Nghiên cứu các giải pháp khoa học công nghệ trong duy tu, bảo dưỡng nhằm tăng tuổi thọ các cống lấy nước khu vực ven biển đồng bằng sông hồng

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cụng trỡnh thy Lời cảm ơn Sau mt thi gian thu thập tài liệu, nghiên cứu thực hiện, đến luận văn Thạc sĩ kỹ thuật “Nghiên cứu giải pháp Khoa học Công nghệ tu, bảo dưỡng nhằm tăng tuổi thọ cống lấy nước khu vực ven biển Đồng sơng Hồng” hồn thành thời hạn đảm bảo đầy đủ yêu cầu đặt đề cương duyệt; Trước hết tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Trường Đại học Thuỷ lợi đào tạo quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện cho tác giả q trình học tập hồn thành luận văn Đặc biệt tác giả trân trọng cám ơn GS.TS Vũ Thanh Te tạo điều kiện, hướng dẫn tận tình, trách nhiệm, giúp đỡ tác giả hoàn thành tốt nhiệm vụ đặt luận văn; Tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy, giáo phịng đào tạo đại học sau đại học, Khoa cơng trình, Khoa Kinh tế, Bộ mơn Thi công Tổng cục Thuỷ lợi, Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam tạo điều kiện cho tác giả trình làm luận văn; Trong trình nghiên cứu để hồn thành lụân văn khơng tránh khỏi thiếu sót định Tác giả mong muốn góp ý, bảo thầy, cán đồng nghiệp luận văn này: Xin chân trọng cảm ơn! Hà nội, tháng 11 năm 2010 Học viên cao học Nguyễn Thị Quỳnh Giao Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐBSH Đồng sông Hồng H Mực nước Q Lưu lượng Qtk Lưu lượng thiết kế Min Nhỏ Max Lớn KT Kích thước P Tần suất BTCT Bê tơng cốt thép Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy MỤC LỤC MỞ ĐẦU T T 1 Tính cấp thiết đề tài T T Mục đích đề tài T T Đối tượng phạm vi nghiên cứu T T Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu T T CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU T T 1 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực Đồng sông Hồng T T 1.1 Vị trí địa lý T T 1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa chất thổ nhưỡng T T 1.1.3 Đặc điểm khí tượng, khí hậu T T 1.1.4 Chế độ thuỷ văn, dòng chảy T T 1.1.5 Tài nguyên nước T T 1.1.6 Đặc trưng chế độ thuỷ triều tình hình xâm nhập mặn T T 1.1.7 Đặc điểm kinh tế xã hội lưu vực: T T 1 Tổng quan tình hình xây dựng điều kiện làm việc cống khu vực ven biển Đồng sông Hồng 12 T T 1.2.1 Đặc điểm mơi trường biển Việt Nam nói chung Đồng sơng T Hồng nói riêng 12 T 1.2.2 Tình hình xây dựng điều kiện làm việc cống ven biển Đồng T sông Hồng 16 T CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG HƯ HỎNG, XUỐNG CẤP VÀ ĐÁNH GIÁ NGUYÊN NHÂN 29 T T Hiện trạng hư hỏng xuống cấp cống khu vực ven biển Đồng Bằng sông Hồng 29 T T 1.1 Hiện trạng hư hỏng chung cống vùng triều 29 T T 2.1.2 Hiện trạng hư hỏng xuống cấp hệ thống thuỷ lợi vùng Đồng T Bằng sông Hồng 35 T 2.1.3 Hiện trạng hư hỏng xuống cấp số cống cụ thể 39 T Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao T Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy 2 Đánh Giá nguyên nhân hư hỏng, xuống cấp cống khu vực ven biển Đồng Bằng sông Hồng 45 T T 2.2.1 Thiết kế, thi công, trang thiết bị, công tác quản lý khai thác, vận hành .45 T T 2.2.2 Điều kiện, môi trường làm việc 49 T T CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ ĐỀ RA GIẢI PHÁP LỰA CHỌN VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG NHẰM KHẮC PHỤC T CÁC HƯ HỎNG, KÉO DÀI TUỔI THỌ CỦA CÁC CỐNG KHU VỰC VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG 54 T Cơ sở khoa học để đánh giá 54 T T Lựa chọn vật liệu để nâng cấp sửa chữa 55 T T 3.2.1 Các yêu cầu chất lượng vật liệu sửa chữa .55 T T C ó hai trở ngại lớn ảnh hưởng đến chất lượng sửa chữa: 55 T T Phụ thuộc vào môi trường làm việc kết cấu Vật liệu sửa chữa cần đáp ứng T điều kiện làm việc môi trường tương ứng 59 T 3.2.2 Vật liệu sở xi măng 59 T T 3.2.3 Vật liệu sở Polyme 62 T T 3.3.1 Quy mơ cơng trình trạng hư hỏng nguyên nhân hư hỏng cống T số 10-Giao Thuỷ, Nam Định 64 T 3.3.2 Một số công nghệ thi công tiến hành khắc phục hư hỏng .67 T T Xác lập quy trình cơng nghệ vật liệu giải pháp thi công để tăng cường khả làm việc cống vùng ven biển Đồng sông Hồng 94 T T 3.4.1 Khảo sát nguyên nhân, mức độ hư hỏng kết cấu bê