III. Cỏch tiếp cận và phương phỏp nghiờn cứu:
1.4. Kết luận chương 1
Cụng nghệ BTĐL đó được nhiều nước trờn thế giới ỏp dụng hiệu quả cho cỏc cụng trỡnh đường bờ tụng và đập bờ tụng trọng lực. BTĐL cú triển vọng lớn ỏp dụng cho cỏc cụng trỡnh tương tự ở Việt Nam. Để đảm bảo xõy dựng đập BTĐL cú chất lượng tương đương với đập bờ tụng thường cần chỳ ý những điểm yếu của loại hỡnh cụng nghệ này. Trước khi ỏp dụng cụng nghệ BTĐL phải nghiờn cứu vật liệu, thử nghiệm cụng nghệ và xõy dựng qui trỡnh thi cụng, kiểm tra nghiệm thu BTĐL gắn với đặc điểm của từng cụng trỡnh cụ thể.
Việt Nam là nước đi sau về cụng nghệ này nhưng đó được liệt vào hàng lớn nhất về số lượng đập lựa chọn nghiờn cứu ứng dụng, nhiều đập bờ tụng được thiết kế và thi cụng theo cụng nghệ BTĐL. Việt Nam hiện nay đó xõy dựng xong một số đập bằng BTĐL như Định Bỡnh, A Vương, PleiKrong, Bản Vẽ, Bỡnh Điền… Qua đú chứng minh một điều cụng nghệ BTĐL với trỡnh độ hiểu biết của chỳng ta hoàn toàn cú thể ứng dụng được ở Việt Nam. Tuy nhiờn cụng nghệ thi cụng yờu cầu từng bước được nõng cao và hoàn thiện về quy trỡnh và kỹ thuật, chất lượng cụng trỡnh .
Vỡ vậy, nghiờn cứu quy trỡnh cụng nghệ thi cụng và khống chế chất lượng trong thi cụng BTĐL trong điều kiện Việt Nam vừa cú ý nghĩa khoa học vừa cú giỏ trị thực tiễn cao.
CHƯƠNG 2: QUY TRèNH CễNG NGHỆ THI CễNG Bấ TễNG ĐẦM LĂN 2.1Tổng quan về quy trỡnh cụng nghệ thi cụng bờ tụng đầm lăn
Quy trỡnh cụng nghệ thi cụng BTĐLtương tự như thi cụng bờ tụng thường, chỉ khỏc là độ sụt Sn=0, khụng dựng bằng đầm dựi, vận chuyển vữa bằng nhiều phương tiện vận chuyển khỏc nhau chủ yếu dựng phương tiện vận chuyển như thi cụng đập đất đỏ, dựng mỏy cắt khe, cỏc đập BTĐL đó thi cụng trờn thế giới và Việt Nam thường theo sơ đồ cụng nghệ hỡnh 2.1.
Hỡnh 2.1. Sơ đồ cụng nghệ BTĐL
Việc thi cụng đập bằng cụng nghệ BTĐL cũng như thi cụng bờ tụng truyền thống đều phải đỏp ứng cỏc yờu cầu về kỹ thuật, tiến độ và giỏ thành.
