3.2. Tính toán thiết kế giải pháp xử lý nền thích hợp
3.2.3. Tính toán thiết kế xử lý nền cấu trúc 1
3.2.3.3 Phương án thi công và quản lý chất lượng
- Vật liệu Bấc thấm (PVD):
Vật liệu bấc thấm phải đảm bảo các thông số kỹ thuật như bảng dưới đây.
Bảng 3.6 Các chỉ tiêu yêu cầu đối với PVD
STT Chỉ tiêu PP thí nghiệm Đơn vị Yêu cầu
1 LÕI BẤC
1.1 Bề rộng ASTM D3744 mm 100 ± 2
1.2 Bề dày ASTM D5199 mm ≥ 4.0
1.3 Độ bền kéo đứt ASTM D4595 kN ≥ 1.6
1.4 Độ giãn dài khi đứt ASTM D4595 % ≥ 20
1.5 Độ giãn dài khi kéo giật với lực 0.5 kN TCVN8871-1 % ≤ 10 1.6 Khả năng thoát nước tại áp lực 10 kPa và
gradien thủy lực i=0.5 ASTM D4716:03 10-6
m3/sec 80-:-140 1.7 Khả năng thoát nước ở áp lực 300 kPa, và
gradient I=0.5 ASTM D4716:03 10-6
m3/sec 60-:-80
2 VỎ LỌC
2.1 A.O.S (O95) – Kích thước lỗ O95 ASTM D- 4751 m ≤ 75
2.2 Hệ số thấm ASTM D4491 10-4 m/sec 1.5
2.3 Độ giãn dài ASTM D 4632 % 20
2.4 Cường độ chịu kéo ASTM D 4632 N > 250
2.5 Áp lực kháng bục TCVN 8871-5 kPa > 900 2.6 Lực kháng xuyên thủng thanh TCVN 8871-4 kPa > 100 - Ống lọc thoát nước ngang:
Hệ thống thoát ngang bao gồm các ống chính và các ống lọc.Các ống lọc được đặt với khoảng cách 1.1m. Ống lọc bằng nhựa PE có đục lỗ và bọc vải địa sẵn tại nơi sản xuất và ống chính bằng nhựa UPVC, đường kính ống chính là 63mm và ống lọc là 50mm.
Ống lọc thoát nước ngang phải được trình đủ các chứng chỉ vật liệu của nhà sản xuất.
- Màng chân không:
Là loại màng Polyetylen hoặc Polyvinynclorua có 2 lớp, đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu như bảng sau:
Màng chân không cần được lưu trữ bảo quản trong nhà kho để tránh bị mục nát do thời tiết.
Bảng 3.7 Bảng các chỉ tiêu yêu cầu cho màng chân không
STT Các mục thí nghiệm PP thí nghiệm Đơn vị Yêu cầu
1 Bề dày ASTM 5199 mm 0.14
2 Độ bền kéo đứt (L/T) ASTM D-882 MPa ≥ 15/13
3 Độ giãn dài tới hạn (L/T) ASTM D-882 % ≥ 220/200
4 Cường độ kháng xé(L/T) ASTM-D624 N/mm ≥ 40
5 Hệ số thấm K20 hoặc sức chống thấm
dưới áp lực tĩnh 100kPa ASTM – D5048 cm/s ≤ 10-11 6 Hệ số chống thấm hoặc khả năng chịu
áp lực thủy tĩnh ASTM D5385 kPa ≥ 150
- Vải địa kỹ thuật:
Các lớp vải địa kỹ thuật bảo vệ màng là loại vải ĐKT không dệt 150g/m2), có cường độ (2.5~3) kN/m. Đây là loại vải ngăn cách bảo vệ màng (không phải là loại vải gia cường).
Đối với các lớp vải địa kỹ thật gia cường nền đắp, thường được áp dụng là loại vải dệt polyeste cường độ 200kN/m.
b) Yêu cầu thi công - Thi công bấc thấm:
Việc cắm bấc thấm phải tuân theo các yêu cầu sau đây:
Việc nối bấc sẽ được thực hiện bằng cách mở vỏ lọc và đặt chồng lõi lên nhau (≥200 mm), sau đó bọc và kẹp ghim ở hai đầu.
