Công nghệ hút chân không trong xử lý nến đất yếu bằng bấc thấm và hiệu quả áp dụng tại một số công trình ở việt nam

Th Yếu tố thời gian để đạt cố kết ngang Th Yếu tố thời gian theo phương ngang TV Yếu tố thời gian theo phương thẳng đứng tth Thời gian để đất cố kết thấm hoàn toàn, thường lấy tth > 10

bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học mỏ địa chất

lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña b¶n th©n C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nªu trong luËn v¨n lµ trung thùc vµ ch−a tõng cã ai c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh nµo kh¸c

Hµ Néi, ngµy 5 th¸ng 10 n¨m 2010 T¸c gi¶ luËn v¨n

§ç Hång Th¾ng

Mục lục Trang phụ bìa

Lời cam đoan

I.2 Sơ lược lịch sử ra đời của công nghệ hút chân không ứng dụng

trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm

7

I.2.1.Mô hình có màng ngăn (hệ thống thấm Menard™) 8 I.2.2 Mô hình không có màng ngăn (hệ thống thấm Beau™) 9 I.3 Một số thành tựu ứng dụng của công nghệ hút chân không ở

Trung Quốc và Việt Nam

10

I.3.1 Xử lý nền đường đất yếu Zhuhai Qinglubei (phần phía nam) 11

I.3.3 Xử lý nền nhà máy điện Nhơn Trạch II- Đồng Nai 12

Chương II Cơ sở lý thuyết của công nghệ hút chân không

trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm

II.1.3.1 Thiết bị dùng trong HVDM 21

II.2.1.7 Thiết kế giám sát và kiểm tra hiệu quả sau khi xử lý 35

II.2.2 Quy trình thi công của công nghệ HVDM 36

Chương III: phân tích hiệu quả ứng dụng công nghệ hút chân không ở Việt Nam

42 III.1 Một số kết quả ứng dụng công nghệ HVDM tại Việt Nam 42 III.1.1 Công trình nhà máy Khí - Điện Cà Mau 42 III.1.1.1.Điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng nhà máy 42

III.1.3.1.Điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng nhà máy 56

III.2.Đánh giá hiệu quả ứng dụng công nghệ hút chân không tại Nhà máy điện Nhơn Trạch II- Đồng Nai

63

III.2.1 Phân tích hiệu quả rút ngắn thời gian thi công 63 III.2.2 Phân tích, đánh giá hiệu quả về kỹ thuật 85 III.2.3 Phân tích đánh giá hiệu quả về bảo vệ môi trường 90

Danh mục các ký hiệu và các chữ viết tắt

1 Danh mục các ký hiệu

A Hệ số tra bảng theo góc ma sát trong của đất

Cα Hệ số từ biến của đất

D85 Đường kính của hạt sét tương đương với 85% lọt qua màng lọc (mm)

D50 Đường kính của hạt sét tương đương với 50% lọt qua màng lọc (mm)

D15 Đường kính của hạt sét tương đương với 15% lọt qua màng lọc (mm)

D10 Đường kính của hạt sét tương đương với 10% lọt qua màng lọc (mm)

D Hệ số tra bảng theo góc ma sát trong của đất

D Đường kính vùng ảnh hưởng của bấc thấm

dS Đường kính khu vực đất bị xáo trộn do thi công bấc thấm

d Đường kính tương đương của bấc thấm

e Hệ số rỗng tương ứng với thời điểm kết thúc cố kết thấm

eoi Hệ số rỗng ứng với ứng suất bản thân ở giữa lớp i, xác định bằng đường cong e=f(p)

EU Môđun tổng biến dạng trạng thái không thoát nước (kG/cm2)

E0 Môđun tổng biến dạng (kG/cm2)

Fs Hệ số lấy bằng 4 ữ 5

H1 Chiều dày vùng hoạt động nén ép trước khi xử lý (m)

hi Chiều dày của lớp phân tố thứ i (m)

h Chiều dày vùng hoạt động thấm, h bằng chiều dày vùng hoạt động nén ép với trường hợp thoát nước 1 chiều và bằng 1/2 chiều dày vùng hoạt động nén ép với trường hợp thoát nước hai chiều (m)

H Chiều dày của lớp đất cần tính toán độ lún tức thời (m)

K Hệ số tra bảng, phụ thuộc vào hình dạng, kích thước công trình và chiều sâu tính toán

K’s Hệ số thấm của đất (cm2/s)

K s Hệ số thấm của đất ở khu vực bị xáo trộn do cắm bấc thấm (cm2/s)

KV Hệ số thấm thẳng đứng của đất (cm2/s)

Kh Hệ số thấm ngang của đất (cm2/s)

Kf Hệ số thấm của màng lọc (cm2/s)

lm Chiều dài nhả nước lớn nhất của bấc thấm (m)

L Chiều dài bấc thấm (m)

l Chiều sâu của bấc thấm (m)

m Hệ số điều kiện làm việc của móng

n Hệ số khoảng cách giữa các bấc thấm

nf Độ lỗ rỗng của màng lọc

O50 Đường kính của hạt lớn hơn 50% lỗ của bấc thấm (mm)

O15 Đường kính của hạt lớn hơn 15% lỗ của bấc thấm (mm)

O95 Cỡ hạt lớn nhất mà các hạt nhỏ hơn nó đều lọt qua màng lọc của bấc thấm Thí nghiệm rây đất được tiến hành bằng cách sàng các hạt có đường kính liên tiếp nhau đến khi có 5% lọt qua màng lọc (ASTM D 4751), Thường O95 = 75 mm

Pa áp lực không khí (kG/cm2)

qW Độ nhả nước của bấc thấm (m3/ngày)

qreq Độ nhả nước yêu cầu của bấc thấm (m3/ngày) Bo và nnk (2003) đề xuất nên lấy qreq = 10-6 m/s cho 100 mm chiều rộng bấc thấm

R0 Sức chịu tải quy ước (kG/cm2)

S Lực hút chân không, thường bằng 7 ữ 9 T/m2

St Độ lún tại thời điểm t (m)

Si Độ lún tức thời của đất (m)

Th Yếu tố thời gian để đạt cố kết ngang

Th Yếu tố thời gian theo phương ngang

TV Yếu tố thời gian theo phương thẳng đứng

tth Thời gian để đất cố kết thấm hoàn toàn, thường lấy tth > 10 năm

t Thời điểm tính toán

U Độ cố kết yêu cầu tại thời điểm t (%)

Uh Độ cố kết ngang của đất (%)

σ ứng suất trong đất (kG/cm2)

σ ' áp lực có hiệu (hiệu quả) của đất(kG/cm2)

σc áp lực tiền cố kết của đất (kG/cm2)