Trong sơ đồ hỡnh 2.1. Quy trỡnh Cụng nghệ thi cụng đập BTĐL cần quan tõm tới cỏc cụng tỏc sau: Cụng tỏc trộn, vận chuyển, san đầm BTĐL
2.1.1. Trộn bờ tụng
Trong thi cụng BTĐL thụng thường yờu cầu năng suất lớn, cường độ làm việc cao. Hỗn hợp BTĐL là loại bờ tụng cứng và yờu cầu chất lượng đồng đều cao do đú mỏy trộn bờ tụng BTĐL phải đảm bảo cỏc yờu cầu trờn
Thực tiễn ở cỏc nước trờn thế giới và ở nước ta, trộn BTĐL cú thể sử dụng mỏy trộn kiểu cưỡng bức, mỏy trộn liờn tục rơi tự do, mỏy trộn gỏo…
Trộn Vận chuyển San Đầm Cắt khe ngang
Đầm lăn
trước Dưỡng hộ mặt đập Đỏnh xờm Rải vữa cỏt
Đặt khe ngang
Một số hỡnh ảnh về trạm trộn BTĐL ở một số đập BTĐL ở Việt Nam
Hỡnh 2.2. Trạm trộn BTĐL tại cụng trỡnh thủy điện Sơn La
(Sử dụng 2 mỏy trộn Năng suất 720m3
/h)
Hỡnh 2.3. Trạm trộn BTĐL tại cụng trỡnh thủy điện Bản Vẽ (Mỏy trộn cưỡng bức, loại trục đụi cú cỏnh
Năng suất 300m3
/h)
2.1.1.1. Mỏy trộn kiểu cưỡng bức:
Mỏy trộn cưỡng chế là lợi dụng sức quay của cỏnh lắp trờn trục nằm ngang, hai trục này lắp cỏnh quay và chuyển động tương đối trong thựng trộn mang cỏc vệt trộn chuyển động theo vũng trũn và chuyển động trượt đi lại theo hướng trục. Tỏc dụng khuấy mạnh, thời gian trộn giảm (thường là 30s), chất lượng hỗn hợp trộn tốt; đổ vật liệu nhanh, phạm vi thớch ứng với độ chặt bờ tụng rất rộng. Dựng cửa mở đỏy ra vữa bờ tụng, quỏ trỡnh ra vữa bờ tụng gần như là khụng phõn ly. Cho phộp đường kớnh của cốt liệu to nhất đến 100mm. Nhưng mỏy này bị mài mũn cỏnh khuấy và đệm lút rất ghờ gớm, cần phải thay luụn, và cụng suất hơi lớn cho nờn dung lượng cú phần bị hạn chế.
Mỏy trộn cưỡng bức được dựng phổ biến trong cỏc cụng trỡnh bờ tụng đầm lăn ở Nhật, Nhật Bản cũng dựng mỏy trộn cưỡng bức 4,6m3
, 4 mỏy tại cụng trỡnh nhận thầu của Mỹ, sản lượng cao nhất đạt 775m3
/h.
2.1.1.2. Mỏy trộn liờn tục:
Mỏy trộn liờn tục lại chia làm 2 loại: mỏy rơi tự do và mỏy cưỡng bức. Loại trờn là một thựng trũn quay nghiờng, trong vỏch phớa trong thựng cú cỏc lỏ gõn, vật liệu được cõn liờn tục rồi đổ vào cửa thựng trộn theo kiểu rơi tự do cho đến khi đều, sau đú qua cửa ra cho vữa bờ tụng ra liờn tục, hiệu suất sản xuất đạt 200~250m3/h. Kiểu mỏy trộn cưỡng bức cú 2 trục nằm ngang, cỏc cỏnh gõn quay làm cho vật liệu trộn đều rồi từ mỏng chữ U theo hướng cửa đổ vữa bờ tụng mà đẩy ra ngoài, hiệu suất đạt 300m3/h trở lờn.
Chất lượng trộn của mỏy trộn liờn tục tuỳ thuộc vào độ chớnh xỏc cõn đo liờn tục cỏc thành phần và tớnh ổn định của việc cung cấp nguyờn liệu. Mỏy trộn liờn tục tiờn tiến nhất cú thể điều khiển với tốc độ chớnh xỏc như của mỏy trộn từng lụ.
Cụng ty Aran của Australia sản xuất ra hệ thốg mỏy trộn ASR ỏp dụng trộn liờn tục 2 trục nằm cú mỏng và băng tải kiểu phõn cắt cõn chớnh xỏc. Hệ thống này trờn cơ sở cõn liờn tục khống chế chớnh xỏc cỏc vật liờu trộn mà khụng cần phải lỏng hoỏ cỏc vật liệu. Cỏc gõn trộn bằng đồng niken dày 25 mm cú thể thỏo lắp được, ra vữa bờ tụng theo băng tải, sức kộo thuỷ lực, đổ di động thuận tiện, chiếm diện tớch nhỏ, yờu cầu chịu tải trọng của nền khụng cao. Mỏy ASR-200 cú cụng suất 200m3/h, mỏy ASR-400 cú cụng suất 400m3
/h. Hệ thống mỏy trộn liờn tục ASR được sử dụng nhiều ở Australia và Mỹ. Ở đập Đồng Điền sử dụng 2 mỏy ASR-200, trong vũng 17 tuần lễ đó sản xuất được 140.000 m3 bờ tụng đầm lăn. Đường kớnh cốt liệu lớn nhất là 63 mm. Hai mỏy như 2 phõn xưởng cú năng suất trung bỡnh là 220m3//h và 179m3/h. Do cú nhiều ưu điểm mà kiểu mỏy trộn liờn tục ngày càng được nhiều cụng tỡnh đưa vào sử dụng.