Việc cắm PVD được yêu cầu như sau:
Dùng thước hoặc đường đánh dấu để xác định khoảng cách các điểm cắm bấc thấm với sai số cho phép ±30 mm;
Chân của máy cắm bấc sẽ được kiểm soát với độ sai lệch ±70 mm;
PVD được bố trí lưới ô vuông với khoảng cách 1.1m. Độ nghiêng của phương cắm nên nhỏ ±1.5% hoặc 15cm;
Khoảng 0.2 cm ~ 0.3 cm PVD sẽ được cắt thừa lại trên mặt đất, sau đó nó được cuộn và buộc vào ống lọc ngang;
Chiều sâu cắm PVD trung bình là 15m;
PVD có thể cắm bằng phương pháp ép tĩnh hoặc rung;
Sau khi hoàn thành các công đoạn cắm bấc, tiến hành tự kiểm tra lại, khi đã xác nhận hoàn thành, báo cáo công việc cho Giám sát;
- Thi công hệ thống thoát nước ngang
Ống chính được đặt tại tim đường dọc theo tuyến và đối với các ống phụ (ống lọc - ống nhánh) đặt khoảng cách 1.1m. Khoảng cách giữa biên giữa tường/rãnh và các ống phải lớn hơn hoặc bằng 0.5-1m.
Vị trí ống: Dùng xẻng đào cát tạo rãnh. Các rãnh này có thể có mặt cắt ngang chữ nhật (15 x 10 x 15cm) hoặc mặt cắt ngang tam giác (15 x 20cm).
Đặt ống vào các rãnh đã đào, các ống được nối với nhau bằng cút nối 4 hướng.
Kiểm tra lại khả năng làm việc của các ống trước đặt vào rãnh, ví dụ: sự rách nát của màng lọc (lớp vải địa kỹ thuật bọc ống có tác dụng là lớp vỏ lọc của ống thu nước) bao ngoài.
Điểm nối sẽ được bọc và buộc bằng vải địa để sự xâm nhập của hạt cát vào ống.
Bấc thấm được nối trực tiếp vào các ống lọc, được buộc kín và tiếp xúc tốt.
Các ống lọc sẽ được đặt vào rãnh sâu trong cát 15-20cm. Chúng được bọc vải địa để ngăn sự xâm nhập của các hạt cát vào ống và lấp cát lên.
Các ống chính được nối với ống lọc bằng cút nối 3 đầu. Các ống lọc được nối với bơm thông qua màng và ống hút chân không.
Chú ý:
Chiều sâu đào rãnh cát phải đảm bảo.
Kiểm tra những hư hỏng của màng lọc và thân ống.
Đoạn nối sẽ được nối cẩn thận với các ống lọc và bọc lại bằng vải địa.
- Lắp đặt vải địa và màng chân không
Việc lắp đặt màng chân không cần tuân thủ các yêu cầu sau:
+ Trước khi rải màng chân không, hiện trường phải được san lấp và dọn sạch các dị vật (như sỏi, cuội, đá tảng…) và rác thải. Sau đó một lớp vải địa không dệt sẽ được rải xuống trước khi rải màng chân không nhằm bảo vệ màng.
+ Kích thước của từng tấm màng chân không do nhà sản xuất đưa ra. Khối lượng màng chân không cũng phải tính đến đoạn màng chôn dưới tường/rãnh sét.
Đoạn lấn chồng giữa các miếng màng chân không không được ít hơn 20cm. Đoạn lấn chồng có thể được nối bằng nhiệt với độ dày (1.5-2.0) cm. Trong quá trình chạy thử chân không, các đoạn nối màng sẽ được kiểm tra cẩn thận.
+ Đầu tiên, các cuộn màng chân không sẽ được vận chuyển đến giữa khu vực xử lý và mở hai đầu. Trong quá trình vận chuyển, phải đảm bảo màng chân không không bị hỏng, rách.
+ Công tác rải màng chân không được thực hiện vào ban ngày với tốc độ gió nhỏ hơn cấp 5.
+ Hai lớp màng chân không được rải độc lập. Sau mỗi lần rải, màng phải được kiểm tra cẩn thận và sửa những đoạn bị hỏng. Sau khi rải xong màng chân không, cát hoặc các bao cát sẽ được đặt phía trên màng.
+ Trong quá trình rải màng chân không, công nhân phải đi giày mềm để tránh làm rách màng. Sau mỗi lần rải, màng chân không sẽ được kiểm tra cẩn thận để phát hiện và vá những đoạn bị rách hoặc bị hở.
+ Trong quá trình rải màng chân không, không được kéo màng quá mạnh. Tại biên mỗi phụ khu xử lý, phải để thừa một đoạn màng để chôn xuống tường/rãnh sét.