γ Khối lượng riêng của đất dưới mực nước ngầm (g/cm3)

γ r Khối lượng riêng của đất trên mực nước ngầm (g/cm3)

γ w Khối lượng riêng của nước (g/cm3)

εh Độ lún cuối cùng của đất yếu tương đương với 25% chiều dài của bấc được

đặt vào trong đất (m)

σ'tt áp lực có hiệu thực tế trong đất do thi công bằng phương pháp cố kết chân không (kG/cm2)

∆σ' Gia số cả áp lực có hiệu khi xử lý nền bằng phương pháp hút chân không so với phương pháp gia tải thông thường (kG/cm2)

σz ứng suất gây lún tại độ sâu z (kG/cm2)

σpt ứng suất gây lún tại độ sâu z = 0 (kG/cm2)

ξ Hệ số kinh nghiệm, lấy bằng 0,9

σbti ứng suất bản thân ở giữa lớp phân tố thứ i (kG/cm2)

σzi ứng suất phụ thêm ở giữa lớp phân tố thứ i (kG/cm2)

σ1 ứng suất trong đất gây bởi tải trọng thông thường (kG/cm2)

2 Danh mục các chữ viết tắt

tài liệu tham khảo

[1] Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình: Nhà máy Khí - Điện Cà Mau [2] Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình: Nhà máy điện Nhơn Trạch II-

[5] Bộ GTVT (2001), Qui trình khảo sát và thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu 22 TCN 262-2000, NXB Giao thông Vận tải

[6] Công văn số 182/BXD-KHCN ngày 11/5/2009 của Bộ Xây dựng về việc trả lời chấp thuận áp dụng tiêu JGJ 79-202 của Trung Quốc tại các công trình Nhà máy Khí - Điện Cà Mau

[7] Công văn số 336/BXD-KHCN ngày 30/7/2009 của Bộ Xây dựng về việc trả lời chấp thuận áp dụng tiêu JGJ 79-202 của Trung Quốc tại các công trình Công trình nhà máy tơ sợi tổng hợp Polyeste PVTer -Hải Phòng

[8] Đỗ Minh Toàn (2004) Sự hình thành đặc tính Địa chất công trình của đất, Bài giảng cho học viên cao học ngành Địa chất công trình

[9] Hoàng Văn Tân, Trần Đình Ngô, Phạm Xuân Trường, Phạm Xuân, Nguyễn Hải (1997) Những phương pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu, NXB Xây dựng

[10] Hồ sơ thiết kế kỹ thuật BVTC công trình: Nhà máy Khí - Điện Cà Mau [11] Hồ sơ thiết kế kỹ thuật BVTC công trình: Nhà máy xơ sợi tổng hợp Polyeste PVTer -Hải Phòng

[12] Hồ sơ thiết kế kỹ thuật BVTC công trình: Nhà máy điện Nhơn Trạch II-

Đồng Nai

[13] Nguyễn Hồng Hải (2003), Tính toán xử lý nền đất yếu trong trường hợp chiều sâu giếng cát hoặc bấc thấm nhỏ hơn vùng gây lún, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

[14] Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Phương Duy, Nguyễn Duy Lâm (1998) Công nghệ mới xử lý nền đất yếu bằng Vải địa kỹ thuật và Bấc thấm

[15] Tạ Đức Thịnh (2009) Tổng quan về đất yếu và phương pháp xử lý nền đất yếu

ở Việt nam, Báo cáo hội thảo Nền đất yếu, phương pháp khảo sát và xử lý [16] Tiêu chuẩn thiết kế xử lý nền đất yếu bằng hút chân không JGJ 79-202 của Trung Quốc Bản tiếng Anh

[17] Tiêu chuẩn thiết kế va thi công nền đường đắp trên nền đất yếu JTJ 017-96 của Trung Quốc Bản dịch tiếng việt

[18] Tiêu chuẩn thiết kế va thi công nền đường đắp trên nền đất yếu JTJ 017-96 của Trung Quốc Bản dịch

[19] J.CHU, S.W.YAN (2008) Đánh giá độ cố kết cho các công trình gia tải trước bằng hút chân không, tạp chí Địa kỹ thuật số 1 năm 2008

[20] Varaksin (2007) Tập bài giảng Về xử lý đất yếu và kỹ thuật nền móng công trình, 5/2007

[21] Web site Công ty cổ phần xây lắp dầu Việt Nam - http://www.pvc.vn [22] Chu, J and Yan, S W (2005) “Estimation of degree of consolidation for vacuum preloading projects.” International Journal of Geomechanics, ASCE, Vol

[25] Yan, H.S and Cao, D.Z (2005) “Application of low-level vacuum preloading technique in offshore projects.” Ocean and River Hydraulics, No 3, 41-43

-Mở đầu 1.Tính cấp thiết của đề tài

Công nghệ hút chân không để đẩy nhanh quá trình cố kết trong xử lý nền đất bằng bấc thấm đ# được áp dụng thành công ở một số nước như Mỹ, Pháp, Trung Quốc,… Trung Quốc là một trong các nước đ# tiến hành thử nghiệm đầu tiên trong

điều kiện thiếu vật liệu gia tải trước và đang triển khai ở Việt Nam Công nghệ này đ#

được Uỷ ban Khoa học Thượng Hải (Trung Quốc) giám định đạt tiêu chuẩn tiên tiến quốc tế JGJ 79-202, hiện đang được áp dụng tại nhiều công trình xây dựng cảng biển,

đường bộ và đường hàng không, được nhiều quốc gia đón nhận

So với phương pháp gia cố bằng bấc thấm kết hợp gia tải trước bằng khối đắp thông thường, công nghệ hút chân không có nhiều ưu điểm vượt trội như: tiết kiệm

được kinh phí xây dựng do rút ngắn thời gian thi công; có thể kiểm soát được chất lượng căn cứ vào các điều kiện địa chất khác nhau để thiết kế nên các thông số thi công phù hợp; thực tế, đảm bảo vệ sinh môi trường

Hiện nay, nhờ sự hợp tác của Công ty Fecon với viện Shanghai Hanbor (Trung Quốc), năm 2009 công nghệ này du nhập vào Việt Nam Tuy nhiên, việc hiểu biết đầy

đủ của các Chuyên gia Việt Nam về cơ sở lý thuyết của phương pháp, công nghệ thi công do đang được Trung Quốc đăng ký bảo hộ bản quyền nên còn hạn chế

Để tìm hiểu bản chất của phương pháp, cũng như hiệu quả ứng dụng của nó trong điều kiện địa chất ở Việt Nam, dần dần làm chủ được công nghệ và ứng dụng rộng r#i ở nước ta cần phải nghiên cứu bố sung thêm Vì vậy, đề tài:

“Công nghệ hút chân không trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm và hiệu quả

áp dụng tại một số công trình ở Việt Nam”là rất cần thiết

2 Mục đích của đề tài

Bước đầu làm sáng tỏ cơ sở lý thuyết, các bước tính toán thiết kế cũng như trình

tự công nghệ thi công của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng Bấc thấm kết hợp cố kết

nền bằng công nghệ hút chân không Từ những tài liệu thu thập ở một số công trình đ# ứng dụng tại Việt Nam, đánh giá hiệu quả của phương pháp

3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là công nghệ hút chân không trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm (tìm hiểu cơ sở lý thuyết, tính toán thiết kế, thiết bị và trình tự thi công )

Phạm vi nghiên cứu: các bước thiết kế, công nghệ thi công và phân tích kết quả hiệu quả ứng dụng công nghệ này ở một số công trình tại Việt Nam

4 Nội dung nghiên cứu của luận văn:

Để đạt được mục đích và nhiệm vụ của đề tài đặt ra, nội dung nghiên cứu của luận văn bao gồm:

- Tổng quan về Công nghệ hút chân không ứng dụng trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm

- Cơ sở lý thuyết của công nghệ hút chân không trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm

- Phân tích hiệu quả ứng dụng công nghệ hút chân không ở Việt Nam

Tiến hành phân tích tài liệu nhằm xác định độ tin cậy, tính khách quan, tính cập nhật của các tài liệu Phân tích và tổng hợp là chia đối tượng nghiên cứu thành từng bộ phận, từng mặt, từng yếu tố để nhận thức từng thuộc tính rồi dựa vào kết quả phân tích để liên kết các bộ phận, các mặt, các yếu tố đó lại nhằm nhận thức thuộc tính chung;

-Phương pháp địa chất: bao gồm đi thực tế tìm hiểu công nghệ, quan sát khu vực

xử lý, thu thập số liệu quan trắc, để phân tích làm sáng tỏ điều kiện địa chất các khu vực nghiên cứu;

-Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: bao gồm thực nghiệm tại hiện trường xuyên tĩnh, cắt cánh với mục tiêu thu thập các thông tin, để kiểm chứng về đối tượng nghiên cứu

-Phương pháp tính toán: dựa vào các kết phân tích, kết quả nghiên cứu thực nghiệm sử dụng các phương pháp toán học, sử lý số liệu và thiết kế xử lý nền đất yếu bằng công nghệ hút chân không và gia tải trước bằng khối đắp

6 ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

1 Kết quả nghiên cứu nhằm bổ sung cơ sở lý thuyết của công nghệ hút chân không trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm ở Việt Nam;

2 Các kết quả nghiên cứu có thể tham khảo để thiết kế xử lý nền đất yếu bằng công nghệ hút chân không ở điều kiện Việt Nam

7.Cơ sở tài liệu của luận án:

Luận án được hoàn thành trên cơ sở các tài liệu:

1 Kết quả xử lý nền đất yếu bằng công nghệ hút chân không ở các công trình: nhà máy Khí - Điện Cà Mau; nhà máy điện Nhơn Trạch II- Đồng Nai; nhà máy xơ sợi tổng hợp Polyeste PVTer -Hải Phòng, bao gồm:

+Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình;

+Nhiệm vụ thiết kế (yêu cầu kỹ thuật );

+ Hồ sơ thiết kế kỹ thuật bản vẽ thi công;

+ Báo cáo kết quả quan trắc địa kỹ thuật: quan trắc lún, quan trắc áp lực nước lỗ rỗng; quan trắc biến dạng ngang; quan trắc ổn định mái dốc

2 Các tài liệu về tiêu chuẩn thiết kế xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm, bấc thấm kết hợp công nghệ hút chân không: 22TCN 262-2000; JGJ 79-202

3 Tài liệu xử lý nền đất yếu bằng công nghệ hút chân không ở các công trình: nhà máy lọc hoá Qingdao, Zhuhai Qinglubei (phần phía nam) (Trung Quốc)

8 Cấu trúc của luận văn

Cấu trúc của luận văn bao gồm 3 chương, tổng cộng 101 trang với 23 hình vẽ và 12

ảnh chụp tư liệu, được bố cục như sau:

-Chương I Tổng quan về Công nghệ hút chân không ứng dụng trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm

-Chương II Cơ sở lý thuyết của công nghệ hút chân không trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm

-Chương III: Phân tích hiệu quả ứng dụng công nghệ hút chân không ở Việt Nam -Chương IV: Kết luận và kiến nghị

lý Khoa học, khoa Địa chất, Công ty FECON, Công ty CP tư vấn đầu tư xây dựng Đông Dương đ# tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong việc hoàn thành luận văn này

Đề tài nghiên cứu của luận văn liên quan đến công nghệ mới và phức tạp, nên bản luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được các nhận xét

và góp ý để đề tài nghiên cứu được hoàn thiện hơn

Chương I Tổng quan về Công nghệ hút chân không ứng dụng

trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm

I.1 Khái niệm về đất yếu và nền đất yếu

I.1 1 Khái niệm đất yếu

“Đất yếu”- là một khái niệm được sử dụng rộng r#i trong xây dựng Cũng có nhiều quan niệm khác nhau, nhìn chung có hai quan niệm sau:

Quan điểm thứ 1: đất yếu là những loại đất mới được thành tạo, thuộc các giai

đoạn đầu của quá trình hình thành tạo đá Đất có hệ số rỗng tự nhiên e > 1.0; sức chịu tải nhỏ RH<1 kG/cm2; tính biến dạng cao, thông thường Eo <50 kG/ cm2 Theo quan

điểm này, các loại đất loại sét trạng thái dẻo chảy, chảy; các loại cát hạt nhỏ, mịn trạng thái rời; các loại trầm tích bị mùn hoá, than bùn hoá đều thuộc đất yếu [9] Quan niệm này được sử dụng nhiều khi nghiên cứu ĐCCT có tính khu vực, chưa gắn với một dạng xây dựng cụ thể nào, chủ yếu phục vụ cho quy hoạch

Quan điểm thứ 2: đất yếu là những loại đất không thoả m#n cho nhu cầu sử dụng vào mục đích xây dựng như làm nền, làm môi trường bố trí các công trình xây dựng, kể cả làm VLXD Khi muốn khai thác sử dụng chúng phải có giải pháp xử lý thích hợp (gia cố, xử lý nền)

Dựa theo các tiêu chuẩn Việt Nam TCXD 245-2000, 22TCN 262-2000, tham khảo các tiêu chuẩn phân loại đất ASTM, BS, phân loại trạng thái đất của Terzagi và Peck, F.P Xavarensky, N.V Kolomen sky,V.Đ Lômtađze, E.M.Xergeev, SNIP II 15–

