Đặc điểm cá biệt này xảy ra khi khối đất đã thi công xong, dưới điều kiện khô nóng, trên bề mặt khối đắp xuất hiện các khe nứt dăm. Nếu quá trình trên kéo dài thì khe nứt phát triển sâu. Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng này là do độ ẩm của đất trước khi đầm nén thấp, cần bổ xung thêm trong khi đầm. Sau khi đầm xong đất đắp chịu tác động của độ ẩm không khí nhỏ mà gây ra hiện tượng bốc hơi. Đất có nhiều thành phần hạt sét thì khả năng co ngót càng lớn. Khi khả năng chịu kéo của đất không thắng nổi sức khéo của phần co ngót, khe nứt xuất hiện [10]. Như vậy, để phòng tránh khe nứt loại này, sau khi thi công xong cần để chừa một lớp bảo vệ.
2.1.5 Đặc điểm địa chất công trình và nguồn vật liệu đất đắp 2.1.5.1. Đặc điểm địa chất công trình
Tính chất của đất thường được dùng để đắp đập ở Tây Nguyên có thể chia thành 3 loại chính [10] :
33
Nhóm 1 : Các trầm tích sông cổ và trẻ (aQ) : Phân bố ở các thung lũng sông lớn, nhỏ như sông Pô Cô, sông Ba...
Phần bên trên là các trầm tích sông hiện đại phân bố ở các lòng sông và bãi bồi, chúng chưa được cố kết tự nhiên tốt. Thành phần chính là bùn sét, bùn sét pha và cát rời kém chặt. Các đơn nguyên theo thứ tự từ trên mặt xuống dưới sâu và tính chất cơ lý như sau:
+ Lớp 1 : Bùn sét, bùn Á sét. Dung trọng tự nhiên Độ seat Góc ma sát trong Lực dính Hệ số rỗng Hệ số nén Hệ số thấm γw = (1,40-1,70) T/m3 B≥ 100 φ= (3-6)0 C=(0,03-0,08)KG/cm2 eo = 1,200-2,000 a1-2=(0,060-0,150) cm2/KG K=(10-5-10-7)cm/s + Lớp 2 : Hệ số rỗng Min Hệ số rỗng max Góc nghỉ Hệ số thấm emin = 0,500-0,600 emax = 0,800-0,900 φ= (30-32)0 K==(10-2-10-3)cm/s
Phần dưới của lớp 2 là trầm tích cổ hơn và cố kết tốt hơn nhưng khó khai thác.
34
Nhóm 2 : Sườn tàn tích (edQ) và tàn tích (eQ) trên đá ba zan trẻ (BQII-IV):
Phân bố rộng rãi ở các vùng Xuân Lộc, Long Khánh, Vĩnh Cửu... Chiều dày lớp sườn tàn tích và tàn tích rất mỏng (từ 1m đến nhỏ hơn 5m) và thường có lẫn tảng phong hóa xót bên trong. Do bị phong hóa muộn, thời gian chưa đủ để đá phong hóa hoàn toàn thành đất, nên lớp phủ phong hóa thường là sét pha lẫn dăm, cục đá gốc độ cứng chắc không đều. Phần dưới của lớp đất phủ này là đá ba zan lỗ rỗng xen kẹp đặc sít. Tính chất cơ lý của tầng phủ (edQ không phân chia) ghi ở bảng 2.4.