+ Với hai phụ khu xử lý cạnh nhau – có chung một tường sét/ rãnh sét, màng chân không của một phụ khu sẽ được chôn dưới tường sét/ rãnh sét, nhưng nối với màng chân không của phụ khu xử lý bên cạnh. Đoạn chuyển tiếp của màng chân không giữa hai phụ khu phải có chiều dài kéo rộng kéo dài được chôn sâu dưới tường sét 1-2 m. Đoạn màng chân không chuyển tiếp đó sau đó sẽ được nối và lấp lên bằng màng của khu vực lân cận.
+ Đoạn màng chân không bị thủng có thể được vá bằng cách dán một tấm màng chân không nhỏ lên vị trí đó. Đầu tiên, làm sạch bề mặt màng xung quanh lỗ thủng. Sau đó, dán keo xung quanh miệng chỗ thủng và đặt một tấm màng chân không nhỏ, che kín chỗ thủng và vuốt cho không khí xung quanh đoạn tiếp xúc giữa tấm vá và màng chân không.
+ Khi đặt bàn đo lún lên trên màng chân không hoặc vải địa, phải đặt lót cát hoặc bao cát dưới bàn lún để tránh thủng màng.
+ Kiểm tra màng chân không cẩn thận trước khi vận hành chân không. Kiểm tra hiện tượng sụt áp chân không bằng cách kiểm tra đồng hồ đo chân không, quansát và nghe tiếng xì của màng cho thoát chân không ra ngoài. Tất cả những lỗ thủng phải được sửa chữa, khắc phục ngay khi phát hiện.
+ Màng chân không phải được kiểm tra cẩn thận trong quá trình chạy thử chân không. Những hư hỏng của màng chân không sau khi chất tải rất khó phát hiện và sửa chữa.
Chú ý:
+ Phải đảm bảo đủ nhân lực và màng chân không để hoàn thành ngay mỗi lần rải màng.
+ Kiểm tra cẩn thận màng chân không sau mỗi lần rải và sửa những vị trí bị thủng.
+ Quá trình rải màng có thể kéo dài tới 4 giờ. Màng chân không không được rải khi nhiệt độ quá cao - mức nhiệt độ gây ảnh hưởng đến khả năng làm việc của màng chân không, theo kinh nghiệm của nhà thầu thông thường là 60oC.
+ Khi rải màng, phải sử dụng găng tay để tránh làm rách màng.
+ Công tác nối màng chân không phải được công nhân có kinh nghiệm phụ trách.
+ Màng chân không sẽ được chôn sâu dưới tường/rãnh sét ít nhất 50 cm.
+ Màng chân không của hai phụ khu phải được chôn độc lập, không dính liền với nhau.
Loại bỏ các vật liệu thải ra khỏi rãnh.
Việc rải vải ĐKT bảo vệ màng chân không phải tuân theo:
+ Khu vực thi công sẽ được dọn sạch trước khi rải vải địa, đặc biệt, phải loại bỏ các các vật, vật liệu sắc nhọn ra khỏi khu vực thi công.
+ Mỗi cuộn vải địa có kích thước 6mx 100 m. Các cuộn vải địa được vận chuyển ra vị trí thi công bằng xe thồ.
+ Vải địa được công nhân rải trực tiếp bằng tay và cần tránh những biến dạng cũng như vặn xoắn có thể xảy ra trong quá trình rải vải địa.
+ Các mảng vải địa sẽ được nối lại bằng cách nối chồng lên nhau với độ rộng 10-20 cm và khâu lại bằng máy khâu cầm tay. Chiều rộng nhỏ nhất của đoạn khâu nối là 10 cm.
+ Công tác rải và kiểm tra vải địa sẽ được giám sát bởi một kỹ sư phụ trách.
+ Khi vải địa ngấm nước thì khối lượng sẽ tăng lên rất nhiều. Do đó, khi rải vải địa kỹ thuật, nên tránh rải dưới trời mưa hoặc để vải bị ướt.
+ Hệ thống chân không được trang bị các máy bơm chân không. Công suất của mỗi máy bơm là 7.5 kW, có thể tạo ra áp lực chân không hiệu quả lên đến 95 kPa và áp lực chân không dưới màng chân không tới 80 kPa.
