4. Cỏch tiếp cận và phƣơng phỏp nghiờn cứu
2.4 Kết Luận chƣơng 2
- Với chiều sõu tầng thấm lớn T > 5 và lưu lượng thấm mất nước từ trung bỡnh đến mạnh, khoan phụt vữa xi măng là một trong cỏc phương phỏp hiệu quả để xử lý chống thấm nền đập là đỏ phong húa nứt nẻ ở địa bàn tỉnh Ninh Thuận đỏp ứng yờu cầu giữ nước và an toàn thấm qua nền cụng trỡnh.
- 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”14TCN 82-1995.
CHƢƠNG 3
NGHIấN CỨU ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP THI CễNG PHỤT VỮA XỬ Lí CHỐNG THẤM NỀN ĐẬP CHÍNH HỒ CHỨA NƢỚC LANH RA 3.1 Cụng nghệ hoan phụt vữa xi măng sột ỏp lực cao
Phương phỏp khoan phụt vữa xi măng là một trong cỏc phương phỏp hiệu quả để xử lý nền múng cụng trỡnh. Tỏc dụng của phương phỏp này như sau:
- Tạo màng chống thấm dưới nền cụng trỡnh, làm giảm khả năng thấm và ỏp lực nước tỏc dụng lờn cụng trỡnh.
- Gia cường mặt tiếp giỏp giữa nền và cụng trỡnh để tăng sức chịu tải, tăng khả năng chống lỳn của đất nền, đảm bảo cho cụng trỡnh làm việc trong điều kiện ổn định.
- Giảm cỏc đặc tớnh biến dạng của nền đỏ và húa lỏng của nền đất.
Thực chất của phương phỏp này là phụt vữa để lấp đầy trong cỏc lỗ rỗng trong đất cỏt, cuội sỏi hay đỏ nứt nẻ, v.v... Vữa được phụt vào, sau khi đụng kết sẽ cú tỏc dụng tăng liờn kết giữa nền múng và cụng trỡnh, giảm lưu lượng thấm và tăng khả năng chịu lực cho múng nền.
Hiện nay, trờn Thế giới cũng như Việt Nam, phương phỏp phụt vữa xi măng để xử lý nền múng cụng trỡnh đó được ứng dụng rất rộng rói và phỏt triển mạnh trong lĩnh vực xõy dựng. Phương phỏp này khụng đũi hỏi kỹ thuật quỏ phức tạp, nhưng mang lại hiệu quả rất cao; thiết bị thi cụng đơn giản và quan trọng nhất là rất phự hợp với điều kiện kinh tế - xó hội của nước ta trong giai đoạn hiện nay.
3.1.1 Vật liệu phụt vữa và vữa
- Loại xi măng dựng cho cụng trỡnh phụt vữa tuỳ thuộc vào mục đớch phụt vữa tỏc dụng xõm thực của nước trong mụi trường để thiết kế thụng thường dựng xi măng gốc muối axitsilic. Khi cú yờu cầu chống xõm thực thỡ phải sử dụng xi măng đặc biệt. Khi sử dụng xi măng gốc muối axitsilic xỉ khoỏng hoặc xi măng gốc muối axitsilic tro nỳi lửa phải được thiết kế cho phộp, tỷ lệ nước xi măng khụng nhỏ hơn 1.
- Phẩm chất xi măng phải phự hợp với tiờu chuẩn GB 175 hoặc ỏp dụng tiờu chuẩn cỏc loại xi măng khỏc quy định trong điều này.
+ Xi măng dựng cho phụt vữa điền đầy, cố kết tạo màng chống thấm cú cấp cường độ lớn hơn hoặc bằng 32,5.
+ Phụt vữa tạo màng chống thấm, khe tiếp giỏp thõn đập xi măng cú nồng độ mịn khụng qua sàng mắt vuụng 80m, cú số lượng khụng lọt sàng khụng lớn hơn 5%
- Xi măng phải được cất giữ thoả đỏng, tuyệt đối trỏnh ẩm, giảm thiểu thời gian cất giữ. Khụng được dựng xi măng ẩm, vún cụt.
- Nước dựng phải phự hợp yờu cầu nước dựng trộn bờ tụng.
- Phụt vữa xi măng thường sử dụng xi măng thuần khiết. Trong điều kiện địa chất đặc biệt hoặc khi cú yờu cầu đặc biệt, căn cứ nhu cầu thụng qua kết quả phụt vữa thớ nghiệm tại hiện trường cú thể sử dụng cỏc loại vữa dưới đõy:
+ Vữa xi măng mịn là chỉ vữa xi măng nghiền khụ, vữa xi măng siờu mịn và vữa xi măng nghiền ướt.