2.1.1.3. Mỏy trộn gỏo:
Mỏy trộn kiểu này mới được nghiờn cứu gần đõy. Mỏy được tạo thành bởi hai thựng nửa hỡnh cầu gắn trờn trục quay nằm ngang, một bỏn cầu gắn cứng lờn
một đầu trục, cũn nửa cầu khỏc thỡ trượt quanh trục. Cho phộp lấy vữa bờ tụng ở vị trớ giữa 2 gỏo quay, một đầu gỏo cú đường phễu cho vật liệu cú thể cho vào cục cốt liệu to. Khi mỏy hoạt động cú 2 chức năng như rơi tự do và cưỡng chế, cơ thể trộn cốt liệu cú kớch thước lớn (200~250mm), khụng bị mũn nhiều, thời gian trộn ngắn (50~80s), vữa bờ tụng ra nhanh (8~10s), cú lợi cho việc trỏnh cốt liệu phõn ly.
Lụ sản phẩm ROLL-MR của hóng SGME (Bỉ) cú cụng suất ra vữa bờ tụng 610~1600l, cho nờn đạt năng suất rất cao.
Hai đập vũm trọng lực bờ tụng đầm lăn của Nam Phi đó sử dụng kiểu mỏy trộn gỏo này. Ở đập Knellpoort dựng mỏy trộn gỏo 4,5m3
/h, kết quả ứng dụng khụng lý tưởng lắm. Trờn nhón mỏy ghi năng suất mỏy 130m3/h, thực tế năng suất cao nhất chỉ đạt 80m3/h. Trong khi thi cụng nhiều khi do mỏy trộn mà kộo dài việc đổ mặt đập. Về sau thi cụng đập Wolwedans dựng mỏy trộn gỏo 5,5m3
/h, tỡnh hỡnh cú khỏ hơn đập Knellpoort, trờn nhón ghi năng suất là 145m3/h thỡ năng suất thực tế cao nhất là 130m3/h.
2.1.2. Vận chuyển
Cũng như cỏc loại bờ tụng thụng thường khỏc BTĐL đều phải qua khõu vận chuyển. Cú 4 phương thức vận chuyển hỗn hợp BTĐL từ trạm trộn tới vị trớ đổ:
- Cần cẩu bằng dõy cỏp cố định + ụtụ tự đổ vận chuyển bờ tụng trờn mặt đập. - Dựng xe goũng vận chuyển bờ tụng tới vị trớ hai vai đập + xả vào cỏc phễu + ụ tụ tự đổ vận chuyển bờ tụng trờn mặt đập.
- Dựng ụ tụ tự đổ vận chuyển trực tiếp vào mặt đập - Dựng băng tải vận chuyển bờ tụng vào mặt đập
2.1.3. San đầm
2.1.3.1. Cỏc loại thiết bị sử dụng trong cụng tỏc san đầm:
- Cụng tỏc san: thường dựng mỏy ủi để san, trong quỏ trỡnh san cần khống chế chiều dày theo quy định.
- Cụng tỏc đầm:
+ Mỏy đầm tự hành loại lớn + Mỏy đầm lăn rung loại nhỏ + Đầm rung bờn trong
Hỡnh 2.4. Thiết bị đầm thi cụng bờ tụng đầm lăn
2.1.3.2. Lựa chọn thiết bị san đầm
Đầm lăn là đầm hỗn hợp bờ tụng từ trạng thỏi tơi xốp thành chắc chặt, để đạt được cỏc khõu quan trọng về lực vật lý cần thiết. Mỏy để đầm là đầm rung, lực nộn tỏc dụng của đầm rung bao gồm tĩnh ỏp trọng lực và lực chấn động. Lực chấn động truyền cho bờ tụng tới một độ sõu nhất định bằng súng ỏp lực. Dưới tỏc dụng của lực chấn động, lực ma sỏt trong bờ tụng nhanh chúng suy giảm, cỏc hạt nhỏ ở dạng nổi lơ lửng mà lỏng hoỏ, hỗn hợp bờ tụng sau khi lỏng hoỏ rơi vào trạng thỏi thể lỏng nặng chảy. Cỏc hũn cốt liệu thụ dưới tỏc dụng của trọng lượng bản thõn và ỏp lực rung đó khắc phục được lực ma sỏt trong mà dịch chuyển vị trớ và xắp xếp lại
thành khung cốt, cỏc khe hở giữa khung cốt sẽ được vữa lưu động lấp đầy làm cho chặt.
