Nghiên cứu ứng dụng cừ bản nhựa PVC biến tính chống sạt lở công trình huấn luyện trong điều kiện biến đổi khí hậu tại quân khu 9

Hóa học & Kỹ thuật mơi trường NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỪ BẢN NHỰA PVC BIẾN TÍNH CHỐNG SẠT LỞ CƠNG TRÌNH HUẤN LUYỆN TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TẠI QUÂN KHU Nguyễn Thế Tiến, Bùi Hồng Hà, Nguyễn Thị Xn Hồng* Tóm tắt: Bài báo trình bày tóm tắt kết nghiên cứu ứng dụng cừ nhựa PVC biến tính chống sạt lở cơng trình huấn luyện điều kiện biến đổi khí hậu Qn khu Cừ PVC biến tính có chất lượng tương đương với số loại cừ ngoại nhập Mỹ Hà Lan giá thành 70% Loại vật liệu có nhiều ưu điểm vượt trội so với vật liệu truyền thống khác (ghi nhôm, cừ gỗ, bao cát…), đồng thời phù hợp ứng dụng chống sạt lở cho cơng trình ven sơng, kênh rạch cơng trình qn khác Từ khóa: Cừ nhựa PVC biến tính, Sạt lở, Biến đổi khí hậu MỞ ĐẦU QK9 có tầm quan trọng đặc biệt mặt quốc phòng an ninh Hệ thống cơng trình huấn luyện QK9 có vai trị ý nghĩa vô quan trọng công xây dựng bảo vệ tổ quốc, đặc biệt đơn vị dọc biên giới phía Tây đất nước Các cơng trình phân bố chủ yếu địa bàn hiểm yếu, phức tạp, nơi chịu tác động mạnh có mức độ nhạy cảm cao thay đổi môi trường tự nhiên mưa, bão, lũ lụt, xâm nhập mặn, phèn hóa sạt lở, sụt lún đất… Hàng năm gây tốn vô lớn phải khắc phục, tu sửa, làm cơng trình nhanh chóng bị xuống cấp, phá hủy Đối với cơng trình huấn luyện từ cấp sư đoàn trở xuống, đơn vị thường sử dụng vật liệu truyền thống để chống sạt lở như: bê tông cốt thép, bao cát, cừ gỗ… Gần đây, số đơn vị áp dụng số vật liệu như: cừ composite cừ nhựa PVC [3] Bê tông cốt thép loại vật liệu kiên cố, có độ bền cao theo thời gian Tuy nhiên, nhược điểm nặng nên gặp nhiều khó khăn vận chuyển, xây dựng, lắp ráp cơng trình Ngồi ra, giá thành cho việc ứng dụng vật liệu bê tông cao loại vật liệu khác Bao cát gỗ sử dụng nhiều việc xây dựng hầm hào công dễ thi cơng có giá thành vừa phải Tuy nhiên, tuổi thọ loại vật liệu thấp Cừ nhựa PVC biến tính (đã UV hóa) giải pháp chống sạt lở hiệu cho kênh rạch, sơng ngịi, bờ biển vùng đất yếu Cừ nhựa có ưu điểm là: khơng bị lão hóa xạ mặt trời ổn định với nhiệt độ môi trường, bền thời gian; Không bị ăn mịn nước mặn, chua, phèn nhiễm vi sinh; gọn nhẹ vận chuyển, giá thành vừa phải thi công lắp đặt dễ dàng Trong thời gian qua, Viện Nhiệt đới môi trường (Viện NĐMT) nghiên cứu ứng dụng thành công cừ nhựa PVC biến tính chống sạt lở cơng trình huấn luyện cho đơn vị quân đội địa bàn Quân khu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu [1] 242 N T Tiến, B H Hà, N T X Hồng, “Nghiên cứu ứng dụng cừ nhựa … Quân khu 9.” Thông tin khoa học cơng nghệ CBN có thành phần nhựa PVC phối trộn với cao su số phụ gia với tỷ lệ định nhằm tăng độ dẻo, độ bền va đập chịu thời tiết khắc nghiệt Thành phần CBN sau: - Nhựa Poly viny