Hoàn thiện công nghệ thiết kế, thi công thảm sét địa kỹ thuật chống thấm trong công trình xây dựng giao thông và thuỷ lợi

4.4 Dự thảo đơn giá xây dựng trong thi công với vật liệu thảm sét 79 5.1 Hoàn thiện công nghệ thiết kế thảm sét địa kỹ thuật chống thấm cho công trình.. Chống thấm cho bãi rác Hình 1.1 S

BÁO CÁO TỔNG HỢP

DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM

CƠ QUAN CHỦ TRÌ DỰ ÁN : VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI

ĐỊA CHỈ : 171 TÂY SƠN ĐỐNG ĐA , HÀ NỘI CHỦ NHIỆM DỰ ÁN : TS NGUYỄN VĂN MINH

9472

Hà Nội - 2012

Mục lục

Danh mục các ký hiệu

Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ đồ thị

2 Tổng quan về các giải pháp chống thấm trong công trình xây dựng,

giao thông và thuỷ lợi

3 Tình hình nghiên cứu và triển khai ở nước ngoài 7

c) Điều kiện ứng dụng 14

Chương 1 HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ THẢM SÉT

ĐỊA KỸ THUẬT CHO CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

17

1.1 Thiết kế nền công trình để lắp đặt thảm sét địa kỹ thuật 17

1.4 Hoàn thiện công nghệ thiết kế nối tiếp đập dâng 20

CHƯƠNG 2-HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ THI CÔNG THẢM

SÉT ĐỊA KỸ THUẬT CHO CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

25

2.1 Công nghệ xử lý nền 25 2.2 Công nghệ trải vật liệu 26 2.3 Công nghệ ghép nối vật liệu 29

CHƯƠNG 3- THIẾT KẾ , THI CÔNG THỬ NGHIỆM CÔNG

TRÌNH THỦY LỢI HỒ CHỨA NƯỚC THỚI LỚI, HUYỆN LÝ

SƠN TỈNH QUẢNG NGÃI

38

3.1 Khảo sát địa hình, địa chất 38

3.5 Thi công thử nghiệm tại công trình Hồ chứa nước Thới Lới 40

3.6 Theo dõi kiểm tra khả năng làm việc của thảm sét tại công trình đã

4.1 Xây dựng quy trình thiết kế công trình thủy lợi áp dụng thảm sét 45

4.2 Xây dựng quy trình thi công công trình thủy lợi áp dụng thảm sét 57

4.4 Dự thảo đơn giá xây dựng trong thi công với vật liệu thảm sét 79

5.1 Hoàn thiện công nghệ thiết kế thảm sét địa kỹ thuật chống thấm cho

công trình

92

5.2 Hoàn thiện công nghệ thi công thảm sét địa kỹ thuật 92

5.3 Thực hiện công tác thiết kế, thi công thực nghiệm dự án Hồ chứa

nước Thới Lới, huyện Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi

92

5.4 Dự thảo quy trình hướng dẫn thiết kế, thi công và quản lý vận hành

công trình áp dụng thảm sét chống thấm

93

5.6 Đào tạo cán bộ kỹ thuật và chuyển giao công nghệ 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Phụ lục 1 Tiêu chuẩn kỹ thuật của vật liệu thảm sét

Phụ lục 2 Các văn bản về hợp đồng và biên bản nghiệm thu của công tác

thiết kế, thi công và đào tạo

Phụ lục 3 Các văn bản pháp quy

Ca - Lực kết dính giữa vật liệu và đất

Cs - Hệ số thiên lệch

Cv - Hệ số biến động

GCLs - Geosynthetic Clay Liner ( Thảm sét địa kỹ thuật)

Fs - Hệ số an toàn của kết cấu lớp phủ

d - Góc ma sát trong của vật liệu và phụ thuộc vào từng loại vật liệu chống thấm

t - bề dầy lớp phủ và không được

Y0 - Độ sâu dòng chảy năm

M0 - Mô duyn dòng chảy

W0 - Tổng lượng dòng chảy năm

Q0 - Lưu lượng bình quân năm

VL- Vật liệu

Bảng 2 Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của vải bọc

Bảng 3 Phạm vi ứng dụng của các loại thảm sét

Bảng 4.1 Tiêu chuẩn chọn vải lọc

Bảng 4.2 Danh mục công việc

Bảng 4.3 Thành phần công việc máy móc

Bảng 4.4 Thành phần công việc của nhân công

Bảng 4.5 Đơn giá vật liệu khi thi công trên nền nằm ngang

Bảng 4.6 Đơn giá vật liệu khi thi công trên dốc

Bảng 4.7 Hiệu ích kinh tế sau dự án

Bảng 4.8 Hiệu ích kinh tế sau dự án

Bảng 4.9 Bảng tính các giá trị C,B theo giá trị chiết khấu 12%

Bảng 4.10 Bảng tính các giá trị C,B theo giá trị chiết khấu 15%

Hình 2 Chống thấm cho kênh dẫn nước

Hình 3 Chống thấm cho bãi rác

Hình 1.1 Sơ đồ kiểm tra ổn định lớp bảo hộ thảm sét địa kỷ thuật

Hình 1.2 Kiểm tra ổn định thảm sét và lớp bảo hộ của nó

Hình 1.3 Chi tiết nối tiếp đập dâng

Hình 1.4 Cách gấp vật liệu tại những vị trí tiếp giáp với đập dâng

Hình 1.5 Chi tiết neo vật liệu sân phủ thượng lưu

Hình 2.1 Trải vật liệu chống thấm bằng xe chuyên dụng

Hình 2.2 Trải vật liệu chống thấm bằng xe chuyên dụng trên mái dốc

Hình 2.3 Trải vật liệu chống thấm bằng xe chuyên dụng trên mặt bằng

Hình 2.4 Neo giữ vật liệu trên đỉnh mái dốc

Hình 2.5 Neo giữ vật liệu chân mái dốc

Hình 2.6 Neo giữ vật liệu trên mái dốc

Hình 2.7 Neo giữ vật liệu trên mặt bằng (tại vị trí mối nối)

