Sõn trước được bố trớ ở phớa thượng lưu tiếp giỏp với bản đỏy (vớ dụ như trờn hỡnh 2.3). Nú cú tỏc dụng nhiều mặt, nhưng chủ yếu là giảm lưu lượng thấm và giảm ỏp lực thấm lờn bản đỏy cụng trỡnh.
t
t
min
28
Sõn trước là biện phỏp cụng trỡnh thớch hợp khi tầng thấm dày, hoặc địa chất nền khụng cho phộp đúng cừ. Kết cấu và kớch thước sõn trước phải thoả món cỏc yờu cầu cơ bản sau: ớt thấm nước, cú tớnh mềm, dễ thớch ứng với biến hỡnh của nền, dựng một loại vật liệu. Sõn trước cú thể làm bằng đất sột, đất pha sột, vải chống thấm, bờtụng ỏtphan, bờtụng thường hoặc bờtụng cốt thộp. Loại sõn bằng bờtụng và bờtụng cốt thộp cú khi được neo chặt vào bản đỏy để tăng ổn định chống trượt của cụng trỡnh (đối với cụng trỡnh nhẹ trờn nền đất).
Cỏc kớch thước cơ bản của sõn trước như sau:
2.6.1 Chiều dài:
Chiều dài sõn (LRsR) được xỏc định theo cỏc yờu cầu kinh tế và kỹ thuật. Thường sơ bộ định trước LRsR, sau đú tiến hành tớnh toỏn thấm và ổn định cụng trỡnh, dựa vào cỏc kết quả tớnh toỏn này để điều chỉnh lại LRsRcho hợp lý.
Cụng thức kinh nghiệm để sơ bộ định Ls như sau:
LRsR = (3 ữ 5)H, (2.5)
Trong đú: H - độ chờnh cột nước trước và sau cụng trỡnh.
Theo Ughintrut, chiều dài tối đa của sõn trước xỏc định như sau: LRsmaxR = S tb n k 2 t .T k (2.6) Trong đú:
kRsR và kRnR - hệ số thấm của vật liệu làm sõn trước và của đất nền; tRtbR - chiều dày trung bỡnh của sõn trước;
T - chiều dày của nền thấm dưới sõn.
2.6.2 Chiều dày:
- Theo yờu cầu chống thấm xuyờn thủng sõn: s cp H t J ∆ ≥ (2.7) Trong đú:
(H - độ chờnh cột nước giữa mặt trờn và mặt dưới của sõn tại mặt cắt tớnh toỏn;
29
Jcp - gradien thấm cho phộp của vật liệu làm sõn, với đất sột: Jcp = 4 ữ 6; với bờtụng: JRcpR = 10 ữ 20.
- Theo yờu cầu thi cụng, cấu tạo: đối với bờtụng thường chọn t ≥ 0,4m. Với đất sột: ở đầu sõn, tRđR ≥ 0,5 ữ 1,0m; ở cuối sõn chỗ tiếp giỏp với bản đỏy, tRcR ≥1,0m. Khi dựng đất thịt làm sõn, phải tăng bề dày lờn 20 ữ 30% so với đất sột.
Chỗ tiếp giỏp sõn trước và bản đỏy cụng trỡnh phải đảm bảo chống thấm tốt, trỏnh dũng thấm lỏch qua khe tiếp xỳc. Thường làm mộp thượng lưu bản đỏy kiểu dốc nghiờng
Trờn mặt sõn trước làm bằng vật liệu dẻo cần trải một lớp đất cỏt sỏi dày 10 ữ 15cm để bảo vệ sõn chống nứt nẻ và xúi. Đối với đập tràn ngưỡng thấp, để chống xúi cho sõn trước cần dựng lớp phủ bằng đỏ lỏt, đỏ xõy hoặc bản bờtụng, bờtụng cốt thộp.
* Ưu điểm:
- Vật liệu chống thấm chủ yếu bằng đất sột nờn rất sẵn cú, giỏ thành xõy dựng thấp, thiết bị thi cụng thụng dụng như mỏy đào, mỏy lu,mỏy ủi,...vỡ vậy phương phỏp này cho hiệu quả kinh tế cao.
- Thi cụng trờn nền cỏt cuội sỏi cú hệ số thấm nhỏ. * Nhược điểm:
-Chống thấm theo phương phỏp này khụng triệt để được do khi tớnh thấm xem tường nghiờng và sõn phủ là hoàn toàn khụng thấm cho nờn cho kết quả chỉ là gần đỳng.