clorua; - Chất ổn định nhiệt, ozon; - Chất chống lão hóa xạ mặt trời; - Chất chống côn trùng, nấm mốc; - Bột độn, bột màu; - Chất cải thiện tính lý; - Các phụ gia khác Bảng Những yêu cầu kỹ thuật CBN [1] TT Những yêu cầu kỹ thuật Đơn vị tính Yêu cầu cần đạt Độ cứng Shore D ≥ 75 Độ bền kéo Mpa ≥ 42 Độ dãn dài thời điểm đứt % ≥ 40 Độ bền uốn Mpa ≥ 65 Ưu điểm loại vật liệu dễ dàng gia cơng chế tạo theo nhiều kiểu dáng khác phụ thuộc vào địa hình nơi lắp đặt mục tiêu sử dụng Thường CBN chế tạo theo dạng gần giống hình chữ U, I Z 2.2 Địa điểm nghiên cứu [2] Nhóm thực nhiệm vụ phối hợp với Phòng KHQS/QK9 tiến hành điều tra khảo sát số đơn vị trọng điểm để lựa chọn địa điểm ứng dụng mơ hình chống sạt lở Qua khảo sát thống lựa chọn khu huấn luyện thuộc eBB3/fBB330 đóng Tp.Long Xuyên đơn vị nằm vùng bị tác động mạnh BĐKH, NBD có tính đặc trưng, đại diện cho vùng làm sở cho việc nhân rộng kết sau để áp dụng mơ hình 2.3 Phương pháp lắp đặt cơng trình hào, hầm trú ẩn, bãi ném lựu đạn CBN [1] CBN thiết kế chế tạo thành module riêng lẻ dạng chữ Z Mỗi module có ngàm kết nối dạng T dạng C nhằm liên kết module với tạo thành tường theo chiều dài cơng trình vững Hình Cừ nhựa PVC biến tính Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017 243 Hóa học & Kỹ thuật mơi trường Kích thước lựa chọn sau: - Độ dày bản: 4,5 mm; - Chiều rộng nhựa: 320 mm; - Chiều dài cừ: tùy vào ứng dụng cho cơng trình huấn luyện Việc thi cơng lắp đặt CBN có nhiều phương pháp khác tùy thuộc vào địa chất, địa hình cơng trình - Ở vùng đất yếu dùng phương pháp thủ công vồ gỗ - Đối với đất cứng hơn, dùng gầu máy dùng thiết bị thủy lực chuyên dùng ấn cừ nhẹ nhàng xuống - Tại vùng đất khơng đồng nhất, đất cứng có sỏi đá, dùng cừ sắt đóng xuống sau nhấc lên cho cừ nhựa xuống 2.3.1 Tính tốn vật tư 2.3.1.1 Đối với hai tuyến hào vận động a) Hai tuyến hào vận động hai tuyến ném có tổng chiều dài 190m, Các cừ lắp đặt ốp vào hai bên thành hào, hai cừ có giằng inox Số lượng CBN tính tốn sau: - (190 x 2)m hào x bản/m x 1,75m/bản = 1.995m - (190 x 2)m hào x bản/m x 1,25m/bản = 1.425m b) Dọc theo hai tuyến hào bố trí 04 hầm trú ẩn (hàm ếch), sử dụng loại cừ CBN3 dày 4,5 mm làm tường bao, sử dụng loại cừ CBN5 dày 10,0 mm làm mái che nhằm tăng độ cứng mái Số lượng tính tốn sau: - Tường bao: (3,0 + 1,6x2)m x bản/m x 1,85m/bản x = 137,64 m - Mái che: (3,4m/bản x bản/m x 1,6m) x = 43,52 m 2.3.1.2 Đối với hai tuyến ném Tại hai tuyến có hai vị trí để đội thực ném lựu đạn Tuyến ném bao gồm hố ném phía trước có ụ chắn hình vịng cung đắp đất Kích thước tuyến ném: R x H x S = (10,0 x 1,3 x 2,5)m - Chiều cao H tính điểm cao - Chiều sâu S bao gồm chiều sâu hố ném Số lượng CBN tính tốn sau: - (10 m x bản/m x 1,55m/bản) x = 186 m 2.3.1.3 Đối với tuyến xuất phát Số lượng tính tốn sau: - Tường bao: (5+2+2)m x bản/m x 2,25m/bản = 60,75 m - Mái : 5,5m/bản