Các giải pháp công nghệ chống thấm cho nền cát cuội sỏi - Ứng dụng công nghệ hợp lý cho hồ chứa nước Mỹ Lâm - Phú Yên

trên bản vẽ 2008D-06-02-ML-05/01. - Trình tự tiến hành công tác khoan phụt thí nghiệm: Công tác khoan phụt thí nghiệm được tiến hành theo các bước sau: - Xác định ranh giới khu vực thí nghiệm và vị trí các hố khoan thí nghiệm, hố khoan quan trắc. Sau đó tiến hành khoan các hố quan trắc, khi đạt độ sâu thì tiến hành bơm rửa sạch mùn khoan rồi mới tiến hành khoan hố thí nghiệm. - Trong quá trình khoan hố thí nghiệm thì kết hợp đổ nước, ép nước thí nghiệm cho từng phân đoạn phụt với áp lực P = 1atm để xác định lượng mất nước đơn vị của phân đoạn đó, trên cơ sở đó chọn nồng độ vữa thích hợp cho công tác phụt thí nghiệm. - Công tác khoan phụt thí nghiệm được tiến hành từ trên xuống dưới. Trong quá trình phụt thí nghiệm cần theo dõi mọi biến động tại các hố quan trắc để xác định mức độ lan toả của vữa từ hố phụt thí nghiệm. Dựa vào kết quả phụt thí nghiệm này sẽ chính xác hoá các thông số phụt như khoảng cách giữa các hàng phụt, khoảng cách giữa các hố khoan phụt, áp lực phụt cũng như nồng độ dung dịch. - Tiến hành phụt tại các hố quan trắc trong ô thí nghiệm theo phương pháp phân đoạn từ dưới lên. - Lấp các hố khoan phụt thí nghiệm và hố khoan quan trắc sau khi đã kết thúc công tác phụt bằng vữa xi măng đặc có tỷ lệ 1/1. - Khoan hố kiểm tra và tiến hành đổ nước kiểm tra trong đới đá phong hoá hoàn toàn - mạnh và thí nghiệm ép nước kiểm tra trong đới đá phong hoá vừa – nhẹ để đánh giá kết quả phụt thí nghiệm sau khi đã phụt xong hố cuối cùng trong ô thí nghiệm tối thiểu là 7 ngày. - Lấp các hố khoan kiểm tra bằng vữa xi măng đặc có tỷ lệ 1/1. - Lập báo cáo đánh giá kết quả công tác khoan phụt thí nghiệm để có cơ sở tiến hành công táckhoan phụt đại trà. * Khoan phụt đại trà: Công tác khoan phụt đạ trà được thực hiện sau khi đã có kết quả đánh giá công tác khoan phụt thí nghiệm và đồ án thiết kế khoan phụt thí nghiệm đã được hiệu chỉnh nếu cần thiết. Thi công khoan phụt đại trà theo trình tự sau : - Đối với các hàng: Trước tiên khoan phụt hàngA, sau đó chuyển sang khoan phụt cho hàng B ( đối với khu vực 1 ). Hàng C trước sau đó chuyển sang phụt hàng D ( đối với khu vực 2 ) - Đối với các hố trên một hàng, được phụt theo 3 đợt + Đợt 1 khoan và phụt các hố cách nhau 8 m + Đợt 2 khoan và phụt các hố cách nhau 4 m (hố nằm giữa 2 hố phụt đợt 1) + Đợt 3 khoan và phụt các hố cách nhau 2 m (khoan phụt các hố còn lại). - Các hố phụt đợt 1 và đợt 2 được tiến hành phụt phân đoạn từ trên xuống dưới, các hố đợt 3 có thể phụt từ dưới lên trên. Tuy vậy phương pháp khoan phụt từ dưới lên hoặc từ trên xuống áp dụng cho cả 3 đợt sẽ quyết định khi có kết quả khoan phụt thí nghiệm và phụ thuộc vào điều kiện ngoài hiện trường. - Yêu cầu : Khoan đến đâu phụt đến đó, hố nào kết thúc phụt thì cần lấp hố ngay hố đó (mục đích của mục này là làm giảm đến mức tối đa hiện tượng khi phụt hố này vữa phòi sang hố khác). Các hố khoan phụt đợt 1 Các hố khoan phụt đợt 2 Các hố khoan phụt đợt 3 ¥ ¡ ¤ ¡ ¥ ¡ ¤ ¡ ¥ Hình 3.1: Trình tự khoan phụt + CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CHÍNH: * Xác định vị trí các hố khoan phụt: Trên cơ sở các mốc khống chế trong khu vực công trình, dùng máy đo đạc địa hình xác định vị trí các hố khoan phụt từ bản vẽ ra thực tế. Trước hết cần xác định chính xác phạm vi khoan phụt, sau đó lần lượt xác định vị trí các hàng và các hố khoan. Dùng cọc để đánh dấu các hố khoan để dễ dàng nhận biết khi thi công cũng như kiểm tra. * Khoan tạo lỗ: Đường kính khoan thay đổi từ 110mm-75mm tuỳ thuộc vào địa tầng của từng khu vực, khoan theo phương thẳng đứng, vừa khoan vừa bơm rửa đảm bảo hố khoan luôn sạch. Khoan tạo lỗ (với tất cả các hố thí nghiệm, thi công và hố kiểm tra) bằng khoan xoay bơm rửa. Khoan đúng trình tự và chiều sâu đã quy định, khoan thẳng đứng, đoạn khoan qua đất phải có ống chống vách hố, đoạn qua đá và BT phải xử dụng kỹ thuật khoan tốt để đặt nút kín nước. Khoan xong hố nào phải dùng nước sạch hoặc khí nén thổi rửa sạch mùn khoan ngay, đo lại chiều sâu hố khoan, lắp đặt bộ nút chuyên dùng để thực hiện công đoạn tiếp theo; nếu rửa hố khoan xong chưa phụt ngay, để quá 8 gìờ thì phải rửa lại sạch vật lắng đọng ở đáy hố khoan mới được đặt nút, thử thuỷ lực để phụt xi măng. * Rửa hố và đặt nút: Sau khi khoan xong, cần khoan được hạ xuống đáy cách đáy hố khoan khoảng 0,5m và dùng máy bơm nước sạch để rửa hố cho đến khi nước rửa trào ra miệng hố khoan là nước trong. Nếu không có nước trào ra miệng hố khoan thì việc xói rửa phải kéo dài ít nhất là 15 phút. Độ sâu đặt nút của đoạn trên cùng được đặt cách đáy bê tông phản áp là 0,1m. hoặc lớp đá nền, đối với các đoạn phụt tiếp theo nút của các đoạn được đặt trong đoạn phụt trước và cách đáy đoạn phụt trước khoảng 0,5m. Ép nước thử thuỷ lực để kiểm tra độ kín của nút, sức chịu áp lực của hệ thống phụt, đồng thời xác định q (l/ph.m.m) làm cơ sở cho việc chọn nồng độ vữa phụt ban đầu. Áp lực ép thử thuỷ lực lấy bằng 2/3 áp lực phụt lớn nhất của đoạn phụt đó. * Phụt dung dịch: - Chiều dài đoạn phụt từ 3 – 7m, trung bình = 5m, xong tuỳ thuộc vào độ sâu phụt của từng hố, việc phân đoạn phụt phải tuân thủ nguyên tắc là đoạn trên cùng có chiều dài ngắn nhất và đoạn dưới cùng có chiều dài lớn nhất. - Chiều sâu bắt đầu phụt được tính từ đáy bê tông phản áp hoặc lớp đá nền. - Trong quá trình phụt, dung dịch phải đảm bảo được tuần hoàn liên tục để tránh hiện tượng phân dị dung dịch. * Vữa phụt: Vữa phụt là loại vữa xi măng. Yêu cầu: - Xi măng dùng để phụt cần sử dụng loại PC30 do các nhà máy xi măng trung ương sản xuất. Xi măng phải tơi xốp, không được dùng loại đã quá hạn sử dụng, không bị vón cục ..... - Nồng độ vữa phụt ban đầu phụ thuộc chủ yếu vào tính nứt nẻ của đất đá nền đập thể hiện qua lượng mất nước đơn vị q (l/phmm) của đoạn phụt, đồng thời dựa vào lượng vữa tiêu hao của các đoạn phụt trong các hố khoan có điều kiện địa chất tương tự. - Nồng độ dung dịch xi măng được chọn theo bảng dưới đây trên cơ sở kết quả ép nước thí nghiệm. q l/p.m.m <0,1 0,1-0,5 0,5-1,0 1,0-2,0 2-4 >4 Nồng độ dung dịch N=(N/XM) 10/1-8/1 8/1 – 5/1 5/1 – 3/1 3/1 – 2/1 1/1 <0,8-1 - Trình tự pha trộn dung dịch: Trước tiên cần dùng thùng băm sét, trộn đất sét thành dung dịch (dạng huyền