Khoan phụt tuần hoàn ỏp lực cao ứng dụng ở Việt Nam chưa nhiều nhưng chất lượng khoan phụt cao nờn cần được ứng dụng phổ biến hơn. Đồng thời cần phải theo dừi chất lượng phụt đặc biệt là ỏp lực phỏ vỡ kết cấu nền cũng như chiều dày bệ phản ỏp.
Trong tương lai, đối với cụng trỡnh đũi hỏi chịu cột nước cao hoặc đối với cụng trỡnh bờ tụng phải sửa chữa cần được nghiờn cứu ứng dụng phương phỏp khoan phụt thủy tinh lỏng tuần hoàn ỏp lực cao.
Khi khoan phụt thớ nghiệm nờn thớ nghiệm với cỏc chiều dày khỏc nhau của bệ phản ỏp để chọn được chiều dày tối ưu cho hiệu quả cao nhất.
Từ những tồn tại và hạn chế nờu trờn, để cụng tỏc thiết kế cũng như thi cụng khoan phụt xử lý nền theo phương phỏp khoan phụt vữa xi măng tuần hoàn ỏp lực cao ngày một hoàn thiện hơn cần phải: Tiếp tục nghiờn cứu tớnh toỏn cụ thể bố trớ mạng lưới khoan, nghiờn cứu để cú thể đỏnh giỏ được mức độ và hiệu quả của phương phỏp trong vấn đề gia cố, nõng cao được sức chịu tải của nền đập.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bộ mụn thi cụng - Trường Đại học Thủy lợi. Thi cụng cỏc cụng trỡnh thủy
lợi tập 1, NXB Xõy dựng 2004.
2. Bộ mụn thi cụng - Trường Đại học Thủy lợi. Thi cụng cỏc cụng trỡnh thủy
lợi tập 2, NXB Xõy dựng 2004.
3. Bộ mụn thủy cụng - Trường Đại học Thủy lợi. Thủy cụng tập 1, NXB Xõy dựng 2004.
4. Bộ mụn thủy cụng - Trường Đại học Thủy lợi. Thủy cụng tập 2, NXB Xõy dựng 2004.
5. Bỏo cỏo kết quả khảo sỏt địa chất cụng trỡnh đầu mối hồ chứa nước Bản Mồng giai đoạn TKKT do Cụng ty CPTVXDTL II lập năm 2011.
6. Phan Đỡnh Đại, Thi cụng màng chống thấm đập thủy điện Hũa Bỡnh, NXB Xõy dựng, Hà Nội, năm 2002.
7. Quy phạm DL5108-1999 Quy phạm thiết kế đập bờ tụng trọng lực bản dịch từ tiếng Trung Quốc). Bộ Nụng nghiệp và PTNT.
8. TCVN 9137:2012 - “Tiờu chuẩn thiết kế đập bờ tụng và bờ tụng cốt thộp”, Hà Nội, năm 2012.
9. Tiờu chuẩn TCVN 8645 – 2011 – “Cụng trỡnh thủy lợi – Yờu cầu kỹ thuật khoan phụt xi măng vào nền đỏ”, Hà Nội, năm 2011.
10. Tiờu chuẩn TCVN 8216-2009 – Thiết kế đập đất đầm nộn, Hà Nội, 2009. 11. Tiờu chuẩn TCXDVN 285-2002 - Cụng trỡnh thủy lợi. Cỏc quy định chủ yếu về thiết kế. NXB Xõy dựng, Hà Nội, 2002.
12. SDJ 218-84 Quy phạm thiết kế đập đỏ kiểu đầm nộn (bản dịch từ tiếng Trung Quốc). Bộ Nụng nghiệp và PTNT.
PHỤ LỤC
Vớ dụ: Khoan phụt gia cố và chống thấm nền đập và bản chõn Cụng trỡnh hồ chứa nước Cửa Đạt
1. Quy mụ cụng tỏc xử lý nền
1.1. Phạm vi xử lý
Phạm vi xử lý gồm toàn bộ nền đập chớnh, tràn xả lũ kộo dài về phớa hai vai đập.