x bản/m x 2m = 22 m * Như vậy, tổng số lượng cừ cần thiết sử dụng cho cơng trình (mục 1+2+ 3): - Loại cừ 4,5 mm: 3.804,39 m làm tròn 3.810 m - Loại cừ 10,0 mm: 65,52 m làm trịn 66 m 2.3.1.4 Tính tốn nhu cầu thép giằng neo 244 N T Tiến, B H Hà, N T X Hồng, “Nghiên cứu ứng dụng cừ nhựa … Quân khu 9.” Thông tin khoa học công nghệ Nhằm làm tăng độ cứng, vững thành hào, nhóm thực thiết kế giằng thép inox để cố định cừ nhựa kè hai mặt tuyến hào vận động Thanh giằng thiết kế đầu chốt cố định, đầu tạo ren để bắt ốc Kích thước giằng Ф6mm dài 0,6m Số lượng giằng neo tính tốn cho 190 m x thành hào Cứ cách 1m lắp đặt giằng, số lượng giằng 180 2.3.2 Thi công lắp đặt Theo tiêu chuẩn Cơng binh, hào có độ sâu tối thiểu 1m, tuyến chờ (hàm trú ẩn) chứa 10-12 người, hàm ếch (trú ẩn vận động) chứa 2-4 người Là vùng đất thấp nên hào đào sâu 0,5m gặp phải nước ngầm, vậy, hào phải làm nửa nửa chìm Hàm trú ẩn hàm ếch phải làm nửa nửa chìm Qua khảo sát thực tế Trung đồn cho thấy, khu vực thi cơng vùng đất yếu, việc lắp đặt tường chắn CBN tương đối đơn giản, dùng vồ gỗ đóng cừ xuống đất Phương án thi công lắp đặt sau: 2.3.2.1 Đối với hai tuyến hào vận động Thi cơng tường chắn phía đảm bảo độ sâu hào 1m thi công tường chắn phía ngồi đảm bảo độ hào so với đất tự nhiên 0,5m Sơ đồ hình ảnh lắp đặt CBN hào vận động Hình 2, Hình Sơ đồ lắp CBN hào vận động Hình Thi cơng tuyến hào vận động Sử dụng CBN có độ dày 4,5mm đóng xuống đất theo tỷ lệ 1:0,75 tường trong, tức 1m 0,75m chìm đất; theo tỷ lệ 0,5:0,75 tường ngoài, tức 0,5m 0,75m chìm đất Cừ đóng dọc theo theo hai bên thành hào theo chiều thẳng đứng, cừ nối với khe nối, khoảng cách hai hàng cừ 0,5m, hai hàng cừ lèn đất chặt Cứ khoảng 1m chiều dài hào lắp đặt giằng giữ hai bên thành hào với 2.3.2.2 Đối với hai ụ ném tuyến ném Sơ đồ hình ảnh thi cơng lắp đặt CBN tường chắn ụ ném Hình 4, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017 245 Hóa học & Kỹ thuật mơi trường Hình Sơ đồ lắp CBN tường chắn ụ ném Hình Thi công ụ ném 2.3.2.3 Đối với hầm trú ẩn Sơ đồ hình ảnh thi cơng lắp đặt hầm trú ẩn Hình 6, Hình Sơ đồ lắp CBN hầm trú ẩn Hình Thi công hầm trú ẩn KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Sau q trình thi cơng, lắp đặt mơ hình cừ nhựa, nhóm thực đánh giá khả chống sạt lở mơ sau [1]: 3.1 Kiểm nghiệm, đánh giá chất lượng CBN trước sau lắp đặt cơng trình Để đánh giá chất lượng CBN trước sau lắp đặt cơng trình chúng tơi gửi mẫu đến Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường chất lượng để kiểm nghiệm Nội dung kiểm nghiệm bao gồm: - Kiểm nghiệm, đánh giá tính lý cừ nhựa trước chạy UV nước: Độ cứng, độ bền kéo, độ dãn dài thời điểm đứt, độ bền uốn, độ bền va đập - Kiểm nghiệm độ lão hóa thời tiết nhân tạo với nguồn đèn huỳnh quang UV nước thời gian 96 - Kiểm nghiệm, đánh giá tính lý cừ nhựa sau chạy UV nước: Độ cứng, độ bền