phù), sau đó chuyển dung dịch sang thùng trộn đứng, tại đây được trộn thêm xi măng và tiếp tục trộn thêm trong thời gian 5 phút nữa thì tiến hành xác định tỷ trọng của dung dịch sau đó tiến hành bơm phụt dung dịch vào trong hố khoan. * Điều kiện tăng giảm nồng độ vữa phụt: - Giữ nguyên nồng độ vữa phụt khi áp lực phụt không thay đổi mà lưu lượng vữa tiêu hao giảm dần hoặc áp lực phụt tăng dần mà lưu lượng vữa tiêu hao không giảm. - Giảm một cấp nồng độ dung dịch N (Tăng lượng xi măng hoặc giảm nước) nếu sau 15 phút mà lưu lượng phụt tiêu hao vẫn lớn hơn 60 l/phút. - Khi lượng vữa đã tiêu hao cho đoạn phụt từ 1000 – 1500 lít mà lượng ăn vữa Q vẫn lớn (>60l/phút) và áp lực phụt vẫn không tăng thì giảm N hai cấp. - Khi nồng độ vữa phụt đã đạt đến mức đặc nhất, lưu lượng tiêu hao vẫn lớn (>60l/phút) mà áp lực phụt vẫn không tăng, thì phải phụt gián đoạn, thời gian gián đoạn không ít hơn 2 giờ. - Khi phụt mà lưu lượng vữa tiêu hao giảm nhanh một cách đột ngột từ 10 - 20 l/ph thì phải pha nồng độ dung dịch N tăng một cấp. - Trong quá trình phụt nếu phát hiện vữa phụt phòi lên các hố khoan khác hoặc xuất hiện trên mặt đập, mái đập thì cần giảm ngay áp lực phụt đồng thời có biện pháp xử lý thích hợp sau đó mới tiến hành phụt tiếp. Trong trường hợp không xử lý được hiện tượng trên thì cần phụt gián đoạn. Thời gian gián đoạn không ít hơn 2h. - Để tăng độ linh động của vữa xi măng thâm nhập sâu vào trong nền đá nứt nẻ, vữa xi măng được trộn thêm phụ gia loại Selfill2020RS do Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia sản xuất hoặc các phụ gia khác có tính năng tương đương. Hàm lượng trộn 1lít/100kg xi măng. * Áp lực phụt: Áp lực phụt lớn nhất (Pmax) của từng đoạn được chọn trên cơ sở phụt thí nghiệm. Áp lực bắt đầu phụt là 1,0 KG/cm2, sau đó tăng dần từng cấp 0,5 KG/cm2 cho đến khi đạt đến áp lực Pmax của đoạn phụt. Pmax của đoạn phụt có thể được tham khảo như sau: - Đoạn phụt thứ 1: (đoạn phụt trên cùng) lấy Pmax= 2,5 kG/cm2 - Đoạn phụt thứ 2 : Pmax = 3,0 kG/cm2 - Đoạn phụt thứ 3 : Pmax= 4,0 kG/cm2 - Các đoạn tiếp theo Pmax= 4,0 kG/cm2 Trong quá trình phụt XM, Ptăng giảm theo quy định: * Điều kiện kết thúc phụt vữa: Một đoạn phụt được coi là đã phụt no vữa, và kết thúc phụt vữa cho đoạn phụt đó khi: - Áp lực phụt đã đạt đến áp lực Pmax. - Lưu lượng tiêu hao vữa chỉ còn 2 l/phút. - Thời gian kéo dài 2 điều kiện trên đã được ít nhất 20 phút. * Lấp hố khoan phụt: Tất cả các hố khoan phụt sau khi kết thúc phụt vữa đều phải lấp lại để bảo đảm an toàn cho đập. Phương pháp lấp hố như sau: Lấp theo phương pháp xả vữa xi măng đặc (nồng độ 1/1) xuống hố khoan, khi vữa co ngót thì lại xả tiếp, quá trình đó được lặp đi lặp lại cho đến khi đầy hố. Phần bê tông được lấp bằng xi măng + cát tỷ lệ 1/1. Đoạn khoan trong đất nền đập phải đầm lấp hố bằng đất cùng loại với đất nền đập và độ chặt bằng độ chặt của đất thân đập. + KHOAN KIỂM TRA KẾT QUẢ PHỤT: - Để kiểm tra chất lượng màn chống thấm sau khi đã được tạo ra, các hố khoan kiểm tra được tiến hành tại từng khu vực phụt sau khi đã kết thúc công tác phụt tại khu vực đó ít nhất 1 tuần. Vị trí các hố khoan kiểm tra sẽ do Ban A, B và TVTK xác định ngoài thực địa trên cơ sở phân tích các kết quả khoan phụt đã thực hiện. Các hố kiểm tra đều phải đảm bảo nguyên tắc nằm trong phạm vi màng chống thấm, chiều sâu hố kiểm tra bằng chiều sâu các hố phụt kề cận, chiều dài đoạn thí nghiệm tương đương chiều dài đoạn phụt của các hố phụt kề cận (trung bình 5m ). - Số lượng các hố kiểm tra lấy từ 5 -7% tổng số các hố khoan phụt đại trà. - Trong tất cả các hố khoan kiểm tra đều tiến hành đổ nước (theo phương pháp đầu nước không đổi ) và ép nước thí nghiệm phân đoạn từ trên xuống, áp lực ép nước kiểm tra được lấy nhỏ hơn áp lực Pmax tại đoạn phụt tương ứng khoảng 20%. Kết quả khoan phụt được coi là đạt yêu cầu chống thấm khi q < 0,03 l/phút.m, nếu chưa đạt thì tiến hành phụt bổ sung tại hố khoan đó như một hố phụt bình thường. - Thí nghiệm ép nước kiểm tra theo các cấp áp lực tiêu chuẩn P = 0,5; 1,0; 1,5 KG/cm2 , nếu kết quả kiểm tra hố nào có q > 0,03 l/ph/m m thì phải phụt XM bổ sung ngay tại hố đó; nếu >10% số đoạn ép nước kiểm tra không đạt tiêu chuẩn chống thấm thì phải khoan phụt bổ sung, khối lượng và vị trí khoan phụt bổ sung do ban Nghiệm thu quyết định tại hiện trường, sau đó khoan kiểm tra lại. - Sau khi kết thúc công tác kiểm tra sẽ tiến hành lấp hố và tiến hành tổng hợp đánh giá chất lượng công tác phụt và chất lượng màn chống thấm để có quyết định bổ sung nếu xét thấy cần thiết. + HỒ SƠ KỸ THUẬT: - Lập hồ sơ hoàn công gồm Báo cáo kỹ thuật thi công đã thực hiện, tự đánh giá kết quả đã đạt được (khối lượng, chất lượng...), kèm theo là bảng thống kê chi tiết và bản tổng hợp khối lượng, các bản vẽ hoàn công (mặt bằng, mặt cắt, các biểu đồ), các biên bản kiểm tra nghiệm thu tại hiện trường. - Mẫu biểu bảng tài liệu gốc và bản vẽ hoàn công lập theo quy định trong 14TCN-82-1995. - Chứng chỉ chất lượng xi măng, nếu chưa có thì phải thí nghiệm kiểm tra chất lượng, phiếu thí nghiệm phải đủ tư cách pháp nhân. - Nhật ký khoan. - Biểu ghi chép số liệu Q, P, N trong suốt quá trình phụt từng hố. - Nhật ký phụt XM ghi chép mọi diễn biến xảy ra và kết quả phụt trong ngày. - Biểu ghi chép ép nước và biên bản thí nghiệm hố khoan kiểm tra. - Biên bản xác nhận các công việc đã làm từng đợt thi công. - Hàng ngày bổ sung tài liệu phụt vào mặt cắt hoàn công. - Trên cơ sở các loại hồ hồ sơ gốc đã thu thập được tiến hành lập báo cáo hoàn công đánh giá kết quả khoan phụt và nêu lên những kiến nghị cần thiết nếu có. + DỰ TRÙ THIẾT BỊ THI CÔNG: Để hoàn thành khối lượng và đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật của công tác khoan phụt như đồ án thiết kế đã nêu, cần phải có một số thiết bị, vật tư chính sau đây: TT Thiết bị - Vật tư ĐVT Số lượng 1 Máy khoan tạo lỗ bộ 6 2 Máy bơm nước - 6 3 Máy bơm phụt vữa - 4 4 Thùng kép trộn vữa - 4 5 Bộ nút cao su - 6 6 Ống nước m 600 7 Ống cao su dẫn vữa m 600 8 Đồng hồ áp lực loại 5 KG/cm2 cái 8 9 Ống chèn các loại m 400 10 Máy phát điện chiếu sáng loại 2,5 KW cái 1 11 Dụng cụ xác định tỷ trọng của vữa phụt cái 1 12 Đồng hồ đo lưu lượng nước cái 2 + TIẾN ĐỘ THI CÔNG: - Công tác chuẩn bị:10 kể từ ngày khởi công (Dự kiến tháng 1 năm thi công thứ nhất). - Tiến