Nhóm 3: Sườn tàn tích (edQ) và tàn tích (eQ) trên đá ba zan cổ (BN2-Q1):
Phân bổ rộng rãi ở Tây Nguyên (Đắc Lắc, Gia Lai, Kon Tum..). Chiều dày sườn tàn tích khá lớn (từ 10 đến khoảng 30m) và tùy thuộc vào vị trí địa lý, địa hình [7]. Các đơn nguyên thứ tự từ trên xuống dưới có có tính chất cơ lý như sau:
+ Lớp 1 (edQ): Sét mầu nâu đỏ lẫn khoảng 5% hạt Leterit, leterit dạng hình cầu cứng chắc, chiều dày trung từ 2m đến 5m. Đất tự nhiên có độ ẩm và hệ số rỗng cao, độ chặt khô thấp. Tính chất cơ lý ghi ở bảng 2.4
+ Lớp 2 (eQ): Sét màu nâu đỏ lẫn khoảng 20 – 60% sỏi sạn Leterit, leterit cứng chắc, kích thước chủ yếu từ 1cm đến 3cm, chiều dày trung bình từ 2m đến 4m. Tính chất cơ lý ghi ở bảng 2.5
+ Lớp 3 (eQ) : Sét màu nâu đỏ nhạt, nâu vàng, xám xanh, tím, đốm trắng lẫn ít đá phong hóa sót, chiều dày lớp từ 10m đến 20m. Độ ẩm rất cao, độ rỗng rất lớn. Tính chất cơ lý ghi ở bảng 2.6
35
Bảng 2.4: Tính chất cơ lý sườn tàn tích trên đá ba zan trẻ
1 Thành phần hạt % >10mm 10÷5mm 5÷2mm 2÷0,05mm 0,05÷0,005mm <0,005mm 3,8÷26,7 8,5÷20,4 4,3÷10,7 11,9÷18,2 12,2÷20,8 19,4÷39,5 2 Giới hạn chảy W1 (%) 44÷53 3 Giới hạn dẻo Wp (%) 29÷38 4 Chỉ số dẻo Wn 13÷16 5 Độ sệt B <0,00 6 Độ ẩm W(%) 23,8÷39,7 7 Dung trọng tự nhiên (g/cm3 ) 1,68÷1,75 8 Dung trọng khô γc (g/cm3) 1,25÷1,41 9 Tỷ trọng ∆ 2,78÷2,83 10 Hệ số rỗng 1,000÷1,350 11 Góc ma sát trong φ (độ) 160÷200 12 Lực dính C (KG/cm2 ) 0,20÷0,30 13 Hệ số nén a1-2 (cm2/KG) 0,030÷0,050 14 Hệ số thấm Kt (cm/s) 10-3÷10-4
36
Bảng 2.5: Tính chất cơ lý sườn tàn tích trên đá ba zan cổ
Lớp 1 1 Thành phần hạt % >10mm 10÷5mm 5÷2mm 2÷0,05mm 0,05÷0,005mm <0,005mm 0,0 0,0 3,5÷5,4 14,0÷20,2 18,5÷26,1 39,7÷48,8 2 Giới hạn chảy W1 (%) 59÷63 3 Giới hạn dẻo Wp (%) 38÷42 4 Chỉ số dẻo Wn 18÷22 5 Độ sệt B <0,00÷0,15 6 Độ ẩm W(%) 38,0÷43,0 7 Dung trọng tự nhiên (g/cm3 ) 1,59÷1,65 8 Dung trọng khô γc (g/cm3) 1,05÷1,15 9 Tỷ trọng ∆ 2,85÷2,91 10 Hệ số rỗng 1,100÷1,400 11 Góc ma sát trong φ (độ) 160÷200 12 Lực dính C (KG/cm2 ) 0,25÷0,35 13 Hệ số nén a1-2 (cm2/KG) 0,070÷0,090 14 Hệ số thấm Kt (cm/s) 10-4÷10-5
37
Bảng 2.6: Tính chất cơ lý sườn tàn tích trên đá ba zan cổ
Lớp 2 1 Thành phần hạt % >10mm 10÷5mm 5÷2mm 2÷0,05mm 0,05÷0,005mm <0,005mm 15,0÷32,5 7,5÷22,5 5,5÷15,5 9,0÷19,5 10,0÷21,5 18,0÷27,8 2 Giới hạn chảy W1 (%) 57÷62 3 Giới hạn dẻo Wp (%) 38÷42 4 Chỉ số dẻo Wn 19÷23 5 Độ sệt B <0,00 6 Độ ẩm W(%) 25,8÷33,2 7 Dung trọng tự nhiên (g/cm3 ) 1,70÷1,80 8 Dung trọng khô γc (g/cm3) 1,26÷1,40 9 Tỷ trọng ∆ 2,95÷3,08 10 Hệ số rỗng 0,950÷1,200 11 Góc ma sát trong φ (độ) 180÷230 12 Lực dính C (KG/cm2 ) 0,25÷0,35 13 Hệ số nén a1-2 (cm2/KG) 0,025÷0,050 14 Hệ số thấm Kt (cm/s) 10-3÷10-4
38
Bảng 2.7: Tính chất cơ lý sườn tàn tích trên đá ba zan cổ
Lớp 3 1 Thành phần hạt % >10mm 10÷5mm 5÷2mm 2÷0,05mm 0,05÷0,005mm <0,005mm 0,0 2,5÷3,8 3,2÷5,4 11,5÷18,9 15,2÷22,6 31,8÷45,8 2 Giới hạn chảy W1 (%) 65÷75 3 Giới hạn dẻo Wp (%) 46÷49 4 Chỉ số dẻo Wn 18÷22 5 Độ sệt B <0,00÷0,25 6 Độ ẩm W(%) 48,0÷55,0 7 Dung trọng tự nhiên (g/cm3 ) 1,56÷1,62 8 Dung trọng khô γc (g/cm3) 1,00÷1,08 9 Tỷ trọng ∆ 2,85÷2,89 10 Hệ số rỗng 1,450÷1,650 11 Góc ma sát trong φ (độ) 180÷230 12 Lực dính C (KG/cm2 ) 0,25÷0,35 13 Hệ số nén a1-2 (cm2/KG) 0,070÷0,090 14 Hệ số thấm Kt (cm/s) 10-4÷10-5
39
2.1.5.2. Nguồn vật liệu đất đắp
Dựa theo tính chất của các nhóm đất nêu trên, chúng ta có thể nhận định khả năng sử dụng các loại đất trên trong công tác đắp đập.