+ Vữa được xem là ổn định khi mẫu đặt ổn định sau 2h, lượng tỏch nước trong vữa khụng lớn hơn 5%
+ Vữa hỗn hợp là vữa cú trộn thờm hỗn hợp vào vữa.
+ Vữa dạng cao là vữa cú cường độ giới hạn lớn hơn 20Pa ( vữa dẻo).
- Căn cứ vào nhu cầu phụt vữa cú thể cho vào vữa cỏc chất hổn hợp dưới đõy:
+ Cỏt: cỏt tự nhiờn hay nhõn tạo phải rắn chắc, độ lớn hạt khụng lớn hơn 2.5mm, mụ đun khụng lớn hơn 2.0, hàm lượng bựn khụng lớn hơn 3%, hàm lượng hữu cơ khụng lớn hơn 3% theo trọng lượng.
+ Đất bazan hoặc đất dớnh: Chỉ số dẻo của đất dớnh khụng nhỏ hơn 14, hạt sột ( đường kớnh < 0,005mm) cú hàm lượng khụng nhỏ hơn 25%, hàm lượng cỏt khụng lớn hơn 5%, hàm lượng hữu cơ khụng lớn hơn 3%.
+ Tro bay ( nhiệt điện): Cú thể lựa chọn tro bay cấp I, II, III. Phẩm chất tro bay phải phự hợp với tiờu chuẩn DL/T 5055.
+ Thuỷ tinh lỏng: Mụ đun thớch hợp từ 2,4ữ3,0, nồng độ 30ữ40 Be (Baume'). + Cỏc chất hỗn hợp khỏc: căn cứ vào tỡnh hỡnh của cỏc cụng trỡnh và mục đớch sử dụng vữa mà cú yờu cầu cụ thể về chỉ tiờu chất lượng của hỗn hợp.
- Căn cứ nhu cầu phụt vữa cú thể thờm vào vữa một số chất phụ gia sau: + Chất đúng rắn nhanh: Thuỷ tinh lỏng, Canxi Clorua.
+ Chất chống tỏch nước: Chất thuộc dũng họ Naphthalene, hợp chất linhin với gốc SO3H.
+ Chất ổn định: Bentụnit và sột cú độ dẻo cao.
+ Cỏc chất phụ gia khỏc: Tất cả cỏc phụ gia nếu tan trong nước phải cho vào dạng dung dịch nước.
- Số lượng cỏc chất hỗn hợp và phụ gia cho vào vữa được xỏc định thụng qua cỏc thớ nghiệm vữa trong phũng và phụt tại hiện trường.
- Nếu là vữa xi măng thuần khiết thỡ cú thể khụng cần làm thớ nghiệm trong phũng. Đối với cỏc loại vữa khỏc phải căn cứ vào nhu cầu của cụng trỡnh mà tiến hành thớ nghiệm cú chọn lọc cỏc tớnh năng sau đõy:
+ Độ mịn và đường cong thành phần hạt của cỏc chất hỗn hợp. + Độ linh động và tham số lưu biến của vữa.
+ Độ lắng đọng ổn định của vữa. + Thời gian ngưng kết của vữa.
+ Mật độ đong kết ( dung trọng), cường độ, mụ đun đàn hồi và độ thấm. + Những tớnh năng khỏc.
3.1.2 Cụng cụ và thiết bị hoan phụt
- Năng lực và tốc độ vũng quay của mỏy trộn phải cú sư tương ứng giữa loại vữa trộn và lưu lượng của mỏy bơm vữa, bảo đảm cú sự đồng đều, liờn tục cho quỏ trỡnh sản xuất vữa. Mỏy trộn vữa cao tốc cú vũng quay khụng nhỏ hơn 1200r/min.
- Tớnh năng kỹ thuật của mỏy bơm phải tương ứng với nồng độ và loại vữa phụt, ỏp suất danh định của bơm cần lớn hơn 1,5 lần ỏp suất phụt vữa. Giao động của ỏp suất cần nhỏ hơn 20% ỏp suất phụt. Lưu lượng vữa bơm ra thỏa món yờu cầu phụt vữa lớn nhất.
- Đường ống dẫn vữa phải đảm bảo cho vữa chảy thụng thoỏng và chịu được ỏp lực gấp 1,5 lần ỏp lực phụt vữa lớn nhất.
- Mỏy bơm vữa và miệng đầu ra phải lắp đồng hồ ỏp lực, ỏp lực sử dụng phải nằm trong khoảng 1/4ữ3/4 ỏp lực lớn nhất trờn đồng hồ. Giữa đồng hồ ỏp lực và đường ống vữa phải cú cơ cấu ngăn vữa.
