Nghiờn cứu phỏt triển cụng nghệ và vật liệu mới trong cỏc lĩnh vực xõy dựng núi chung ở cỏc nước tiờn tiến trờn thế giới như Mỹ, Phỏp, Hà Lan, Đức,…là vấn đề quan trọng hàng đầu luụn được ưu tiờn phỏt triển. Trong những năm qua Nhà nước cú nhiều chớnh sỏch hỗ trợ vốn, miễn giảm thuế, khuyến khớch cải tiến và sỏng tạo cụng nghệ mới.
Trong lĩnh vực xõy dựng thủy lợi, từ những năm 70 nhiều cụng nghệ và vật liệu mới đĩ được nghiờn cứu ứng dụng rộng rĩi vào sản xuất mang lại hiệu quả kinh tế – kỹ thuật rừ rệt, trong đú cú cỏc cụng nghệ và vật liệu tiờu biểu như:
- Cụng nghệ thảm bờtụng, xi măng cỏt (Concret mats); - Cụng nghệ kố mềm bằng tỳi cỏt GST( STABIPLAGE); - Vải địa kỹ thuật gia cố nền ( KET, TS…);
- Lưới địa kỹ thuật ( TENSAR…)
- Cỏc khối bờtụng dị hỡnh (Tetrapod, Tribar, Dolos, Stabit, khối chữ T, khối chữ U…); - Cụng nghệ Cừ bờ tụng ứng suất trước; - Cụng nghệ thựng chỡm cú buồng tiờu súng; - Cụng nghệ Cừ bản nhựa (Vinyl…); - Cụng nghệ thảm bờ tụng tự chốn (BENTOMAT KA- VB, Tsc – 178, P.Đ.TAC-M…); - Cụng nghệ rọ đỏ, thảm đỏ Gabion bọc PVC; - Cỏ chống xúi mũn Vetiver;
- Phao dự chắn súng từ xa;
3.1.1.1 - Thảm bờ tụng FS:
Hỡnh 3.1- Thảm Bờ tụng FS bảo vệ bờ
Cụng nghệ và vật liệu thảm bờtụng được phỏt minh từ năm 1965 của nhúm cỏc chuyờn gia Cụng ty Losiger – Thụy Sĩ (bằng sỏng chế số 784625) và sau đú được hồn thiện và ứng dụng rộng rĩi ở cỏc nước Mỹ, Nhật Bản, Hà Lan, Hàn Quốc…
Ưu điểm cơ bản của thảm bờtụng :
- Biện phỏp thi cụng đơn giản, thời gian thi cụng nhanh chúng
- Thớch hợp với nền mềm yếu do phõn bố lực đều, vữa bờ tụng dàn trải che kớn nền, trải liờn tục từ dưới lờn trờn.
Hỡnh 3.2- Ứng dụng thảm bờ tụng địa kỹ thuật bảo vệ bờ
- Thảm bờtụng cú thể thi cụng trong điều kiện ngập nước, nơi thường xuyờn cú dũng chảy mà khụng cần cỏc biện phỏp xử lớ đắp đờ qũy hoặc thỏo nước làm khụ hố múng.
- Vật liệu định dạng thảm bờtụng bằng sợi tổng hợp cú độ bền cao, trọng lượng nhẹ nờn thuận lợi khi vận chuyển và thi cụng, đặc biệt ở những nới cú địa hỡnh phức tạp
Thảm bờtụng cú nhiều loại: Loại tiờu chuẩn (Standard type) dạng lưới (mesh type), dạng phiến (Slab type) và dạng tấm lọc (fillter type), tựy tớnh chất từng cụng trỡnh, điều kiện địa chất, địa hỡnh và thuỷ văn dũng chảy để tớnh toỏn chọn loại thảm bờtụng cú kớch thước và độ dày phự hợp.
Vật liệu định dạng thảm bờ tụng (Fabric formwork) được cấu tạo bởi hai lớp vải địa kĩ thuật đặc biệt loại dệt (Woven geotextile) cú độ bền cao tạo khuụn vải cho phộp bơm bờ tụng (hoặc vữa xi măng) vào trong nú để tạo thành thảm bờ tụng bền chắc chống thấm và bảo vệ cụng trỡnh .