tông cốt thép 94 T T 3.4.2 Lập phương án thiết kế sửa chữa 97 T T 3.4.3 Kỹ thuật công đoạn sửa chữa 97 T T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104 T T 1 Kết đạt luận văn 104 T T Hạn chế, tồn 105 T T Hướng khắc phục đề xuất 106 T T TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 T T Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành xây dựng cơng trình thủy MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Khoảng cách xâm nhập mặn sông(km) T T Bảng 1.2 Độ mặn nước biển tầng mặt vùng biển Việt Nam (%) 13 Bảng 1.3 Thành phần hóa nước biển Việt nam giới 14 T T T T Bảng 1.4 Phân loại mức độ xâm thực môi trường biển kết cấu bê tông bê tông cốt thép 15 Bảng 1.5 Các thông số cống vùng triều tỉnh Nam Định 18 T T T T Bảng 1.6 Các thơng số cống vùng triều tỉnh Thái Bình 21 Bảng 1.7 Các Thông số cống vùng triều tỉnh Ninh Bình 22 T T T T Bảng 1.8 Các thông số cống vùng triều tỉnh Hải Phòng 24 T T Bảng 2.1 Thống kê lún từ năm 1963 đến năm 1989 39 Bảng 3.1 Tỷ lệ thành phần loại xi măng 60 Bảng 3.3 Các cấp phối vữa dùng cho nghiên cứu 91 Bảng 3.4 Cường độ nén vữa sau ngày 91 Bảng 3.5 Cường độ nén vữa sau 28 ngày 92 Bảng 3.6 Cường độ bám dính R bd vữa 92 Bảng 3.7 Kết đo độ co nở vữa 93 Bảng 3.8 Phân loại mức độ hư hỏng công trình 95 T T T T T T T T T T T R T T Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao R T T T Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy MỤC LỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Phân vùng môi trường biển Việt Nam 12 Hình 2.1 Vết nứt dọc theo cốt thép 30 Hình 2.2 Vết nứt ngang 30 T T T T T T Hình 2.3 Phá vỡ lớp bê tơng bảo vệ 31 T T Hình 2.4 Hiện trạng hư hỏng, ăn mịn thép bê tơng 33 T T Hình 2.5 Phá hoại kết cấu bê tông 34 Hình 2.7 Diễn biến xói 44 Hình 2.8 Xâm thực môi trường sunfat 51 T T T T T T Hình 3.1 Do tượng co ngót vật liệu sửa chữa phát sinh ứng lực trượt bề mặt tiếp xúc xuất khe nứt bề mặt 56 T T Hình 3.2 Quan hệ T T N C , với mức độ co ngót bê tơng 57 X X T T T T Hình 3.4 Sơ đồ chịu tải trụ pin cống sửa chữa vật liệu E bm bé E bc vật liệu trụ pin 58 Hình 3.5 Cấp phối cỡ hạt cho bê tông vữa chống thấm 61 Hình 3.6 Hiện trạng ăn mịn ăn mòn phá huỷ kết cấu BTCT cống 65 Hình 3.7 Kiểm tra chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép trường 65 Hình 3.8 Vết nứt bê tơng 66 Hình 3.9 Ăn mòn cửa van 66 Hình 3.10 Các hình thức trám khe nứt động 73 Hình 3.11 Các thiết bị chất kết dính vào khe nứt 75 Hình 3.12 Gắn rốn tiếp nhận 76 Hình 3.13 Trình tự trám lỗ rị rỉ vữa đơng cứng nhanh 79 Hình 3.14 Một số biện pháp chống rò rỉ khe co dãn 80 Hình 3.15 a Xử lý tuyến rò rỉ phương pháp trực tiếp 82 b Sơ đồ gián tiếp 82 Hình 3.16 Sơ đồ sửa chữa chống thấm tượng 85 Hình 3.17 Sự lan toả chất kết dính khe nứt áp lực 85 T R R R R T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao T T Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng công trình thủy MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Vùng Đồng sông Hồng (ĐBSH) bao gồm 10 tỉnh thành: Hà Nội, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Hải Dương, Hải Phịng, Hưng n, Thái Bình, Hà Nam, Nam Định Ninh Bình với dân số vùng khoảng 18 triệu, có tổng diện tích tự nhiên 1.527.686 ha, với đất canh tác 749.281 Trong vùng ảnh hưởng trực tiếp xâm nhập mặn chủ yếu tỉnh thuộc khu vực ven biển là: Ninh Bình, Nam Định, Thái Bình, Hải Phịng Theo số liệu báo cáo hội thảo khoa học tỉnh Đồng sơng Hồng Thái Bình, tổng diện tích đất bị nhiễm mặn vùng khoảng 180.000ha mức độ nhiễm mặn khác Mặt khác với khí hậu nhiệt đới cận nhiệt đới thuận lợi cho việc phát triển Nông nghiệp, vài thập kỷ gần đây, phủ xác định vùng ĐBSH số vùng trọng điểm đất nước với nhiều thành phần kinh tế, đặc biệt Nông nghiệp, ngun nhân địi hỏi u cầu dùng nước lớn, u cầu nước tưới cho nơng nghiệp chiếm tới 95% Ở Đồng sông Hồng có hàng trăm cống vùng triều với quy mơ lớn nhỏ khác nhau, tất cống xây dựng nghiên cứu tính tốn cho hoạt động đạt hiệu cao Tuy nhiên nhiều nguyên nhân như: Hiện tượng lấn chiếm đất nông nghiệp để san lấp, tôn cao mặt xây dựng khu đô thị, khu công nghiệp…đã làm thay đổi địa hình vốn có hệ thống, phá vỡ cân nước vùng hệ thống Hiện