kéo, độ dãn dài thời điểm đứt, độ bền uốn, độ bền va đập - Kiểm nghiệm, đánh giá tính lý cừ nhựa sau lắp đặt cơng trình: Độ cứng, độ bền kéo, độ dãn dài thời điểm đứt, độ bền uốn độ bền va đập 246 N T Tiến, B H Hà, N T X Hồng, “Nghiên cứu ứng dụng cừ nhựa … Quân khu 9.” Thông tin khoa học công nghệ TT Những yêu cầu kỹ thuật Bảng Kết kiểm nghiệm CBN Kết kiểm Yêu cầu nghiệm Phương pháp thử cần đạt CBN5 CBN3 ISO 868:2003 ≥ 75 81 82 ASTM D 638-10 ≥ 42 48 45,4 ASTM D 638-10 ≥ 40 60 70 Độ cứng (Shore D) Độ bền kéo (Mpa) Độ dãn dài thời điểm đứt (%) Độ bền uốn (Mpa) ISO 178:2010 ≥ 65 71,1 68,8 Độ bền va đập Kj/m ASTM D 256 ≥5 7,1 7,6 (Nguồn: Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường chất lượng 3, 2015) Kết kiểm nghiệm cho thấy tiêu đạt tiêu chuẩn cho phép theo Tiêu chuẩn ASTM, ISO 178:2010 ISO 868:2003 3.2 Đánh giá chất lượng cơng trình từ đưa vào hoạt động Cơng trình chống sạt lở điều kiện BĐKH NBD cho bãi ném lựu đạn thật eBB3/fBB330/QK9 thức đưa vào hoạt động từ tháng 3/2015 đến Trong thời gian qua bãi ném lựu đạn thật có đợt ném lựu đạn với 1.055 lượt người cho đơn vị eBB3/fBB330, e892/An Giang, lữ Pháo binh, lữ 256 Thông tin lữ 226 Cao xạ Hiện trạng chất lượng cơng trình đánh sau: - Quá trình huấn luyện, tổ chức luyện tập ném lựu đạn thuận tiện bảo đảm an toàn tuyến huy, tuyến chờ, tuyến hào vận động hầm ếch kè chắn CBN - Bãi ném lựu đạn thật khơng cịn bị sạt lở sau lần mưa lớn nước thủy triều lên xuống - Chất lượng cừ nhựa tốt, chưa thấy có dấu hiệu bị gãy vỡ mảnh lựu đạn hay đất đá, đồng thời khơng bị lão hóa hay xuống cấp tác động môi trường 3.3 Đánh giá hiệu phục vụ công tác huấn luyện Qua đợt diễn tập sản phẩm Sư đoàn đánh sau: - Về tính động: CBN nhẹ dễ dàng mang vác, đặc biệt hiệu nơi có địa hình xấu khó di chuyển Nếu so sánh với ghi nhơm 90 kg/tấm CBN nhẹ nhiều (từ – kg/tấm) Một ưu điểm CBN nhựa đường hành quân gặp đường lầy lội khó dùng cừ lót đường cho đội qua - Về thời gian nhân lực lắp đặt: Thời gian lắp đặt rút ngắn nhiều so với vật liệu khác (ghi nhôm, gỗ) Nếu lắp đặt hầm huy cấp Sư đồn sử dụng ghi nhơm từ 15 – 20 ngày cần khoảng 50 - 60 người Còn sử dụng CBN cần 10 người lắp đặt thời gian tiếng - Về chất lượng cơng trình: CBN có độ chắn tương đương vật liệu khác, nhiên có ưu điểm sử dụng nhiều lần Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017 247 Hóa học & Kỹ thuật môi trường - Chất lượng cừ nhựa tốt, chưa thấy có dấu hiệu bị gãy vỡ mảnh đạn hay đất đá, đồng thời khơng bị lão hóa hay xuống cấp tác động môi trường 3.4 Đánh giá hiệu kinh tế Để so sánh hiệu kinh tế việc sử dụng cừ nhựa PVC biến tính với vật liệu khác mà Sư đoàn sử dụng lắp đặt cơng trình huấn luyện xem xét tiêu chí sau: - Nguồn cung cấp vật tư; - Chi phí vận chuyển vật tư từ nơi cung cấp tới vị trí tập kết lắp đặt; - Tuổi thọ (độ bền) vật liệu; - Giá thành vật tư cần để lắp đặt đơn vị cơng trình huấn luyện Từ tiêu chí nêu lập bảng so sánh đây: Bảng So sánh hiệu kinh tế vật tư lắp đặt cơng trình huấn luyện fBB330/QK9 Tiêu chí so sánh Loại vật Nguồn Nhân cơng TT liệu Chi phí v/c Tuổi thọ Giá thành cung cấp lắp đặt 91,5 Cừ PVC Ổn định chuyến xe 20 năm 10 người tr/hầm Ghi 15 chuyến 50-60 Ổn định >20 năm Rất cao nhôm xe người Không ổn Nhiều 15 Trên 100 Cừ gỗ năm định chuyến xe tr.