a. Các loại đất không thuận lợi sử dung trong công tác đắp đập
- Aluvi trẻ dọc theo các thung lũng sông suối có khối lượng ít, một số ở trạng thái nhão, độ ẩm tự nhiên quá lớn, đôi khi cần bóc bỏ để xử lý nền đập [10].
- Đất sườn tàn tích – tàn tích trên nền đá ba zan trẻ có dung trọng nhỏ, tính thấm lớn, chiều dày quá mỏng và thường lẫn các tảng đá sót. Trong thực tế chỉ thấy sử dụng đắp cho một số đập nhỏ ở địa phương để làm hồ chứa nước.
b. Các loại đất sử dụng tốt trong công tác đắp đập
- Aluvi cổ : Có thể sử dụng làm vật liệu đất đắp tốt, nhưng dọc theo các thung lũng sông ở Tây Nguyên loại trầm tích này nằm ở sâu khó khai thác, nên trữ lượng dùng để đắp đập không lớn.
- Đất sườn tàn tích – tàn tích trên nền đá ba zan cổ : Với khối lượng tồn tại lớn và nằm gần các công trình đập. Dung trọng tuy không lớn lắm nhưng có sức chống cắt cao, chống thấm tốt nên đã có rất nhiều công trình sử dụng hiệu quả loại đất này (hầu hết các đập ở Tây Nguyên). Chủ yếu sử dụng lớp 1 và lớp 2 ( lớp 3 có dung trọng quá nhỏ và nằm ở dưới sâu) [10].
2.2. Các quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng trong quản lý chất lượng thi công đập đất. công đập đất.
Hiện nay, ở nước ta, đập đất chủ yếu được thi công bằng phương pháp đầm nén . Trong luận văn này, tác giả chỉ đề cập đến vấn đề chất lượng trong thi công đập đất bằng phương pháp đầm nén.Theo đó, TCVN 8297:2009 được chuyển đổi từ 14TCN20:2004 theo quy định tại khoản 1 điều 69 của Luật
40
Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a, khoản 1 điều 7 của Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 01 tháng 8 năm 2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.
TCVN 8297:2009 do Trung tâm Khoa học và Triển khai kỹ thuật thủy lợi thuộc trường Đại học Thủy lợi biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Trong TCVN 8297:2009 đã đề cập tới vấn đề quản lý và nâng cao chất lượng thi công đập đất như sau:
- Công tác kiểm tra chất lượng thi công đập đất phải tuân thủ theo các quy định của nhà nước về quản lý chất lượng công trình xây dựng và theo các nội dung cụ thể sau:
− Việc thực hiện đồ án thiết kế;
−Việc tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành;
− Chất lượng xây dựng công trình.
- Công tác quản lý chất lượng phải được thực hiện thường xuyên liên tục trong mọi công đoạn của công nghệ đắp đập với mọi đối tượng công tác. Nhà thầu xây lắp phải tự tổ chức quản lý chất lượng các công việc, công trình do mình đảm nhiệm. Chủ đầu tư phải tổ chức bộ phận giám sát hoặc thuê tư vấn giám sát chất lượng. Nhà thầu tư vấn thiết kế phải thực hiện giám sát tác giả.
- Nhà thầu xây lắp và tư vấn giám sát phải có đủ thiết bị, dụng cụ cần thiết để kiểm tra chất lượng tại hiện trường. Cán bộ làm công tác giám sát, kiểm tra chất lượng phải được đào tạo nghiệp vụ.
41
Các công tác chuẩn bị, tiến hành thi công, kiểm tra và nghiệm thu sẽ được trình bày kỹ hơn ở mục 2.4 chương 2.
2.3. Các phương pháp thí nghiệm trong quản lý chất lượng đắp đập
Trong quá trình đắp đập, độ chặt K của đất đắpphải luôn được đảm bảo đạt yêu cầu tiêu chuẩn đã đề ra. Độ chặt K này thường được xác định qua kết quả đầm nện Proctor ở trong phòng thí nghiệm. Trước khi tiến hành thí nghiệm, việc chọn mẫu đất là cực kỳ quan trọng và có tính chất quyết định đến độ chính xác cũng như mức độ sai số của thí nghiệm. Do vậy, cần tuân thủ nghiêm ngặt những quy trình được đặt ra trong các tiêu chuẩn.Theo TCVN 2683:2012 “Đất xây dựng – lấy mẫu, bao gói, vận chuyển và bảo quản mẫu” do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng- Bộ Xây dựng biên soạn. TCVN 2683:2012 quy định việc lấy mẫu đất[10] như sau:
2.3.1. Quy định chung về việc lấy mẫu đất
Mẫu đất đá được lấy từ các công trình thăm dò đã làm sạch (hố đào, hố móng, hào, vết lộ, lỗ khoan ...)