Khu vực giỏp với hai vai đập mực nước ngầm thường dao động từ cao trỡnh +70.0 đến +130.0, trong lỳc mực nước dõng bỡnh thường là +110.0, nờn khả năng nước sẽ thấm qua vai đập, gõy mất ổn định cho khu vực hạ lưu hai vai đập. Để hạn chế tối đa quỏ trỡnh thấm qua hai vai đập, dự kiến màng chống thấm được kộo dài về phớa hai vai đập. Phạm vi kộo dài vào hai vai đập được xỏc định tới điểm mà MNDBT cắt mực nước ngầm.
Khu vực vai trỏi đập, phạm vi kộo dài là khoảng 22 m tới điểm Đ3. Khu vực vai phải đập phạm vi kộo dài dự kiến tới mốc Đ1, khoảng 32m. Màng chống thấm tại khu vực vai trỏi tràn được kộo dài ra tới mốc Đ1 để tạo thành màng chống thấm liờn tục cho toàn bộ tuyến ỏp lực cụng trỡnh.
1.2. Chiều sõu xử lý
Đối với khu vực bản chõn, theo mặt cắt địa chất dọc tim bản chõn và cỏc bản vẽ thiết kế bố trớ bản chõn, bản mặt cựng cỏc mặt cắt thiết kế chi tiết cụng trỡnh, phần thõn đập ở hai vai từ 0+100 ữ 0+360 và từ 0+822 ữ 1+090 chủ yếu được đặt trờn nền đỏ phong hoỏ mạnh, cục bộ trờn nền đỏ phong hoỏ vừa. Khu vực lũng sụng từ 0+306 ữ0+822 bản chõn đặt trờn đỏ phong hoỏ nhẹ, cú chỗ phong hoỏ vừa.
Cỏc kết quả thớ nghiệm ộp nước tại cỏc hố khoan dọc tim tuyến đập phương ỏn IIIb cho thấy lượng mất nước đơn vị của cỏc đới đỏ phong hoỏ dao động trong phạm vi tương đối lớn, cụ thể:
mất nước đơn vị như sau:
- Đỏ phong hoỏ vừa: q = 0.108 l/ph.m
- Đỏ phong hoỏ nhẹ: q = 0.014 – 0.123 l/ph.m; trung bỡnh, q = 0.06 l/ph.m - Đỏ tươi: q = <0.01 – 0.056 l/ph.m; trung bỡnh, q = 0.019 l/ph.m
+ Khu vực vai phải đập kộo dài tới 0+822, cỏc đới đỏ phong hoỏ cú lượng mất nước đơn vị như sau:
- Đỏ phong hoỏ vừa: q = 0.25 l/ph.m
- Đỏ phong hoỏ nhẹ: q = 0.011 – 0.212 l/ph.m; trung bỡnh, q = 0.069 l/ph.m - Đỏ tươi: q = <0.01 – 0.056 l/ph.m; trung bỡnh, q = 0.0183 l/ph.m
+ Khu vực lũng sụng từ 0+0.306 – 0+0.822, cỏc đới đỏ phong hoỏ cú lượng mất nước đơn vị như sau:
- Đỏ phong hoỏ mạnh: q = 0.065 l/ph.m - Đỏ phong hoỏ vừa: q = 0.057 l/ph.m - Đỏ phong hoỏ nhẹ: q = 0.045 l/ph.m
- Đỏ tươi: q = <0.01 – 0.05 l/ph.m; trung bỡnh, q = 0.02 l/ph.m
Như vậy cỏc đới đỏ phong hoỏ mạnh, phong hoỏ vừa và phong hoỏ nhẹ đều cú lượng mất nước đơn vị, q > 0.03 l/ph.m và theo tiờu chuẩn ngành 14TCN 143-2004, phần quy định về chiều sõu khoan phụt xử lý, thỡ dọc theo mặt cắt bản chõn chiều sõu khoan phụt phải đạt tới đường ranh giới giữa đới phong hoỏ nhẹ và đỏ tươi (q ≤ 0.03 l/ph.m) và sõu thờm 5m. Chiều sõu phụt khụng được nhỏ hơn 1/3 chiều cao đập thỡ tại khu vực đú.