- Nỳt phụt vữa phải cú sự tương ứng với phương phỏp phụt vữa, ỏp suất phụt vữa và điều kiện địa chất. Nú phải cú tớnh năng chịu ỏp lực và trương nở tốt, dưới ỏp lực phụt lớn nhất vẫn cú khả năng lấp kớn đoạn phụt một cỏch chắc chắn. Đồng thời phải dễ lắp đặt và thỏo gỡ.
- Cụng cụ, thiết bị trong thi cụng phụt vữa cao ỏp gồm:
+ Bơm vữa cao ỏp, phạm vi dao động của ỏp lực khụng lớn hơn 20% ỏp lực phụt.
+ Van chống, chịu ăn mũn.
+ Ống dẫn mền cú lừi bằng lưới thộp.
+ Đồng hồ chịu ỏp lực lớn, giỏ trị lớn nhất trờn đồng hồ bằng 2,0ữ2,5 lần ỏp lực bơm vữa lớn nhất.
+ Cơ cấu lấp miệng ống hoặc nỳt cao ỏp.
- Nõng lực của trạm sản xuất vữa tập trung phải thỏa món cung cấp cho tất cả mỏy bơm vữa hoạt động khi cần lưu lượng vữa lớn nhất, đồng thời phải bố trớ cơ cấu chống bụi và khử bụi. Khi vữa cần cho thờm chất hỗn hợp hay phụ gia thỡ lắp đặt thờm thiết bị tương ứng.
- Tất cả cỏc thiết bị phụ vữa cần được chỳ ý bảo trỡ, bảo dưỡng, bảo đảm làm việc bỡnh thường, cú thiết bị dự phũng.
- Cỏc dụng cụ đo đạc lỗ khoan tạo lỗ ( như mỏy đo độ xiờn ) đồng hồ ỏp lực, đồng hồ lưu lượng, mỏy đo mật độ, mỏy đo tự động phải định kỳ hiệu chỉnh, kiểm định bảo đảm sự chớnh xỏc.
3.1.3 Quy trỡnh hoan phụt vữa ỏp lực cao bằng phƣơng phỏp phụt vữa bịt miệng lỗ miệng lỗ
- Phương phỏp phụt vữa bịt miệng lỗ phự hợp với cụng trỡnh phụt vữa màn chống thấm cú ỏp lực phụt vữa tối đa lớn hơn 3 MPa, với cụng trỡnh phụt vữa màn chống thấm nhỏ hơn 3 MPa cú thể tham khảo ỏp dụng.
- Đường kớnh hố khoan trờn dưới 60mm là thớch hợp. Cỏc đoạn phụt vữa nờn khoan phõn đoạn từ trờn xuống.
- Đoạn ống miệng phải đỏp ứng được cỏc yờu cầu sau đú mới đặt nỳt miệng hố.
- Độ sõu ống miệng chụn trong đỏ nền dựa vào ỏp lực phụt vữa lớn nhất và đặc tớnh của nham thể mà quyết định. Khi ỏp lực phụt tối đa là 5 MPa thỡ độ sõu ống miệng chụn trong nền đỏ khụng nhỏ hơn 2m.
- Cơ cấu bịt miệng lỗ phải cú khả năng chịu ỏp và kớn khớt tốt. Trong quỏ trỡnh phụt ống dẫn vữa phải cú khả năng chuyển động lờn xuống và xoay chuyển linh hoạt.
- Đường kớnh ngoài của ống và đường kớnh lỗ khoan cú hiệu số là 10ữ20mm, Nếu dựng ống khoan làm ống phụt vữa, nờn dựng loại ống nối bằng đầu để kết nối.
- Khi phụt vữa phõn đoạn thỡ ống dẫn vữa phải ngập sõu vào đỏy đoạn khoan phụt, miệng ống cỏch đỏy nhiều nhất là 50cm.
- Cỏc thớ nghiệm ộp nước và vệ sinh lỗ cần phải tham khảo quy định mà thực hiện.
- Độ đài của 3ữ4 đoạn phụt tiếp theo dưới ống miệng càng ngắn càng tốt, ỏp lực phụt vữa tăng lờn nhanh là thớch hợp. Cỏc đoạn phụt tiếp theo cú độ dài 5m là thớch hợp, quy định phụt căn cứ theo ỏp lực thiết kế lớn nhất để xỏc định.
