöõng öu ñieåm neâu treân, vaät lieäu thaûm seùt ñòa kyõ thuaät GCLs ngoaøi vieäc öùng duïng choáng thaám ñaäp hoà chöùa, coøn ñöôïc öùng duïng phoå bieán choáng thaám cho caùc keânh daãn nöôùc qua vuøng ñaát coù heä soá thaám lôùn, choáng thaám cho caùc hoà nöôùc ngoït vuøng cao vaø ven bieån, choáng thaám caùc ñöôøng haàm Tuynen, ngaên caùch oâ nhieãm caùc baõi raùc thaûi, kho chöùa daàu vaø caùc hoaù chaát ñoäc haïi. Treân theá giôùi coù nhieàu haõng saûn xuaát vaät lieäu thaûm seùt ñòa kyõ thuaät (Geosynthetic Clay Line) nhö CETCO (Myõ), GEOTECHNICS (Haø Lan), NAU (Ñöùc), POLYFELT (AÙo), LAVIOSA (YÙ) … Haøng naêm caùc nhaø maùy saûn xuaát haøng trieäu m2 cung cung caáp cho yeâu caàu xaây döïng giao thoâng, thuûy lôïi vaø choáng oâ nhieãm baûo veä moâi tröôøng cho caùc nöôùc treân theá giôùi. ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 25 H×nh 2.21: øng dông th¶m sÐt ®Þa kü thuËt GCLs chèng thÊm ®Ëp hå chøa Vμ hå n−íc sinh ho¹t miÒn nói ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 26 H×nh 2.22: øng dông th¶m sÐt ®Þa kü thuËt GCLs chèng thÊm kªnh dÉn n−íc H×nh 2.23: øng dông th¶m sÐt ®Þa kü thuËt GCLs chèng « nhiÔm b·i r¸c th¶i ThuyÕt minh ®Ò tμI Nghiªn cøu khoa häc : “Giíi thiÖu c¸c gi¶I ph¸p chèng thÊm cho ®Ëp ®Êt” 27 KEÁT LUAÄN Nguoàn vaät lieäu ñaát ñaép ôû caùc Tænh khu vöïc Nam Trung Boä vaø Ñoâng Nam Boä chuû yeáu laø caùc loaïi ñaát ñoû bazan, ñaá söôøn tích , taøn tích, … coù heä soá thaám lôùn, nôi nay nguoàn ñaát seùt taïi choã khan hieám do vaäy ñeå choáng thaám qua ñaäp ñaát caùc hoà chöùa kinh teá vaø hieäu quaû caàn nghieân cöùu thieát keá löïa choïn moät giaûi phaùp coâng ngheä vaø vaät lieäu môùi choáng thaám phuø hôïp (nhö ñaõ neâu ôû muïc 2.2) ñeå naâng cao ñoä an toaøn vaø tuoåi thoï coâng trình. Sinh vieân Phan Quùy Anh Tuaán Huyønh Ngoïc Tuyeân