tượng lấn chiếm lòng kênh, làm lòng kênh bị thu hẹp, dẫn đến tăng vận tốc cục gây sạt lở, bồi lấp lịng kênh, bồi lấp trước cơng trình Hiện tượng ăn mịn bê tơng cốt thép nước mặn xâm nhập vào Hiện tượng nứt nẻ bê tông, gây thấm cơng trình giảm khả chụi tải, giảm tuổi thọ cơng trình Mặt khác biến đổi bất lợi tình hình khí tượng thuỷ văn năm gần vào mùa kiệt mực nước sông Hồng có xu xuống Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành xây dựng cơng trình thủy thấp mực nước trung bình nhiều năm dẫn đến việc lấy nước vào hệ thống bị hạn chế, chí có nhiều nơi khơng thể lấy nước Chính ngun nhân tác động tiêu cực đến hoạt động, vận hành cống Các cống phải làm việc trạng thái không với thiết kế dẫn đến hư hỏng, xuống cấp hạng mục cơng trình hệ thống, làm giảm lực hệ thống Đây vấn đề xúc lớn ngành Thuỷ lợi Hàng năm phủ địa phương phải đầu tư hàng trăm tỷ đồng để cải tạo nâng cấp cống lấy nước vùng triều nhằm đảm bảo việc cấp nước cho sản xuất sinh hoạt người dân cịn phải trì mực nước định để đảm bảo giao thông thuỷ an tồn cho mơi trường sinh thái hạ lưu Trước thực tế song song với việc kế thừa nghiên cứu trước e mong muốn góp phần cơng sức nhỏ để nghiên cứu nguyên nhân gây hư hỏng, xuống cấp nghiên cứu giải pháp Khoa học Công nghệ tu, bảo dưỡng nhằm tăng tuổi thọ cống lấy nước vùng triều cụ thể cống lấy nước vùng triều Đồng sông Hồng Do thời gian hạn hẹp và cũng là mợt vấn đề lớn cần có thời gian nghiên cứu ứng dụng thực tế nên q trình nghiên cứu khơng tránh khỏi thiếu sót mong nhận nhận xét góp ý người đọc Mục đích đề tài Từ kết điều tra, khảo sát phân tích nguyên nhân để tìm giải pháp Khoa học Cơng nghệ tu, bảo dưỡng nhằm tăng tuổi thọ cống khu vực ven biển Đồng sông Hồng Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài là: Một số công nghệ thi công tiến hành khắc phục hư hỏng, chủ yếu ta nghiên cứu để xử lý ăn mòn, nứt thấm cho BTCT Phạm vi nghiên cứu vùng triều đồng sông Hồng Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành xây dựng cơng trình thủy Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu - Tổng hợp, kế thừa kết nghiên cứu từ trước đến cống khu vực ven biển Đồng sông Hồng - Phương pháp điều tra khảo sát - Lý thuyết, đánh giá nguyên nhân tìm giải pháp - Ứng dụng giải pháp khoa học công nghệ Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực Đồng sông Hồng 1.1 Vị trí địa lý Đồng sơng Hồng thuộc hệ thống sơng Hồng - Thái Bình hệ thống sông lớn thứ hai Việt Nam (sau sông Mê Kông) chảy qua lãnh thổ nước là: Cộng hoà Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam, Cộng hoà Nhân dân Trung Hoa Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Lào Phía Bắc giáp lưu vực sơng Trường Giang sơng Châu Giang Trung Quốc; phía Tây giáp lưu vực sơng Mê Kơng; phía Nam giáp lưu vực sơng Mã; phía Đơng giáp Vịnh Bắc Đồng sơng Hồng có vị trí địa lý nằm vĩ độ 22o00 21o30’ Vĩ độ P P P P Bắc 105o30 107o00’ kinh độ Đông Với dân số vùng khoảng 18 P P P P triệu, có tổng diện tích tự nhiên 1.527.686 ha, với đất canh tác 749.281 1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa chất thổ nhưỡng 1.1.2.1 Địa hình Đồng sơng Hồng nói chung dốc nghiêng từ Tây Bắc xuống Đông Nam từ Bắc xuống Nam Địa hình có cao trình mặt đất từ 0,4 – 0,9m 58,4% diện tích đồng sơng Hồng mức độ thấp 2m, cao trình hồn tồn chịu ảnh hưởng thuỷ triều 72% diện tích đồng cao trình thấp 3m Bốn tỉnh Hải Phịng, Thái Bình, Hà Nam, Ninh Bình có 80% diện tích đất đai có cao trình thấp 2m 1.1.2.2 Địa chất Lưu vực sơng Hồng - Thái Bình có địa chất phức tạp vùng nước, qua trình từ cổ xưa đến Hệ thống đứt gãy mà sông Nguyên, sông Thao, sơng Chảy hình thành chia lưu vực sông Hồng Bắc Bộ thành hai miền uốn nếp khác nhau: Việt - Trung nằm Đông Bắc, Ấn Trung nằm Tây Nam Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành xây dựng cơng trình thủy 93 Bảng 3.7 Kết đo độ co nở vữa Thứ Ngày M-0 M-3%Ar-0,3%Sd tự lần Chiều dài Độ co nở Chiều dài Độ co nở đo vữa l(mm) ε(%) vữa l(mm) ε(%) 292,182 293,545 291,259 -0,315 293,527 -0,0061 291,284 -0,307 293,530 -0,0051 291,257 -0,316 293,522 -0,0078 291,255 -0,317 293,530 -0,0051 291,267 -0,312 293,532 -0,0044 291,165 -0,347 293,525 -0,0068 291,149 -0,353 293,525 -0,0068 291,119 -0,363 293,518 -0,0092 291,118 -0,363 293,526 -0,0064 291,125 -0,361 293,518 -0,0092 291,155 -0,351 293,509 -0,0022 291,157 -0,350 293,511 -0,0116 14 291,115 -0,364 293,511 -0,0116 21 291,12 -0,363 293,524 -0,0071 28 291,12 -0,363 293,524 -0,0071 tuổi Mẫu M-0: Dùng để đối chứng, khơng có phụ gia có độ dài ban đầu lo = 292 180 mm Mẫu M-3%Ar-0,3%Sd: Mẫu chứa 3% polyme Acrylic 0,3% phụ gia siêu dẻo có độ dài ban đầu lo = 293,545 mm Sau 28 ngày bảo dưỡng theo chế độ thấy độ co vữa đối chứng đạt 36x10-4, độ co vữa có phụ gia Polyme siêu dẻo khơng đáng kể P P 0,71x10-4 2% so với vữa đối chứng P P Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 94 Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Kết nghiên cứu khả chống thấm: Đã tiến hành đúc bánh hình vuông 15x15 cm dày 3cm cho vừa với khuôn máy thử độ chống thấm bê tông Matest, dưỡng hộ sau 28 ngày lắp vào khuôn thấm máy Cho máy chạy từ áp lực 10 atm (độ chống thấm cao bê tơng) trì thời gian 24h thấy mẫu khơng bị thấm, Qua thí nghiệm thấy vữa trát bề mặt chống thấm có độ bền bị co ngót, chống thấm tốt, phù hợp để trát cho kết cấu làm việc mơi trường có u cầu chống thấm cao Nhờ sử dụng công nghệ mà công trình cống số 10 giao thuỷ khơng cịn bị thấm rò rỉ nữa, đảm bảo làm việc tốt 3.4 Xác lập quy trình cơng nghệ vật liệu giải pháp thi công để tăng cường khả làm việc cống vùng ven biển Đồng sông Hồng Quy trình cơng nghệ để sửa chữ hư hỏng kéo dài tuổi thọ cống vùng triều đồng sông Hồng cần thực theo công đoạn sau: - Tiến hành khảo sát kỹ thuật để đánh giá ngun nhân ăn mịn, mức độ hư hỏng cơng trình - Đề phương án thiết kế sửa chữa kết cấu bị hư hỏng - Sử dụng vật liệu có chất lượng cao áp dụng cơng nghệ thi cơng hợp lý để khắc phục chống ăn mịn cho cơng trình 3.4.1 Khảo sát ngun nhân, mức độ hư hỏng kết cấu bê tông cốt thép - Nghiên cứu lịch sử cơng trình: Trước tiến hành khảo sát cơng trình trường, cần xem xét kỹ loại hồ sơ có lý lịch cơng trình: Hồ sơ thiết kế, hồ sơ thi cơng tất tài liệu có liên quan đến chất lượng cơng trình Tuy nhiên thực tế cơng tác bảo quản hồ sơ không cẩn thận, nhiều cơng trình hồ sơ bị thất lạc, khơng đủ sở khoa học để đưa kết luận xác Trong trường hợp cần lập lại hồ sơ thiết kế ban đầu theo trạng cơng trình tiến hành khảo sát - Đánh giá trạng hư hỏng cơng trình: Phải tiến hành trường quan sát, ghi chép, đo đạc, chụp ảnh, đánh dấu hư hỏng, phân loại hư hỏng lập vẽ trạng cơng trình (bảng 3.8) Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 95 Chuyên ngành xây dựng công trình thủy Bảng 3.8 Phân loại mức độ hư hỏng cơng trình Mức độ hư hỏng Nhóm A Các dấu hiệu quan sát Bề mặt ngồi cơng trình chưa thấy xuất vết nứt, cốt thép rỉ nhẹ thưa thớt Bề mặt ngồi cơng trình xuất vết nứt có Nhóm B kích thước khác nhau, chạy dọc theo phương thép bị rỉ Ở mức độ cốt thép bị rỉ mức độ trung bình, có nơi rỉ nặng Bề mặt ngồi cơng trình có vết nứt có kích Nhóm C thước lớn, rõ nét, làm bong tách lớp áo bê tông bảo vệ, cốt thép bị lộ ngaòi rỉ nặng - Kiểm tra chất lượng vật liệu xây dựng: Kiểm tra chất lượng bê tông: Bao gồm kiểm tra cường độ, xác định chiều dày lớp bê tơng bảo vệ phân tích thành phần hố học chất gây ăn mịn bê tơng cốt thép, thường dùng phương pháp sau để kiểm tra cường độ bê tơng: • Phương pháp khơng phá hoại: Sử dụng súng bật nẩy theo tiêu chuẩn ASTM C805-94, súng kháng xuyên theo tiêu chuẩn ASTM C805-90, sử dụng máy siêu âm theo tiêu chuẩn ASTM C597-83 Khi kiểm tra theo phương pháp cần chuẩn bị tốt bề mặt kết cấu nơi kiểm tra, cần đục bỏ lớp bê tơng trải qua q trình Cácbonát hoá lâu năm (độ sâu cácbonát thường thử dung dịch phenoltalein) đảm bảo kết kiểm tra khơng bị sai lệch • Phương pháp phá hoại: Kiểm tra lỗ khoan bê tông trường, sử dụng máy khoan chuyên dụng để lấy mẫu, sau gia cơng ép mẫu phịng thí nghiệm theo tiêu chuẩn hành Vị trí khoan lấy lõi bê tơng nên bố trí nơi kết cấu bê tơng cơng trình khơng chụi tải chụi tải nhẹ, sau kết thúc khoan lỗ phải bít cách rót vữa mác cao khơng co ngót mác 400600 Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 96 Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Kiểm tra chiều dày lớp