CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THI CễNG CHO GIẢI PHÁP BẢO VỆ ĐÁY VÀ MÁI HỐ MểNG ĐÃ CHỌN
3.7. Đề xuất các biện pháp tăng cường hiệu quả giải pháp
3.7.1. Các giải pháp cải tiến kỹ thuật tăng hiệu quả của hệ thống giếng HMNN a) Tạo lớp lọc xung quanh giếng
Việc tạo lớp lọc ngược xung quanh giếng để tăng diện tích tiếp xúc của giếng và môi trường đất có nước ngầm, tăng lưu lượng nước thấm vào giếng, tức là tăng khả năng hút nước của giếng.
Việc tạo lớp lọc này tốt sẽ giúp giảm được sự tắc ống lọc, đồng thời có thể giảm sự phức tạp của ống lọc, cho phép chúng ta chế tạo ống lọc không cần đến các lớp lưới thộp bọc phớa ngoài ống lọc mà hiệu quả lại tăng lờn rừ rệt. Muốn vậy thỡ cấp phối hạt của lớp lọc quanh giếng hết sức quan trọng, nó không những phụ thuộc vào thành phần hạt của lớp lọc quanh giếng hết sức quan trọng, nó không những phụ thuộc vào thành phàn hạt của đất nền mà còn phụ thuộc vào đường kính các lỗ hút nước trên thân ống lọc.
Có hai cách truyền thống sau:
+ Hạ giếng bằng cách xói thủy lực
+ Hạ giếng khi có dùng ống chống đã được đặt từ trước b) Tạo các hào cát xung quanh giếng
Tạo các hào cát dẫn nước thấm vào xung quanh giếng để nâng cao khả năng hút nước của giếng. Khi đất chứa nước ngầm có hệ số thấm nhỏ, cần tạo các hào dẫn nước bằng cát sỏi xung quanh hố móng nối liên thông các giếng để tăng diện tích thấm nước vào giếng cả theo phương ngang và phương đứng, nhất là khi đất có hệ số thấm hay địa chất không đều.
Mặt khác, khi muốn thiết kế các giếng thường để HMNN thì việc tạo các hào dẫn nước là rất hiệu quả do tăng diện thoát nước của đất, tăng lưu lượng dẫn nước vào các giếng và lưu lượng hút của mỗi giếng, đồng thời độ cong đường bão hòa
cũng giảm, đỉnh cao nhất của đường bão hòa được hạ thấp hơn, tránh được hiện tượng sạt lở, sụt lún và giảm được áp lực nước ngầm xung quanh giếng cũng như hố móng do ngăn chặn (cắt) dòng thấm đi vào khoảng giữa 2 giếng liền nhau.
Hình 3.10. Sơ đồ bố trí hào cát dẫn nước vào giếng c) Nâng cao chất lượng của công tác khảo sát
Khảo sát kỹ để phát hiện những vùng có lớp xem kẹp làm giảm khả năng thấm đứng của nước trong môi trường xung quanh giếng. Ở vùng châu thổ các sông và nhất là ven sông do sự hình thành đất nền có MNN cao thường do quá trình bồi đắp kéo dài nhiều năm nên trong quá trình hình thành thường gặp các trận lũ kéo theo nhiều phù xa tạo thành các lớp xen kẹp trong tầng cát mịn của đất nền. Khi giếng kim hút nước thì khả năng thấm nước theo phương đứng giảm và tất nhiên hiệu quả HMNN không đạt được hiệ quả. Vì vậy, trước khi hệ thống giếng làm việc cần dùng vòi nước cao áp chọc thủng các lớp xen kẹp này hoặc có giải pháp phù hợp để KRđR≅KRnR.
Tại các vị trí cục bộ có thể địa chất thay đổi làm hệ số thấm giảm nhỏ, mà giếng kim lọc lại đặt đúng vị trí này sẽ bị tắc haowcj giảm hiệu quả tiêu nước.
Cũng có thể có các ống dòng do xói ngầm tạo thành trong phạm vi hố móng, nếu chúng ta không có biện pháp bịt chúng trước khi HMNN thì hiệu quả HMNN cũng sẽ không đạt được.
d) Tạo hào tiêu nước ngầm
Tạo hào tiêu nước ngầm dưới sâu xung quanh phạm vi cần HMNN. Khi gặp các hiện tượng nước ngầm có áp thì việc tạo các hào tiêu nước xung quanh hố móng để dẫn nước vào các giếng tiêu nước hoặc cho nước tự trào lên là rất hiệu quả.