độ khoan phụt bên bờ trái : 90 dự kiến từ ngày 10/1 năm thi công thứ nhất - Tiến độ khoan phụt bên bờ phải: 60 dự kiến từ ngày 10/1 năm thi công thứ nhất. + AN TOÀN LAO ĐỘNG: Trong quá trình thi công phải chấp hành nghiêm chỉnh các quy tắc về an toàn lao động về người và vật tư thiết bị trong công tác khảo sát và khoan phụt xử lý hiện hành. + KHỐI LƯỢNG KHOAN PHỤT XI MĂNG: sè tt tªn c«ng viÖc ®¬n vÞ khèi l­îng Khoan phôt thÝ nghiÖm Khoan t¹o lç khoan xoay b¬m röa trªn c¹n - Phôt: Trong ®Êt cÊp I-III m 212, 5 Trong ®¸ cÊp IV-VI m 239, 2 Phôt dung dÞch thÝ nghiÖm ®é s©u <= 30m Phôt dung dÞch XM thÝ nghiÖm m 229, 3 VËt liÖu phôt: Xi m¨ng Pooclant PCB30 (TT 60kg/md phut) TÊn 13,8 Phô gia t¨ng ®é linh ®éng lÝt 275,2 Khoan t¹o lç khoan xoay b¬m röa trªn c¹n - kiÓm tra: Trong ®Êt cÊp I-III m 56,8 Trong ®¸ cÊp IV-VI m 65, 3 Ðp n­íc thÝ nghiÖm §o¹n 9 Khoan phôt ®¹i trµ Khoan t¹o lç khoan xoay b¬m röa trªn c¹n - Phôt: Trong ®Êt cÊp I-III m 3441,9 Trong ®¸ cÊp IV-VI m 3341,4 Phôt dung dÞch thÝ nghiÖm ®é s©u <= 30m Phôt dung dÞch XM m 3206,3 VËt liÖu phôt: Xi m¨ng Pooclant PCB30 (TT 60kg/md phut) TÊn 192,4 Phô gia t¨ng ®é linh ®éng lÝt 3847,6 Khoan t¹o lç khoan xoay b¬m röa trªn c¹n - kiÓm tra: Trong ®Êt cÊp I-III m 266, 2 Trong ®¸ cÊp IV-VI m 635, 6 Ðp n­íc thÝ nghiÖm §o¹n 24 3.2.2.2 THIẾT KẾ TƯỜNG NGĂN NƯỚC BENTÔNITE - CHỐNG THẤM NỀN ĐẬP ĐẤT (VÙNG I) - PHƯƠNG ÁN 1 + CĂN CỨ ĐỂ LẬP ĐỒ ÁN THIẾT KẾ: - Đồ án thiết kế lập cho công tác thiết kế tường chống thấm nền đập vùng I (từ cọc D11 - D22). - Các căn cứ, tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật được sử dụng cho việc lập đồ án thiết kế bao gồm : + Tham khảo công nghệ làm tường chắn nước bằng hào bentonít công trình Hồ Dầu Tiếng (Công nghệ của công ty BachySoletanche), định mức, đơn giá thi công tường hào đã được Bộ XD thỏa thuận tại văn bản số 2508/BXD-VKT ngày 06/09/1999. + Tham khảo hồ sơ thiết kế đã được duyệt, thi công tường hào ben tô nít các công trình Hồ Dầu Tiếng, Hồ Dương Đông… + NỘI DUNG THIẾT KẾ TƯỜNG NGĂN NƯỚC: Qua kết quả khảo sát địa chất có thể nhận thấy nền đập đất hồ chứa nước Mỹ Lâm phân bố các lớp đất đá có tính thấm lớn cần thiết phải có biện pháp xử lý phù hợp để đảm bảo an toàn cho đập. Khu vực lòng sông (từ cọc D11 – D22) phân bố các lớp 2, 3, 4a và lớp 4 có hệ số thấm lớn, cụ thể: + Lớp 2, lớp 2a dạng lớp sét pha vừa có hệ số thấm thí nghiệm trong phòng K = 10-4 cm/s đến 2,5 x 10-5 cm/s. Lớp này phân bố trên bề mặt dày từ 0,9m đến 2,5m. + Lớp 3 , lớp 4 dạng cát hạt thô chứa bụi, cát lẫn sỏi sạn thạch anh có hệ số thấm thí nghiệm trong phòng K = 10-3 cm/s đến 5 x 10-3 cm/s. Lớp này phân bố dưới lớp 2, 2a và 3 dày từ 10m đến 20m. Lớp 4a là cát pha sét xen kẹp giữa lớp 3 và lớp 4, chiều dày từ 0,6m đến 1m, hệ số thấm K = 7x10-5 cm/s.ngăn nước dưới nền đập nhằm hạn chế thấm trong đất cát, cát pha và sỏi sạn, kéo dài đường viền thấm dưới nền và giảm gradien thủy lực của dòng thấm lên vùng đất đắp tiếp xúc giữa chân khay đập đất và nền. + CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA TƯỜNG NGĂN NƯỚC: - Tường ngăn nước được thi công với thiết bị đào tường chắn trong đất. dung dịch bentonite thông thường dùng để giữ ổn định vách đào được thay thế bởi dung dịch hổn hợp bentonite + Xi măng chậm linh kết. trong khi đào, dung dịch này có tác dụng giữ ổn định hố hào nhưng một khi ninh kết nó tạo nên một màn ngăn nước liên tục trong đất. - Tường ngăn nước được đào từ cao trình mặt đất đắp chân khay (Mặt đắp dày 2m tính từ đáy chân khay thiết kế đến căm sâu vào đá lớp 10 từ 0,5m đến 1m. - Chiều dày tường ngăn nước sau khi xây dựng d = 0,6m. - Cường dộ chịu nén sau 28 ngày R28ngày ≥ 1 Kg/cm2. - Hào chống thấm yêu cầu đạt hệ số thấm K28ngày ≤ 10-5 cm/s. + TỔ CHỨC XÂY DỰNG TƯỜNG NGĂN NƯỚC: * Mặt bằng công trường. - Mặt bằng tại khu vực thi công cần bố trí hợp lý để phục vụ thi công thuận lợi. - Các kho bãi, nhà ở công nhân và ban chỉ huy phải bố trí hợp lý và đủ diện tích theo khối lượng, số lượng công việc, thiết bị, vật tư phục vụ thi công. * Thi công tường dẫn: Trước khi thi công tường ngăn nước phải thi công tường dẫn hai bên. Tường dẫn làm bằng BTCT, cao 1m, dày từ 0,2 đến 0,25m. Tường dẫn có tác dụng: - Dẫn hướng gầu đào, đảm bảo việc thi công đúng vị trí và tránh độ lệch của tường chắn nước. - Giữ ổn định vách hố đào ở phần trên cùng. - Làm cơ sở để kiểm tra thi công tường chắn nước. * Thi công tường ngăn nước: - Quy trình thi công: - Việc đào tường hào thực hiện với một gầu cáp treo kích thước 2,8m x 0,6m. - Gầu được định hướng bởi cáp treo và chính trọng lượng bản thân khoảng 7 tấn. - Dung tích gầu khoảng 0,6m3, gầu được treo bởi một cẩu bánh xích loại PINGUELY GT155 hoặc loại cẩu tương đương. - Việc đào tường được thực hiện theo từng mảng cùng lúc với việc thay thế khối đất dào bởi dung dịch Ximaêng+Bentonite, sao cho cao trình dung dịch luôn ổn định trong hố đào. - Đất đào được đưa lên xe vận chuyển về bãi thải ngoài khu vực thi công. - Đất đào lên luôn luôn phải đối chiếu, kiểm tra với địa chất nền trong hồ sơ thiết kế. Phải lập một báo cáo địa chất nền trong quá trình thực tế thi công hào. - Việc thi công hào phải tiến hành liên tục ngày và đêm để đảm bảo giảm thiểu các khe nối (nếu có) để tăng cường khả năng chống thấm cảu tường. - Trình tự thi công tường ngăn nước theo các tấm tường (Panen) được thê hiện trong bản vẽ. - Sản xuất và thi công vật liệu: - Việc sản xuất vật liệu làm tường ngăn nước được thực hiện theo hai bước: + Sản xuất dung dịch bentonite. + Sản xuất dung dịch hỗn hợp Xi măng + bentonite. - Dung dịch betonite được tạo bởi việc pha trộn nước với bentonite bằng máy trộn có vận tốc lớn để dung dịch trương nở trong nhiều giờ. Sau đó xi măng được cho vào dung dịch để trộn với cùng thiết bị nói trên và được chuyển đến các bồn hoặc silo chứa. Tại đây vật liệu được khuấy trộn liên tục. Từ bồn chứa, vật liệu được bơm vào trong hố đào. - Thành phần cấu tạo của 1 m3 dung dịch làm vật liệu tường dự kiến như sau: + Xi măng Chinfon PCB 30 : 350 kg. + Bentonite Trugel 100 : 56 kg. + Phụ gia Sika BV40 : 1,0 đến 2 lít. + Nước : 918 lít. Thành phần vật liệu trên có thể được điều chỉnh tùy theo kết quả thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và tại hiện trường. - Kiểm nghiệm và kiểm tra chất lượng trong quá trình thi công và