đ/hầm người Từ bảng cho ta thấy sử dụng CBN rẻ nhất, đồng thời sử dụng nhiều lần không cần nhiều nhân lực lắp đặt KẾT LUẬN Viện NĐMT nghiên cứu ứng dụng thành cơng vật liệu CBN PVC biến tính làm vật liệu chống sạt lở cho e3/fBB330/QK9 thay loại vật liệu truyền thống sử dụng (bê tông, cừ thép, cừ gỗ, bao cát…) Loại vật liệu có nhiều ưu điểm vượt trội bền với thời gian, chịu điều kiện môi trường khắc nghiệt như: nước nhiễm phèn, nhiễm mặn, tia UV, va đập mạnh Qua thử nghiệm thực tế vừa qua cơng trình hồn tồn đáp ứng u cầu đặt ra, khơng bị sạt lở, vật liệu CBN khơng có dấu hiệu bị lão hóa, đổi màu, tiêu lý qua kiểm nghiệm đạt tiêu chuẩn cho phép Loại vật liệu ứng dụng cho đơn vị tương tự toàn quân TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Tư lệnh Quân khu Báo cáo tổng kết nhiệm vụ “Điều tra, khảo sát đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu hoạt động quân Quân khu đề xuất giải pháp ứng phó, giảm thiểu” 2013 [2] Viện Nhiệt đới môi trường Báo cáo tổng kết nhiệm vụ “Xây dựng thí điểm mơ hình ứng dụng giải pháp chống sạt lở công điều kiện biến đổi khí hậu Quân khu 9”, 2015 248 N T Tiến, B H Hà, N T X Hồng, “Nghiên cứu ứng dụng cừ nhựa … Quân khu 9.” Thơng tin khoa học cơng nghệ [3] Trần Đình Hợi – Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam “Nghiên cứu sạt lở giải pháp phòng chống sạt lở, bảo vệ sơng biên giới phía Bắc Việt Nam”, 2005 ABSTRACT APPLYING MODIFIED PVC PILE TO BE AGAINST ANTI-LANDSLIDE FOR TRAINING PROJECT IN THE CLIMATE CHANGING CONDITION IN THE MILITARY ZONE This article summarizes the study results for applying modified PVC pile to be against anti-landslide for training project in the climate changing condition in Military Zone The quality of modified PVC pile is equivalent to some types which are imported from United States and Netherlands but it costs only 70% of current price This type of material has many advantages compared with other traditional materials (Aluminium, wood pile, sand bag ) It is also suitable for anti-landslide application for riverside, canal project and many other Military Works Keywords: Modified PVC pile, Landslide, Climate change Nhận ngày 20 tháng năm 2017 Hoàn thiện ngày 03 tháng năm 2017 Chấp nhận đăng ngày 15 tháng năm 2017 Địa chỉ: Viện Nhiệt đới môi trường; 57 A Trương Quốc Dung, Phường 10, Quận Phú Nhuận, Tp.HCM * Email: hong_hc02@yahoo.com Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017 249