Người ta cũng có thể tiêu nước bằng các hào đặt sâu dưới đáy hố như các hầm dẫn hoặc đặt các ống lọc nằm ngang. Việc thi công các hào dẫn này tương đối phức tạp bằng cách cắm cừ 2 bên để chắn giữ trong quá trình đào đất và đổ cát sỏi hoặc hạ hệ thống thu dẫn nước.
e) Khoanh vùng thấm mạnh
Khoanh các vùng thấm mạnh bằng dung dich đất sét. Tại các vị trí cục bộ như:
hang hốc, khu vực cónhiều cuội sỏi, phía gần các nguồn cung cấp nước ngầm (sông, hồ, bể chứa nước,....) cần phải được bịt trước khi hệ thống giếng kim lọc vận hành.
f) Tường ngăn nước kết hợp HMNN
Giải pháp kết hợp tường chắn nước xung quanh phạm vi cần HMNN và tiêu nước ngầm. Để giảm trọng lượng nước ngầm xung quanh thấm ngang vào khu vực hố móng và nâng cao hiệu quả giảm áp lực nước ngầm của hệ thống giếng kim, người ta đống hàng cừ chống thấm, khoan phun dung dịch đất sét, xi măng đất, ....
g) Sử dụng giếng hút sâu
Sử dụng giếng sâu hoặc giếng có bơm chìm để tăng khả năng khả năng bơm nước cho giếng. Việc sử dụng các bơm hút sâu hay bơm ở mỗi giếng trong hệ thống giếng HMNN giúp các giếng làm việc liên tục, giảm công tác quản lý vận hành do giếng có thể hết nước hoặc bị hở ống hút khi vận hành. Đồng thời giảm sự cố máy móc, đường ống khi vận hành giếng vì thay thế các thiết bị hư hỏng của giếng độc lập, dễ dàng và kịp thời.
h) Bố trí hệ thống giếng kim hợp lý
Với những vùng thay đổi hệ số thấm K. tại các vị trí đất nền có hệ số thấm cao, vị trí gần các nguồn cung cấp nước ngầm như sông, hồ, ao, bể chứa nước, ... ta bố trí hệ thống giếng kim dày hơn hoặc có khả năng thu nước lớn hơn và ngược lại.
k) Tạo giếng và lắp đặt thiêts bị chuẩn xác
Thi công, lắp đặt giếng và thiết bị bơm, dẫn đúng qui trình và chính xác. Muốn làm được điều này cần có hệ thống máy móc kiểm tra chất lượng lắp đặt từng giếng, thiết bị theo dừi ỏp lực chõn khụng trong hệ thống đường ống, thiết bị theo dừi MNN trong các giếng, .... thường xuyên và có sự điều chỉnh kỹ thuật kịp thời để đạt được mục đích HMNN.
Đồng thời cần phải có đội ngũ cán bộ, công nhân quản lý, thiết kế, thi công, lắp đặt hệ thống giếng một cách chuyên nghiệp, có tay nghề cao và giầu kinh nghiệm.
i) Biện pháp điều chỉnh khi môi trường thấm quanh giếng thay đổi
Lường trước môi trường thấm xung quanh giếng có thể thay đổi trong quá trình giếng làm việc như nước ngầm dâng cao hoặc hạ thấp theomùa, thủy triều, mưa, mựa
nước của các nguồn cung cấp nước ngầm, đất bị hút nước có thể bị lún sụt, sạtlở, các hạtnhỏ, chất hữu cơ chuyển động vào xung quanh giếng làm giảm nước thấm vào giếng,...để có các tính toán chuẩn bị phương án đối phó kịp thời.
k) Đảm bảo nguồn năng lượng cho hệ thống HMNN
Bên cạnh các cải tiến trên một yếu tố rất quan trọng là nguồn năng lượng (chủ yếu nguồn điện) phải được chuẩn bị kỹ lưỡng cả về lượng và chất. Đồng thời phải có nguồn dự trữ để đảm bảo hệ thống giếng làm việc liên tục.
m) Thí nghiệm hiện trường xác định các thông số tính toán của hệ thống HMNN Thí nghiệm hiện trường là việc lập các mô hình thí nghiệm tương tự như phương án HMNN mà thiếtkế dự kiến hoặc lựa chọn để thực hiện tại hiện trường công trình mà nó sẽ phục vụ thi công để khẳng định lại các thông số dùng trong tính toán và điều chỉnh thiết kế.
Thí nghiệm hiện trường được thực hiện trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật. Qua đó cho ta có đầy đủ cơ sở khoa học và thực tế để điều chỉnh bổ sung cho phương án kỹ thuật, đảm bảo cho phương án HMNN chắc chắn và hiệu lực.