74, GOXT–25100 95, đất yếu có những đặc điểm như sau;

* Sức chịu tải quy ước thường nhỏ, Ro < 1.0 kG/cm2, mô đun tổng biến dạng Eo

< 50 kG/cm2;

* Đất thường xốp, có hệ số rỗng lớn (e > 1.0 ) ở trạng thái từ dẻo chảy đến chảy ( I s > 0.75 ), sức chống cắt thấp ( Cu < 0.15 kG/ cm2, sức kháng xuyên đơn vị qc < 10

kG/cm2, giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 < 5 ), thường chứa hàm lượng hữu cơ cao và có nguồn gốc hồ đầm lầy;

* Đất thường là các loại trầm tích trẻ chưa được cố kết (mức độ thành đá thấp)

và chủ yếu là đất loại sét cố kết thông thường, b#o hoà nước, có thể coi là hệ phân tán hai pha ( chỉ gồm các hạt đất và nước chứa trong lỗ rỗng ) Nếu không có biện pháp xử

lý đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên nền có phân bố đất yếu này có thể sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được [5],[15]

I.1 2 Khái niệm nền đất yếu

Nền là tập hợp các lớp đất đá tự nhiên hoặc nhân tạo, có nhiệm vụ tiếp nhận tải trọng công trình qua móng truyền xuống Hay nói rõ hơn, nền là thuật ngữ để chỉ phần

đất đá nằm dưới móng công trình trong phạm vi ảnh hưởng trực tiếp của công trình Với các công trình dân dụng và công nghiệp, phạm vi ảnh hưởng đó được chỉ ra bởi độ sâu

ảnh hưởng của tải trọng công trình Độ sâu đó được xác định bởi biểu thức sau:

σzi ≤ (0,1 ữ 0,2) σbti

Trong đó: σzi – ứng suất phụ thêm tại độ sâu z;

σbti – ứng suất bản thân của đất tại độ sâu z

Trong xây dựng thuỷ công, ngoài việc xác định độ sâu ảnh hưởng của công trình còn phải kể đến phạm vi ảnh hưởng thấm của đập Phạm vi đó được xác định tại vị trí

có lưu lượng đơn vị q < 0,01 l/phút

Nền đất yếu là nền đất mà trong đó có phân bố các loại đất yếu Trong đề tài nghiên cứu của mình, chúng tôi quan niệm đất yếu như quan điểm thứ nhất Vì vậy, nền

đất yếu là nền đất không đáp ứng được yêu cầu xây dựng công trình Muốn đáp ứng

được yêu cầu đó, nền phải được gia cố hoặc nếu không, phải thay đổi quy mô, kết cấu công trình

Hiện nay, trong xây dựng có rất nhiều phương pháp xử lý và gia cố nền đất yếu, một trong những phương pháp hiệu quả nhất, đẩy nhanh quá trình cố kết của đất là phương pháp hút chân không với áp lực cao kết hợp với bấc thấm (High vacuum

dewatering method - HVDM ), so với các phương pháp xử lý nền đất yếu thông thường thì công nghệ hút chân không (gia tải bằng hút chân không) có nhiều ưu điểm vượt trội như sau:

-Rút ngắn 50% thời gian thi công;

-Tiết kiệm được 30% giá thành xây dựng;

-Có thể kiểm soát được chất lượng căn cứ vào các điều kiện địa chất khác nhau

để thiết kế nên các thông số thi công phù hợp;

-Thi công đảm bảo vệ sinh môi trường

I.2 Sơ lược lịch sử ra đời của công nghệ hút chân không ứng dụng trong xử

lý nền đất yếu bằng bấc thấm

Công nghệ hút chân không trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm (Vacuum consolidation) đ# được Tiến sĩ W.Kjellman đề xuất lần đầu tiên vào năm 1952 Bản chất của phương pháp là sử dụng áp lực chân không truyền vào trong đất thông qua một

hệ thống tiêu thoát nước được bố trí trước trong nền đất (thường là bấc thấm ) Nhờ áp lực của máy hút chân không, nước và khí ở các lỗ rỗng trong đất được thoát ra qua hệ thống tiêu thoát nước thẳng đứng và ống dẫn ngang ra ngoài một cách liên tục, do đó

đất nền nhanh chóng được cố kết Tuy nhiên để áp dụng triển khai ra thực tế gặp nhiều khó khăn do đòi hỏi công nghệ rất phức tạp

Trước sự phát triển của khoa học công nghệ ứng dụng của những năm cuối thế

kỷ XX, phương pháp này lại được nghiên cứu ứng dụng rộng r#i ở các nước Trung Quốc, Pháp, Mỹ và Nhật bản Đến nay, nó đ# được phát triển thành một công nghệ

đáng tin cậy và hiệu quả trong xử lý nền đất yếu

Hiện nay, nhờ sự hợp tác của Công ty Fecon với Viện Shanghai Hanbor (Trung Quốc), năm 2009 công nghệ này du nhập vào Việt Nam đ# và đang được ứng dụng tại một số công trình đạt hiệu quả rất tốt như các công trình Nhà máy điện Nhơn Trạch II-

Đồng Nai; Nhà máy Khí - Điện Cà Mau; Nhà máy xơ sợi tổng hợp Polyeste PVTer thuộc khu công nghiệp Đình Vũ Hải Phòng

Sau Trung Quốc, Thái Lan, Hàn Quốc, Malaysia, Việt Nam đ# có thể nằm vào danh sách những nước ở Châu á có sử dụng thành công công nghệ xử lý đất yếu bằng công nghệ hút chân không Công nghệ này là lựa chọn lý tưởng, thay cho biện pháp gia tải trước bằng khối đắp, đặc biệt đối với công trình xây dựng ở khu vực khan hiếm vật liệu đắp hoặc đòi hỏi tốc độ thi công nhanh

Ngày nay, trên thế giới phổ biến có 2 mô hình cố kết đất bằng hút chân không: mô hình có màng ngăn và mô hình không có màng ngăn Các mô hình này thường được kết hợp với biện pháp gia tải trước nhằm tăng nhanh thời gian cố kết đất

I.2.1.Mô hình có màng ngăn (hệ thống thấm Menard™):