bê tơng bảo vệ: Chiều dày lớp có tác dụng lớn việc bảo vệ cốt thép chống lại q trình ăn mịn mơi trường Có thể xác định chiều dày lớp bê tông cách sau: • Đục mở đo trực tiếp kích thước thép thước kẹp • Xác định máy siêu âm máy dị từ trường Phân tích thành phần hố học chất gây ăn mịn bê tơng cốt thép: • Khoan lấy mẫu trường (có thể khoan lấy cột bê tơng máy khoan chuyên dụng độ sâu khác kết cấu bê tông, chiều sâu khoan phải vượt vị trí cốt thép từ 3-4cm khoan lấy lõi bê tơng đến độ sâu xác định, sau cắt thành lớp tương ứng với độ sâu cần lấy mẫu) • Phân tích thành phần hạt phịng thí nghiệm (Xác định hàm lượng Cl-, SO , độ sâu cácbonát hoá) R R Kiểm tra chất lượng cốt thép: Xác định vị trí, đường kính cốt thép phương pháp đục mở, đo trực tiếp thước máy dò từ trường Đánh giá mức độ rỉ phương pháp điện hoá (kiểm tra loại thép sử dụng, cường độ chụi uốn, nén, giới hạn chảy dẻo, mođuyn đàn hồi, khả chụi hàn…) Kiểm tra tác nhân xâm thực từ mơi trường bên ngồi: so sánh với tiêu chuẩn để đánh giá mức độ tác động xâm thực mơi trường Tính tốn lại khả chụi lực kết cấu: Kiểm tra khả chụi lực kết cấu theo hồ sơ lưu trữ, theo quy mơ trạng (đặc biệt phải tính đến tải trọng thực tế, suy giảm kích thước, tiết diện bê tơng, cốt thép bị ăn mịn) Kết luận ngun nhân mức độ hư hỏng cơng trình: Căn vào mức độ ăn mịn bê tơng cốt thép, kết tính tốn khả chụi lực đưa kết luận mức độ hư hỏng theo trường hợp: • Kết cấu cơng trình cịn khả làm việc lâu dài • Kết cấu cơng trình bị suy giảm khả chụi lực ăn mòn, cần sửa chữa Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 97 Chun ngành xây dựng cơng trình thủy • Kết cấu cơng trình khơng cịn khả chụi lực, bắt buộc phải gia cường kết cấu thay kết cấu hoàn toàn 3.4.2 Lập phương án thiết kế sửa chữa Căn mức độ nguyên nhân ăn mòn, thời gian cần kéo dài tuổi thọ cho cơng trình, khả đầu tư kinh phí đề phương án thiết kế sữa chữa cho phù hợp với mục đích sau: - Sửa chữa ngăn chặn tốc độ ăn mòn: Biện pháp áp dụng cho cơng trình mức độ hư hỏng nhẹ, cịn có khả chụi lực, khơng kịp thời có phương án ngăn chặn nhanh chóng bị phá hoại yếu tố xâm thực môi trường - Biện pháp sửa chữa gia cường: Thay lớp bê tông vùng lân cận cốt thép bị ăn mòn, bổ sung cốt thép mới, bao phủ bề lớp vỏ đặc Biện pháp sử dụng cho cơng trình bị hư hỏng nặng, khả chụi lực bị suy giảm đáng kể biện pháp gia cường chống ăn mịn kịp thời kết cấu nhanh chóng bị phá hoại khả chụi lực - Biện pháp thay kết cấu mới: Áp dụng cho công trình hư hỏng đặc biệt nghiêm trọng, bê tơng cốt thép bị ăn mịn đến mức khơng cịn khả chụi lực khôi phục biện pháp gia cường 3.4.3 Kỹ thuật công đoạn sửa chữa 3.4.3.1 Các công đoạn sửa chữa kết cấu công trình Chống đỡ kết cấu: Để đảm bảo an tồn trình sửa chữa cần áp dụng biện pháp chống đỡ để giải phóng phần hay tồn tải trọng tác dụng lên kết cấu, thiết bị chống đỡ phải chắn phải đảm bảo điều kiện trường thi công dễ dàng, hợp lý Kỹ thuật tách bỏ phần bê tông cần sửa chữa: Thường cần phải bỏ phần bê tông bị hư hỏng cốt thép bị rỉ nứt, đánh sờm làm bề mặt bê tơng Có nhiều cách đục bỏ bê tông khác nhau, cần lựa chọn phương pháp phù hợp: - Phương pháp nổ phá Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - Phương pháp cắt - Phương pháp va đập - Phương pháp tách lớp 98 Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Sữa chữa cốt thép: Sau tách bỏ phần bê tông hư hỏng thấy cốt thép khơng cần phải thay làm vệ sinh cách cạo gỉ Nếu mức độ hư hỏng nhẹ dùng bàn chải sắt để làm diện tích lớn dùng biện pháp thổi vật liệu cọ mịn Có Thể dùng tia nước áp lực cao để cọ mòn phương pháp lại cung cấp ôxy nước làm cho cốt thép bị rỉ lại Sau làm dùng sơn có nguồn gốc từ êpoxy, xi măng – polyme quét lên bề mặt cốt thép để tránh cốt thép bị rỉ lại thời gian chờ đổ bê tông Khi tiết diện cốt thép bị ăn mịn nhiều phải gia cường thay mới, trường hợp liên kết cốt thép cũ với mối hàn dùng hệ thống bu lơng có cường độ cao khoan chôn sâu vào phần bê tông cũ tốt để liên kết với thép gia cường Chuẩn bị bề mặt: Là khâu quan trọng đảm bảo việc sửa chữa tốt Bao gồm dọn bỏ khối lượng bê tông đục bỏ, làm cho bề mặt bê tông khô, phẳng, khơng có bụi bẩn, dầu mỡ để phát triển liên kết