Trong trường hợp cả hai điều kiện trờn khụng thoả món, do ranh giới giữa đới phong hoỏ nhẹ chưa được xỏc định và cú xu hướng phỏt triển sõu xuống như tại khu vực từ BM4 ữ BM5+45 và BM14+33 ữBM15 thỡ chiều sõu phụt cú thể thay đổi từ 1/3 H tới 1H, theo cỏc nấc: 1/3H, 1/2H, 2/3H và 1H, tuỳ thuộc cỏc điều kiện về địa chất nền đập, quy mụ đập và yờu cầu kỹ thuật của màng chống thấm. Tại khu vực từ BM14+33 ữ BM15 (vai phải đập) chiều cao đập khụng lớn, thay đổi từ 10 – 30m, nền đập là đỏ gốc phong hoỏ mạnh tới phong hoỏ nhẹ, chiều dày khụng lớn, nờn dự
kiến chiều sõu phụt lấy bằng 1/2H và với chiều sõu này màng chống thấm đó cắm vào đỏ phong hoỏ nhẹ là 5m. Tại khu vực từ BM4+50 ữ BM5+45 (vai trỏi đập), chiều cao đập thay đổi từ 30 – 50m, nền đập là đỏ gốc phong hoỏ mạnh cú chiều dày trung bỡnh 20m, dưới là đỏ phong hoỏ vừa, tại đõy chiều sõu phụt dự kiến lấy bằng 2/3H và với chiều sõu này màng chống thấm đó đạt tới ranh giới đỏ phong hoỏ nhẹ.
Chiều sõu phụt tại khu vực hai vai đập được dự kiến lấy bằng chiều sõu phụt gia cố tại đõy, là 8m, tớnh từ cao trỡnh +111.0, cao hơn MNDBT khoảng 1m.
Cụng tỏc khoan phụt gia cố nền tại khu vực thượng và hạ lưu màng chống thấm, trong phạm vi nền dưới bản chõn được thực hiện đồng thời với khoan phụt tạo màng chống thấm. Độ sõu xử lý phụ thuộc vào quy mụ của bản chõn, thay đổi từ 8 – 10m. Khu vực bản chõn cú chiều rộng 8 m thỡ chiều sõu phụt gia cố là 10 m, cũn khu vực bản chõn cú chiều rộng 6 m chiều sõu phụt gia cố là 8 m.
Tràn xả lũ khu vực vai phải đập, gồm 5 cửa xả mặt rộng 11m, cao 15 m. Phần sõn trước ngưỡng tràn (+85.00) nằm trong khối granit, phần ngưỡng tràn (+81.5), thõn tràn (từ ngưỡng tràn đến trụ mũi phun cú cao trỡnh từ +81.50 ữ +26.00) và khu vực hố xúi tiờu năng (+9.00) nằm trong đỏ biến chất gồm phiến thạch anh xen kẹp quaczit, phiến thạch anh sericite, phiến thạch anh sột sericite phong hoỏ nhẹ-tươi.
Phạm vi phụt tạo màng chống thấm khu vực tràn được nối tiếp hoàn chỉnh với màng chống thấm đập chớnh, kộo dài theo tim hàng lang cụng tỏc của tràn sang tới khu vực vai phải tràn khoảng 20m. Theo cỏc kết quả thớ nghiệm ộp nước tại cỏc hố khoan khu vực tràn cho thấy đỏ nền phong hoỏ nhẹ cú q = 0.0245 l/ph.m và đỏ tươi cú q = 0.027 l/ph.m, như vậy chiều sõu khoan phụt chống thấm lấy bằng khoảng 1/2 cột nước trước tràn, khoảng 15 m. Khu vực tiếp giỏp giữa tràn và đỏ nền, chiều sõu phụt được tớnh từ cao trỡnh +111.00 tới độ sõu phụt dưới múng tràn. Khu vực hai vai tràn độ sõu phụt lấy bằng độ sõu phụt gia cố là 8m. Cụng tỏc khoan phụt gia cố được thực hiện đồng thời với khoan phụt chống thấm tại khu vực thượng lưu màng chống thấm và phạm vi múng đầu tràn. Độ sõu phụt gia cố lấy đều chung cho cả
khu vực là 5m.
1.3. Chiều dày màng chống thấm
Chiều dày màng chống thấm (B), được tớnh trờn cở sở kết quả tớnh ổn định thấm dưới nền đập bằng phần mềm SEEP/W của Hóng GEOSLOPE Canada với 3 mặt cắt tớnh đại diện cho 3 khu vực: MC7 – khu vực bờ trỏi, MC23 – khu vực bờ phải và MC21 - khu vực lũng sụng. Cỏc thụng số tớnh gồm:
- Độ thấm nước của màng chống thấm được tớnh theo lượng mất nước đơn vị, q ≤ 0.03 l/ph.m (hoặc hệ số thấm tớnh đổi, K ≤ 6x10P
-5
P
cm/s).