Theo mô hình này, sau khi bấc thấm được cắm vào trong đất bằng khung thép và rải đệm cát lên trên, các ống dẫn nước ngang và hệ thống tiêu thoát nước thẳng đướng

sẽ được lắp đặt Sau đó, các ống dẫn nước ngang này có thể được nối với gờ của r#nh dung dịch sét bentonit ở biên của khu vực cần xử lý Các hệ thống này được bao kín bằng màng chống thoát chân không (Hình 1.1a) Nhược điểm lớn nhất của hệ thống này chính là hiệu quả của nó phụ thuộc vào sự kín khí của màng bao quanh Nếu chân không bị thoát ra ngoài thì công tác xử lý sẽ không có hiệu quả Do hạn chế về thiết bị, vật liệu thi công và yêu cầu hiệu quả kỹ thuật của công tác xử lý, hệ thống này chỉ được

sử dụng cho một khu vực nhỏ hẹp, khó xử lý cho một khu vực rộng

Hình 1.1: Các sơ đồ hệ thống hút chân không

a Sơ đồ hệ thống có màng ngăn (hệ thống thấm Menard™);

b Sơ đồ hệ thống không có màng ngăn (hệ thống thấm Beau™)

Chú thích: 1 Khối đắp gia tải trước; 2 Bấc thấm; 3 Máy hút chân không; 4 Đất yếu;

5 RTnh bao quanh chu vi khu vực xử lý và được lấp dung dịch sét bentonit; 6 Tường chống thấm; 7 Hệ thống thu nước

I.2.2 Mô hình không có màng ngăn (hệ thống thấm Beau™):

Giống như hệ thống của Menard, bấc thấm cũng được đặt vào trong đất Nếu diện tích khu đất cần xử lý quá rộng, để áp dụng phương pháp HDVM ta cần chia nhỏ diện tích thành các khu riêng lẻ rồi xử lý theo từng khu một Trong hệ thống của Beau, từng bấc thấm riêng lẻ sẽ được nối trực tiếp với hệ thống ống dẫn chân không và máy hút chân hệ thống thu nước (Hình 1.1b).Không giống như hệ thống có màng ngăn nêu trên, hệ thống này không xảy ra sự thoát chân không do các bấc thấm làm việc độc lập Tuy nhiên, yêu cầu về khả năng kết nối hàng trăm bấc thấm sẽ làm tăng giá thành của công tác xư lý nền, ngoài ra sự làm việc đồng thời của chúng sẽ làm giảm áp lực chân không (do bị chia thành quá nhiều kênh hút chân không), do đó sẽ kéo dài thời gian cố kết của nền đất Chính vì vậy, hệ thống này ít được sử dụng hơn so với hệ thống của Menard

Nhận thức được những ưu và nhược điểm trên, năm 2000 Xu Shi Long- Chủ tịch Hội đồng quản trị Công ty cổ phần cảng Loan Tân Hải, đ# đề xuất phương pháp HVDM™ (High Vacuum Consolidation Method) trên cơ sở hệ thống có màng (hệ thống Menard™) Điểm khác biệt lớn nhất của HVDM™ so với hệ thống Menard nói trên chính hệ thống gia tải trước, tức thay tải trọng khối đắp để gia tải trước bằng cách bơm nước lên trên mặt khu vực cần xử lý Do đó, dễ dàng điều chỉnh áp lực tác dụng và tải trọng cũng tác dụng được trực tiếp hơn tới nền do nước thường có hình dạng của vật chứa chúng Ngoài ra, các hệ thống ống thu nước của HVDM™ cũng được cải tiến để làm tăng hiệu quả thoát nước của cả hệ thống

Hình 1.2 Mặt bằng thi công chỉ ra sự khác nhau khi áp dụng thi công 2 hệ thống hút chân không

a Thi công theo sơ đồ hệ thống HDVM™, tại nhà máy điện Nhơn Trạch II-

Đồng nai, các bấc thấm không nối với hệ thống hút chân không

b Thi công theo sơ đồ hệ thống Beau™, áp dụng tại cảng Posco, tất cả các bấc thấm được nối với hệ thống hút chân không;

Trung Quốc và Việt Nam

Phương pháp xử lý nền đất yếu sử dụng công nghệ hút chân không (HVDM™ )

đ# được áp dụng thành công ở một số nước Trung Quốc là nước đ# tiến hành thử nghiệm đầu tiên ở một số nơi do thiếu vật liệu gia tải trước và đ# đạt được hiểu quả rất tốt

Hiện nay có rất nhiều phương pháp để gia cố nền đất yếu: đệm cát, cọc cát, trụ vật liệu rời thoát nước thẳng đứng, trụ đất -xi măng, bấc thấm + gia tải trước bằng khối

đắp Tuy nhiên, công nghệ hút chân kết hợp với bấc thấm đ# sử dụng bơm hút chân không với áp suất cao để duy trì liên tục hút nước, khí trong đất ra ngoài rất hiệu quả,

sẽ rút ngắn được thời gian cố kết của đất So với các phương pháp xử lý nền đất thông

b

a

thường thì công nghệ hút chân không có nhiều ưu điểm vượt trội như: tiết kiện được 30% giá thành xây dựng; rút ngắn 50% thời gian thi công; có thể kiểm soát được chất lượng căn cứ vào các điều kiện địa chất khác nhau để thiết kế nên các thông số thi công phù hợp; thi công đảm bảo vệ sinh môi trường

Công nghệ này đ# được Uỷ ban Khoa học Thượng Hải (Trung Quốc) giám định

đạt tiêu chuẩn tiên tiến quốc tế, hiện đang được áp dụng tại nhiều công trình xây dựng cảng biển, đường bộ và đường hàng không, được nhiều quốc gia đón nhận trong đó có Việt Nam

Sau đây xin giới thiệu một số công trình đ# áp dụng thành công công nghệ hút chân không trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm HDVMTM ở Trung Quốc và Việt Nam đ# đem lại hiệu quả

I.3.1 Xử lý nền đường đất yếu Zhuhai Qinglubei (phần phía nam) [12]

Đoạn đường cần xử lý dài 5 km và có bề rộng mặt đường là 60 m, tổng diện tích cần xử lý là 318.000 m2 Theo báo cáo kết quả khảo sát địa chất cho thấy, điều kiện địa chất công trình khá phức tạp, bề dày tầng đất yếu tới 26 m Đất thuộc loại bùn sét chứa hữu cơ, trong đó hàm lượng hữu cơ chiếm 6,7%, hệ số thấm 10-8 cm/s

Yêu cầu kỹ thuật của dự án sau khi xử lý:

1) Cường độ của đất phải đạt trên 130 kPa;

2) Modul tổng biến dạng đạt trên 30 Mpa;

3) Tổng độ lún còn lại nhỏ hơn 30 cm

Sau khi xử lý bằng gia tải thông thường kết hợp với phương pháp làm chặt đất, các chỉ tiêu kỹ thuật trên vẫn chưa đạt yêu cầu Do yêu cầu rút ngắn thời thi công, nên