Hình 2.8 Neo giữ vật liệu trên mặt bằng (tại hai đầu băng trải)

Hình 2.9 Phương pháp ghép nối vật liệu

Hình 2.10 Thi công lớp phủ bảo vệ vật liệu

Hình 3.1 Bắt đầu rãi thảm sét trên nền đã gia cố

Hình 3 4 Thi công các lớp phủ vf đá lát khan

Hình 3 5 Hồ ngập 2 m nước

Hình 4.1 Sơ đồ quy trình thiết kế

Hình 4.2 Sơ đồ quy trình thi công

Hà Nội , ngày tháng 3 năm 2012

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN DỰ ÁN SXTN

I THÔNG TIN CHUNG

- Chương trình (tên, mã số chương trình):

- Dự án khoa học và công nghệ (tên dự án):

- Độc lập (tên lĩnh vực KHCN):Xây dựng

2 Chủ nhiệm đề tài/dự án:

Họ và tên: Nguyễn Văn Minh

Ngày, tháng, năm sinh: 13 /9/1955 Nam/ Nữ: Nam

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện khoa học Thuỷ lợi Việt Nam

Điện thoại: 84.43.8522086, Fax: 84.43.5632827

Địa chỉ: 171 Tây Sơn, Q Đống Đa, TP Hà Nội

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Lê Mạnh Hùng

Số tài khoản: Ngân hàng: Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN

1 Thời gian thực hiện đề tài/dự án:

- Theo Hợp đồng đã ký kết:từ tháng 01/ năm 2004 đến tháng 12/ năm 2005

- Thực tế thực hiện: từ tháng 01/năm 2004 đến tháng 9 /năm 2011

- Được gia hạn (nếu có):

Thời gian (Tháng, năm)

Kinh phí (Tr.đ)

Ghi chú

(Số đề nghị quyết toán)

1 2004 1.400 2004 500 500

2 2005 500 2005 263 263 Tổng cộng 1.900 800 763

- Lý do thay đổi (nếu có): Dự án kéo dài nên thay đổi kinh phí thực hiện của

các nguồn khác do biến đổi về giá vật liệu và vận chuyển.Kinh phí thu hồi đã trả từ năm 2006 nên trong giai đoạn thi công không có nguồn vốn hỗ trợ từ

SNKH

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện dự án:

(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)

Số

TT

Số, thời gian ban

Giá trị hợp đồng : 1873 triệu Kiểm tra nghiệm thu : 27 triệu

Kinh phí thu hồi 1123,8 triệu (60%)

2 Số Văn bản về việc bổ sung Gửi Viện Khoa học

2005

Gửi Bộ Bộ Khoa học & Công nghệ

Gửi Bộ Bộ Khoa học & Công nghệ

Công văn của Bộ Khoa học

& Công nghệ về việc gia hạn thời gian thực hiện dự án SXTN Thảm sét địa kỹ thuật

Gửi Viện Khoa học Thủy lợi

Gửi Bộ Bộ Khoa học & Công nghệ

Gửi Bộ Khoa học & Công nghệ

Gửi Vụ hành chính

sự nghiệp (BộTài chính) và Vụ KHCN N ( Bộ KHCN)

số cán bộ

kỹ thuật thiết kế,thi công thảm sét

2

- Lý do thay đổi (nếu có): Thay đổi vị trí công tác

5 Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:

(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người kể cả chủ nhiệm)

Nội dung tham gia chính

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

1 Nguyễn Thề

Hùng

Nguyễn Thề Hùng

Thực hiện chuyên đề

chuyên đề chuyên đề

4 ThS Trương

Văn Kiên

ThS Trương Văn Kiên

chuyên đề chuyên đề

5 KS Bùi Đức

Thái

KS Bùi Đức Thái

chuyên đề thiết kế

Thi công thử nghiệm

1

2

- Lý do thay đổi (nếu có):

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:

2 Hội nghị; 14 triệu; tại cơ

quan thực hiện dự án;

Không thực hiện được

- Lý do thay đổi (nếu có): Không còn kinh phí do đã thu hồi

8 Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát trong nước và nước ngoài)

1 I Hoàn thiện công nghệ thiết

kế thảm sét địa kỹ thuật cho

công trình thuỷ lợi

4/2004- 12/2004

Nguyễn Văn Minh,

Trương Văn Kiên Lê Văn Túc Nguyễn Văn ,Lê Văn Túc, Hoàng Văn Thanh, Nguyễn

2 II Hoàn thiện công nghệ thi

công thảm sét địa kỹ thuật

cho công trình thuỷ lợi

4/2004- 12/2004

Nguyễn Văn Minh,

Trương Văn Kiên Lê Văn Túc Nguyễn Văn ,Lê Văn Túc, Hoàng Văn Thanh, Nguyễn Đình Quang,Bùi Đức Thái- Viện KHTL miền Trung,

3 III Thiết kế, thi công thử

nghiệm công trình thuỷ lợi

hồ chứa nước Thới Lới -

huyện Lý Sơn tỉnh Quảng

Ngãi

1 Khảo sát địa hình, địa chất

2 Tính toán thuỷ văn, thuỷ

lực

3 Tính toán ổn định

4 Thiết kế kỹ thuật- thi công

5 Thi công thử nghiệm

7/2005

7/2005

4/2004-Trần Minh Tiến, Nguyễn Đình Quang,Bùi Đức Thái-

- Viện Khoa học Thủy lợi; Nguyễn Thế Hùng- Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng

4 IV Theo dõi kiểm tra khả

năng làm việc của thảm sét 7/2005-

12/2005

8/2011- 11/2011

Đỗ Quý Bằng,

4 Theo dõi quá trình vận

hành, khai thác và giải quyết

vấn đề nảy sinh

học Thủy lợi;

5 V Xây dựng quy trình thiết

kế, thi công và quản lý vận

hành công trình áp dụng

loại kết cấu thảm sét

1 Xây dựng quy trình thiết

kế công trình thuỷ lợi áp

dụng thảm sét

2 Xây dựng quy trình thi

công công trình thuỷ lợi áp

7/2005- 12/2005

Nguyễn Văn Minh,

Trương Văn Kiên, Lê Văn Túc, Nguyễn Văn , Hoàng Văn Thanh, Nguyễn Tường Bình- Viện KHTL miền Trung,

6 VI Đào tạo cán bộ kỹ thuật

và chuyển giao công nghệ

1 Đào tạo cán bộ thiết kế

2 Đào tạo cán bộ chỉ đạo thi

công công nghệ mới

3 Đào tạo công nhân thi

công công nghệ mới

1/2005- 6/2005

1/2005- 6/2005

2-4/2011

Nguyễn Văn Minh, Đỗ Quý Bằng, Nguyễn Đình Quang, -Viện KHTL miền Trung Nguyễn Thế Hùng-

Trường ĐHBK Đà Nẵng

- Lý do thay đổi (nếu có):

Thực tế đạt được

1 Báo cáo khoa học về

nghiên cứu hoàn thiện

công nghệ thiết kế và thi

2 Dự thảo qui trình hướng

dẫn thiết kế và thi công

thảm sét địa kỹ thuật

Dùng để thiết

kế ,thi công khi áp dụng vật liệu thảm sét chống thấm cho

công trình

Dùng để thiết

kế , thi công khi áp dụng vật liệu thảm sét chống thấm cho

công trình

- Lý do thay đổi (nếu có):

Số lượng, nơi công bố

Số lượng

Số

TT

Cấp đào tạo, Chuyên

hoạch

Thực tế đạt được

Ghi chú

(Thời gian kết thúc)

- Lý do thay đổi (nếu có):

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống cây trồng:

Ghi chú

(Thời gian kết thúc)

2

- Lý do thay đổi (nếu có):

e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế

Hiệu quả về khoa học và công nghệ: Hiện nay loại vật liệu này đã được

áp dụng gần như đại trà khắp cả nước Chủ yếu lắp đặt cho các hồ chứa nhỏ hạn chế mất nước, các bãi rác, bãi chứa xỉ quặng Các đơn vị cung cấp vật

liệu, tư vấn thiết kế và nhà thầu nắm vững phương pháp thiết kế thi công và bảo đảm khả năng chống thấm cho công trình

b) (Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạo ra so với các sản

phẩm cùng loại trên thị trường…)

Hiệu quả về kinh tế xã hội: Việc lắp đặt thảm sét của dự án tại hồ chứa nước Thới Lới huyện Lý Sơn đảm bảo nước trong hồ không bị thẩm lậu Hồ chứa tích nước, cung cấp một phần cho dân cư và nước tưới cho sản xuất

nông nghiệp trên đảo Dự án góp phần nâng cao đời sống nhân dân và bảo

II Hoàn thiện công nghệ thi công thảm sét địa kỹ thuật cho công trình thuỷ lợi Chủ trì : Nguyễn Văn Minh

III Thiết kế, thi công thử nghiệm công trình thuỷ lợi hồ chứa nước Thới Lới - huyện Lý Sơn tỉnh Quảng Ngãi

IV Theo dõi kiểm tra khả năng làm việc của thảm sét tại công trình

đã áp dụng

trình áp dụng loại kết cấu thảm sét

VI.Đào tạo cán bộ kỹ thuật và chuyển giao công nghệ Chủ trì : Nguyễn Văn Minh

MỞ ĐẦU

Để bảo đảm khả năng làm việc tốt của các công trình xây dựng cần phải

có các biện pháp chống thấm, đặc biệt đối với các công trình chứa chất lỏng (hồ chứa nước, bồn chứa các chất lỏng ) Hiện nay có rất nhiều công nghệ chống thấm cho công trình, trong các hình loại công nghệ loại vật liệu thảm sét địa kỹ thuật chưa được áp dung rộng rãi tại Việt Nam Việc áp dụng đại trà cần phải có các ứng dụng cụ thể chống thấm cho công trình, dự án thử nghiệm có nhiệm vụ hoàn thiện công nghệ thiết kế và thi công thử nghiệm thảm sét địa kỹ thuật chống thấm tại công trình hồ Thới lới huyện Lý Sơn tỉnh Quảng Ngãi

1 Luận cứ về xuất xứ và tính cấp thiết của dự án :

Khu vực miền Trung trong 25 năm qua đã xây dựng trên 200 đập hồ chứa lớn vừa và nhỏ Công trình dâng nước chủ yếu là đập đất làm bằng vật liệu địa phương.Đa số các công trình làm việc an toàn, phát huy hiệu quả phục vụ phát triển sản xuất điện (Trị An ,Thác Mơ ,Đa Mi - Hàm Thuận ), nông nghiệp, công nghiệp, cung cấp nước sinh hoạt, bảo đảm môi trường, v.v tạo ra những biến đổi sâu sắc về đời sống và xã hội ở các tỉnh miền Trung