- Gradient thấm cho phộp [J] = 15, (lấy theo tiờu chuẩn thiết kế nền cỏc cụng trỡnh thủy cụng - CHuΠ 2.02.02.85, (Nga) ứng với độ thấm nước của màng chống thấm, q = 0.03 l/ph.m.
- Chiều cao cột nước tớnh toỏn, H = 78.2m, độ chờnh cột nước giữa mực nước lũ thiết kế là +121.33 và mực nước hạ lưu +43.13.
- Cỏc trường hợp tớnh được thực hiện với chiều sõu phụt đỏ được xỏc định ở mục 1.2 và cỏc chiều rộng dự kiến của màng chống thấm (B) là 5m, 4m, 3m và 2 m. Qua tớnh toỏn, xỏc định được Gradient lớn nhất (Jmax) tại vị trớ cực đoan nhất sau màng chống thấm, sỏt đỏy bản chõn và so sỏnh với giỏ trị của Gradient thấm cho phộp,[J] = 15, để chọn chiều dầy phự hợp cho màng chống thấm. Giỏ trị nào của B mà Jmax ≤[J], được chọn làm chiều dầy màng để thiết kế mạng lưới khoan phụt.
Bảng 2.2 Cỏc kết quả tớnh toỏn chiều dầy màng chống thấm
TT Mặt cắt Jmax Vị trớ
B =5m B =4m B =3m B =2m
1 MC7 8.99 9.84 11.75 13.75 Vai trỏi 2 MC21 11.79 12.29 14.12 15.20 Lũng sụng 3 MC23 10.01 10.33 11.48 12.33 Vai phải
Kết quả tớnh toỏn cho thấy với cỏc chiều dày dự kiến đều cho Jmax < [J], như vậy việc lựa chọn chiều rộng màng chống thấm cú thể căn cứ theo cỏc kết quả tớnh phụ thuộc vào tớnh chất quan trọng của từng khu vực cụng trỡnh và đảm bảo độ an toàn cao. Kiến nghị chiều dày màng chống thấm khu vực hai vai đập cú thể chọn B = 4 m, khu vực lũng sụng B = 5 m.
2. Vật liệu
2.1. Vật liệu phụt trong nền đỏ phong hoỏ vừa - tươi và tường bờ tụng
Căn cứ vào lượng mất nước đơn vị, tớnh chất của cỏc vật liệu lấp nhột trong cỏc khe nứt và tỡnh trạng đỏ bảo tồn được chất lượng ban đầu của đỏ trong cỏc đới này hoàn toàn cho phộp dung phương phỏp phụt vữa xi măng. Để đảm bảo chất lượng phụt xử lý, vật liệu sử dụng là xi măng Pooclang bền Sunphat cao PCRHSR30 do cỏc nhà mỏy xi măng trung ương sản xuất cú khả năng chống được tớnh chất ăn mũn khử kiềm của nước ngầm trong khu vực.
Xi măng sử dụng phải đảm bảo cỏc yờu cầu theo TCVN 6067-1995, phải cựng một loại và đủ số lượng yờu cầu, phải đạt tiờu chuẩn về độ rời, độ mịn, đang trong thời hạn sử dụng, được cất giữ, bảo quản tốt và cần được chọn lọc kiểm tra từng bao trước khi sử dụng. Trong trường hợp cần thiết cú thể sử dụng kết hợp với cỏc chất phụ gia như thuỷ tinh lỏng để rỳt ngắn thời gian ninh kết của vữa xi măng hoặc sột bột, bentionit để tăng độ linh động, xõm nhập cho vữa phụt.
2.2. Vật liệu phụt trong nền là đỏ phong hoỏ mạnh
Với đỏ phong hoỏ mạnh bị biến màu hoàn toàn, vỡ vụn, mềm yếu, cú chỗ phong hoỏ mónh liệt thành đất, nờn để cụng tỏc khoan phụt cú hiệu quả cao trong mụi trường này cần phải ỏp dụng loại vật liệu đặc biệt, cú tớnh linh động cao để cú thể xõm nhập vào được cỏc khe nứt, cỏc lỗ hổng nhỏ và cú khả năng liờn kết khối đỏ rời rạc lại với nhau, thoả món được yờu cầu chống thấm và chịu lực.