đ# áp dụng phương pháp xử lý nền đất yếu bằng công nghệ hút chân không (HVDM) và

đ# đạt được hiệu quả như mong muốn (Hình 1.3) Chính quyền thành phố Chu Hải đ# ban hành văn bản (2006-#17) về việc công nhận hiệu quả kỹ thuật, khả năng rút ngắn thời gian thi công của công nghệ này và được đề nghị sử dụng rộng r#i trong các vùng ở Chu Hải

I.3.2 Xử lý nền nhà máy lọc hoá Qingdao[12]

Nhà máy Qingdao nằm trong khu vực gần biển, chịu tác dụng của thuỷ triều Đất

ở khu vực này có chứa hữu cơ, kết quả thí nghiệm hàm lượng hữu cơ sau khi đốt đạt 6% Mặt khác, nước ngầm trong khu vực này lại có tính ăn mòn bê tông nhẹ Yêu cầu

kỹ thuật của dự án là sau xử lý nền phải đạt được:

1.) Cường độ của phần đất đắp đạt trên 150kPa và modul tổng biến dạng đạt 10MPa;

2.) Cường độ của phần đất yếu phải đạt trên 120 kPa và modul tổng biến dạng

đạt trên 8 MPa

-Phương án thiết kế xử lý nền đất yếu ban đầu cho dự án là cọc đất-ximăng, thi công theo phương pháp trộn sâu Phương án này bị bác bỏ ngay do hàm lượng hữu cơ trong đất cao và nước ngầm lại có tính axít nhẹ, vì vậy cọc đất - ximăng trộn sâu trong

điều kiện đó khó đạt hiệu quả mong muốn

-Phương án thiết kế xử lý nền tiếp theo được đưa ra là chất tải trước kết hợp với phương pháp làm chặt đất Kết quả là cường độ của phần đất đắp và đất yếu đạt được lần lượt là 170kPa và 130 kPa nhưng vẫn chưa thoả m#n yêu cầu về biến dạng

-Phương án được lựa chọn cuối cùng là sử dụng công nghệ hút chân không HVDM, kết quả đạt được sau khi xử lý đ# đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật của dự

án, đặc biệt là khắc phục được hiện tượng lún nhiều và lún không đều

I.3.3 Xử lý nền nhà máy điện Nhơn Trạch II- Đồng Nai

Nhà máy Điện Nhơn Trạch II- Đồng Nai với công suất 750 MW cung cấp sản lượng điện trung bình 4,5 tỷ KWh/năm, được xây dựng trên khu vực có tổng diện tích khoảng 9,3 ha tại x# Phước Khánh - huyện Nhơn Trạch- tỉnh Đồng Nai, do công ty cổ phần xây lắp Dầu khí Việt Nam làm chủ đầu tư Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, vị trí xây dựng có lớp đất yếu (bùn sét chứa hữu cơ) tương đối dày mà lại phân bố

ở ngay trên bề mặt Yêu cầu kỹ thuật của dự án là sau khi xử lý, nền đất phải đạt cường

độ từ 3ữ10 tấn/m2 và độ lún dư còn lại không vượt quá 10cm trong 10 năm tiếp theo

Do yêu cầu rút ngắn thời thi công, nên đ# áp dụng phương pháp xử lý nền đất yếu bằng công nghệ hút chân không (HVDM), kết quả đ# đạt được yêu cầu kỹ thuật và

d

c

còn rút ngắn được 6 tháng thời gian thi công, tiết kiệm được 1.151.431.100.000 VNĐ

so với phương pháp gia tải trước bằng khối đắp Với kết quả đó đ# tạo đà cho Công ty

cổ phần xây lắp Dầu khí Việt Nam tiếp tục triển khai áp dụng công nghệ hút chân không ở các dự án Nhà máy Polyeste Hải Phòng; kho khí hoá lỏng LPG-Thị Vải trong năm 2008ữ2010 đ# tiết kiệm được 100.000.000USD cho ngân sách quốc gia

Việc đưa ra biện pháp xử lý nền đất yếu mới bằng công nghệ hút chân không đ# góp phần làm phong phú các phương pháp xử lý nền, móng trong công tác xây dựng nói chung Với diện tích phân bố đất yếu lớn, cùng với nhu cầu phát triển không gian đô thị, sự cạn kiệt nguồn vật liệu đắp sẽ làm tăng giá thành nếu gia tải trước bằng khối đắp, thì công nghệ hút chân không đặc biệt phù hợp với điều kiện Việt Nam

Hình 1.3: Một số hình ảnh về nền đất và xử lý nền đất của nhà máy Zhuhai Qinglubei, Trung Quốc

a, b Nền đất trước khi xử lý, đất ở trạng thái dẻo chảy đến chảy;

c Nền đất được xử lý bằng phương pháp HVDM (hút chân không kết hợp với gia tải bằng nước);

d Đất sau xử lý có thể ổn định trên bờ dốc với góc dốc rất lớn

Chương II cơ sở lý thuyết của công nghệ hút chân không

trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm

II.1 Cơ sở lý thuyết của công nghệ hút chân không

II.1.1 Cơ sở lý thuyết

Như đ# nêu ở trên, HVDM™ là một công nghệ được phát triển trên cơ sở dùng lực hút chân không gây cưỡng bức pha khí và nước, làm cho đất được cố kết nhanh chóng Do đó, cơ sở lý thuyết của HVDM™ cũng chính là cơ sở lý thuyết chung của công nghệ cố kết đất bằng hút chân không Trong đất, khi tính toán cố kết bằng gia tải trước thông thường, ta không quan tâm tới áp lực của không khí bởi vì chúng không

ảnh hưởng tới kết quả của quá trình cố kết (chủ yếu là dựa vào áp lực có hiệu trong đất) mặt khác, áp suất không khí là một thông số ít thay đổi, khi đó ứng suất tổng trong đất

được biểu diễn theo công thức sau:

u +

= σ '

Nhưng với công nghệ gia tải trước bằng hút chân không, tải trọng gia tải trước

được thay thế bằng áp lực chân không, nên nó liên quan mật thiết với áp lực không khí Vì vậy, trong trường hợp này, ứng suất tổng trong đất ở công thức ( 2.1 ) được viết lại:

a

P

u + +

γr - khối lượng thể tích tự nhiên của đất nằm trên mực nước ngầm;

γw - khối lượng riêng của nước;

h - chiều dày của lớp đất nằm trên mực nước ngầm

z

áp suất không khí

Hình 2.1 Các thông số của đất nền

Khi không tiến hành hút chân không, với phương pháp chỉ gia tải thông thường, khi nước thoát ra, phần áp lực bị chuyển thành áp lực có hiệu là:

ut = z γw + Pa (2.4) Khi đó, áp lực có hiệu của đất đạt được giá trị:

) (

ư

= σ

σ '

a w

Thực tế, các máy hút chân không không đạt được hiệu quả 100%, nên khi tính

đến hiệu suất của máy nck% thì áp lực có hiệu thực tế đạt được là:

a ck w

được biểu diễn trên đường thẳng nằm ngang (Hình 2.2)

hút chân không, có dùng bấc thấm

hút chân không, kết hợp với thoát nƯớc cho bấc thấm

Mửùc nửụực ngaàm

Chaõn khoõng

Baỏc thaỏm Mửùc nửụực trong baỏc thaỏm

Mửùc nửụực ngaàm

Phaàn ủửụùc coỏ keỏt

Chaõn khoõng hút chân không,không dùng bấc thấm

Hình 2.2 Các hình biểu diễn ứng suất tổng và ứng suất hiệu quả trong đất khi hút chân không không có bấc thấm (a), hút chân không có kèm bấc thấm (b), cố kết thẳng đứng dưới áp suất không khí Pa - thoát nước 2 chiều (c) và cố kết chân không với mực nước trong bấc thấm thay đổi (d)

Từ các hình vẽ trên cho thấy, áp lực có hiệu tăng dần lên khi có kèm bấc thấm và thoát (hút) nước trong bấc thấm Dưới đây là một số hình minh hoạ quá trình cố kết của

đất nền theo thời gian của phương pháp chất tải thông thường và hút chân không kết hợp gia tải trước (Hình 2.3)

∆p (ửựng suaỏt gia taỷi cho trửụực)

Thụứi gian P (aựp lửùc chaõn khoõng) Thụứi gian

-100 0 100

Hình 2 3 Quá trình cố kết theo thời gian của phương pháp chất tải trước thông thường (a) và cố kết chân không kết hợp với gia tải trước (b) cùng đạt được áp lực có hiệu như nhau nhưng với cố kết chân không, tải chất lên nhỏ hơn nhiều và do đó giàm nguy cơ phá hoại nền đất

Do áp lực chân không được thay thể tải trọng của khối đắp để gia tải trước, nên

nó giảm được nguy cơ phá hoại đất (Hình 2.4) Từ đây, ta có thể thấy hiệu quả đáng kể của phương pháp này so với phương pháp chất tải thông thường

45

q'

p'

ε =0 h 2

1

h Vùng có ε >0

Vùng có εh <0

D E A

C B

A Vùng phá huỷ

Hình 2.4: Đồ thị biểu diễn đường ứng suất chân không trên biểu đồ (p’, q’)

Trong đó:

2

) (

'

' 3 '

'

' 3 '

1 δ

δ +

= q

εh- biến dạng ngang;

đường phá huỷ: q’=p’.sin ϕ’;

Khi chất tải mà điểm B vượt quá vùng an toàn, đất sẽ bị phá hoại Còn đối với hút chân không, do đất được cố kết đẳng hướng nên δ1’= δ3’, đường ứng suất AE luôn nằm trong vùng an toàn

II.1.2 Sơ đồ Hệ thống HVDM

Về cơ bản, sơ đồ thi công của công nghệ này tương tự sơ đồ hệ thống có màng ngăn của Menard™ Tuy nhiên, hệ thống Menard™ và HVDM™ đều đ# được đăng ký bản quyền nên chúng cũng có một số điểm khác biệt nhất định Sơ đồ hệ thống HVDM

được biểu diễn trên Hình 2.4 Trong sơ đồ này, màng chống thoát chân không được rải lên trên đệm cát và xuống 1/2 đáy của r#nh chứa dung dịch sét bentonit hoặc polyacrylate Bên trên màng này, ta rải vải địa kĩ thuật để tăng cường độ cho màng và bảo vệ màng khỏi bị phá huỷ Nếu bề dày lớp đất cần xử lý nằm sâu hơn chiều sâu của r#nh, thì ta có thể xây thêm tường ngăn để tránh thoát chân không ra ngoài Tường sẽ xuyên qua khu vực đất yếu ít nhất 3 m

Khoảng chiều dài của bấc thấm nằm trong đệm cát phải lớn hơn hoặc bằng 500mm Mặt khác, cả hệ thống phải đảm bảo là một hệ thống kín không để thoát chân không Các đoạn ống dẫn chân không phải bố trí có các van một chiều Các ống thu nước được bố trí với mật độ 6 ống/ 20m Các lớp bấc thấm ngang nằm dưới ranh giới trên của đệm cát khoảng 100-200 mm Khoảng cách yêu cầu giữa chúng là 6 m

Hình 2.4 : Sơ đồ hệ thống HVDM

1.Đất yếu; 2.Máy hút chân không; 3.RTnh chứa dung dịch sét; 4.Tường ngăn; 5.Màng chống thoát chân không (có vải địa kỹ thuật rải bê trên); 6 Hệ thống thu nước; 7.Đập chứa nước; 8.Lớp cát đệm; 9.Mực nước trong đập; 10.Bấc thấm; 11 Hệ thống ống thu nước và các bấc thấm ngang; 12 Lớp đất yếu phía trên; 13 Ranh giới lớp; 14 Lớp đất

đắp bù lún; 15.Vải địa kỹ thuật rải lên trên khối gia tải nhằm tăng độ ổn định

II.1.3 Thiết bị, vật liệu của HVDM

II.1.3.1 Thiết bị dùng trong HVDM

Phương pháp HVDM chủ yếu gồm hệ thống thoát nước và hệ thống hút chân không và đựơc bố trí theo sơ đồ hình 2.5 Trong hệ thống hút chân không có 4 phần chính: hệ thống bấc thấm, hệ thống ống dẫn ngang, hệ thống máy bơm chân không, hệ thống màng kín Các hệ thống này hoạt động theo nguyên lý sau:

Thứ nhất, khu vực cần xử lý được tách riêng khỏi không gian nền đất yếu của cả khu vực bằng cách sử dụng màng chân không và r#nh chứa dung dịch sét hoặc tường ngăn chân không để tạo thành một hệ thống kín

Thứ hai, dưới áp lực của áp suất chân không và áp lực của nước gia tải trước, nước lỗ rỗng và khí dư được thoát ra từ nền đất yếu b#o hoà thông qua hệ thống bấc thấm (PVD)

Ba là, nước trong lớp đệm cát sẽ được thoát ra ngoài qua hệ thống ống thu nước gắn với máy bơm chân không

Sự hợp nhất công nghệ

Hệ thống chân không

không

Hệ thống gắn kín

Hệ thống bơm

Hệ thốngthoát nuớc đúng

Hệ thốngthoát

nuớc ngang

Hình 2.5 Sơ đồ tổ chức của phương pháp HVDM

+) Thiết bị thi công bấc thấm

Thiết bị thi công bấc thấm điển hình nhất được mô tả trên Hình 2.6 Công tác chuẩn bị tập kết thiết bị, máy móc và san lấp mặt bằng trước khi tiến hành cắm bấc thấm Hiện nay, cần cẩu thường được sử dụng phổ biến nhất trong thi công bấc thấm là loại KATO 2500, có sức nâng 60 tấn và chiều sâu thi công tối đa là 40m [14]