tốt với bê tông đổ sau Một số phương pháp làm bề mặt bao gồm: - Làm hố chất: Dùng bê tơng bị nhiễm bẩn dầu, mỡ, dùng hoá chất để tẩy rửa sau làm nước (khơng đựơc dùng chất hồ tan tan chúng xâm nhập vào bê tông) - Làm lửa: Thường sử dụng làm bê tơng mà sau có phủ lớp rêzin Được thi công ống ôxy – axêylen nhiệt độ đạt khoảng 31000C bề mặt bê tông Sau lửa xong phải làm bề mặt bê tông P P bàn chải sắt - Làm học: Có nhiều thiết bị loại thường nằm hai loại loại quay loại đập Các loại làm bê tông vỡ nhỏ nên phương pháp cần có thiết bị làm kèm - Làm thổi: Có nhiều loại vật liệu dùng cho việc thổi phụt: Thổi cát, hạt kim loại, tia nước áp lực cao Thổi cát cần lưu Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 99 Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy ý chống bụi cho cơng nhân Thổi nước có ưu điểm khơng bụi, ồn, khơng gây chấn động học thi công nhiều cỡ nhám khác điều chỉnh áp lực nước tốc độ phun gặp khó khăn thu gom nước thải Phun quét chất tạo dính bê tơng cũ mới: Thơng thường liên kết bê tông cũ bê tông khơng chặt chẽ, để tăng khả bám dính người ta phủ lên bề mặt tiếp xúc loại tạo màng bám dính: Hồ xi măng, nhũ tương pôlyme SIKA LATEX, nhũ tương BARA EMULSION hay epơxy biến tính phương pháp sau: - Kỹ thuật phun: Sử dụng diện tích cần phủ tương đối rộng, có hai loại phun dùng là: + Phun khơng có khơng khí: Thích hợp với độ nhớt trung bình nặng, vật liệu tương đối khó bơm Việc phun khơng dùng khơng khí tạo vật kiệu bơm qua lỗ nhỏ có áp suất cao, dải từ 12,4 – 20,6 Mpa Sự thay đổi đột ngột áp suất khí hình dạng đầu vịi làm tơi nhỏ vật liệu ra, áp suất trì bơm thuỷ lực kiểu pit tơng đẩy khí nén + Phun dùng khơng khí: Chậm phun khơng có khơng khí có ưu điểm khống chế tốt - Phủ lăn: Có ưu điểm ép vật liệu phủ vào chỗ gồ ghề mặt bê tông, quét vật liệu nhớt thành mảng tương đối mỏng - Quét bàn chải: Là phương pháp chậm vất tạo làm ướt tốt hơn, sử dụng phối hợp với phương pháp lăn - Quét sơn phủ bay chổi cao su: Vật liệu rót lên bề mặt gạt vữa trát thông thường Trát bay tạo chiều dày đặc ổn định Thi công lớp bê tông mới: Sau phủ lớp bám dính xong tiến hành thi cơng phần bê tơng để hồn thiện kết cấu sửa chữa.Tuỳ theo yêu cầu vị trí cần phải sửa chữa mà áp dụng công nghệ bê tông cho phù hợp: - Công nghệ phun bắn vữa bê tông áp lực cao: Bao gồm phun khô phun ướt Phun bắn vữa bê tông khô: Để sửa chữa hư hỏng cơng trình bê tơng đặc biệt hư hỏng bề mặt, kết cấu có bề dày mỏng, cơng trình cấu kiện có hình dạng vị trí khó ghép cốp pha Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 100 Chun ngành xây dựng cơng trình thủy - Công nghệ chống thấm ngược để xử lý dị rỉ thấm nước: Bằng cơng nghệ bơm ép hồ xi măng, bơm vữa xi măng, công nghệ chặn nước vữa cứng nhanh, công nghệ chặn nước polyurethan trát chống thấm vữa đặc biệt… Hoàn thiện bề mặt bảo dưỡng kết cấu: Sau thi công lớp bê tông xong phải hồn thiện bề mặt dùng cơng nghệ phun bắn bê tơng bề mặt thường ghồ ghề độ dày không Bảo dưỡng bê tông trát vữa theo quy định để kết cấu đạt cường độ theo yêu cầu Đối với kết cấu cần hoàn thiện bề mặt, sau phun đạt độ dày cần thiết dùng thước gạt phẳng sơ sau tiến hành hoàn thiện Sau phun trát hoàn thiện khoảng 1-2h bắt đầu tưới nước bảo dưỡng tiến hành liên tục 57 ngày 3.4.3.2 Sơ đồ công nghệ chống thấm (sau chặn nước); Các bước tiến hành chống thấm vữa trộn sẵn đóng bao thể theo sơ đồ dưới: Vữa đóng bao Nước Trộn vữa Đục bỏ bê tơng xấu Chất tạo màng bám dính Làm bề mặt Quét lớp bám dính Trát vữa bề mặt Bảo dưỡng Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 101 Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Trong sơ đồ cần đặc biệt ý công đoạn sau: - Sau đục bỏ bê tông xấu, phải làm bề mặt nước khí nén đảm bảo độ bám dính tốt vữa - Trát vữa bề mặt bay, miết lớp mỏng 1cm gối đầu lên Khơng trát bàn xoa vữa pơlyme quánh, dùng bàn xoa để xoa hoàn thiện bề mặt cuối - Sử dụng chất tạo màng bám dính để tăng độ bám dính vữa với nền, bảo dưỡng tưới ẩm sau trát để vữa phát triển cường độ bình thường Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 102 Chun ngành xây dựng cơng trình thủy K ết luận chương : U U Sau thời gian hoạt động lâu dài môi trường