Giải pháp công nghệ dùng để sửa chữa, nâng cấp cốn- 123docz.net

CHƯƠNG III: VẬN DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ XÂY DỰNG GIẢI PHÁP NÂNG CẤP CỐNG NGẦM CỦA HỒ YÊN MỸ, HUYỆN NÔNG CỐNG, TỈNH THANH HÓA

3.3. Giải pháp công nghệ dùng để sửa chữa, nâng cấp cống trong thân đập chính hồ Yên Mỹ

Sau khi tiến hành khảo sát và nghiên cứu giải pháp sửa chữa. Do nguyên nhân thấm từ bên ngoài vào thân cống dưới áp lực nước trong thân đập và không có điều kiện để khảo sát những điểm rò rỉ bên ngoài của cống nên lựa chọn công nghệ phụt bằng polyurethan hoặc hợp chất epoxy và trát chống thấm bằng vật liệu vữa đặc biệt để xử lý.

- Một hợp chất epoxy do phòng thí nghiệm kết cấu xây dựng thuộc MHHT (Liên Xô cũ) đề xuất theo tỷ lệ các thành phần như sau (theo trọng lượng).

Epoxy ED5 – 100 phần.

Dibutylphtalat – 20 phần.

Polyethylenpolyamid – 15 phần.

- Dung dịch polyurethan để phụt theo tỷ lệ khối lượng:

Polyol : tuluen diisoxyanat 80/20: Nước Tryetyl amin =100:62,5 :4:1,5.

- Thiết bị phụt dung dịch polyurethan ta có thể dùng loại bơm hai thành phần có định lượng. Bơm có hai bình chứa riêng biệt. Khi vận hành, mỗi thành phần được dẫn tới theo định lượng hòa trộn với nhau tại đầu phụt. Như vậy nếu có ách tắc do bị đóng cứng thì cũng chỉ đóng cứng tại đầu phụt.

- Vữa trát: Dùng vữa trộn sẵn gốc xi măng, có cường độ kháng nén và kháng uốn cao, không co ngót để sửa chữa chống thấm cho các công trình thủy lợi (do Viện Khoa học Thủy lợi chế tạo), vữa có thêm phụ gia siêu dẻo Mighty dạng bột mịn và Polyme Acry với tỷ lệ như sau:

Xi măng: Cát: Polyme: Siêu dẻo= 1 :3 :0,03 :0,003.

- Khe thi công được bịt bằng vữa đông cứng nhanh SIKA 102.

- Chất tạo màng liên kết và chống thấm dùng Sika latex.

* Các bước tiến hành sửa chữa:

Các thiết bị cần phải vận hành thử trước khi đưa ra sử dụng, lựa chọn phương án phụt epoxy để chặn nước. Cần chuẩn bị sẵn những vật tư cần thiết để sử lý khi có sự cố như các phụ tùng thiết bị, các dung môi hòa tan khi bị kẹt do nhựa đóng rắn . . .

Công tác sửa chữa bao gồm 2 công đoạn là: Phụt epoxy để chặn nước và sau đó trát chống thấm bề mặt bằng vữa đặc biệt cụ thể như sau:

- Đục bỏ lớp bê tông xấu dày từ 2-5 cm tùy theo mức độ hư hỏng rỗng xốp như thế nào.

- Làm sạch bề mặt bằng tia nước có áp lực và khí nén.

- Khoan lỗ khoan ɸ16 xiên góc 45º vào khe thi công với khoảng cách các lỗ 30cm, bố trí so le xuyên suốt dọc theo khe nứt.

- Rửa sạch lỗ khoan và lắp các van 1 chiều vào lỗ khoan.

- Phụt dung dịch epoxy theo trình tự từ 2 bên vào giữa nơi có vết nứt ngang, từ dưới lên ở nơi có vết nứt thẳng đứng hoặc xiên.

- Tháo các van 1 chiều và vệ sinh rửa sạch.

- Đục mở khe thành hình chữ V rộng 10cm, sâu 5cm và lấp kín bằng vữa đông cứng nhanh SIKA 102, quét màng liên kết và chống thấm bằng Sika latex.

- Trát và chống thấm bề mặt bằng bay (vữa Polyme rất quánh nên phải miết từng lớp mỏng dưới 1cm gối đầu lên nhau. Hoàn thiện bề mặt bằng bàn xoa cho nhẵn phẳng.

- Sau khi trát xong ta phải phủ bao tải ẩm lên bề mặt để bảo dưỡng.

• Áp lực phụt được dự tính như sau:

Ta tiến hành lập phương trình cân bằng nội lực giữa áp lực phụt P0 tại

đầu phụt với ứng lực tiếp tuyến gây ra do độ nhớt của chất kết dính khi chất này lan tỏa trong khe nứt để xác định P0.

Hình 3.6: Sự lan toả của chất kết dính trong khe nứt dưới áp lực phụt[5].

Tại điểm O trên khe nứt có chiều dày là δ người ta đặt đầu phụt P (hình 3.6). Lưu lượng yêu cầu của chất kết dính là Q. Dưới áp lực tại đầu phụt P, chất kết dính lan tỏa theo nửa vòng tròn (hình 3.6.a). Tốc độ lan tỏa của chất kết dính trongkhe nứt (hình 3.6.b) được xác định theo công thức:

2 2

3 .(1 ) 2 tb

V V h

= −H (3.1) Trong đó: Vtb – Tốc độ trung bình của kết dính tại tiết diện.

tb . . V Q

π δr

= (3.2) Q – Lưu lượng chất kết dính, Q= const;

r – Tọa độ vòng của tiết diện khảo sát;

δ – Bề rộng khe nứt;

H, h – xem hình 3.6.b.

