1. Các mục đích phòng chống thấm
Dòng thấm gây ra những ảnh h−ởng bất lợi đối với công trình nh− đã nêu ở Đ2.1. Các mục đích phòng chống thấm cho nền đất nh− sau:
- Hạn chế l−ợng n−ớc thấm;
- Giảm áp lực thấm d−ới bản đáy để tăng ổn định cho công trình;
- Giảm gradien thấm ở cửa ra để tránh các biến hình thấm cho đất nền. Tuỳ theo đặc điểm của công trình có thể đặt ra đồng thời cả 3 mục tiêu trên, hoặc chỉ một số trong đó. Chẳng hạn, đối với hồ chứa thì cần hạn chế l−u l−ợng thấm, còn đối với một số loại cống thì yêu cầu nμy lμ không bắt buộc.
Ngoμi ra, khi đề xuất các biện pháp công trình để phòng vμ chống thấm, cần phân tích các điều kiện cụ thể để thoả mãn cả 2 yêu cầu lμ kỹ thuật vμ kinh tế.
2. Các nhận xét định h−ớng
Về mặt phòng chống thấm, ta có thể chia đ−ờng viền thấm của công trình thμnh 3 đoạn: - Đoạn giữa gồm bản đáy công trình;
- Đoạn th−ợng l−u: gồm các bộ phận nằm phía tr−ớc bản đáy; - Đoạn hạ l−u: gồm các bộ phận nằm phía sau bản đáy.
Khi phân tích tác hại của dòng thấm, cần đặc biệt chú ý tới áp lực thấm d−ới bản đáy công trình vμ gradien thấm ở cửa ra. Dựa vμo một trong các ph−ơng pháp tính thấm đã nêu, ta có thể rút ra các nhận xét sau đây:
a) Khi tăng chiều dμi đ−ờng viền thấm thì gradien thấm bình quân vμ l−u l−ợng thấm sẽ giảm nhỏ. Khi rút ngắn chiều dμi đ−ờng viền, ta có các kết quả ng−ợc lại.
b) Khi tăng chiều dμi đoạn th−ợng l−u nh−ng vẫn giữ nguyên kích th−ớc các bộ phận khác thì áp lực thấm d−ới bản đáy công trình giảm nhỏ.
c) Khi giảm chiều dμi đoạn hạ l−u nh−ng vẫn giữ nguyên kích th−ớc các bộ phận khác thì áp lực thấm d−ới bản đáy công trình giảm nhanh.
d) Các đoạn đ−ờng viền thẳng đứng bố trí hợp lý sẽ có tác dụng lớn trong việc tiêu hao cột n−ớc thấm so với các đoạn nằm ngang có cùng độ dμi. Sau đây, chúng ta xem xét một số biện pháp phòng chống thấm th−ờng dùng.
www.vncold.vnSân tr−ớc đ−ợc bố trí ở phía th−ợng l−u tiếp giáp với bản đáy (ví dụ nh− trên hình 2-14). Sân tr−ớc đ−ợc bố trí ở phía th−ợng l−u tiếp giáp với bản đáy (ví dụ nh− trên hình 2-14).
Nó có tác dụng nhiều mặt, nh−ng chủ yếu lμ giảm l−u l−ợng thấm vμ giảm áp lực thấm lên bản đáy công trình.
t
t
min
Hình 2-14: Bố trí sân tr−ớc bằng đất sét
Sân tr−ớc lμ biện pháp công trình thích hợp khi tầng thấm dμy, hoặc địa chất nền không cho phép đóng cừ. Kết cấu vμ kích th−ớc sân tr−ớc phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau: ít thấm n−ớc, có tính mềm, dễ thích ứng với biến hình của nền, dùng một loại vật liệu. Sân tr−ớc có thể lμm bằng đất sét, đất pha sét, vải chống thấm, bêtông átphan, bêtông th−ờng hoặc bêtông cốt thép. Loại sân bằng bêtông vμ bêtông cốt thép có khi đ−ợc neo chặt vμo bản đáy để tăng ổn định chống tr−ợt của công trình (đối với công trình nhẹ trên nền đất).
Các kích th−ớc cơ bản của sân tr−ớc nh− sau:
a) Chiều dài: Chiều dμi sân (Ls) đ−ợc xác định theo các yêu cầu kinh tế vμ kỹ thuật. Th−ờng sơ bộ định tr−ớc Ls, sau đó tiến hμnh tính toán thấm vμ ổn định công trình, dựa vμo các kết quả tính toán nμy để điều chỉnh lại Ls cho hợp lý.