- Trong quỏ trỡnh phụt, ỏp lực phụt vữa và lượng ăn vữa cần cú quan hệ tương ứng. Khi ỏp lực lớn hơn 4 MPa, lượng ăn vữa thường nhỏ hơn 10 lớt/phỳt.
- Trong quỏ trỡnh phụt vữa, ống dẫn phải thường xuyờn chuyển động và chuyển động lờn xuống. Lưu lượng vữa hồi quy nờn lớn hơn 15 lớt/phỳt là thớch hợp, nhằm phũng ngừa sự đụng cứng của vữa bờn trong ống.
- Điều kiện kết thỳc của cỏc đoạn phụt là: Dưới ỏp lực thiết kế lớn nhất mà lượng ăn vữa khụng lớn hơn 1 lớt/phỳt, tiếp tục bơm 60ữ90 phỳt thỡ cú thể kết thỳc phụt vữa.
- Sau khi kết thỳc mỗi đoạn phụt cú thể phải chờ đúng rắn, cỏc lỗ phụt vữa sau khi kết thỳc nờn lấp lỗ bằng phương phỏp lấp miệng phụt vữa hoàn toàn.
3.2 Vận dụng tớnh toỏn để xử lý nền cụng trỡnh hồ chứa nƣớc Lanh Ra
Tổ qu v trỡ ồ ớ L R ó ợ trỡ bày ở 2
Bảng 3.1: Kết quả ộp nước thớ nghiệm cỏc hố khoan
Tờn hố khoan Vị trớ Độ sõu TN ộp nƣớc (m) Trị số ộp nƣớc (Lu) Tỡnh trạng he nứt LR1 K0+84.35 7.5ữ11 7.5 Cú vài khe nứt mở LR2 K0+125.70 7.2ữ12.5 6.0 Cú vài khe nứt mở 12.5ữ18 5.0 khe nứt mở LR3 K0+185.35 4.9ữ10 27.5 Cú vài khe nứt mở LR4 K0+224.15 9ữ14 27.5 Cú vài khe nứt mở LR5 K0+285.03 20ữ25 10.0 Cú vài khe nứt mở LR6 K0+318.45 11.5ữ16 15.5 Cú vài khe nứt mở LR7 K0+347.20 10ữ15 11.0 Cú vài khe nứt mở LR8 K0+383.35 10ữ15 2.8 Khe nứt mở LR9 K0+405.85 9.5ữ13.5 2.6 Khe nứt mở LR10 K0+456.50 8.1ữ14.6 30 Cú vài khe nứt mở 14.6ữ16.5 7.75 Cú vài khe nứt mở LR11 K0+500.57 2.3ữ7 8.0 Cú vài khe nứt mở LR12 K0+569 3.3ữ8 3.2 Khe nứt mở
b. Đỏnh giỏ điều iện địa chất cụng trỡnh tuyến đập chớnh
Nhỡn chung, địa tầng khu vực đầu mối tuyến đập cú thể chia làm hai cấu tạo chớnh:
- Cấu tạo bồi tớch: Gồm cỏc lớp cỏt - cỏt pha nguồn gốc chủ yếu là bồi tớch và phớa dưới cú chỗ là lớp tàn tớch của đỏ gốc tại tuyến cụng trỡnh.
- Cấu tạo đỏ gốc: Gồm cỏc loại đỏ trầm tớch bị biến chất do tiếp xỳc với cấu tạo đỏ mắc ma của phức hệ Định Quỏn.
- Khả năng chịu tải:
Đối với hai vai đập: Sau khi búc bỏ lớp 7 (hỗn hợp dăm, cuội, tảng) thỡ vai trỏi đập gối trực tiếp đỏ gốc phong hoỏ nhẹ tương đối cứng chắc. Đối với vai phải đặt một phần lờn đỏ gốc phong hoỏ mạnh - hoàn toàn. Nhưng do kết cấu là đập đất nờn khụng đỏng ngại về khả năng chịu lực.
Phạm vi lũng suối và thềm suối là cấu tạo bồi tớch gồm cỏc lớp được ký hiệu từ lớp 1 đến lớp 5. Tuyến đập được đề nghị đào chõn khay vào nền đỏ trầm tớch phớa dưới. Chiều dài khu vực ước tớnh khoảng 490.0m và chiều dày búc bỏ thay đổi từ 2.3 – 10.8m (sõu nhất ở vị trớ hố khoan LR8).
Nền đập phạm vi lũng suối và thềm sẽ đặt trờn cỏc lớp cỏt pha về khả năng chịu tải được đỏnh giỏ là tốt đối với đập đất.