sau khi thi công. - Việc kiểm nghiệm được thực hiện với các mẫu vật liệu ở trong phòng thí nghiệm và ở hiện trường trước khi thi công nhằm kiểm chứng những giả thiết đề ra trong quá trình tính toán và đúc kết kinh nghiệm từ những công trình thủy lợi đã thực hiện ở Việt Nam. - Việc kiểm tra vật liệu làm tường được tiến hành qua hai giai đoạn: + Dung dịch bentonite: Kiểm tra độ nhớt : 28- 38 giây. Kiểm tra tỷ trọng : 1,015 đến 1,025. + Dung dịch bentonite + xi măng: - Việc kiểm tra tại trạm trộn và hố đào: Kiểm tra độ nhớt : 28- 45 giây. Kiểm tra tỷ trọng : 1,15 đến 1,25. + Kiểm tra hệ số thấm và cường độ: Thông thường việc lấy mẫu được thực hiện cho mỗi 400m3 tường ngăn nước ở tại trạm trộn và hố đào. Việc thí nghiệm mẫu được thực hiện tại các phòng thí nghiệm chuyên ngành theo quy trình đặc biệt: Cường dộ chịu nén sau 28 ngày R28ngày ≥ 1 Kg/cm2. Hào chống thấm yêu cầu đạt hệ số thấm K28ngày ≤ 10-5 cm/s. * Thiết bị phục vụ thi công tường ngăn nước: Thiết bị dự kiến như sau: No Thiết bị Đơn vị Số lượng I Thi công tường chống thấm 1 Caàn caåu >=60 taán Caùi 2 2 Maùy bôm & maùy troän vöõa Caùi 14 3 Xiloâ chöùa bentonite loaïi 18 m³ xiloâ 6 4 Gaàu ñaøo chuyeân duïng Caùi 4 5 Thuøng troän loaïi V=2m3 Caùi 4 6 Beà trôø V=2.5m3 Caùi 4 7 Maùy phaùt ñieän 100 KVA Caùi 1 II Coâng taùc beâ toâng 1 Traïm troän beâ toâng 250l Caùi 2 2 Ñaàm duøi 1.5KW Caùi 5 3 Ñaàm baøn Caùi 0 4 Maùy uoán theùp Caùi 1 III Thi coâng coâng taùc ñaát 1 Maùy ñaøo Caùi 2 2 O toâ töï ñoå Caùi 4 3 Maùy uûi Caùi 2 4 Ñaàm coùc Caùi 4 5 Maùy ñaàm chaân deâ 16T Caùi 1 6 Caùc thieát bò khaùc ñi keøm + TIẾN ĐỘ THI CÔNG TƯỜNG NGĂN NƯỚC: - Công tác chuẩn bị :10 ngày kể từ ngày khởi công (Dự kiến tháng 1 năm thi công thứ nhất). - Triển khai thi công : 115 ngày dự kiến từ ngày 10/1 năm thi công thứ nhất. - Công tác đất & bê tông tường dẫn thi công từ 20 ngày. - Thi công tường chống thấm : 90 ngày kể từ ngày 1/2 năm thi công thứ nhất. + KHỐI LƯỢNG: TT Hạng mục ĐVT Khối lượng 1 Bê tông CT M200 tường dẫn m3 137,92 2 Ván khuôn m2 1.167,60 3 Cốt thép(D<=10) Kg 2.470,90 4 Đất đào cấp 2 - đào chân khay - đổ đi 500m m3 11.624,63 5 Đất đào cấp 2 - đào đường dẫn m3 316,69 6 Đất đắp cấp 2 đường dẫn - đâo để đắp, vận chuyển 500m m3 8.784,11 7 Tường hào ben tô nít m3 3.231,30 3.2.2.3 THIẾT KẾ CHỐNG THẤM NỀN ĐẬP (VÙNG I) BẰNG CÔNG NGHỆ KHOAN PHỤT ÁP LỰC CAO - JET GROUTING - PHƯƠNG ÁN 2 + CÔNG NGHỆ KHOAN PHỤT ÁP LỰC CAO - JET GROUTING (KPALC) * Nguyên lý chung: Công nghệ KPALC được phát minh năm 1970 ở Nhật Bản. Đến nay, đã có nhiều nước sử dụng và phát triển công nghệ này trong xử lý nền móng, như: Trung Quốc, Mỹ, Ý, Đức, Singapore và Thái Lan... Công nghệ Jet-Grouting tạo ra cột đất gia cố từ vữa phụt và đất nền. Nhờ tia nước và vữa phun ra với áp suất cao (từ 200 đến 400 atm), vận tốc lớn (³100m/s), các phần tử đất xung quanh lỗ khoan bị xói tơi ra và hoà trộn với vữa phụt, sau khi đông cứng tạo thành một khối đồng nhất gọi là cột Soilcrete (tạm dịch là cột bê tông đất). Cọc bê tông đất vừa có tác dụng chịu lực vừa có tác dụng chống thấm. Để chống thấm cho các công trình đê, đập, làm các cọc ximăng đất liên tiếp thành dạng tường như minh hoạ hình 3.1. Hệ số thấm của tường cọc ximăng đất đạt được từ 10-5 ~ 10-6 cm/s tuỳ thuộc vào cấp phối vật liệu làm vữa phụt. Thành phần chính của vữa phụt là ximăng, ngoài ra còn có bentonite, tro bay, phụ gia tăng nhanh tốc độ ninh kết, .... Hình 3.2. Sơ đồ tường cọc ximăng đất Các thiết bị chính dùng trong KPALC bao gồm: - Thiết bị khoan : Máy khoan YBM-2PSII. - Máy bơm vữa : SG-MKII. - Máy trộn vữa : YGM-1. Quy trình thi công cọc ximăng đất thể hiện trong sơ đồ sau đây: Bước 1: Máy khoan khoan tạo lỗ xuống tới cao trình thiết kế; Bước 2: Tiến hành phụt vữa. Vữa được bơm từ máy bơm cao áp qua hệ thống đường ống áp lực đến máy khoan và phụt ra theo phương ngang tại đầu cần khoan. Trong suốt quá trình phụt vữa, cần khoan luôn luôn xoay và rút lên. Vữa phụt vừa phá vỡ kết cấu vừa trộn với đất xung quanh cần khoan tạo thành cột ximăng đất. Hình 3.3. Sơ đồ thi công cọc ximăng đất * Tình hình ứng dụng công nghệ KPALC trong lĩnh vực chống thấm ở Việt Nam: Đây là một công nghệ xử lý chống thấm mới, được ứng dụng vào nước ta đầu năm 2004. Dưới đây là một số công trình đã áp dụng: + Cống Trại: Thuộc sông Bùng, ở huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An. Đây là cống dưới đê, đã bị thấm nhiều năm và đã được xử lý nhiều lần theo các phương án khác nhưng không mang lại hiệu quả. Dòng thấm chảy thành dòng lớn bên dưới đáy cống và hai bên mang. - Biện pháp sửa chữa là làm một hàng tường cọc ximăng hai bên mang và dưới đáy cống. Sau khi làm xong, đưa công trình vào sử dụng thì dòng thấm hoàn toàn chấm dứt. + Cống D10: - Cống tiêu D10 thuộc đê hữu sông Đáy đoạn thị xã Phủ Lý tỉnh Hà Nam. Công trình được xây dựng xong năm 2002. Móng đặt trên lớp á sét nhẹ số dày 3m; tiếp theo là lớp số cát bụi, hạt nhỏ dày 5m; tiếp đến là lớp sét màu nâu xám. - Mùa lũ năm 2002, khi đi vào vận hành xảy ra sự cố mạch sủi phía đồng, sau bể tiêu năng. Địa phương đã phải đắp đê quai phía đồng để dâng cao mực nước phía đồng, giảm chênh lệch nước. Đây là giải pháp tạm thời. - Tháng 10 năm 2003, thị xã Phủ Lý đã tiến hành sửa chữa như sau: + Đào đất hai bên mang cống; + Bọc xung quanh cống (trừ dưới đáy không làm được) bằng đất sét luyện dày 0,5m; + Đắp trả đất xung quanh cống bằng đất thịt đảm bảo dung trọng; + Làm một hàng cừ gỗ phía sông cuối bể tiêu năng và một hàng cừ gỗ phía đồng, có cùng chiều dài cừ là 3m; + Dùng biện pháp khoan phụt truyền thống để bơm dung dịch sét - xi măng xuống dưới đáy cống + Công việc sửa chữa hoàn thành tháng 4 năm 2004, nhưng đến tháng 7 năm 2004 khi có lũ ngoài sông, phía trong đồng lại tiếp tục bị đùn sủi, đe doạ vỡ đê. Chứng tỏ rằng giải pháp sửa chữa không có hiệu quả. Địa phương lại phải tiếp tục hoành triệt cống. - Tháng 11, Viện Khoa học Thuỷ lợi đã dùng công nghệ KPALC để xử lý chống thấm cho cống D10 như sau: Làm một tường cọc ximăng đất liên tục nối hai mép bờ kênh thượng lưu và dưới bản đáy cống tại vị trí cách khe phai 20cm. Các thông số của tường như sau: + Đường kính cọc: 60 cm + Chiều dầy tường hiệu quả: 40 cm + Chiều sâu tường: 11 m + Hệ số thấm thiết kế: K ≤ 10-5 cm/s Qua theo dõi của Chi cục Đê điều và Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Hà Nam, tháng 5 năm 2005, có chênh lệch mực nước thượng hạ lưu cống như cùng thời điểm năm 2004 nhưng cống không còn hiện tượng thấm nữa. Thi công KPALC cống D10 Hình 3.4. Thi công cọc XM đất Cống Hàng tường cọc XMĐ chống thấm Công trình: Xử lý chống thấm cống D10 Địa điểm: Thị xã Phủ Lý - Tỉnh Hà Nam Chủ đầu tư: UBND Thị xã Phủ Lý - Tỉnh Hà Nam Vài nét về công trình: Cống tiêu D10 thuộc hệ thống thuỷ nông thị xã Phủ Lý tỉnh Hà Nam được xây dựng xong năm 2002 Hiện trạng hư hỏng: Mùa lũ năm 2002, khi đi vào vận hành xảy ra sự cố mạch sủi phía đồng, sau bể tiêu năng. Giải pháp kỹ thuật: Thi công hàng tường cọc Xi măng-đất dưới đáy cống bằng công nghệ Khoan phụt áp lực cao. Kết quả đạt được: Tạo hàng tường cọc XMĐ có hệ số thấm K <= 10-5 cm/s. Sau khi thi công, không còn hiện tượng thẩm lậu từ thượng về hạ lưu nữa. Cống hoạt động bình thường. Hình 3.5. Hàng tường cọc XMĐ chống thấm +. Đập hồ chứa nước Đá Bạc: Thuộc thị xã Hồng Lĩnh, tỉnh Hà tĩnh. Nền đập có một lớp cát thô lẫn sỏi sạn nhỏ, hệ số thấm K=10-3 cm/s, chiều dày từ 13 đến 20m. Tỉnh đã trình hai phương án là: (1) Khoan phụt dung dịch ximăng sét tạo màn chống thấm cho nền đập; (2) Làm tường hào bentonite nhưng chưa được chấp nhận vì kinh phí lớn và khả năng xử lý thấm triệt để là rất khó. Viện khoa học Thuỷ Lợi Hà Nội đã lập phương án chống thấm cho nền bằng tường cọc ximăng đất đã được Bộ NN và PTNT duyệt có các thông số chính như sau: + Đường kính cọc: 60 cm + Chiều dầy tường hiệu quả: 40 cm + Chiều sâu tường lớn nhất: 20 m + Chiều dài tường: 250 m + Hệ số thấm thiết kế: K ≤ 10-5 cm/s Hiện nay công trình đã đi vào sử dụng khai thác. Các thí nghiệm đổ ép nước trong hố khoan trong quá trình thử nghiệm và kiểm tra cho thấy hệ số thấm của tường đảm bảo yêu cầu thiết kế. Hình 3.6. Thi công tường cọc XMĐ chống thấm nền Hình 3.7. Một đoạn tường chống thấm được đào hở để kiểm tra Hình 3.8. Hồ chứa sau khi tích nước Công trình: Hồ chứa nước Đá Bạc Địa điểm: Thị xã Hồng Lĩnh - Tỉnh Hà Tĩnh Chủ đầu tư: Ban QLDA Thị xã Hồng Lĩnh - Tỉnh Hà Tĩnh Vài nét về công trình: Hồ chứa nước Đá Bạc được xây dựng tại Xã Đậu Liêu, TX Hồng Lĩnh, Tỉnh Hà Tĩnh. Đập cao 23m, dung tích Theo tài liệu khảo sát địa chất, trên nền cát cuội sỏi. Giải pháp kỹ thuật: Thi công hàng tường cọc Xi măng-đất cắt qua lớp cát cuội sỏi nền. Kết quả đạt được: Tạo hàng tường cọc XMĐ có hệ số thấm K <= 10-5 cm/s + CĂN CỨ ĐỂ LẬP ĐỒ ÁN THIẾT KẾ: - Đồ án thiết kế lập cho công tác thiết kế tường chống thấm nền đập vùng I (từ cọc D11 - D22). - Các căn cứ, tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật được sử dụng cho việc lập đồ án thiết kế bao gồm : + Tham khảo công nghệ làm tường chắn nước bằng tường cọc xi măng đất công trình Hồ Đá Bạc (Công nghệ của Trung tâm Thủy công - Viên khoa học thủy lợi). + Tham khảo hồ sơ thiết kế đã được duyệt, thi công tường cọc xi măng đất công trình Hồ Đá Bạc. + NỘI DUNG THIẾT KẾ TƯỜNG NGĂN NƯỚC: - Qua kết quả khảo sát địa chất có thể nhận thấy nền đập đất hồ chứa nước Mỹ Lâm phân bố các lớp đất đá có tính thấm lớn cần thiết phải có biện pháp xử lý phù hợp để đảm bảo an toàn cho đập. Khu vực lòng sông (từ cọc D11 – D22) phân bố các lớp 2, 3, 4a và lớp 4 có hệ số thấm lớn, cụ thể: + Lớp 2 , lớp 2a dạng lớp sét pha vừa có hệ số thấm thí nghiệm trong phòng K = 10-4 cm/s đến 2,5 x 10-5 cm/s. Lớp này phân bố trên bề mặt dày từ 0,9m đến 2,5m. + Lớp 3 , lớp 4 dạng cát hạt thô chứa bụi, cát lẫn sỏi sạn thạch anh có hệ số thấm thí nghiệm trong phòng K = 10-3 cm/s đến 5 x 10-3 cm/s. Lớp này phân bố dưới lớp 2, 2a và 3 dày từ 10m đến 20m. Lớp 4a là cát pha sét xen kẹp giữa lớp 3 và lớp 4, chiều dày từ 0,6m đến 1m, hệ số thấm K = 7x10-5 cm/s. - Công tác xử lý nền đập vùng I hồ chứa nước Mỹ Lâm được thiết kế với mục tiêu tạo tường ngăn nước dưới nền đập nhằm hạn chế thấm trong đất cát, cát pha và sỏi sạn, kéo dài đường viền thấm dưới nền và giảm gradien thủy lực của dòng thấm lên vùng đất đắp tiếp xúc giữa chân khay đập đất và nền. + CHỐNG THẤM CHO NỀN ĐẬP MỸ LÂM BẰNG CÔNG NGHỆ KHOAN PHỤT ÁP LỰC CAO - JET GROUTING: Xử lý chống thấm nền đập bằng hai hàng cọc ximăng đất thi công bằng công nghệ KPALC, đỉnh tường ở cao trình từ +9,00m đến +7,0m, đáy tường cắm xuống hết lớp 8, đến lớp 10 từ 0,2 đến 0,3m. Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu như sau: - Đường kính cọc khoan phụt: 60 cm - Chiều dày tường hiệu quả: 90 cm - Hệ số thấm của tường: K ≤ 10-5 cm/s. - Cường độ chịu nén sau 28 ngày, R28ngày ≥ 10 kg/cm2 - Cấp phối vật liệu: Vữa phụt tạo thành tường cọc dự kiến bao gồm: + Ximăng PC40: 100 kg/m dài cọc + Bentonite: 2,83 kg/m dài cọc + Nước pha trộn theo tỷ lệ: nước/(ximăng+bentonite) = 3,0 theo trọng lượng - áp lực vữa phụt: 200 - 220 atm * YÊU CẦU KỸ THUẬT THI CÔNG KHOAN PHỤT ÁP LỰC CAO: - Trình tự thi công: - Thi công thử nghiệm. - Kiểm nghiệm các thông số kỹ thuật của tường chống thấm: + Đào hoặc khoan để kiểm tra chiều dầy hiệu quả của tường; + Thí nghiệm đổ ép nước trong hố khoan để xác định hệ số thấm K; - Sau khi thi công thử nghiệm và kiểm nghiệm, chọn áp lực phụt vữa, tỉ lệ pha trộn nước/(ximăng+bentonite), hàm lượng ximăng, bentonite để dùng cho thi công đại trà. - Thi công đại trà. - Khoan tạo lỗ trong thân tường chống thấm và thí nghiệm đổ ép nước trong hố khoan để kiểm tra hệ số thấm của tường chống thấm - Xử lý phát sinh: - Lưu ý chọn thời điểm thi công tường chống thấm vào mùa kiệt. - Trong quá trình phụt vữa, nếu có hiện tượng dòng chảy nước ngầm làm trôi vữa phụt thì tìm biện pháp hạn chế hoặc phải bổ xung thêm phụ gia Sika đông cứng nhanh hoặc loại phụ gia khác có tác dụng tăng nhanh thời gian ninh kết của vữa phụt. - Yêu cầu kỹ thuật thi công: * Các công việc chuẩn bị: - Cần chuẩn bị mặt bằng làm việc ổn định và khô ráo. - Vị trí chính xác của mỗi lỗ khoan phải được xác định và đánh dấu. - Cần chuẩn bị một hệ thống thu gom và thải đổ dòng trào ngược. * Công tác khoan: - Khi hố khoan không ổn định, hoặc dung dịch khoan bị tổn thất nhiều, hoặc điều kiện địa chất có xu hướng cản trở dòng trào ngược, cần phải có biện pháp xử lý thích hợp. - Sự sai lệch giữa vị trí khoan thực tế và vị trí lý thuyết không được vượt quá 50mm, trừ khi có thiết kế chỉ định khác. - Sự sai lệch so với trục khoan lý thuyết không được vượt quá 