- Chỉ thi cụng ở nơi cú địa hỡnh xõy dựng rộng. - Khụng thi cụng được khi nền là đỏ lăn, đỏ tảng. * Phạm vi ứng dụng.
- Chống thấm cho cỏc đập đất cú nền thấm nước rất sõu hoặc vụ hạn
2.7 Chống thấm bằng cừ
2.7.1 Bố trớ cừ:
Cừ đúng vai trũ quan trọng trong việc tiờu hao cột nước thấm. Nếu tầng thấm trong nền là đất hoặc cỏt sỏi khụng dày thỡ biện phỏp chống thấm tốt nhất là đúng
30
cừ sõu vào tầng ớt thấm từ 0,5 ữ 1,0m. Nếu trong nền cú kẹp một lớp đất thấm mạnh thỡ cần đúng cừ cắt ngang lớp đú.
Đối với nền đất khụng dớnh, tầng thấm rất dày thỡ thường làm sõn trước và đúng một hàng cừ ở mộp thượng lưu bản đỏy (hàng cừ chớnh S2). Khi nền là cỏt nhỏ, cú thể đúng thờm một hàng cừ ở mộp thượng lưu sõn trước (S1) để giảm ỏp lực thấm lờn bản đỏy cụng trỡnh. Cũn khi cần giảm Jra thỡ cú thể đúng thờm một hàng cừ S3 khụng sõu ở trước cửa ra. Tuy nhiờn, cừ S3 sẽ làm tăng ỏp lực thấm dưới bản đỏy, vỡ vậy độ sõu của S3 cần được luận chứng thụng qua tớnh toỏn.
Độ sõu của cỏc hàng cừ được xỏc định qua tớnh thấm và theo điều kiện thi cụng. Độ sõu đúng cừ tối thiểu là Smin = 2,5 ữ 3,0m.
- Độ sõu cừ chớnh thường khoảng S2 = (0,6 ữ 1,0)H; - Cừ ở mộp thượng lưu: S1 < S2;
- Khoảng cỏch giữa 2 cừ phải thoả món điều kiện: L > (SR1R + SR2R)
- Nếu dưới đỏy cụng trỡnh cú thiết bị thoỏt nước thỡ phải đặt xa cừ một khoảng lớn hơn 0,5S2.
- Điều kiện khống chế độ sõu cừ S3 như sau:
3 1 1 S T; 15 10 < ữ (2.8) 3 1 1 0 S .L 30 20 < ữ (2.9) Trong đú:
T - chiều dày của tầng thấm;
Lo - chiều dài hỡnh chiếu bằng của đường viền thấm.
Hỡnh 2.4 trỡnh bày cỏc sơ đồ cơ bản liờn kết cừ chớnh với cụng trỡnh. Sơ đồ 2.4a là kộm hơn cả vỡ dễ tạo thành 1 khe thấm nước. Sơ đồ 2.4c được sử dụng trong trường hợp đúng cừ để tăng khả năng chống trượt cho cụng trỡnh và nền.
31 a) b) 25 25 15 c)
Hỡnh 2.4: Cỏc sơ đồ liờn kết giữa cừ chớnh với cụng trỡnh
2.7.2 Cấu tạo:
Cừ cú thể làm bằng gỗ, thộp hoặc bờtụng cốt thộp. Tuy nhiờn, loại cừ gỗ ngày nay ớt được sử dụng do giỏ thành cao và kộm bền.
- Cừ thộp: Cừ thộp cú ưu điểm nổi bật là chống thấm tốt, bền, cú thể dựng cho mọi loại nền khụng phải đỏ, nền cú lẫn cuội, sỏi. Loại cừ này cú khả năng liờn kết giữa cỏc bản tốt, chịu được ỏp lực cao. Cỏc khớp cừ rất khoẻ và đủ lớn, tăng được độ cứng của cừ nhưng vẫn cho phộp vỏn cừ quay được một gúc độ nhất định quanh khớp nối (hỡnh 2.5).
Độ sõu đúng cừ cú thể đạt 25m; khi dựng biện phỏp hàn nối cừ thỡ cú thể đúng sõu tới 40m. Vỏn cừ cú cỏc loại: phẳng, chữ U, chữ Z (hỡnh 2-5a, b, c).