Nền đỏ trầm tớch biến chất thuộc tuyến đập nứt nẻ, cỏc khe nứt thuộc loại mở và cú chất lấp nhột, hệ số thấm trung bỡnh.
c. Khả năng thấm mất nƣớc qua nền đập
Lớp 5 (cỏt cuội sỏi lũng suối, kộm chặt, rời rạt) cú hệ số thỏm khỏ lớn k = 1x10-2(cm/s). Nờn việc mất nước khi hồ tớch nước là xóy ra. Vỡ võy cần búc bỏ lớp này, hoặc đào chõn khay cắm sõu vào lớp đỏ phong hoỏ.
Thớ nghiệm địa chất thuỷ văn: ẫp nước thớ nghiệm trong tầng đỏ phong hoỏ mạnh, nứt nẻ (Lớp 8) cú lưu lượng mất nước đơn vị khỏ lớn, nờn cần biện phỏp xử lý khoan phụt trong tầng đỏ phong hoỏ mạnh (Lớp 8) là cần thiết.
Hỡnh 3.1 Mặt cắt dọc địa chất tuyến đập, cụng trỡnh hồ chứa nước Lanh Ra, tỉnh Ninh Thuận. LR12 LR10 LR11 LR9 LR7 LR6 LR5 LR4 LR8 Sơ họa:
Ko+44.9 Ko+66.2 Ko+96.7 Ko+117.1 Ko+149.8 Ko+22.4 Ko+212.5 Ko+242.0 Ko+268.0 Ko+302.0 Ko+330.5 Ko+359.5 Ko+385.5 Ko+414.8 Ko+441.8 Ko+472.0 Ko+493.0 Ko+510.7 Ko+522.5 Ko+538.5 Ko+563.5 Ko+580.8 Ko+593.1 Ko+610.1 Ko+650.2
C L N T X L đ-ờng mđtn LR1 LR2 LR3 cắt dọc ĐịA CHấT ĐậP LANH RA Tên Cọc Kcách CD K cách CT MĐTN Ko+22.4 TDP1 67
d. Chỉ tiờu cơ lý vật liệu đất đắp
Bói vật liệu A:
- Lớp 1: Cỏt pha sột, màu nõu, nõu vàng, lẫn rễ cõy, trạng thỏi dẻo mềm, kộm chặt.
- Lớp2: Đất ỏ sột trung đến ỏ sột nặng, màu xỏm nõu, nõu vàng, trạng thỏi dẻo mềm, chặt vừa.
Bảng 3.2: Cỏc chỉ tiờu cơ lý mỏ vật liệu A
TấN LỚP Lớp 2 Thành phần hạt Sột (%) 19.0 Bụi (%) 19.0 Cỏt (%) 62.0 Sỏi (%) Cuội (%) Giới hạn Atterberg Giới hạn chảy (%) 30 Giới hạn dẻo (%) 17 Chỉ số dẻo (%) 13 Tinh chất vậ t lý Độ ẩm tự nhiờn(%) 21.80 Dung trọng ướt (g/cm3) 2.04 Dung trọng khụ (g/cm3 ) 1.76 Tỷ trọng 2.65 Độ rỗng(n%) 33 Hệ số rỗng () 0.50 Độ bóo hoà G(%) 85.0 Đầm chế bị Độ ẫm tối ưu Wop (%) 171 Dung trọng cmax (g/cm3) 1.77 Lực dớnh C (Kg/cm2) 0.28 Gúc ma sỏt trong (độ) 15000’ Hệ số nộn lỳn a1-2 (cm2/kg) 0.63 Hệ số thấm K (cm/s) 5.0x10-5
Bói vật liệu D
- Lớp 1: Sột pha mầu xỏm nõu, xỏm vàng lẫn rễ cõy, màu xỏm, nõu xỏm. Trạng thỏi dẻo mềm.
- Lớp2: Sột màu đỏ, vàng đỏ, hồng nhạt vàng nõu, đụi chỗ xỏm xanh, xỏm nõu trạng thỏi dẻo mềm đến dẻo cứng.
Bảng 3.3: Cỏc chỉ tiờu cơ lý mỏ vật liệu D
TấN LỚP Lớp 2 Thành phần hạt Sột (%) 32.0 Bụi (%) 28.0 Cỏt (%) 40.0 Sỏi (%) Cuội (%) Giới hạn Atterberg Giới hạn chảy (%) 36 Giới hạn dẻo (%) 21 Chỉ số dẻo (%) 15 Tinh chất vậ t lý Độ ẩm tự nhiờn(%) 21.80 Dung trọng ướt (g/cm3 ) 1.90 Dung trọng khụ (g/cm3) 1.58 Tỷ trọng 2.63