Tuy nhiên tình trạng chung hiện nay phần lớn đập được xây dựng cách đây 15 - 20 năm đã xuống cấp nghiêm trọng, hiện tượng thấm khá phổ biến Mái thượng lưu các đập đa số đều hư hỏng, đá lát long rời, xói lở, mái hạ lưu các đập

có hệ thống tiêu thoát nước mặt xây dựng chưa tốt, thường bị xói trong mùa mưa bão Một số đập đã xảy ra sự cố gây thiệt hại đáng kể về kinh tế xã hội ở vùng hạ lưu công trình Các sự cố về đập tiêu biểu trong khu vực: [1], [2]

Đập hồ Suối Trầu (tỉnh Khánh Hoà ): sự cố vỡ đập liên tiếp 3 lần trong 3 năm 1997,1998,1999

Đập hồ Am Chúa (tỉnh Khánh Hoà ): sự cố vỡ đập 2 lần trong 2 năm

Đập hồ Cà Giây (tỉnh Bình Thuận ): xảy ra sự cố đập tháng 10/1998

Đập hồ sông Quao (tỉnh Bình Thuận ) : xảy ra sự cố đập tháng 6/1993

Các nguyên nhân chính xảy ra sự cố đập :

Nguyên nhân từ công tác khảo sát :

Đánh giá điều kiện địa chất không đầy đủ, thiếu chính xác (bỏ qua các vết nứt nẻ và nứt kiến tạo ở đập Suối Hành)

Vật liệu đắp đập không đồng nhất ngay trong một bãi vật liệu, nhưng đánh giá là đồng chất và đề nghị sử dụng chỉ tiêu cơ lý trung bình

Không nhận diện hoặc đánh giá không đầy đủ đặc tính nguy hiểm của vật liệu đất đắp trong khu vực, đó là tính trương nở mạnh, lún ướt lớn, tan rã nhanh

để đề ra các giải pháp xử lý thích hợp

Nguyên nhân từ công tác thiết kế :

Thiếu kinh nghiệm thực tế, lựa chọn chỉ tiêu đầm nện chưa phù hợp, chọn dung trọng khô thiết kế nhỏ hơn trị số cần đạt theo yêu cầu (đập Suối Trầu)

Xử lý vùng địa hình thay đổi đột ngột từ thấp đến cao không hợp lý tạo nên lún gây nứt thân đập (đập Suối Hành)

Lựa chọn mặt cắt chưa hợp lý, không tổ chức phân vùng các loại vật liệu

để phát huy các ưu điểm và hạn chế tối đa các nhược điểm của vật liệu đất đắp đập

Nguyên nhân từ công tác thi công :

Chất lượng thi công không đảm bảo yêu cầu thiết kế về dung trọng, độ ẩm, chiều dày lớp đầm, số lần đầm (Suối Trầu, Suối Hành, Am Chúa)

Vật liệu đắp đập thường không bóc bỏ hết tầng phủ thực vật quy định, nên

Thi công xử lý tiếp giáp giữa các khối đập đắp trước sau và chuyển tiếp giữa vật kiến trúc bên trong thân đập với đập thường có chất lượng rất kém, tạo điều kiện cho sự phá hoại do thấm tiếp xúc (Suối Trầu, Suối Hành, Am Chúa )

Nguyên nhân từ công tác giám sát thi công và quản lý vận hành

Công tác giám sát chất lượng xây dựng không được tiến hành thường xuyên nghiêm túc, toàn diện từ: khảo sát, thiết kế đến thi công, điều này làm cho chất lượng thi công không được bảo đảm (Suối Trầu, Am Chúa)

Trong giai đoạn quản lý vận hành thường không kịp thời phát hiện các biểu hiện ban đầu của sự cố, hoặc có phát hiện song do không nhận ra được tính chất nguy hiểm của các biểu hiện đó nên thường để xẩy ra sự cố, không có biện pháp kịp thời xử lý (Suối Trầu, Suối Hành)

Tổng kết và phân tích những nguyên nhân gây ra sự cố công trình đập trên

thế giới Middle Brooks cho thấy: Trên 60% những sự cố công trình đất do thấm gây ra và khoảng 10% sự cố công trình có tác nhân kích thích từ thấm, 30% sự

cố công trình do tràn nước mặt đập, trượt mái và các nguyên nhân khác

Hiện tượng thấm khá phổ biến trong sự cố đập ở khu vực miền Trung Hiện tượng thấm xẩy ra sau một thời gian khai thác, có nơi vài ba năm ,mười năm ,có nơi chỉ mới 1 đến 2 năm đã phát sinh thấm, thậm chí có những đập bị thấm mạnh ngay sau khi tích nước lần đầu tiên (Cà Giây, Sông Quao) Qua quan trắc nhận thấy rằng phần lớn lưu lượng thấm đo được thường lớn hơn nhiều lần

so với lượng thấm tính toán thiết kế, vị trí đường bão hòa cao hơn dự kiến và không đổ vào đống đá tiêu nước gây nên xói ngầm ở nền và thân đập

Công tác chống thấm cho các công trình giao thông, thuỷ lợi, thuỷ sản và các bãi rác thải (hiện nay đang gây ô nhiễm môi trường nước mặt, nước ngầm nghiêm trọng) đòi hỏi áp dụng công nghệ và loại vật liệu có khả năng chống

thấm cao, chi phí đầu tư thấp, công nghệ thi công đơn giản có tính cấp thiết ở khu vực miền Trung và Nam Bộ

Mục tiêu của dự án : Hoàn thiện công nghệ thiết kế và thi công thảm sét

địa kỹ thuật chống thấm các công trình thuỷ lợi, xây dựng, và giao thông, ở các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ

2 Tổng quan về các giải pháp chống thấm trong công trình xây dựng, giao thông và thuỷ lợi

Công tác chống thấm trong lĩnh vực xây dựng công trình đã được nghiên cứu nhiều, với các giải pháp rất đa dạng từ các giải pháp truyền thống đến việc

sử dụng các công nghệ, vật liệu mới rất hiện đại, hiệu quả cao v.v

a) Công trình thuỷ lợi:

Các công trình cần chống thấm : đập hồ chứa ,tuy nen , kênh dẫn qua vùng cát v.v

Các biện pháp chống thấm truyền thống đối với công trình thuỷ lợi :

+ Ưu điểm : Kết cấu đập đơn giản

Sử dụng vật liệu tại chỗ

+ Nhược điểm : Kích thước mặt cắt đập lớn, khối lượng đất đắp nhiều

- Kết cấu đập không đồng chất: do điều kiện không có bãi vật liệu cho một loại đất có cùng tính chất cơ lý như nhau và để tận dụng tối đa các vật liệu sẵn có tại chỗ nhằm giảm chi phí đầu tư Ví dụ như đập Am Chúa, Suối Hành (Khánh Hoà), Sông Quao, Cà Giây (Bình Thuận), Đập Phú Xuân (Phú Yên) v,v

+ Ưu điểm : Tận dụng được các loại vật liệu tại chỗ của địa phương

Khả năng chống thấm tốt

+ Nhược điểm : Kết cấu phức tạp Thi công khó khăn

- Đập có tường lõi mềm: sử dụng lõi mềm bằng đất sét hoặc đất sét pha cát ,loại này ít phổ biến do không có nguồn vật liệu làm lõi

+ Ưu điểm : Khả năng chống thấm tốt

Lún đều + Nhược điểm : Khan hiếm nguồn vật liệu tại chỗ

Kỹ thuật thi công phức tạp

- Đập tường nghiêng mềm: tường nghiêng đặt ở sát mái thượng lưu làm bằng đất sét chống thấm được áp dụng ở đập Đá Bàn (Phú Khánh ),Đập Núi Một (Phan Rang)

+ Ưu điểm : Hạ thấp đường bão hoà xuống nhanh tăng tính ổn định của mái đập hạ lưu Chống thấm tốt

- Đập có tường nghiêng và sân phủ phía trước mềm : áp dụng khi tầng thấm dày và nền đập thấm mạnh

+ Ưu điểm : Ít thấm nước, có tính mềm dẻo dễ thích ứng với biến hình của nền

- Đập có tường nghiêng và chân khay mềm : áp dụng khi nền có lớp thấm mạnh và tấng thấm không sâu Xây dựng một chân khay qua nền cắm sâu vào tầng không thấm

- Đập có màng chống thấm bằng tường hào xi măng - betonite: áp dụng khi đất nền là lớp bồi tích dày hơn 10 m, phía dưới là đá phong hoá nứt nẻ mạnh, hoặc trong lớp bồi tích có lẫn đá lăn, đá tảng lớn Tiến hành khoan phụt vữa dung dịch xi măng sét có các phụ gia tạo màng chống thấm trong thân đập và nền đập Đã ứng dụng để chống thấm các công trình : Đập Sông Quao, Đập Cà Giây (Bình Thuận ), đập Vạn Hội (Bình Định ), đập Dầu Tiếng (Tây Ninh)

- Đập có tường chống thấm cứng: áp dụng tại khu vực không có nguồn đất sét Tường chống thấm cứng như : gỗ, đay, bêtông, cừ bê tông cốt thép, cừ thép

Nhận xét: Các công trình xây dựng ở khu vực miền Trung và Nam Bộ về

cơ bản đảm bảo làm việc tốt, tận dụng tối đa vật liệu sẵn có tại địa phương Tuy nhiên so với các nước tiên tiến chưa ứng dụng được các công nghệ mới rẻ tiền, trình độ đội ngũ cán bộ kỹ thuật chưa cao, thiếu kinh nghiệm, công nghệ thi công lạc hậu

Trong lĩnh vực xây dựng, từ những năm 70 nhiều công nghệ và vật liệu mới đã được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi vào sản xuất mang lại hiệu quả kinh

tế - kỹ thuật rõ rệt, trong đó có các công nghệ và vật liệu chống thấm tiêu biểu như :

Công nghệ chống thấm bằng màng địa kỹ thuật (Geomembrane)

Công nghệ tường hào chống thấm bằng hỗn hợp vật liệu Betonite + ximăng

Công nghệ thảm bê tông chống thấm (Concret mats)

Công nghệ chống thấm tường cừ bản bêtông cốt thép ứng suất trước & cừ bản nhựa

Công nghệ chống thấm bằng thảm sét địa kỹ thuật (Geosynthetic Clay Liner),

3.Tình hình nghiên cứu và triển khai ở nước ngoài :

Ở các nước phát triển trên thế giới như: Mỹ, Nhật, Đức, Ý, Pháp khoảng 30 năm trở lại có nhiều công nghệ và vật liệu mới chống thấm rất hiệu quả như công nghệ của BachySoletanche (Pháp) làm tường tâm ngăn nước bằng dung dịch hỗn hợp Betonite-Ximăng (đã ứng dụng ở các công trình: Đập Dầu Tiếng (Tây Ninh), Đập Dương Đông, Đập Am Chúa (Phú Khánh), công nghệ tường tâm bằng cừ bản bêtông cốt thép ứng suất trước (Prestresed concrete sheet piles - Nhật Bản), công nghệ tường ngăn bằng màng chống thấm địa kỹ thuật

(Geomembrane), công nghệ và vật liệu thảm sét địa kỹ thuật chống thấm (Geosynthetic Clay Liner)