Thảm bờ tụng cú độ dày 5 ữ 50 cm:
- Loại thảm cú chiều dày 5 ữ15 cm : bơm vật liệu vữa xi măng (Mortar) - Loại thảm cú chiều dày 20 ữ50 cm : bơm vật liệu bờ tụng (concrete)
Thụng thường thảm bờ tụng chống xúi lở bờ dựng loại cú độ dày 15ữ 30cm.
Thi cụng lắp đặt thảm bờ tụng :
- Chuẩn bị mặt bằng thi cụng : mỏi cụng trỡnh được san ủi bằng phẳng, dọn sạch cõy cỏ, đỏ và cỏc vật sắc nhọn …
- Trải thảm: Thảm bờtụng được trải xuụi theo mỏi cụng trỡnh và được neo giữ ổn định theo yờu cầu thiết kế, trường hợp đỏy thảm ở sõu dưới lũng dẫn cần thiết cú thợ lặn kiểm tra sửa chữa điều chỉnh vị trớ thảm.
- Bơm vật liệu: vật liệu bờtụng (hoặc vữa ximăng) được trộn đều và bơm vào cỏc ống nạp của tấm thảm (cú sẵn) từ dưới thấp lờn phớa cao làm đầy dần thảm, lưu ý trong quỏ trỡnh bơm đầu ống bơm luụn nằm trong vật liệu bờtụng hoặc vữa ximăng
- Ghộp nối: cỏc tấm thảm ghộp nối chống mớ lờn nhau tối thiểu 30 cm
Hỡnh 3.3- Cụng nghệ Stabiplage làm kố mỏ hàn, đờ phỏ súng.
Với chức năng chớnh là thay thế cho cỏc lớp lọc ngược bằng cỏt sỏi bờn dưới kết cấu đỏ hộc được ứng dụng trong cỏc cụng trỡnh bảo vệ bờ biển ở Hà Lan từ thập niờn 50 của thế kỷ trước, vải địa kỹ thuật tạo ra cuộc cỏch mạng trong xõy dựng cụng trỡnh. Đối với cỏc cụng trỡnh bảo vệ bờ vải ĐKT đỏp ứng được đồng thời cỏc yờu cầu sau: Chặn đất tốt, thấm nước tốt, chống tắc, độ bền thi cụng, tuổi thọ cao. Trong hơn nửa thế kỷ qua, vải dịa kỹ thuật ngày càng được phỏt triển cả về tớnh năng kỹ thuật và lĩnh vực ỏp dụng. Giải phỏp sẽ tạo nờn một lớp che chắn bề mặt vỏch bờ bằng cỏc ống vải địa kỹ thuật độn cỏt nhằm giảm nhẹ tỏc động thủy lực của dũng chảy, súng lờn bờ sụng, đồng thời tăng cường độ chịu lực của đất trầm tớch tạo nờn bờ sụng bằng kỹ thuật phun vữa xi măng ỏp lực cao. Giải phỏp ứng dụng tỳi cỏt vải địa kỹ thuật đĩ được ứng dụng từ đầu thập niờn 1990 nhằm thay thế cho vật liệu truyền thống ở cỏc cụng trỡnh đờ, kố bảo vệ bờ biển.
3.1.1.3 - Lưới địa kỹ thuật Tensar gia cố bờ.
Lưới địa kỹ thuật giống như tờ bỡa đục lỗ, cú thể cuộn trũn lại, rộng vừa đủ để cài chặt với đất, sỏi chung quanh. Lưới địa kỹ thuật làm bằng chất Polypropylene (PP), Polyester (PE) hay bọc polietylen-teretalat (PET) với phương phỏp ộp dĩn dọc.
Lưới địa kỹ thuật cú hai nhúm chớnh:
- Lưới một trục: cú sức chịu kộo theo một hướng (hướng dọc mỏy), thường dựng để gia cố mỏi dốc, tường chắn đất...
- Lưới hai trục: cú sức chịu kộo cả hai hướng, thường dựng để gia cố nền đường, đờ, đập, nền múng cụng trỡnh. Trỏi với vải, hướng ngang mỏy cú sức chịu kộo lớn hơn hướng dọc mỏy.
Một số tớnh năng sử dụng của lưới địa kỹ thuật Tensar: - Sức chịu kộo lớn khụng thua gỡ cỏc thanh kim loại.
- Tớnh cài chặt với vật liệu chung quanh, tạo nờn một lớp múng vững chắc, nhất là chống lại sự trượt của đất đắp dựng làm đờ đập, tường chắn đất.