- Lắp đặt hệ thống chân không:
+ Các máy bơm chân không được lắp theo thứ tự sau động cơ, máy bơm, hộp chứa nước, công tắc và đầu ra. Đoạn nối sẽ được dán kín lại bằng các tấm cao su hoặc bằng keo dán. Đầu ra và hộp chứa nước được nối với các ống lọc.
+ Vì các máy bơm hoạt động khi ngâm trong nước, do đó, khi không có tải, có thể đặt máy bơm trong hố nước của khu vực thi công. Trong quá trình vận hành chân không, nên chú ý loại bỏ đất và các tạp chất trong hộp hoặc hố chứa nước có đặt máy bơm chân không.
+ Đồng hồ kiểm tra áp lực chân không được lắp đặt tại hai vị trí. Vị trí thứ nhất là ngay tại bơm để theo dõi áp lực bơm, vị trí thứ hai được lắp đặt dưới màng để theo dõi áp lực chân không ngay dưới màng.
+ Để duy trì hiệu quả của áp lực chân không, mỗi diện tích 800-1000 m2 sẽ được trang bị một máy bơm chân không. Tất cả các máy bơm chân không hoạt động 24h/ngày. Ngoài ra, các máy bơm phụ cũng được chuẩn bị để đề phòng trường hợp cần thiết như thay thế máy bơm hoặc tăng cường áp chân không. Ở giai đoạn cuối của quá trình xử lý, ít nhất 80% các máy bơm đều hoạt động.
+ Các đoạn nối của hệ thống chân không sẽ được dán hết sức cẩn thận. Các công tắc tự động và vận hành bằng tay sẽ được trang bị cho các hệ thống chân không để đảm bảo duy trì áp lực chân không liên tục trong quá trình xử lý.
+ Trong quá trình vận hành chân không, áp lực chân không phía dưới màng chân không sẽ được duy trì lớn hơn hoặc bằng 70 kPa. Đồng hồ đo áp chân không được đặt ở giữa hai đoạn ống lọc.
+ Sau khi hoàn tất các giai đoạn chuẩn bị, tiến hành vận hành thử hệ thống chân không. Nếu áp lực chân không ở dưới màng chân không duy trì ở mức 50 đến 60 kPa, phải tiến hành kiểm tra xem có chỗ thủng nào trên màng chân không hay không. Nếu có, phải tiến hành vá ngay. Bắt đầu tính thời gian xử lý nền từ khi áp lực chân không đạt 70 kPa.
- Vận hành bơm hút chân không:
Việc chạy hút chân không phải tuân theo các yêu cầu sau:
+ Hệ thống chân không gồm bơm, ống thoát nước và màng chân không phải được kiểm tra trước và trong quá trình chạy chân không;
+ Trong khi các bơm hút chân không hoạt động, để kiểm tra các điều kiện làm việc, việc giám sát các bơm sẽ được thực hiện mỗi giờ;
+ Áp lực chân không được được xem là đạt giá trị thiết kế khi đồng hồ đo áp báo trên 70kPa.
Quá trình tăng áp chân không nên tuân theo như bảng dưới đây:
Bảng 3.8 Quy trình tăng áp suất chân không
STT Ngày Áp suất chân không
(kPa) Chú ý
1 1 0kPa ~ -20kPa
2 2-3 -20kPa ~ -40kPa
3 3-4 -40kPa ~ -60kPa
4 5-8 -60kPa ~ -70kPa
+ Hệ thống chân không phải đảm bảo hoàn toàn kín;
+ Điện cung cấp cho chạy bơm phải liên tục không được dừng ngắt;
+ Khi yêu cầu tải trọng gia tải trước cao hơn năng lực của hơm hút chân không, khối đắp chất tải thêm sẽ được sử dụng kết hợp với phương pháp cố kết chân không;
+ Vật liệu đắp gia tải thêm phải không là đá hoặc các vật liệu sắc nhọn;
Nhìn chung, tốc độ chất tải được giới hạn nếu tải chất lên khoảng 70kPa;
Chân không được dừng khi: Độ cố kết nền tính theo số liệu quan trắc ≥ 90%.