Công thức kinh nghiệm để sơ bộ định Ls nh− sau:
Ls = (3 ữ 5)H, (2-39)
Trong đó: H - độ chênh cột n−ớc tr−ớc vμ sau công trình. Theo Ughintrut, chiều dμi tối đa của sân tr−ớc xác định nh− sau:
Lsmax = S tb n k 2 t .T k (2-40) Trong đó:
ks vμ kn - hệ số thấm của vật liệu lμm sân tr−ớc vμ của đất nền; ttb- chiều dμy trung bình của sân tr−ớc;
T - chiều dμy của nền thấm d−ới sân.
b) Chiều dày:
- Theo yêu cầu chống thấm xuyên thủng sân:
s cp H t J Δ ≥ (2-41) Trong đó:
www.vncold.vnJcp - gradien thấm cho phép của vật liệu lμm sân, với đất sét: Jcp = 4 ữ 6; với bêtông: Jcp - gradien thấm cho phép của vật liệu lμm sân, với đất sét: Jcp = 4 ữ 6; với bêtông:
Jcp = 10 ữ 20.
- Theo yêu cầu thi công, cấu tạo: đối với bêtông th−ờng chọn t ≥ 0,4m. Với đất sét: ở đầu sân, tđ≥ 0,5 ữ 1,0m; ở cuối sân chỗ tiếp giáp với bản đáy, tc≥ 1,0m. Khi dùng đất thịt lμm sân, phải tăng bề dμy lên 20 ữ 30% so với đất sét.
Chỗ tiếp giáp sân tr−ớc vμ bản đáy công trình phải đảm bảo chống thấm tốt, tránh dòng thấm lách qua khe tiếp xúc. Th−ờng lμm mép th−ợng l−u bản đáy kiểu dốc nghiêng (hình 2-14).
Trên mặt sân tr−ớc lμm bằng vật liệu dẻo cần trải một lớp đất cát sỏi dμy 10 ữ 15cm để bảo vệ sân chống nứt nẻ vμ xói. Đối với đập trμn ng−ỡng thấp, để chống xói cho sân tr−ớc cần dùng lớp phủ bằng đá lát, đá xây hoặc bản bêtông, bêtông cốt thép.
2. Cừ chống thấm
a) Bố trí cừ: Cừ đóng vai trò quan trọng trong việc tiêu hao cột n−ớc thấm. Nếu tầng thấm trong nền lμ đất hoặc cát sỏi không dμy thì biện pháp chống thấm tốt nhất lμ đóng cừ sâu vμo tầng ít thấm từ 0,5 ữ 1,0m. Nếu trong nền có kẹp một lớp đất thấm mạnh thì cần đóng cừ cắt ngang lớp đó.
Đối với nền đất không dính, tầng thấm rất dμy thì th−ờng lμm sân tr−ớc vμ đóng một hμng cừ ở mép th−ợng l−u bản đáy (hμng cừ chính S2). Khi nền lμ cát nhỏ, có thể đóng thêm một hμng cừ ở mép th−ợng l−u sân tr−ớc (S1) để giảm áp lực thấm lên bản đáy công trình. Còn khi cần giảm Jra thì có thể đóng thêm một hμng cừ S3 không sâu ở tr−ớc cửa ra. Tuy nhiên, cừ S3 sẽ lμm tăng áp lực thấm d−ới bản đáy, vì vậy độ sâu của S3 cần đ−ợc luận chứng thông qua tính toán.
Độ sâu của các hμng cừ đ−ợc xác định qua tính thấm vμ theo điều kiện thi công. Độ sâu đóng cừ tối thiểu lμ Smin = 2,5 ữ 3,0m.
- Độ sâu cừ chính th−ờng khoảng S2 = (0,6 ữ 1,0)H; - Cừ ở mép th−ợng l−u: S1 < S2;
- Khoảng cách giữa 2 cừ phải thoả mãn điều kiện: L > (S1 + S2)
- Nếu d−ới đáy công trình có thiết bị thoát n−ớc thì phải đặt xa cừ một khoảng lớn hơn 0,5S2.
- Điều kiện khống chế độ sâu cừ S3 nh− sau:
3 1 1 1 1 S T; 15 10 ⎛ ⎞ <⎜ ữ ⎟ ⎝ ⎠ (2-42) ⎛ ⎞