Sau khi thí nghiệm hiện trường ta có thể đạt được các kết quả sau:
- Khả năng thực hiện của phương án, khả năng làm việc của thiết bị để rút kinh nghiệm tổ chức thi công hệ thống HMNN mà cụ thể là hạ giếng và tạo lớp lọc xung quanh giếng.
Xác định được khá chính xác lưu lượng nước phải hút ở hố móng (Q), bán kính ảnh hưởng R, khả năng hút nước của mỗi giếng để điều chỉnh thêm, bớt thiết bị, số lượng và chiều sâu hạ giếng phù hợp với thực tế.
- Lựa chọn được phương án thi công giếng có hiệu quả và phù hợp.
- Xác định được thời gian thi công thực tế để điều chỉnh lại tiến độ thi công phù hợp.
Tóm lại, thí nghiệm hiện trường là công việc bắt buộc khi thiết kế giếng để HMNN trong xây dựng các công trình nói chung và công trình thủy lợi nói riêng. Nó có ý nghĩa quan trọng và thực tiễn cho quá trình vận hành và sử dụng cho từng công trình cụ thể. Trên cơ sở các tài liệu địa chất thủy văn, các yêu cầu của công tác thi
công công trình, việc thiết kế kỹ thuật của phương án chỉ mới đưa ra các giải pháp kỹ thuật, các tính toán sử dụng thiết bị về phương diện lý thuyết. Công tác thí nghiệm tại hiện trường dưa ra các kết luận chính xác, cụ thể cho việc sử dụng thiết bị trong điều cụ thể, nhằm hoàn chỉnh thiết kế, điều chỉnh lại cho phù hợp với giai đoạn thi công.
Nó có tác dụng bổ sung kiểm nghiệm thực tế,xác định năng lực thiết bị trong sử dụng, rút kinh nghiệm cho giai đoạn thi công khỏi vấp phải những bất ngờ.
n) Cải tiến thiết bị
- Thay giếng kim bằng giếng nhựa - Cải tiến thiết bị khác cho giếng:
+ Khi dùng giếng nhựa: kéo dài đoạn ống lọc từ đáy giếng cho đến MNN tự nhiên để tăng khả năng thu nước của mỗi giếng và khắc phục hiện tượng hệ số thấm ngang và đứng khác nhau.
+ Khi dùng giếng kim: Thiết kế ống lọc gồm 2 ống: Ống lọc ở bên ngoài có đục lỗ đều đặn ở thành ống như các ống lọc thường và ở bên trong không đục lỗ. Tùy theo thiết bị bơm sử dụng thỡ cú thể đặt cỏc chừ bơm ở cuối ống trong hoặc để hở. Nước trong giếng chỉ chui vào ống bờn trong qua chừ bơm hoặc đầu hở phớa dưới của nú tránh được hiện tượng hở ống lọc. Do đó, không khí không thể vào trong ống lọc cho đến khi một phần của ống lọc gần như bị lộ hoàn toàn lên khỏi mặt nước ngầm.
+ Tự động hóa hệ thống bơm: Khi dùng giếng thường hoặc giếng nhựa cần lắp đặt thêm hệ thống tự động hóa đóng, mở bằng hệ thống van phao kết hợp các công tắc điện cho hệ thống giếng HMNN. Có thể đóng mở toàn bộ các máy bơmcủa hệ thống hoặc cục bộ một hay nhóm giếng. Thông thường phân theo nhóm giếng có thể sử dụng máy bơm chung hoặc độc lập thì cứ một nhóm giếng có đặt bộ phận tự động ngắt điện máy bơm ngừng hoạt động khi MNN xuống thấp và tự động mở máy bơm hoạt động trở lại khi MNN dâng lên đến một mức nhất định. Biện pháp này giúp việc quản lý vận hành nhàn hơn, tiết kiệm năng lượng, bảo vệ máy móc không sử dụng khi không tải.
+ Đặt bơm độc lập cho các giếng: Mỗi giếng thường ta nên lắp một máy bơm hút sâu loại nhỏ để tiện cho việc quản lý, vận hành, sửa chữa và thay thế. Khi một giếng bị sự cố sẽ không ảnh hưởng nhiều đến hệ thống.
3.7.2. Các giải pháp cải tiến kỹ thuật tăng hiệu quả của việc đóng cừ a) kéo dài đường viền thấm
Khi đóng cừ cần đóng đến tầng không thấm để nước không thấm được vào hố móng. Để hút nước rỉ vào hố móng cần bố trí hệ thống rãnh nước xung quanh hố móng.
b) Sử dụng cừ nhiều tầng chống
Đối với những hố móng móng mà mực nước ngầm không cao và địa chất ổn định ta sử dụng cừ kết hợp với neo và nhiều thanh chống.