Cừ thộp cú nhược điểm là giỏ thành cao nờn chỉ được sử dụng cho những cụng trỡnh quan trọng. 22 6,1 6 28,1 16 6,1 6 22,1 20,22 10 18 6,1 18 6,1 a) b) c)
32
- Cừ bờtụng cốt thộp: Cừ này cú thể đúng trong mọi loại nền khụng phải đỏ. Cú thể dựng loại cú mộng hỡnh tam giỏc, hỡnh thang, (hỡnh 2.6) hoặc dạng khớp theo kiểu cừ thộp. Tuỳ theo cụng dụng và điều kiện chịu lực của cừ mà lựa chọn kớch thước của cừ cho phự hợp. Thường bề dày bờtụng cốt thộp từ 10 ữ 50cm; bề rộng 50 ữ 60cm.
103 10 79 400 300 90 8 δ B H t d a) b) c)
Hỡnh 2.6: Cấu tạo và kớch thước một số bản cừ bằng bờtụng cốt thộp
2.8 Khoan phụt
* Nguyờn lý cụng nghệ:
Trường hợp đất nền là lớp bồi tớch dày, phớa dưới là đỏ phong húa nứt nẻ mạnh, hoặc trong lớp bồi tớch cú lẫn đỏ lăn, đỏ tảng lớn. Để xử lý thấm qua nền đập, hiện nay thường dựng biện phỏp khoan phụt vữa ximăng tạo màng chống thấm kết hợp với mạng lưới cỏc hố khoan tiờu nước dọc thõn đập.
Hỡnh 2.7: Kết cấu đập đất chống thấm qua nền bằng khoan phụt vữa xi măng
Thành phần vữa chống thấm (tớnh cho 1 mP 3 P ): - Nước: 918 lớt. - Bentonite: 55ữ70 kg. - Xi măng: 310 ữ 330 kg.
33
- Tỷ trọng hỗ hợp: 1,24 ữ 1,26 T/mP 3
- Độ nhớt: 28 ữ 36 s. - Độ tỏch nước sau 3 giờ < 3%. Áp lực phụt vữa đạt mức 20 atm.
Căn cứ vào mức độ nứt nẻ của nền đập, yờu cầu về chất lượng của màng chống thấm và ỏp lực thấm dự kiến tỏc động để cú thể thiết kế số lượng cỏc hố khoan phụt, cũng như chiều sõu của chỳng và cỏch thức bố trớ cỏc hố khoan trờn phạm vi cần xử lý.
Cụng tỏc thiết kế và thi cụng như: Trỡnh tự khoan phụt và ỏp lực phụt vữa và nồng độ vữa phụt hiện nay đó được tiờu chuẩn húa theo “Tiờu chuẩn kỹ thuật khoan phụt xi măng vào nền đỏ ” - 14 TCN 82 - 1995. Cụng tỏc khoan phụt tại một số cụng trỡnh lớn sau này như cụng trỡnh Tõn Giang (Ninh Thuận), Hàm Thuận - Đa Mi (Lõm Đồng), … đó được sử dụng những cụng nghệ tiờn tiến, cú khả năng kiểm soỏt được ỏp lực phụt, khối lượng và nồng độ của vữa đó được phụt vào nền cụng trỡnh.
* Ưu điểm:
- Thớch hợp với chống thấm nền đỏ nứt nẻ.
- Thiết bị thi cụng đơn giản, yờu cầu kỹ thuật đơn giản, mỏy múc phổ biến, gọn nhẹ, tớnh cơ động cao.
- Vật liệu thi cụng sẳn cú trờn thị trường. - Giỏ thành rẻ.
* Nhược điểm:
- Khú kiểm soỏt vữa cú điền đầy đủ lỗ rỗng hay chưa.
- Hiệu quả chưa cao đối với nền cỏt cuội sỏi và nền đất cú mực nước ngầm. - Một số đập khoan phụt chống thấm, sau một thời gian vận hành bị thấm trở lại. - Khụng thi cụng được trong nước.
- Dễ bị xụ, dồn ộp cốt liệu khi nền rời và cú kết cấu mềm yếu. * Phạm vi ứng dụng.
- Chỉ ứng dụng cho nền thấm vừa phải thường dưới 20m, mụi trường xử lý khụng bị bảo hũa nước và dũng thấm đi qua.
34
- Bỏn kớnh ảnh hưởng nhỏ do ỏp lực phụt bị hạn chế.