- Tớnh đa năng: hầu như thớch hợp với mọi loại đất đỏ. Thi cụng dễ dàng, khụng cần đến mỏy múc.
- Cường độ chịu kộo cao; hệ số dĩo thấp, 1.45 sau 120 năm; biến dạng nhỏ: 11% ở tải trọng tối đa.
- Tớnh trơ: ớt bị huỷ hoạt bởi thời tiết, tia cực tớm, bởi mụi trường chung quanh như đất cú axit, kiềm và cỏc chất độc hại khỏc [5].
Giải phỏp kết cấu Tensar
Dựa vào cỏc đặc trưng riờng của lưới địa kỹ thuật Tensar. Cụng nghệ Tensar được sử dụng rộng rĩi để giải quyết cỏc vấn đề ổn định nền múng và gia cố đất, tiết kiệm đỏng kể chi phớ và thời gian.
Cụng nghệ sản xuất của Tensar chế tạo được một cấu trỳc lưới đặc biệt, gồm cỏc mối nối cú cường độ cao và cạnh chắc chắn, nhờ đú tạo ra cỏc gờ vuụng và dày giữ vật liệu. Cơ chế này giỳp cho cỏc viờn vật liệu bỏm chặt được vào lưới và dẫn đến hiệu quả liờn kết cơ học cao.
Hỡnh 3.5- Hỡnh dạng mặt cắt ngang tiờu biểu của cạnh lưới Tensar tạo nờn cỏc điểm tựa chịu lực cho cỏc hạt vật liệu và hoạt động như chiếc giỏ đựng khối búng bi
da hỡnh thỏp
Mối liờn kết này giỳp ngăn ngừa hiện tượng cỏc viờn vật liệu xờ dịch, từ đú tạo nờn được một gúc chống trượt hiệu quả cao. Cơ chế này cũn được biết đến như là "rọ nộn" vỡ cỏc mối liờn kết giữ cố định và rọ nộn cỏc hạt vật liệu một cỏch hiệu quả. Sự kết hợp này đảm bảo rằng, trong cỏc lớp vật liệu gia cố bằng lưới địa kỹ thuật Tensar:
Nếu tỏc dụng một lực thẳng đứng thỡ sức căng trong lưới tạo ra cỏc biến dạng rất nhỏ.
Sẽ đạt được hiệu quả gia cố tại vựng chịu tải.
Lưới địa kỹ thuật Tensar và vật liệu đất đắp tạo nờn một lưới tổng hợp - Lớp ổn định cơ học Tensar.
Đõy chớnh là tiền đề hỡnh thành giải phỏp phỏp kết cấu Tensar ứng dụng cho xử lý nền đất yếu và làm cốt trong thiết kế, thi cụng đờ biển ở Đồng bằng sụng Cửu Long.
Ngồi ra lưới địa kỹ thuật Tensar kết hợp với cỏc kết cấu đỳc sẵn như panel, gạch block, khối bờ tụng đỳc sẵn hay đỳc tại chỗ liền khối xõy dựng cỏc cụng trỡnh kố đứng chắn súng, bảo vệ bờ hoặc cụng trỡnh cầu cảng. Ưu điểm: Cỏc panel cú thể đỳc sẵn hoặc đỳc tại chỗ, khụng cần thanh chống bờn ngồi, lắp đặt bề mặt nhanh chúng, dễ dàng hồn thiện cho mặt ngồi, cỏc bộ phận bờ tụng liền khối dễ đỳc tại chỗ. Thớch hợp thi cụng trong vựng triều, cú thể sử dụng đất đắp tại hiện trường hoặc đất đắp khai thỏc sau bề mặt để đắp lại cho cụng trỡnh.
Hỡnh 3.6- Ứng dụng lưới địa kỹ thuật Tensar xõy dựng cầu cảng, tường chắn súng trong cụng trỡnh biển.
Đối với giải phỏp kết cấu Tensar đõy là một dạng tường chắn đất kết hợp lưới địa kỹ thuật Tensar, thanh cài HDPE và cấu kiện bờ tụng đỳc sẵn, việc ứng dụng ở
Việt Nam cũn mang tớnh thử nghiệm và hết sức dố dặt. Tuy nhiờn đõy cũng là một giải phỏp mới cần cú những nghiờn cứu tổng kết, đỏnh giỏ để nhõn rộng trong thời gian tới.
Hỡnh 3.7- Kết cấu Tensar bảo vệ bờ bến cảng.