nước, đặc biệt môi trường nước mặn, tác động thuỷ triều, hầu hết cống tình trạng hư hỏng chung bị xâm thực, ăn mòn dẫn đến tình trạng bê tơng cốt thép bị nứt nẻ, tượng thấm xảy nghiêm trọng, nước thâm nhập vào cơng trình đẩy nhanh q trình ăn mịn cốt thép, làm giảm tuổi thọ khả hoạt động cơng trình Vấn đề cần nghiên cứu chương tìm giải pháp khoa hoc công nghệ nhằm: Sửa chữa bề mặt kết cấu bê tông cốt thép phục hồi khả chịu tải cơng trình Đưa giải pháp xử lý loại khe nứt với kỹ thuật xử lý bề mặt kỹ thuật chất dính kết để trám khe nứt, xử lý thấm Đưa giải pháp bảo vệ kết cấu trước tình trạng cacbonat hố bê tơng, thâm nhập clorit, hố chất ăn mịn, bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép chịu tác động băng giá, tác động va chạm, bào mòn… Chọn vật liệu: Để việc sửa chữa đạt hiệu cao việc lựa chọn vật liệu quan trọng Vật liệu sử dụng phải đảm bảo ổn định kích thước, đảm bảo tham gia chụi tải với kết cấu cũ… Ngoài việc sử dụng vật liệu thơng thường trước kia, người ta cịn nghiên cứu nhiều vật liệu sử polyme, phụ gia nhằm cải thiện tích kết dính vữa bê tông Xử lý khe nứt thấm: Tìm giải pháp cơng nghệ hợp lý, đạt hiệu cao mặt kỹ thuật tiết kiệm kinh phí, cơng sức vấn đề quan trọng hàng đầu việc xử lý khe nứt thấm, tăng ổn định cho kết cấu cơng trình Cần có khâu chuẩn bị trước đưa vào sửa chữa Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 103 Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Để trám khe nứt, chống thấm ăn mịn cốt thép cho kết cấu bê tơng cốt thép cần xác định áp lực hợp lý Nếu tính tốn áp lực khơng chuẩn xác khơng hiệu sữa chữa thấp mà sau thời gian ngắn kết cấu hư hỏng nặng hơn, thạm trí khơng thể sửa chữa Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 104 Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết đạt luận văn Qua nghiên cứu sở khoa học tượng xâm thực biển, ăn mịn dẫn đến phá hủy cơng trình bê tơng bê tông cốt thép làm việc môi trường xâm thực biển, từ đánh giá trạng công trình giải pháp kỹ thuật sửa chữa nâng cấp cống vùng triều, rút số kết luận sau: - Môi trường biển nước ta mơi trường có tính xâm thực cao: Nhiệt độ trung bình năm cao, độ ẩm khơng khí lớn, thời gian ẩm ướt kéo dài miền Bắc, nồng độ ion C1- SO -2 cao… nên cơng trình bê tơng cốt thép làm P P R RP P việc môi trường biển, cống vùng triều bị ảnh hưởng lớn bị ăn mòn Qua số liệu tổng kết cho thấy nhiều cơng trình tồn khoảng 50 ÷ 60% tuổi thọ so với thiết kế ban đầu, chí có cơng trình sau đưa vào khai thác sử dụng ÷ 10 năm bị hư hỏng nặng - Ăn mịn bê tơng bê tông cốt thép môi trường biển xảy nhiều yếu tố tác động đến vật lý, hóa học, học, sinh học làm bê tông bị suy thoái, cốt thép bị rỉ gây nứt kết cấu dẫn tới cơng trình bị hư hỏng Nắm chất suy thối từ thiết kế, thi cơng q trình quản lý khai thác cơng trình phải có giải pháp thỏa đáng để xử lý - Đối với môi trường xâm thực biển có nhiều tác nhân gây ăn mịn bê tơng bê tơng cốt thép nghiên cứu ăn mịn hóa học ion C1P SO -2 có nước biển chủ yếu Trong ăn mịn ion SO -2 (ăn mòn R RP P R RP P sunfat) bê tông mạnh - Muốn cơng trình bê tơng bê tơng cốt thép làm việc môi trường xâm thực biển cống vùng triều có độ bền lâu phải thực tốt yêu cầu sau: + Về sử dụng vật liệu: lựa chọn vật liệu đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nước, xi măng, cốt liệu, thép phụ gia dùng để chế tạo bê thông cốt thép + Về thiết kế: Đề biện pháp cơng trình phù hợp, định chi tiết để chế tạo bê tơng có khả chống yếu tố xâm thực mãnh liệt môi trường biển Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 P Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 105 Chun ngành xây dựng cơng trình thủy + Về thi công: Phải thực nghiêm ngặt theo yêu cầu thiết kế đề ra, áp dụng công nghệ thi công tiên tiến để chế tạo bê tông đạt độ đặc đồng đều, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật + Về quản lý khai thác, bảo trì cơng trình: Quản lý cơng trình chặt chẽ, khai thác sử dụng lực thiết kế công trình, thường xuyên kiểm tra đánh giá chất lượng, phát hư hỏng cơng trình có giải pháp xử lý kịp thời - Khi xây dựng công trình việc sửa chữa, nâng cấp cơng trình bị xuống cấp mơi trường xâm thực biển gây cần