2% khi chiều sâu khoan không vượt quá 20m. - Nếu gặp vật cản không biết trước nằm dưới lòng đất trong khi khoan, cần phải có biện pháp xử lý để tránh các ảnh hưởng xấu trong giai đoạn phụt. * Công tác phụt vữa: - Công tác phụt vữa cao áp phải được thực hiện và giám sát bởi những người có chuyên môn và kinh nghiệm phù hợp. - Cần phải duy trì một tầng phản áp (lớp đất nằm giữa đỉnh tường và mặt đất) đủ dày để tránh hiệu ứng rạn nứt cục bộ do thuỷ lực. - Nếu công tác phụt vữa một phần tử bị gián đoạn vì bất cứ lý do gì khi thực hiện lại phải thực hiện đầy đủ các bước giống như làm lại từ đầu để bảo đảm sự liên tục của phần tử đó. *Dòng trào ngược: - Trong suốt quá trình khoan phụt, luôn luôn phải có người quan sát các đặc điểm của dòng trào ngược. - Một số biện pháp, giải pháp thi công có thể được đề ra dựa trên kết quả phân tích một số chỉ tiêu hoá lý của dòng trào ngược. - Nếu trong quá trình thi công có hiện tượng khác thường đối với dòng trào ngược thì cần phải xem xét lại các thông số hoặc phương pháp thi công. - Khi dòng trào ngược bị giảm đi không rõ nguyên nhân thì phải kiểm tra và xử lý ngay, xem có phải do khe hở dọc ống bị bít kín hay không. * Giám sát và kiểm tra thi công: - Đồng hồ đo áp lực và các đồng hồ khác được dùng để đo các thông số thi công cần phải được hiệu chỉnh trước khi khởi công. - Áp lực phụt thông thường được lấy là áp lực bơm. Trong trường hợp đường dẫn dài hoặc thi công ở độ sâu lớn thì cần phải tính đến tổn thất áp lực dọc đường. - Đối với các công trình có thời gian thi công dài thì phải hiệu chỉnh thiết bị định kỳ để đảm bảo tính chính xác. - Góc nghiêng của phần tử khoan phụt áp lực cao có thể được đo bằng cách đo độ nghiêng của cần khoan trước và trong khi thi công, nếu thiết kế không chỉ định khác. - Dòng trào ngược cần phải được quan sát, ghi chép và báo cáo đầy đủ. - Chiều dài của một phần tử có thể kiểm tra được bằng phương pháp khoan lấy lõi hoặc khoan xuyên hoặc đóng dọc trục. - Khi tiến hành khoan lấy lõi, độ nghiêng của trục khoan phải được đo đạc, vị trí và độ nghiêng của trục của một phần tử phải được xác định từ trước đó. - Khoan lấy lõi chỉ được tiến hành sau khi phần tử tạo ra có đủ thời gian ninh kết. - Thí nghiệm thấm: Độ kín nước của toàn công trình phải được kiểm tra bằng thí nghiệm đổ ép nước hố khoan. * An toàn lao động: Cần có các biện pháp thích hợp để bảo vệ sức khoẻ và an toàn lao động cho công nhân cũng như các nhân sự trên công trường: - Đội mũ bảo hiểm, đeo khẩu trang để tránh bụi xi măng; - Đi ủng để tránh dòng trào ngược; - Nếu dòng trào ngược nhiều thì sẽ phải đào dẫn các rãnh thoát và hố thu dẫn ra ngoài khu công trường đang thi công; - Thường xuyên kiểm tra máy móc thiết bị, đường dây dẫn điện, dẫn vữa XM để đảm bảo an toàn. - TIẾN ĐỘ THI CÔNG TƯỜNG NGĂN NƯỚC: - Công tác chuẩn bị :10 ngày kể từ ngày khởi công (Dự kiến tháng 1 năm thi công thứ nhất) - Triển khai đào chân khay và đắp đường dẫn : 20 ngày dự kiến từ ngày 10/1 năm thi công thứ nhất. - Triển khai làm tường cọc XM đất : 90 ngày dự kiến từ ngày 10/2 năm thi công thứ nhất. - KHỐI LƯỢNG: TT Hạng mục công việc Đơn vị Khối Lượng I Thi công thí nghiệm ban đầu cọc ximăng - đất (XMĐ) I.1 Khoan trong đất cấp I - III m 120 I.2 Phụt trong đất cấp I - III m 100 I.3 Khoan tạo lỗ trong tường cọc XMĐ để ép nước TN m 47 I.4 ép nước thí nghiệm trong hố khoan đoạn 8 II Thi công đại trà cọc ximăng đất (XMĐ) 2.1 Khoan trong đất cấp I - III m 22.844 2.2 Phụt trong đất cấp I - III m 22.844 III Đo địa vật lý quan sát 140 IV Khoan tạo lỗ trong tường cọc XMĐ để ép nước TN m 298 V ép nước thí nghiệm trong hố khoan đoạn 59 VI Đào đắp đường dẫn 1 Đất đào cấp 2 đào đường dẫn - đổ đI 500m m3 10.885 2 Đất đắp cấp 2 đường dẫn - đâo để đắp, vận chuyển 500m m3 7.986 3.2.3.. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHỐNG THẤM NỀN ĐẬP Do đặc điểm điều kiện địa chất nền đập có tầng cát cuội sỏi nhỏ sâu gần 20m, việc xử lý chống thấm cho nền đập là vấn đề cực kỳ quan trọng, ngoài nhiệm vụ chống mất nước qua nền đập còn đảm bảo ổn định, an toàn cho công trình. Do vậy nghiên cứu các phương án chống thấm cho nền đập vừa đảm bảo có giá thành rẻ nhất nhưng phải đảm bảo công trình ổn định lâu dài và biện pháp thi công thuận lợi nhất. Trong giai đoạn NCKT: *. Với đoạn đập ở khu vực lòng sông: Đã nghiên cứu nhiều hình thức chống thấm như sau: Chống thấm nền đập bằng hình thức đắp sân phủ thượng lưu. Chống thấm nền đập bằng sân phủ thượng lưu, vật liệu chống thấm bằng vải chống thấm. Khoan phụt xi măng xử lý nền theo tim tuyến đập. Đóng cừ thép chống thấm dọc tim đập. Làm tường hào bentônít ở giữa đập (Phương án này đã được lựa chọn trong quyết định phê duyệt dự án NCKT). *. Với đoạn đập ở khu vực hai bên bờ: Do trong giai đoạn NCKT, khối lượng khoan địa chất còn hạn chế, chưa đánh giá đầy đủ địa chất hai bên vai đập, cho nên chưa đề cập đầy đủ chống thấm qua nền ở hai bên vai đập. Trong giai đoạn TKKT: *. Với đoạn đập ở khu vực lòng sông: Trong giai đoạn TKKT, sẽ tập trung nghiên cứu 2 phương án chính có tính khả thi cao đối với việc chống thấm nền đập đó là: Phương án 1: Tiếp tục nghiên cứu, tính toán chi tiết phương án chống thấm bằng tường hào bentonit mà Bộ đã duyệt để làm phương thiết kế cho công trình. Hiện nay phương án hào bentonit công nghệ thiết kế, thi công đã được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng, đặc biệt đã áp dụng chống thấm cho nhiều công trình đập đất ở trong nước. Phương án 2: Chống thấm bằng công nghệ khoan phụt áp lực cao (KPALC). Công nghệ khoan phụt áp lực cao tạo một tường chống thấm bằng vật liệu xi măng - đất dọc theo tim đập. Như đã phân tích ở trên, phương án xử lý chống thấm nền đập bằng công nghệ tường hào Bentonite (Phương án 1) và phương án xử lý chống thấm nền đập bằng công nghệ khoan phụt áp lực cao (Phương án 2) đều có tính khả thi cao. Tuy nhiên, để so sánh, lựa chọn và kiến nghị phương án nào cho phù hợp với điều kiện kỹ thuật, điều kiện thi công và hiệu quả kinh tế, cần phân tích kỹ hơn các ưu, nhược điểm của từng phương án như sau: + Về khả năng chống thấm và cường dộ vật liệu của tường hào betonite và tường cọc xi măng đất: Các kết quả nghiên cứu và thực tế thi công các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, ... của cả hai công nghệ đều khẳng định rằng, hệ số