Ứng suất tiếp do chất kết dính chuyển dịch được xác định theo công thức:

3. .tb 2.

dV h

dh V H

τ η= − = η (3.3)

τmax tại h=H, ta có: max 2

6 6

. .

. . Vtb Q

τ η r η

δ π δ

= = (3.3a)

Trong đó: η – độ nhớt của chất kết dính coi như không đổi trong quá trình phụt.

Gọi R0- Bán kính lan tỏa của chất kết dính.

r0 - Bán kính phân phối chất kết dính.

Viết phương trình cân bằng ứng lực giữa P0 và τmax ta có:

0 0. . . 2. max. . .

P r δ ϕd = ∫τ r d drϕ (3.4) Với τmax lấy theo (6.3a), tích phân phương trình trên ta có:

0 0

0 3

12Q (R r )

P r

η πδ

= − (3.4a)

Lưu lượng Q được xác định theo công thức:

Q lb t

= δ (m3/s) (3.5)

Trong đó: l – chiều dài khe nứt (m);

b – Độ sâu khe nứt, nếu khe nứt xuyên suốt thì b là chiều dày của kết cấu (m);

δ - Bề rộng khe nứt (m).

t – Thời gian công tác của chất kết dính, đã kể đến thời gian trừ hao 0,5- 1,0h do sự chậm trễ trong quá trình thực hiện.

Ngoài ra ta biết rằng trong quá trình phụt, áp lực phụt tăng dần. Tới một giới hạn nhất định, áp lực này sẽ ảnh hưởng đến độ bền của kết cấu. Gọi áp lực phụt tới hạn là Pgh ta có (xem hình 3.6).

. . cos

gh i a i

l b P fa R α

≤∑ (3.6)

1 cos

gh i a i

P fa R

l b α

≤ ∑ (3.6.a)

Trong đó: l, b – Như công thức (3.5).

fai - Tiết diện thanh cốt thép i cắt qua khe nứt.

αi - Góc giữa cốt thép; với đường thẳng góc với khe nứt.

n – Số lượng các thanh cốt thép cắt qua khe nứt.

Đồng thời phải kiểm tra khả năng neo giữ của các rốn tiếp nhận gắn vào bê tông theo các công thức:

[ ]

4 n

P l

≤ τ (3.7)

Hoặc: 4 2( n 2n) n k

d l l R

P πd

≤ + (3.7a)

Trong đó: dn – Đường kính ngoài của rốn tiếp nhận.

ln - Độ sâu cắm vào bê tông của rốn tiếp nhận.

[ ]τ - Cường độ chịu cắt của vật liệu chèn neo giữ nhưng không được lấy lớn hơn Rk;

Rk – Cường độ chịu kéo của bê tông.

Để trám rò rỉ qua khe nứt, áp lực phụt được xác định theo công thức (3.4a) cộng thêm áp lực cột nước tác dụng lên khe nứt. Công thức (3.4a) trở thành:

0 0

0 0 3

12 ( )

R r

P P P Q h

η γ

πδ

= + = − + (3.8)

Trong đó: γ - Khối lượng đơn vị của nước (γ =104 N/m3 h- Chiều cao cột nước (m).

Các ký hiệu khác như công thức (3.4a).

Để xác định bề rộng khe nứt δ trong trường hợp rò rỉ ta có thể thực hiện theo phương pháp sau:

Giả thiết δcó giá trị không thay đổi trên suốt bề dày của kết cấu và chiều dài l của khe nứt. Lưu lượng nước rò rỉ Q qua khe nứt dưới áp lực thủy tĩnh p, theo công thức (3.8) ta có bề rộng khe nứt:

3 12Qb 0

δ = η (3.8a)

Trong đó: η0- Độ nhớt của nước lấy bằng 1,005*10−3 Ns/m2.

Giá trị δ được xác định theo (3.8a) chỉ là giá trị tính đổi vì thực tế δ không đồng đều tại mọi vị trí của khe nứt.

Khi nước rò rỉ qua điểm tập trung, đường kính tuyến rò rỉ được xác định

theo công thức

. . 128. .

p D

Q b

= η (m3/s); được viết dưới dạng:

4 0

128 . D Qb

p η

= π

Như vậy để xác định đường kính lỗ rò rỉ, cần đo được lưu lượng nước rò rỉ, chiều dài đường rò rỉ, chiều cao cột nước. Cũng như trong trường hợp tính bề rộng khe nứt đường kính rò rỉ được tính theo công thức (3.8a) cũng chỉ là đường kính tính đổi vì khó có thể xác định được chiều dài đường rò rỉ một cách chính xác.

Áp lực để phụt chất dính kết trám lỗ rò được xác định theo công thức (3.9) có kể đến áp lực chiều cao cột nước:

0 4

128 .

h Qb

P h

η γ

= π + (3.9) Trong đó:

. 2 1 4 Q D

= π

Với t- thời gian công tác của chất kết dính (s).

η- Độ nhớt của chất kết dính (Ns/m2 ).

b – chiều dày khối bê tông cốt thép.