Công nghệ chống thấm bằng thảm sét địa kỹ thuật (Geosynthetic Clay Liner) được ứng dụng rộng rãi ở nước ngoài Trên thế giới có nhiều hãng sản xuất vật liệu thảm sét địa kỹ thuật như: CETCO (Mỹ), GEOTECHNICS (HàLan), NAU(Đức), POLYFELT(ÁO), LAVIOSA(Ý) [8], [12], [13], [14], Hàng năm các nhà máy sản xuất hàng triệu m2 cung cấp cho yêu cầu xây dựng công trình giao thông thuỷ lợi và chống ô nhiễm môi trường cho các nước trên thế giới

4 Tình hình nghiên cứu và triển khai trong nước:

Tại Việt Nam trong thời gian vừa qua công tác chống thấm đối với công trình đã được chú trọng và đã ứng dụng một số công nghệ tiên tiến như:

Ứng dụng công nghệ mới màng chống thấm Geomembrane cho một số hồ chứa do Viện Khoa học Thuỷ lợi thực hiện: hồ chứa nước Sóc Sơn (Hà Nội ),hồ chứa nước Nhà Đường (Hà Tĩnh),hồ chứa nước ăn và sinh hoạt Lục Khu (Cao Bằng )v.v

Bentonit được sử dụng làm vật liệu chống thấm cho bê tông Lê Sĩ Phóng (Đại Học Xây Dựng), Phạm Thị Thanh Lan (ĐH Thuỷ Lợi), GS.TS Dương Đức Tín (Viện KH Thuỷ lợi) đã nghiên cứu chế tạo phụ gia từ sét Bentonit Nguồn Bentonit ở Việt Nam khá phong phú có mặt ở Thanh Hoá, Vũng Tàu, Lâm Đồng Qua thu thập tài liệu và kiểm chứng ,nước ta có nguồn Bentonit chất lượng cao, trữ lượng lớn, khoảng 20 triệu tấn [4]

Tường hào chống thấm bằng hỗn hợp dung dịch Betonite+ximăng đã được ứng dụng ở công trình đập hồ chứa Am Chúa (Khánh Hoà ), đập hồ Dương

Công nghệ thảm sét chống thấm đã được ứng dụng tại hồ chứa nước Núi Một (Phan Rang) do Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam chủ trì

5 Loại vật liệu sử dụng chống thấm :

- Loại vật liệu truyền thống: đát sét, đất sét pha cát Đối với loại vật liệu này thường hạn chế về khối lượng Tại khu vực miền Trung, Tây Nguyên & Nam bộ loại đất này thường rất khan hiếm, chất lượng kém Nếu sử dụng, yêu cầu khối lượng vật liệu đất sét lớn và thi công tốn kém, chi phí đền bù giải toả lớn

- Sử dụng công nghệ và vật liệu màng chống thấm (Geomembrane): có khả năng chống thấm cao, hệ số thấm nhỏ 5x10-11 - 5x10-14 cm/s chiều dày 0,5-

20 mm, tuổi thọ 15-20 năm Nhược điểm: nhanh lão hoá dưới ánh nắng mặt trời ,dễ rách

- Thảm bêtông (Concret Matts) đã được ứng dụng rộng rãi tại Mỹ, Nhật Bản, Hà Lan , Hàn Quốc Ưu điểm: biện pháp thi công đơn giản , thời gian thi công nhanh chóng, khả năng chống thấm cao, có thể thi công trong nước Tại Việt Nam chưa được nghiên cứu ứng dụng

- Cừ bêtông cốt thép ứng suất trước (Prestressed concrete sheet piles) khi chiều cao đập và nền cần xử lý chống thấm không quá lớn ,lớp bồi tích không có

đá lăn đá tảng có thể ứng dụng công nghệ này Ưu điểm: độ bền cao, chống xâm thực tốt (phù hợp với vùng ven biển miền Trung ),thời gian thi công nhanh Nhược điẻm: kết cấu phức tạp, dễ nứt gãy do lún, khắc phục sự cố và sửa chữa khó khăn Chưa được ứng dụng tại Việt Nam

- Cừ bản nhựa (Vinyl sheet piling) ứng dụng khi đập nằm trên nền mềm yếu, tại vùng nước mặn Độ bền khoảng 30-50 năm

- Tường hào chống thấm bằng hỗn hợp dung dịch Betonite+ximăng: đào hào trong dung dịch betonite, sau đó sử dụng vật liệu hỗn hợp ximăng + betonite + phụ gia Đã được ứng dụng tại một số nơi ở Việt Nam Chi phí đầu tư lớn

- Tường hào chống thấm màng địa kỹ thuật (Geolock-vertical cut off wall) tương tự như tường hào chống thấm Betonite nhưng vật liệu chống thấm là màng địa kỹ thuật (Geomembrane) có khả năng chống thấm rất cao (K< 10-12 - 10-14cm/s) Công nghệ này chưa được nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam

- Tường chống thấm bằng vật liệu thảm sét địa kỹ thuật - (Geo synthetic Clay Liner-GCLs) được cấp bằng sáng chế số 5788413 năm 1998 tại Mỹ cho Tiến sỹ Ian D Peggs Vật liệu này có hệ số thấm rất nhỏ : K = 5x10-9 (cm/s)

Biện pháp và kỹ thuật thi công đơn giản, thời gian thi công nhanh gấp nhiều lần so với các giải pháp chống thấm truyền thống Vật liệu thảm sét địa kỹ thuật GCLs sản xuất theo dây chuyền công nghiệp theo tiêu chuẩn thống nhất , thuận tiện cho công tác thiét kế thi công, vận chuyển và kiểm soát chất lượng [8]