Hình 2.6: (1) Thiết bị thi công bấc thấm: a giàn thi công bấc thấm đặt trên cần cẩu; b sơ đồ thi công bấc thấm; c mặt cắt ngang của khung cắm bấc thấm và bấc thấm (2) Các loại hình dạng của khung cắm bấc thấm

+) Thiết bị hút chân không

Hiện nay có rất nhiều loại thiết bị hút chân không, nhưng nói chung chúng đều

được chế tạo dựa trên 3 công nghệ sau:

• Các máy bơm chân không chuyển vị dương (Hình 2.7a) sử dụng cơ cấu co gi#n buồng khí Nguyên lý hoạt động của loại thiết bị này là hút khí vào buồng khí ở một

đầu, sau đó bịt kín đầu đó lại và đẩy khí thoát ra ở đầu kia Quá trình này lặp đi lặp lại nhiều lần đến khi hút hết khí ra ngoài Cơ chế hoạt động này thường dùng cho các máy hút chân không có công suất nhỏ và trung bình, thời gian thường kéo dài, hiệu quả thấp

• Máy hút chân không momen, còn được gọi là máy hút phân tử, nó sử dụng vòi phun các chất lỏng đặc hoặc các lưỡi quay với tốc độ cao để đẩy các phân tử khí từ buồng khí ra ngoài (Hình 2.7b; 2.7c)

• Máy hút chân không bẫy: dùng để bẫy khí ở trạng thái cứng hoặc b#o hoà Phương pháp HVDM là phương pháp hút chân không với áp suất cao Vì vậy, thiết bị được sử dụng trong thi công phương pháp này là các máy hút chân không momen với công suất khoảng 70-90% áp suất không khí Theo tiêu chuẩn JGJ79-2002, diện tích tối đa sử dụng trong xử lý nền đất yếu của một máy là 1000ữ1500 m2 [16]

Bơm chân không là một loại máy bơm chìm sâu, công suất định mức của mỗi máy bơm là 7.5KW Mỗi bộ máy bơm chân không gồm có ba phần: thiết bị vòi phun, hộp nước và bơm chìm

H×nh 2.7: Mét sè c¬ chÕ hót ch©n kh«ng a.M¸y hót ch©n kh«ng chuyÓn vÞ d−¬ng (khÝ tho¸t ra theo chiÒu mòi tªn);

b.C¬ cÊu cña m¸y hót ch©n kh«ng tua bin ph©n tö;

c.M¸y hót ch©n kh«ng ®−îc sö dông trong ph−¬ng ph¸p HVDM

C¸c th«ng sè kü thuËt cña m¸y b¬m ch©n kh«ng sö dông trong c«ng nghÖ HVDM

II.1.3.2 Vật liệu sử dụng trong HVDM

Công nghệ HVDM sử dụng các vật liệu: cát hạt trung đến thô, bấc thấm và vải

địa kỹ thuật và màng chống thoát chân không (Hình 2.8) Dưới đây là các yêu cầu cụ thể của từng loại vật liệu

+) Cát để đảm bảo thoát nước cho bấc thấm, nó được dùng làm lớp đệm cát và

được rải lên trên bề mặt với chiều dày ít nhất đạt 0,5m Vật liệu cát được chọn là cát hạt trung đến thô với hàm lượng sét không quá 3%, hệ số dẫn nước lớn hơn 1x10-2 cm/s, khối lượng thể tích khô lớn hơn 1,5 g/cm3 [5], [14]

+) Bấc thấm:

Bấc thấm được lựa chọn tuỳ vào từng loại đất Các thông số về thấm, nhả nước

và cường độ của bấc thấm phải thoả m#n các điều kiện sau: [16]

• Hệ số thấm: Kf > 2K’s ( 2.9)

Trong đó: Kf - hệ số thấm màng lọc của bấc thấm;

K’s - hệ số thấm của đất

• Yêu cầu về lọc nước:

O95 ≤ ( 2ữ3 )D85 (2.10) Trong đó: O95 - cỡ hạt lớn nhất mà các hạt nhỏ hơn nó đều lọt qua màng lọc của bấc thấm Thí nghiệm rây đất được tiến hành bằng cách sàng các hạt có đường kính liên tiếp nhau đến khi có 5% lọt qua màng lọc (ASTM D 4751) Thường O95 = 75 mm

O50 - đường kính của hạt lớn hơn 50% lỗ của bấc thấm;

D85 - đường kính của hạt sét tương đương với 85% lọt qua màng lọc;

D50 - đường kính của hạt sét tương đương với 50% lọt qua màng lọc;

Hình 2.8: Một số loại bấc thấm (a) và cấu tạo của một số loại bấc thấm phổ biến hiện nay (b) [14]

• Yêu cầu về chống tắc bấc thấm [16]:

nf ≥ 30%

O95 ≥ 3D15

O15 ≥ (2 ữ 3)D10 100K’s < Kf < 100 m/s Trong đó:

nf - độ lỗ rỗng của màng lọc;

O15 - đường kính của hạt lớn hơn 15% lỗ của bấc thấm;

D15 - đường kính của hạt sét tương đương với 15% lọt qua màng lọc;

D10 - đường kính của hạt sét tương đương với 10% lọt qua màng lọc

• Yêu cầu về độ nhả nước của bấc thấm [16]:

Khi lưu lượng nhả nước của bấc thấm nhỏ hơn lưu lượng nước thoát ra trong đất thì sẽ xảy ra hiện tượng cản trở trong bấc thấm (well resistance) Để loại bỏ hiện tượng này, trong tính toán cần phải lựa chọn loại bấc thấm có lưu lượng nhả nước (qw) lớn hơn lưu lượng nước thoát ra trong đất

Theo Xie (1987) và Wang và Chen (1996), để có thể bỏ qua hiện tượng đó thì phương trình sau phải được thoả m#n :

1 , 0 4

2

<

m w

h l q

k

π

Trong đó: qW - độ nhả nước của bấc thấm;

kh - hệ số thấm ngang của đất;

lm - chiều dài nhả nước lớn nhất của bấc thấm

Từ đây, ta suy ra:

2

85 ,

2

85 ,

req

T

C l U q

4

10 π ε

Với:

εh- độ lún cuối cùng của đất yếu tương đương với 25% chiều dài của bấc được

đặt vào trong đất

U10 - độ cố kết đạt 10%;

l - chiều sâu của bấc thấm;

Ch - hệ số cố kết ngang của đất;