thấm của tường hào betonite và tường cọc xi măng đất là <= 10-5cm/s. Có thể dẫn chứng các công trình cụ thể đã áp dụng thành công công nghệ tường hào Bentonite là Công trình hồ Dầu Tiếng, Công trình hồ Easúp, ... ; các công trình đã áp dụng thành công công nghệ cọc xi măng đất: hồ chứa nước Đá Bạc cao 22m trên nền cát lẫn cuội sỏi, công trình cống D10, và đặc biệt là công trình thuỷ điện Sơn La, .... Như vậy, về khả năng chống thấm của cả hai công nghệ là tương đương nhau và đảm bảo yêu cầu chống thấm cho nền công trình. Điểm khác biệt về khả năng chịu lực của hai loại tường chống thấm này nằm ở bản chất của công nghệ. Công nghệ thi công tường hào betonite là đào bỏ hoàn toàn lớp đất nền để thay thế một loại vật liệu khác (Xi măng+betonite) có dung trọng nhỏ hơn rất nhiều (thông thường dao động trong khoảng 1,10 - 1,15T/m3). Công nghệ khoan phụt áp lực cao tạo tường cọc xi măng đất lại đưa xi măng trộn với đất nền tại chỗ tạo nên một khối xi măng đất có dung trọng lớn hơn dung trọng tự nhiên của đất (thông thường lớn hơn 10 - 20%) và có cường độ cao. Vì vậy, có thể nói tường hào bentonite chỉ đơn thuần làm nhiệm vụ chống thấm. Tường cọc xi măng đất có cường độ vật liệu tương thích với đất nền xung quanh và có khả năng chống chịu được ứng suất biến dạng lớn trong nền dưới tải trọng của đập đất. + Về thiết bị thi công Thiết bị thi công của công nghệ tường hào betonite rất cồng kềnh, vận chuyển phức tạp và phải làm đường thi công, đòi hỏi mặt bằng thi công đủ lớn, ... Theo khảo sát, để đưa lại thiết bị siêu trường siêu trọng tập kết vào đến vị trí thi công phải sửa một tuyến đường dài khoảng 12km kinh phí khá tốn kém. Mặt khác, công nghệ này cũng đòi hỏi đội ngũ công nhân vận hành có tay nghề cao, đặc biệt là người lái máy. Thiết bị thi công của công nghệ tường cọc xi măng đất rất gọn nhẹ, phù hợp với mọi loại địa hình, dễ dàng trong công tác bố trí mặt bằng thi công. Một điều cần đặc biệt lưu ý là điều kiện địa chất công trình tuyến đập. Nền đập, theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, là cát. Đây là nền rất thích hợp cho việc tạo cọc xi măng đất (cát). Tuy nhiên, việc giữ vách của tường hào betonite trong điều kiện này lại là vấn đề cần chú ý. Trong thi công hào betonite, người ta đặc biệt chú ý đến khả năng tách nước của vật liệu. Vì nó rất quan trọng, liên quan đến khả năng chống thấm của tường. Để đảm bảo chất lượng của tường theo thiết kế cần đảm bảo chất lượng vật liệu (Xi măng và betonite), quy trình thí nghiệm và giám sát thi công, ... đòi hỏi rất chặt chẽ. Điều đó cũng lý giải vì sao các công trình được thi công bởi các tập đoàn nước ngoài (Bachy Soletane) lại có hệ số thấm nhỏ hơn so với một số công trình do các công ty trong nước thi công. Vấn đề thi công phần tiếp giáp giữa tường hào betonite với đập cũng sẽ rất khó khăn vì thi công tường hào theo phương pháp đào hở. Đầu tiên đắp lõi giữa với chiều dày 2,5m sau đó tạo hào từ đáy cho đến bề mặt lõi giữa. Vì vậy, sau khi làm xong hào, đắp tiếp lõi giữa phải rất cẩn thận vì trong quá trình đầm nện sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến phần đỉnh tường hào mới thi công xong. Trong khi đó thi công tường Xi măng đất lại không bị ảnh hưởng đó. Đầu tiên cũng đắp lõi giữa dày 2,5m. Đỉnh tường XMĐ còn cách bề mặt lõi giữa 1-2m thì dừng lại, do đó các chấn động do đầm nện khi đắp tiếp lõi giữa sẽ không có tác động đến tường mới thi công xong. + Về tính kinh tế của phương án Tính toán giá thành của hai phương án cho thấy, phương án xử lý chống thấm nền đập bằng công nghệ khoan phụt áp lực cao tiết kiệm được gần 20% giá thành so với phương án xử lý chống thấm nền đập bằng công nghệ tường hào Bentonite Từ những phân tích ưu nhược điểm của hai phương án trên, đơn vị tư vấn kiến nghị chọn phương án chống thấm nền đập là Phương án 2 - Chống thấm nền đập bằng khoan phụt áp lực cao tạo tường cọc xi măng đất. *. Với đoạn đập ở khu vực 2 bên bờ: Trong giai đoạn TKKT đã khoan khảo sát địa chất chi tiết, kết quả khoan, ép nước thí nghiệm cho thấy hai bên vai đập đá lớp 9 và một phần đá lớp 10 có lượng mất nước q > 0,05 l/ph.m.m. Do vậy trong đoạn này đề nghị khoan phụt xi măng để chống thấm. 3.2.4. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ ch­¬ng 3 Qua phân tích về kinh tế và kỹ thuật của hai phương án chống thấm cho thân đập(Vùng I), thấy rằng: Về mặt kỹ thuật, cả hai phương án đều đáp ứng được yêu cầu chống thấm cho nền đập; Về mặt kinh tế: Phương án 2 có giá thành rẻ hơn gần 20% so với phương án 1. Vì vậy đơn vị tư vấn kiến nghị chọn phương án chống thấm nền đập là Phương án 2 - Chống thấm nền đập bằng khoan phụt áp lực cao tạo tường cọc xi măng đất. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Các vấn đề nghiên cứu đạt được trong luận văn Với kiến thức đã được học trong chương trình đào tạo cao học tại Trường Đại học Thủy lợi, tác giả đã áp dụng vào thực tế để nghiên cứu các biện pháp xử lý chống thấm cho nền đập đối với nền cát cuội sỏi. Nội dung của luận văn đã nêu nổi bật được tính cấp thiết, ý nghĩa thực tiễn của đề tài từ thực trạng thiết kế, thi công & quản lý khai thác vận hành các công trình đập. Các nội dung nghiên cứu trong luận văn đã đạt được như sau: 1. Nghiên cứu các giải pháp xử lý nhằm tăng khả năng chống thấm của nền đập. Các phương pháp xử lý nhằm tăng khả năng chống thấm của nền đập đã được nghiên cứu gồm: Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng và sân phủ; Giải pháp chống thấm bằng tường răng kết hợp lõi giữa; Giải pháp chống thấm bằng tường hào Bentonite; Giải pháp chống thấm bằng khoan phụt; Giải pháp chống thấm bằng cọc đất - xi măng; Giải pháp kết hợp như cọc cừ kết hợp khoan phụt; Giải pháp hóa, lý khác. 2. Phân tích lựa chọn biện pháp xử lý chống thấm nền và ứng dụng tính toán lựa chọn biện pháp chống thấm cho nền đập Hồ chứa nước Mỹ Lâm - tỉnh Phú Yên. Từ những công nghệ xử lý thấm cho nền đã được ứng dụng trên Thế Giới và ở Việt Nam. Qua số liệu khảo sát thiết kế của công trình, tác giả đã tính toán thiết kế và lựa chọn giải pháp xử lý chống thấm cho nền đập Hồ chưa nước Mỹ Lâm - tỉnh Phú Yên. Từ đó rút ra được một số kết luận sau: + Đối với nền đập là cát cuội sỏi hay nền thấm nước có chiều dày không biến đổi và có chiều sâu nhỏ hơn 10m thì giải pháp xử lý chống thấm phù hợp là thay