Hỡnh 2.5. Lý luận cơ bản về đầm chặt
A là biểu thị trạng thỏi trước khi đầm
B là trạng thỏi đầm tĩnh
C biểu thị dưới tỏc dụng của lực tĩnh và lực chấn động
- Hiệu quả đầm chặt (TDM) được xỏc định bởi cụng thức: TDM = V L a n. . = n . a . t (cm) Trong đú: n: tần số rung (lần/phỳt) a: biờn độ dao động (cm) V: tốc độ vận hành của đầm (cm/phỳt) t: thời gian di chuyển (t =
V L
) L: chiều dài quả đầm lu tiếp đất
- Cụng thức tớnh cụng năng đầm chặt: tớnh năng đầm chặt trờn một đơn vị diện tớch bề mặt của bờ tụng E1 là:
E1 = 2a BV f F W + 4 π (Kgf/cm/cm2) Trong đú:
a: biờn độ dao động của quả đầm (cm)
W: tải trọng hướng đường kớnh của quả đầm chấn động (kg) F: lực kớch rung của quả đầm chấn động (Kgf)
f: tần số rung (Hz)
B: chiều rộng của quả đầm (cm) V: tốc độ đầm (cm/s)
Khi đầm rung cú hai quả đầm kết quả tớnh toỏn trờn được nhõn với 2.
Hỡnh 2.6. Quan hệ tớnh năng đầm chặt của đầm rung và suất đầm chặt
Hỡnh 2.7.Quan hệ giữa tổng độ lỳn của đầm rung và hiệu quả đầm chặt
- Chọn đầm rung: Khi chọn đầm rung, đầu tiờn là phải đảm bảo đạt yờu cầu đầm chặt
- Tham số đầm chặt tối ưu: Tham số đầm chặt của BTĐL bao gồm trị số Vc, chiều dày đầm chặt và số lần đầm
Hỡnh 2.8. Đường cong tương quan giữa chiều sõu của tầng X và độ
gia tốc a của một số cụng trỡnh đó thi cụng
+ Số lần đầm: Cụng năng đầm chặt E0 cần để đầm chặt bờ tụng là: E0 = K0 t β sin φ (Kgf/cm/cm2) K0 = 0 02 0 R f F A π Trong đú:
A0: là biờn độ dao động của mỏy đo trị số Vc (cm)
F0: trị số biờn độ dao động lực kớch rung của mỏy đo trị số Vc (Kgf) f0: tầng số rung của mỏy đo trị số Vc (Hz)
t: trị số Vc (s)
R: bỏn kớnh thựng đựng vật liệu của mỏy đo trị số Vc (cm)
φ: gúc chờnh lệch ϕ = 2 π
β: hệ số tớnh đổi tớnh năng đầm chặt, cú quan hệ với chiều dày tầng, khụng qua thớ nghiệm để xỏc định
Bảng 2.1. Trị số của β
Chiều dày (cm) 10 30 50 70
β 2π 2,5π 3π 4π
Đầm rung 1 lần tớnh năng đầm chặt (Ex) cung cấp tại điểm cú chiều dày tầng là x cm là:
Trong đú:
E1: tớnh năng đầm chặt cung cấp cho bề mặt bờ tụng của mỗi lần đầm, tra hỡnh vẽ 2.8.
b: hệ số triết giảm năng lượng theo tỷ lệ phối hợp của bờ tụng khỏc nhau, xỏc định qua thớ nghiệm.
Từ đú số lần đầm N là: N =
x E E0
Bờ tụng đầm lăn muốn đạt được độ đầm chặt thỡ trước tiờn phải hoỏ lỏng, việc hoỏ lỏng lại phụ thuộc vào đặc tớnh rung của đầm rung. Do đú việc lựa chọn thiết bị san đầm là rất cần thiết
Cú rất nhiều loại đầm rung, trong thi cụng đầm lăn thường dựng kiểu đầm lăn tự hành gồm cỏc loại sau:
1. Đầm rung cú xe kộo bỏnh lốp:
2. Đầm rung tự hành cú 2 bỏnh lu nối tiếp: 3. Đầm rung cú bỏnh song song:
4 bỏnh nhẵn rung được lắp trờn giỏ mỏy hỡnh chữ điền đều vừa là để rung vừa là để kộo. Khối lệch tõm ở 2 cặp bỏnh trước và sau lệch pha nhau 1800, để chỳng sinh ra rung, ở bất kỳ thời điểm nào cũng cú một cặp ống lăn tiếp mặt đất để truyền lực rung vuụng gúc xuống, cũn phõn lực nằm ngang của 2 khối lệch tõm thỡ triệt tiờu nhau. Cho nờn mỏy đầm rung đi lại ổn định, nõng cao chất lượng đầm. Cỏc mỏy BW-200 và BW-200E của Đức đều thuộc loại này.