phải sử dụng vật liệu có khả chống lại ăn mịn bê tơng bê tơng cốt thép: dùng xi măng bền sunfat, loại phụ gia làm tăng khả chống thấm ăn mịn bê tơng Áp dụng công nghệ thi công tiên tiến giới nước để sản xuất sản phẩm bê tơng cốt thép có chất lượng cao đáp ứng tốt yêu cầu đặt ra, xử lý có hiệu kết cấu cơng trình bị xuống cấp xâm thực biển ăn mịn như: dùng cơng nghệ chống thấm ngược để xử lý dò rỉ thấm nước cho kết cấu bê tông chịu áp lực nước, công nghệ phun bắn bê tông áp lực cao cơng nghệ phun bê tơng khơ tạo bê tông cường độ cao đặc thấm nước có nhiều điểm thuận lợi để sửa chữa nâng cấp làm cơng trình thủy lợi… Hạn chế, tồn Việc xác định, lựa chọn giải pháp công nghệ tu, bảo dưỡng cống vùng triều Đồng Hồng vấn đề phức tạp Hiện Việt Nam chưa có tiêu chuẩn, quy phạm cụ thể cho riêng cơng trình bê tơng làm việc môi trường nước mặn, phần lớn tiêu chuẩn quy phạm thiết kế hành chống ăn mòn lấy từ quy phạm Liên Xô cũ áp dụng theo quy phạm số nước giới mà điều kiện tự nhiên mơi trường khơng hồn tồn phù hợp với Việt Nam Do nhà thiết kế chưa đủ sở khoa học để lựa chọn kiểm tra khả chống ăn mòn vật liệu, kết cấu trước đưa vào cơng trình Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 106 Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy Mặt khác tình hình khí hậu diễn biến phức tạp năm gần , q trình tính tốn để đưa giải pháp thiết kế lường trước hết vấn đề Trong luận văn này, tác giả cố gắng tìm hiểu, tích lũy phân tích Song thời gian có hạn, kiến thức khoa học tích lũy thân cịn ít, hạn chế kinh nghiệm thực tế Do nội dung luận văn thực đề tài nhiều tồn Hướng khắc phục đề xuất Để Một số kiến nghị việc chống ăn mịn cơng trình bê tông cốt thép làm việc vùng triều - Tiến hành tổng điều tra, khảo sát, đánh giá trạng tất cơng trình xây dựng vùng biển nước ta, sở đánh giá độ bền thực tế loại vật liệu sử dụng, tính hiệu giải pháp chống ăn mịn áp dụng từ hồn chỉnh giải pháp thiết kế, lựa chọn vật liệu công nghệ thi công cho hiệu kinh tế cao - Trên sở kết nghiên cứu khoa học điều tra trạng cơng trình: Xây dựng hệ thống tiêu chuẩn, quy phạm chống ăn mòn cho cơng trình nằm vùng biển Việt Nam, quy định mang tính pháp luật cơng tác quản lý khai thác sửa chữa bảo trì cơng trình, tiêu chuẩn quy cách vật liệu cho khu vực mơi trường biển - Tích cực nghiên cứu khoa học kết hợp với thực tiễn, tạo vật liệu ứng dụng vào sản xuất, ứng dụng khoa học kỹ thuật đại, công nghệ thi công tiên tiến giới để tạo kết cấu bê tơng bê tơng cốt thép có độ bền môi trường xâm thực biển Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 107 Chun ngành xây dựng cơng trình thủy TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Cục Thuỷ lợi (2007) Điều tra phân loại hệ thống thuỷ lợi toàn quốc đến năm 2005 Vương Hách (2001) Sổ tay xử lý cố cơng trình xây dựng Tập 1, Tập 2, Tập Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Lê Văn Kiểm (2009) Hư hỏng sửa chữa – Gia cường kết cấu bê tông cốt thép Nhà xuất Xây dựng, Hà nội Phan Sỹ Kỳ (2000) Sự cố số cơng trình thủy lợi Việt Nam cá biện pháp phòng tránh Vũ Thanh Te (2009) Bài giảng “Các vấn đề hư hỏng kết cấu bê tông bê tông cốt thép phương pháp xử lý” Dương Đức Tín (2001) Nứt bê tông vài cách sửa chữa Tổng hội xây dựng Việt Nam – Bộ xây dựng Hội thảo khoa học tồn quốc cố phịng ngừa cố cơng trình xây dựng Tiếng Anh S.Champion Failure and repair of concrete structure SIKA- Finanz-Ag-Swiss (1993) Reports – Internationnal workshop on maintenance, repair and extension of durability of concrete by the use of admixtures Học viên: Nguyễn Thị Quỳnh Giao Lớp cao học 17 ... để tìm giải pháp Khoa học Cơng nghệ tu, bảo dưỡng nhằm tăng tuổi thọ cống khu vực ven biển Đồng sông Hồng Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài là: Một số công nghệ thi công. .. trọng Cần kịp thời nghiên cứu giải pháp khoa học công nghệ để tu, bảo dưỡng nhằm tăng tuổi thọ cống 2.2 Đánh Giá nguyên nhân hư hỏng, xuống cấp cống khu vực ven biển Đồng Bằng sơng Hồng Có thể sơ... thừa nghiên cứu trước e mong muốn góp phần cơng sức nhỏ để nghiên cứu nguyên nhân gây hư hỏng, xuống cấp nghiên cứu giải pháp Khoa học Công nghệ tu, bảo dưỡng nhằm tăng tuổi thọ cống lấy nước