- Đắp gia tải /bù lún
Sau khi kết thúc tất cả các công việc trên và áp lực chân không giữ ổn định trong 7 - 10 ngày. Vật liệu đắp bù lún phải tuân theo những yêu cầu sau:
Bảng 3.9 Các chỉ tiêu yêu cầu cho cát bù lún
STT Các mục thí nghiệm PP thí nghiệm Đơn vị Yêu cầu
1 Hàm lượng mùn hữu cơ ASTM D2974-87 % ≤10
2 Kiểm tra độ chặt bằng phương pháp dao
vòng ASTM D4914-99 % ≥ 85
Việc san lấp được thực hiện bằng phương pháp san gạt, như vậy sẽ tốt cho việc bảo vệ màng chân không khỏi bị hỏng do máy móc lớn;
Cứ 10.000m3 san lấp sẽ lấy 1 mẫu thí nghiệm.
Vật liệu đắp nền đường phải tuân theo những yêu cầu sau:
Bảng 3.10 Các chỉ tiêu yêu cầu cho cát san lấp
STT Các mục thí nghiệm PP thí nghiệm Đơn vị Giá trị
1 Hàm lượng mùn hữu cơ ASTM D2974-87 % ≤10
2 Kiểm tra độ chặt bằng phương pháp dao vòng. ASTM D4914-99 % ≥ 95 c) Thiết kế hệ thống quan trắc và thí nghiệm
Việc thiết kế hệ thống quan trắc trong quá trình xử lý nền là cần thiết để:
+ Theo dõi độ lún, sự thay đổi áp lực chân không bên dưới nền đắp.
+ So sánh với tính toán dự báo ban đầu.
+ Thực hiện việc phân tích lại để xác minh và điều chỉnh phương pháp xác định thông số cố kết.
Quá trình quan trắc sẽ đo đạc giá trị lún trực tiếp của bàn đo lún mặt. Giá trị áp lực nước lỗ rỗng sẽ được dùng để kiểm tra đánh giá kết quả xử lý nền.
Các thiết bị quan trắc sau được sử dụng:
+ Thiết bị đo lún mặt. (SSP)
+ Thiết bị đo áp lực chân không tại giữa bấc (PZ) + Đồng hồ đo áp lực chân không.
+ Thiết bị quan trắc chuyển vị ngang (IN)
Bảng 3.11 Chu kì quan trắc
Thiết bị
Giai đoạn cắm
PVD Sau khi lắp đặt thiết bị quan
trắc
Giai đoạn thi công
Lắp trước cắm PVD
Lắp trên màng
Chạy thử chân không
Đắp bù lún
Tải ổn định và chờ cố kết
Thiết bị đo lún mặt 1 lần 2 lần 1 lần 1lần/ngày 1lần/ngày 1lần/3ngày Thiết bị đo áp chân
không tại giữa bấc 1 lần - 1 lần 1lần/ngày 1lần/ngày 1lần/3ngày Thiết bị quan trắc
chuyển vị ngang 1 lần - - 1lần/ngày 1lần/ngày 1lần/3ngày
Số liệu quan trắc chi tiết sẽ được ghi lại bởi các thiết bị lắp đặt và các đầu đọc.
Để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong suốt quá trình xử lý nền, việc quan trắc phải đạt các yêu cầu sau:
+ Thiết bị quan trắc phải được phân bố lắp đặt toàn bộ diện tích xử lý;
+ Cố kết đất phải được kiểm tra và phân tích liên tục trong quá trình xử lý nền.
Kết quả việc xử lý nền phải được đánh giá định lượng qua độ cố kết (DOC), nó được phân tích từ lún mặt (bằng phương pháp Asaoka), phương pháp phân tích khác thông qua số liệu quan trắc áp lực nước lỗ rỗng được dùng để tham khảo đánh gia kết quả xử lý nền.
Phân tích số liệu lún:
Công cụ chính dùng để phân tích là phương pháp Asaoka. Trong phương pháp này, dãy các số liệu lún S (S1, S2……Si-1, Si, Si+1,… Sn) được quan trắc với cùng một khoảng thời gian. Sau đó vẽ đồ thị các điểm Sn (là trục đứng) với Sn-1 (là trục ngang) như trong hình 8.4-1. Lún cuối cùng (Sult) sẽ được tính toán từ đồ thị dưới.
Độ cố kết (DOC) được xác định bằng công thức sau:
% S 100
DOC S
ult
t
(1-29) Trong đó: DOC: độ cố kết, (%);
St: lún tại thời điểm xác định DOC, (m); Sult – lún cuối cùng được cập nhập vào thời điểm tính DOC, m;
S1 S2 S3 SN-1
S2
S3
SN
Sult
Settlement at time t-1, Sn-1
Settlement at time t, Sn
450
Hình 3.7 Biểu đồ biểu diễn phương pháp ASAOKA