Mỏy BW-200 được dựng nhiều trong cỏc cụng trỡnh đầm lăn trong và ngoài nước. Nú cú cỏc tham số cơ học tốt, và cú năng lượng đầm rung chặt lớn.
Thường là loại giữ bằng tay mỏy đầm rung 2 bỏnh chủ yếu dựng ở những chỗ như cỏc gúc cạnh múng đỏ và vỏn khuụn, vớ dụ lọai BW-75S.
Cỏc tớnh năng của đầm rung như bảng 2.2.
Bảng 2.2.Tớnh năng của cỏc loại đầm rung
Kiểu mỏy YZ-10P CA-51 DA-50 BW-201 BW-200 BW-75
Trọng lượng làm việc (kg) 10000 14800 10020 10000 7000 950 Kớch thước ngoài (mm) Dài 5370 5860 5055 4440 1980 2900 Rộng 2440 2350 2415 2320 2520 890 Cao 2410 2250 2490 2910 2400 1045 Tốc độ (km/h ) Số 1 4,4 5 1,1 1,0 1,6 Số 2 8,95 8 0~11 2,2 2,0 2,8 Số 3 17,8 12 3,2 3,0 Bũ dốc (%) Khụn g rung 25 45 25 37 55 50 Cú rung 30 35 35 Đườn g kớnh lu x rộng (mm) Bỏnh trước 1524x2100 1520x213 0 1270x190 5 1220x213 5 800x(950x2 ) 480x75 0 Bỏnh sau 1270x190 5 1220x213 5 800x(950x2 ) 480x75 0 Tần số (Hz) 32 25 40 45 43 55 Biờn độ (%) 4,0 1,8 0,91 0,65 1,0 0,49 Cụng suất (Kw) 73,6 118 50,0 41,2 6,3 Vũng quay (r/min) 1500 2200 2300 2700 Lực khởi động (KN) 186 224 118 220 320 40
Nước sản xuất Dương Lạc Tr. Quốc
Thuỵ
2.2Thiết bị thi cụng bờ tụng đầm lăn
Thiết bị thi cụng bờ tụng đầm lăn khụng phức tạp, cỏc thiết bị chớnh để thi cụng BTéL theo cụng nghệ này trờn thế giới hiện nay đều cú ở Việt Nam. Thiết bị thi cụng BTéL núi chung cũng giống nhau khi thi cụng BTéL cho đập, đường và cỏc dạng cụng trỡnh bờ tụng khối lớn khụng cốt thộp khỏc. Tuy nhiờn ở mỗi loại hỡnh cụng nghệ đú đũi hỏi thờm những thiết bị thi cụng đặc chủng riờng.
Cỏc thiết bị cần thiết cho thi cụng đập bằng cụng nghệ BTéL gồm: Mỏy trộn cưỡng bức cú khả năng trộn hỗn hợp bờ tụng khụ sử dụng cốt liệu cú đường kớnh lớn; băng tải hoặc cỏc thiết bị tương đương để vận chuyển bờ tụng; xe tải tự đổ; mỏy san ủi; mỏy lu rung; mỏy nhồi tấm tạo khe co. Hệ thống phun nước cao ỏp làm sạch bề mặt bờ tụng mạch ngừng, Hệ thống phun nước bảo dưỡng.
Thiết bị cho thi cụng đường, sõn bói: Mỏy trộn cưỡng bức; xe tải tự đổ; mỏy rải (asphalt); xe lu rung; xe lu lốp; mắy cắt bờ tụng;
Cú thể thấy rằng cỏc thiết bị chớnh cho thi cụng bờ tụng bằng cụng nghệ BTéL đó cú sẵn ở Việt Nam hoặc đều cú thể chế tạo tại Việt Nam. Nếu phổ biến cụng nghệ BTéL ở Việt Nam thỡ cú thể tận dụng được cỏc thiết bị cú sẵn ở trong