Cỏc loaị vật liệu đặc biệt được dự kiến sử dụng là cỏc vật liệu bằng hoỏ chất như cỏc chất thủy tinh lỏng: Canxi Clorua, Natri Aluminic axit, Formol Acrylic axit..v.v, cỏc hoỏ chất cú nguồn gốc từ Naftalene Formoldehyde Sunfonate như
GF30, Meyca v.v.
Dung dịch Polymer vụ cơ IM-STASOL(AC) cú tớnh năng gia cố đất cao, được Chi cục Tiờu chuẩn Chất lượng – Sở Khoa học Cụng nghệ Hà nội cấp Phiếu tiếp nhận Bản cụng bố tiờu chuẩn hàng hoỏ số HN-0748/2004/CBTC-TĐC, ngày 22/7/2004. Vật liệu đặc biệt này cú tớnh chất thõm nhập cao, cú thể ngấm vào cỏc khe nứt cực nhỏ, nhanh chúng đụng kết thành thể thể rắn làm tăng khả năng chống thấm và độ ổn định của mụi trường được khoan phụt.
Việc lựa chọn loại vật liệu và cỏc chất phụ gia, cỏch thức sử dụng phụ thuộc vào điều kiện thực tế hiện trường thụng qua cụng tỏc phụt thử nghiệm và yờu cầu xử lý tại từng khu vực khỏc nhau. Cỏc vật liệu đặc biệt được sử dụng phải là vật liệu khụng độc hại, khụng gõy ụ nhiễm mụi trường.
2.3. Nước trộn dung dịch phụt
Nước để trộn vữa phải trong, sạch khụng cú cỏc tạp chất như dầu, axớt, muối, tạp chất hữu cơ hoặc cỏc chất gõy hại khỏc đối với bờ tụng cụng trỡnh, phự hợp với Tiờu chuẩn ngành 14TCN72-2002: “Nước dựng cho bờ tụng thủy cụng – Cỏc yờu cầu kỹ thuật”. Lượng nước phải tớch trữ đủ theo yờu cầu cho từng đoạn phụt và hố phụt.
3. Thiết bị
Mọi mỏy múc và thiết bị cần thiết cho cụng tỏc xử lý nền cần được chuẩn bị đủ số lượng và cơ số dự phũng, luụn ở trong điều kiện làm việc tốt và được bảo dưỡng, kiểm tra suốt trong quỏ trỡnh thi cụng, nhất là cỏc thiết bị ộp nước, ống dẫn vữa ỏp lực, đồng hồ ỏp lực và đồng hồ đo lưu lượng.
3.1.Thiết bị khoan tạo lỗ và khoan kiểm tra
Để thi cụng liờn tục, kịp thời và thoả món cỏc yờu cầu theo đồ ỏn thiết kế, cần sử dụng cỏc mỏy khoan đập xoay phỏ nừn toàn đỏy cú đủ cụng suất khoan sõu tới 50 -100 m với đường kớnh hố khụng nhỏ hơn 42mm.
Đối với khoan lấy mẫu đỏ thớ nghiệm để kiểm tra kết quả phụt gia cố cần sử dụng cỏc loại mỏy khoan khảo sỏt địa chất cú cụng suất lớn, khoan theo phương
phỏp khoan xoay lấy mẫu bơm rửa với đường kớnh hố khoan khụng nhỏ hơn 75mm.
3.2. Thiết bị ộp nước thớ nghiệm
Thiết bị ộp nước thớ nghiệm bao gồm 4-6 bộ nỳt đơn, cơ học hoặc nỳt hơi/thuỷ lực cú đường kớnh phự hợp với cỏc đường kớnh hố khoan, cỏc đồng hồ đo lưu lượng và đồng hồ đo ỏp lực loại từ 1-20 kg/cmP
2
P
, mỏy bơm cụng suất khụng nhỏ hơn 100 l/ph dưới ỏp lực 20 kg/cmP
2
P
, cỏc ống dẫn nước chịu ỏp đủ dài thuận lợi cho cụng tỏc thi cụng.
3.3. Thiết bị phụt
Bộ phụt bao gồm cỏc thành phần chớnh như:
• Cỏc mỏy bơm phụt piston cụng suất tối đa 200 l/ph dưới ỏp lực 20 kg/cmP