Sử dụng vật liệu chống thấm bằng thảm sét sẽ làm giảm khai thác tài nguyên, giảm lưu lượng thấm qua công trình, tăng độ ổn định ,cho phép giảm đáng kể mặt cắt đập, tiết kiệm 12-15% khối lượng đất đắp giảm chi phí đền

bù, vận chuyển, giải phóng mặt bằng, tăng quỹ đất phục vụ sản xuất, tăng cường

an toàn hồ chứa, hạn chế các sự cố do thiên nhiên gây ra

Chi phí rẻ hơn 8-10% so với giải pháp tường hào chống thấm Betonite+ximăng, ứng dụng tốt cho các công trình vừa và nhỏ tại khu vực miền Trung và Tây Nguyên

Với những ưu điểm như trên, vật liệu thảm sét địa kỹ thuật GCLs ngoài việc ứng dụng chống thấm đập hồ chứa, còn được ứng dụng phổ biến cho kênh

hoá chất độc hại Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng vật liệu thảm sét địa kỹ thuật GCLs chống thấm cho các loại hình công trình (xây dựng ,giao thông ,thuỷ lợi) là rất cần thiết và phù hợp với các điều kiện tự nhiên ở khu vực miền Trung

và Nam Bộ

Việc ứng dụng công nghệ và vật liệu thảm sét địa kỹ thuật GCLs chống thấm cho các loại hình công trình có yêu cầu cách nước thay thế các vật liệu truyền thống là rất cần thiết bỡi đặc tính ưu việt của vật liệu GCLs:

- Khả năng chống thấm cao K= 5x10 -9(cm/s)

- Công nghệ thi công đơn giản và nhanh chóng, đặc biệt là không phải hàn nối

- Chi phí đầu tư thấp

- Sản xuất theo dây chuyền công nghiệp với tiêu chuẩn thống nhất nên thuận tiện trong thiết kế, thi công, vận chuyển và kiểm soát chất lượng

- Loại vật liệu này rất phù hợp với khu vực miền Trung và Nam Bộ, nơi rất khan hiếm các nguồn vật liệu chống thấm tốt như đất sét

a) Cấu tạo của vật liệu GCLs[8]:

Vật liệu chống thấm GCLs là loại vật liệu phức hợp có có tính năng đặc biệt được cấu tạo bởi sét sodium bentonite ( bentonite clay sodium ) có hệ số thấm thấp nằm kẹp giữa hai lớp vải địa kỹ thuật (geotextile )

a.1 Vai trò và tính chất của lớp vật liệu giữa:

Vật liệu giữa là bentonite Bentonite có khả năng trương nở 15 ~ 17 lần so với trọng lượng của chúng Sự trương này tạo ra khả năng tự hàn gắn xung quanh những chổ thấm nước, đây chính là đặc trưng cơ bản của loại vật liệu phức hợp này

Căn cứ vào tài liệu kỹ thuật của các hãng CETCO ( Mỹ ); LAVIOSA (Ý ); POLYFELT(ÁO) [8], [10], [11] , bentonite sử dụng chế tạo thảm chống thấm địa kỹ thuật có chỉ tiêu như sau:

Bảng 1 Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của bentonite[11]

1 Hàm lượng khoáng

Montmollonite

2 Độ trương nở cho 2 g bentonite

(sau khi ngậm nước)

Trong quá trình hấp thụ nước, lớp sét khô có bề dầy giới hạn sẽ trương nở thành một lớp đồng chất có độ dẫn nước thấp KV = 5x10-11m/s bé hơn 100 lần so với một lớp đất sét cố kết đặc trưng K=1x10-9 m/s Thực tế cho thấy một lớp vật liệu chống thấm GCLs có bề dày 1-1,5cm sẽ cho những đặc trung thuỷ lực thay thế lớp đất sét đầm nén có chiều dày 60-90cm Ở những công trình đặc biệt quan trọng có yêu cầu chống thấm cao vật liệu bentonite clay sodium được gắn trực tiếp lên vật liệu polyethylene geomembrane composite tạo nên vật liệu mới có yêu cầu chống thấm tuyệt hảo KV = 4x10-14m/s ,giảm lưu lượng thấm 100.000 lần so với lớp chống thấm bằng đất đầm nén

a.2 Vai trò và tính chất của lớp vải bọc:

Lớp vải là bao bì chứa đựng và giữ ổn định lớp sét đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của lớp bentonite theo thiết kế trong quá trình vận chuyển ,thi công

Bảo vệ chống chọc thủng trong quá trình thi công, ngăn chặn sự thâm nhập các vật liệu khác, phá vỡ kết cấu chống thấm của vải

Lớp vải bên trên chịu tác động trực tiếp của vật liệu phủ khi dàn trải, và áp

thuật cao hơn lớp vải phía dưới Để đáp ứng vai trò trên, vải bọc cần khống chế chỉ tiêu khả năng chịu kéo, chịu cắt, độ giãn, khả năng chống chọc thủng

Theo tài liệu kỹ thuật của hãng CETCO (Mỹ), LAVIOSA (Ý), POLYFELT (Áo) [8], [10], [11] , , Lớp vải sử dụng chế tạo thảm chống thấm địa kỹ thuật có chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản sau :

Bảng 2 Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của vải bọc[11]

2800

≥ 222

a.3 Vai trò của lớp sợi gia cường:

Nếu không có lớp sợi gia cường, bột sét có thể bị xê dịch vị trí trong quá trình thi công và khai thác Loại vải không có gia cường thích hợp tác dụng chống thấm thấp tại những vị trí có độ dốc Trong trường hợp mái có độ dốc > 1/10 cần phải sử dụng vải có sợi gia cường gắn kết giữa hai lớp vải trên và dưới b) Tính năng kỹ thuật của vật liệu chống thấm GCLs:

Hiện nay có nhiều hãng sản xuất trên thế giới các loại sản phẩm khác nhau

về vật liệu thảm sét địa kỹ thuật , nhưng có hai nhóm sản phẩm chính sau:

- Loại thảm sét địa kỹ thuật không gia cường GCLs: Vật liệu chống thấm bao gồm lớp bentonit Clay Liner kẹp giữa hai lớp vải địa kỹ thuật (geotextile) trọng lượng thấp

- Loại thảm sét gia cường : Vật liệu chống thấm gia cường được cấu tạo bởi một lớp Betonit Clay Sodium nguyên chất kẹp giữa hai lớp vải địa kỹ thuật được xuyên kim liên tục với nhau, hoặc Betonit Clay Sodium được gắn trực tiếp trên màng địa kỹ thuật (polyethylene geomembrane composite).( Xem ở phần phụ lục )

Đá átk an

Hình 3 Chống thấm cho bãi rác

( Nguồn http://www.cetco.com )

d) Phạm vi ứng dụng của các loại thảm sét

Qua tổng kết kinh nghiệm thiết kế và xây dựng nhiều công trình trên thế

giới, kiến nghị phạm vi ứng dụng phù hợp của thảm sét địa kỹ thuật GCLs như

Thảm sét áp dụng tốt chống thấm cho hồ chứa nước có cột nước không

quá 50 m, kênh dẫn nước, bãi rác thải , đường giao thông , sân bay [8], [16]

Thảm sét GCLs Lớp p ủ

Đát thiên n iên

CHƯƠNG 1

HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ THẢM SÉT ĐỊA KỸ

THUẬT CHO CÔNG TRÌNH THỦY LỢI 1.1 Thiết kế nền công trình để lắp đặt thảm sét địa kỹ thuật

Nền công trình được xử lý theo các biện pháp truyền thống[5], [6] :

* Biện pháp cơ học: phương pháp đệm cát, phương pháp đầm chặt lớp đất mặt, phương pháp nén chặt bằng cọc cát – giếng cát, phương pháp chấn động, phương pháp nén trước

* Biện pháp vật lý: phương pháp hạ mực nước ngầm, phương pháp điện thẩm

* Biện pháp hoá học: phương pháp phụt vữa xi măng, phương pháp silicat hoá

Khi đưa thảm sét vào công trình, nền chỉ chịu tác động nặng nhất là các máy móc thiết bị thi công cộng với lớp phủ bảo vệ thảm sét Vấn đề xử lý nền cho trường hợp này không khác gì đối với các loại nền cần xử lý (Xem chuyên đề : Công nghệ thiết kế xử lý nền )

Tổng chiều dầy của lớp đất phủ bảo vệ được xác định theo công thức Koener như sau[16]:

a

ac b

b Fs

+ b=γLhcos2αtgδsin2α +C a Lcosαsin2α+γLhsin2αtgφsin2α +γh2tgφ

+ c=tgφsinαsin2(γLhcosαtgδ +C a L)

S = G1.Sinθ1

B C

T 1 = N 1.tgϕ 1

N 1 = G 1 Cos θ 1

E D' P

θ 1 θ 2

Lớp thảm sét địa kỹ thuật có hệ số ma sát bé, góc nghiêng của lớp thảm sét địa kỹ thuật có thể lớn nên cần kiểm tra ổn định trượt lớp bảo họ theo mặt tiếp xúc với tường hay kiểm tra ổn định của lớp thảm sét địa kỹ thuật theo mặt tiếp xúc với thân đập

Kiểm tra lớp bảo hộ tường nghiêng hình 1-1

Hình 1-1: Sơ đồ kiểm tra ổn định lớp bảo hộ thảm sét địa kỷ thuật

Khối đất BCDD’ có trọng lượng G1 có thể gây ra trượt theo mặt phẳng CD dưới tác dụng của lực tiếp tuyến

S1 = G1 sinθ1

Lực ma sát có tác dụng giữ lại T1= N1 tgϕ1

Ta có: T1 = G1 cosθ1tgϕ1

Trong đó:

ϕ1 - góc ma sát của lớp bảo vệ và tường nghiêng

Ap lực đất bị động của khối đất ADD’ là E có tác dụng chống trượt Phản lực E làm với phương ngang một góc δ, trong tính toán có thể lấy δ ≈ 0 Theo Erangberi có thể xác định δ theo công thức

δ = (2 6)2

1 θ −Điều kiện cân bằng giới hạn của lớp bảo vệ là:

E cosδ + G1cos2θ tgϕ - G1sinθ1cosθ1 = 0 Nên:

M1

E =

δ

ϕθθ

θcos

coscos

1 1 1

Giá trị của Et có thể tính theo công thức áp lực đất bị động

Kiểm tra ổn đinh cùng lớp bảo vệ của nó hình 1-2: tương tự như tính ổn định lớp bảo vệ Khối đất gây trượt là MM1BF có trọng lượng G2, góc nghiêng mặt trượt là θ2 và áp lực đất E của khối đất AMM1

Hình 1-2: Kiểm tra ổn định thảm sét và lớp bảo hộ của nó

Hình 1.2: Kiểm tra ổn định thảm sét và lớp bảo hộ của nó

Trong công trình có áp dụng thảm sét ,tính thấm của công trình giảm xuống so với các trường hợp bình thường hàng 100 lần ,vì vậy công trình sẽ ổn định hơn do không có dòng thấm lớn /

( Xem chuyên đề : Tính toán ổn định )

1.4 Hoàn thiện công nghệ thiết kế nối tiếp đập dâng