đất nền bằng tường nghiêng và sân phủ hay tường răng kết hợp lõi giữa. +. Đối với loại nền đập nứt nẻ phong hóa mạnh đến vừa thì giải pháp xử lý chống thấm có hiệu quả hơn cả là khoan phụt vữa xi măng tạo màng chống thấm. Phương pháp này phát huy được hiệu quả trong việc đảm bảo ổn định thấm cho công trình và tăng hệ số ổn định cho mái đập. Cụ thể, với đập Hồ chưa nước Mỹ Lâm - tỉnh Phú Yên thì công tác khoan phụt xử lý chống thấm nền đập được thiết kế để xử lý lớp 9 phân bố ở bờ trái, phải đập cắm sâu vào tầng đá gốc nền đập ( lớp 10 ) khoảng 3 - 5m. Vì vậy phạm vi khoan phụt sẽ được chia làm 2 khu vực: Khu vực 1 từ cọc D4 đến cọc D11-0,2m dài 145,2 m, khu vực 2 từ cọc D22 đến cọc D40-0,7m dài 342,4m. + Đối với nền là cát cuội sỏi có chiều dày thấm nước thay đổi và có chiều sâu trên 15m thì giải pháp xử lý chống thấm bằng hào bentonite hay hàng cọc xi măng đất là phù hợp và hoàn toàn có cơ sở khoa học và mang tính ứng dụng cao. Cụ thể, với đập Hồ chưa nước Mỹ Lâm - tỉnh Phú Yên Xử lý chống thấm nền đập bằng hai hàng cọc ximăng đất thi công bằng công nghệ KPALC, đỉnh tường ở cao trình từ +9,00m đến +7,0m, đáy tường cắm xuống hết lớp 8, đến lớp 10 từ 0,2 đến 0,3m. Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu như sau: - Đường kính cọc khoan phụt: 60 cm - Chiều dày tường hiệu quả: 90 cm - Hệ số thấm của tường: K ≤ 10-5 cm/s. - Cường độ chịu nén sau 28 ngày, R28ngày ≥ 10 kg/cm2 - Cấp phối vật liệu: Vữa phụt tạo thành tường cọc dự kiến bao gồm: + Ximăng PC40: 100 kg/m dài cọc + Bentonite: 2,83 kg/m dài cọc + Nước pha trộn theo tỷ lệ: nước/(ximăng+bentonite) = 3,0 theo trọng lượng áp lực vữa phụt: 200 - 220 atm + Đối với từng công trình cụ thể tùy thuộc vào điều kiện địa chất nền, chiều dày lớp đất nền cần xử lý chống thấm mà ta lựa chọn giải pháp xử lý phù hợp và thường sử dụng hai hay ba phương pháp xử lý cho một công trình để phù hợp với điều kiện thực tế nhằm đảm bảo tính kỹ thuật và hiệu quả kinh tế của dự án. Cụ thể, với đập Hồ chưa nước Mỹ Lâm - tỉnh Phú Yên phần hai vai đập xử lý bằng khoan phụt xi măng, phần thân đập xử lý bằng khoan phụt áp lực cao bằng hai hàng cọc ximăng đất. Những tồn tại và hạn chế Các biện pháp xử lý chống thấm cho nền đập là một đề tài có phạm vi sâu, rộng. Mặc dù bản thân đã rất cố gắng nhưng do điều kiện thời gian, năng lực bản thân và tài liệu tham khảo có hạn nên kết quả nghiên cứu đạt được trong luận văn chỉ là cơ bản. Khi tính toán thiết kế biện pháp xử lý cụ thể cho nền đập Hồ chưa nước Mỹ Lâm - tỉnh Phú Yên, do đang trong quá trình thiết kế kỹ thuật, điều kiện thời gian nên tác giả mới chỉ tiến hành tính toán thiết kế biện pháp xử lý trên cơ sở kỹ thuật, kinh tế nên kết quả chỉ có thể sử dụng ở một mức độ nhất định. KIẾN NGHỊ Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu: Nghiên cứu sâu hơn về các giải pháp xử lý chống thấm cho nền đặc biệt là các giải pháp hiện đại và mới ứng dụng ở Việt Nam, có sự trợ giúp của máy tính để phục vụ trực tiếp cho công tác tư vấn thiết kế các công trình thủy lợi nói chung và xử lý nền đập nói riêng. Thu thập các tài liệu về các dạng nền đập tiêu biểu và vận dụng các kiến thức đã nghiên cứu được để tính toán cho các biện pháp xử lý nền khác nhau nhằm đánh giá cụ thể hơn về ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng của từng nhóm biện pháp xử lý nền. Trên cơ sở tính toán cần xây dựng tiêu chuẩn, quy phạm cụ thể để áp dụng tính toán thiết kế cho các loại đất nền khác nhau. Hà Nội, tháng 03 năm 2010. Học viên Phạm Ngọc Văn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phùng Vĩnh An (2006), Nghiên cứu sự làm việc của cột và nhóm cột xi măng - đất trong nền đất yếu, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Thủy lợi Hà nội. 2. Bộ NN & PTNT (2005), Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén - 14TCN 157 - 2005, Hà nội. 3. Bộ Xây Dựng (2002), Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam - Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế -TCXDVN 285-2002, Hà nội. 4. Bộ Xây Dựng (1985), Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam - Nền các công trình thủy công -TCXDVN 4253-86, Hà Nội. 5. Cao Văn Chí, Trịnh Văn Cương (2003), Cơ học đất, Nhà xuất bản xây dựng . 6. Nguyễn Văn Cung - chủ biên và nnk, Sổ tay kỹ thuật thủy lợi tập 1,2,3,4,5, Nhà xuất bản nông nghiệp. 7. Trịnh Văn Cương (2002), Bài giảng cao học “ Địa kỹ thuật công trình”. 8. Nguyễn Quốc Dũng, Phùng Vĩnh An, Nguyễn Quốc Huy (2005), Công nghệ khoan phụt cao áp trong xử lý nền đất yếu, Nhà xuất bản nông nghiệp. 9. Giáo trình Nền móng, Trường Đại học thủy lợi (1998), Nhà xuất bản nông nghiệp. 10. Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái (2004), Bài giảng cao học “ Thiết kế đập vật liệu địa phương”. 11. Phạm Ngọc Khánh (2006), Phương pháp phần tử hữu hạn, Hà nội. 12. Phan Sỹ Kỳ (2000), Sự cố một số công trình thuỷ lợi ở Việt Nam và các biện pháp phòng tránh, Nhà xuất bản nông nghiệp, Hà nội. 13. Nguyễn Văn Mạo (2000), Cơ sở tính toán công trình thủy lợi. 14. Nguyễn Công Mẫn (2002), SEEP/W.V5 - Phân tích thấm theo phần tử hữu hạn, SLOPE/W.V5 - Tính toán ổn định theo phần tử hữu hạn, SIGMA/W.V5 - Tính toán ứng suất - biến dạng theo phần tử hữu hạn - Trường đại học Thủy lợi, (Bản dịch). 15. Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Trường Tiến, Trịnh Minh Thụ, Nguyễn Uyên (2000), Cơ học đất cho đất không bão hoà, Nhà xuất bản giáo dục, (Bản dịch). 16. Phan Trường Phiệt (2005), Cơ học đất ứng dụng và tính toán công trình trên nền đất theo trạng thái giới hạn, Nhà xuất bản xây dựng. 17. Nguyễn Xuân Trường (1976), Thiết kế đập đất, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội. 18. Tuyển tập báo cáo hội thảo kỹ thuật quốc tế xử lý nền đập (2005), Hội đập lớn Việt nam . 19. Ngô Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái (2004), Giáo trình thủy công tập I, II, Trường đại học Thủy lợi, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà nội. 20. R. Whitlow (1996), Cơ học đất (2 tập - bản dịch), Nhà xuất bản giáo dục, Hà nội. 21. Alfreds R.Jumikis, Soil machanics, Robert E, Krieger Publishing Company, Inc. Malabar, Florida 1984. 22. Slope stability and stabilization method - Lee Wabramson, Thomas Lee, S.Shamar. 23.William Lambe, Robert Whitman (1979) - Soil machanics. CÁC PHỤ LỤC TÍNH TOÁN