Các công trình khoan đào phải được bảo vệ không cho nước mặt và nước mưa thấm vào.
Số lượng và kích thước mẫu đất đá phải đủ để tiến hành toàn bộ các thí nghiệm trong phòng theo quy định của phương án khảo sát.
2.3.2. Lấy mẫu
2.3.2.1. Trường hợp lấy mẫu nguyên trạng
Mẫu nguyên trạng được lấy từ hố khai đào và từ lỗ khoan. Để lấy mẫu, dùng dao, xẻng, ống có đế vát phía ngoài (ống vát), cung dây ... hoặc ống mẫu nguyên trạng [10].
42
Mẫu giữ nguyên trạng mà không cần đóng hộp thì lấy thành dạng khối lập phương hoặc khối chữ nhật (thường có kích thước 25 cm x 25 cm x 25 cm).
Mẫu phải đóng hộp mới giữ được nguyên trạng thì lấy bằng ống vát, đảm bảo theo yêu cầu. Chiều cao ống vát không được nhỏ hơn đường kính ống.
Cho phép lấy mẫu nguyên trạng của đất loại sét cứng và nửa cứng, cũng như đất hòn lớn, bằng cách chụp và ấn đầu hộp chứa mẫu vào khối đất.
Khi khoan, ống mẫu nguyên trạng phải đảm bảo lấy được mẫu có độ ẩm tự nhiên với đường kính (cạnh) tương ứng với thiết bị thí nghiệm. Khi chọn kích thước ống mẫu, cần xét đến phạm vi phá hủy xung quanh mẫu nguyên trạng. Bề rộng của phạm vi này được lấy 5 mm đối với đất loại sét có trạng thái từ dẻo chảy đến chảy, 10 mm đối với đất loại cát và đất loại sét có trạng thái từ dẻo mềm đền cứng, 20 mm đối với đất hòn lớn.
Đường kính tối thiểu của mẫu nguyên trạng nêu như sau: đất loại cát và loại sét phải có đường kính 90 mm, đất hòn lớn phải có đường kính 200 mm. Chiều cao mẫu không nhỏ hơn đường kính và nên lớn hơn 200 mm.
Khi lấy mẫu từ lỗ khoan bằng ống mẫu nguyên trạng, chiều dài của ống không vượt quá 2,0 m đối với đá, 1,5 m đối với đất hòn lớn và 0,7 m đối với đất loại sét và đất loại cát.
Mẫu nguyên trạng của các loại đất phải lấy bằng ống mẫu kép, có ống trong không quay mà chỉ tịnh tiến, với điều kiện chỉ dùng dung dịch sét làm nước rửa và đảm bảo chế độ khoan như sau:
- Tải trọng dọc trục: 6 kN đến 10 kN; - Tốc độ quay nhỏ hơn 100 r/phút.
Mẫu có thành phần, trạng thái và tính chất đặc biệt (thường yếu về mặt chịu lực) phải được lấy trong quá trình khoan không dùng nước rửa, không đổ
43
nước vào lỗ khoan và phải dùng biện pháp cách li với những lớp đất chứa nước hoặc không ổn định.
Mẫu nguyên trạng của đất cát chặt và chặt vừa, đất loại sét có trạng thái cứng và nửa cứng phải lấy bằng ống mẫu chụp. Ống mẫu phải có ống lót bên trong không quay để chứa mẫu. Tốc độ quay của ống ngoài khi lấy mẫu không được vượt quá 60 r/phút, tải trọng dọc trục tác dụng lên ống mẫu không vượt quá 100 kN.
Khi khoan khô không đạt hiệu quả mong muốn, nếu đất không có tính lún sập (do bị ẩm ướt), được phép khoan xoay, dùng chất lỏng rửa và lấy mẫu bằng ống đóng.
Mẫu đất loại sét có trạng thái dẻo cứng được lấy bằng phương pháp khoan ấn, ở ống mẫu hình trụ có thành mỏng (bề dày không quá 3 mm). Tốc độ ấn dụng cụ không vượt quá 2 m/phút.
Đế cắt của ống mẫu phải được vát nhọn ở phía ngoài một góc 100
, có đường kính trong nhỏ hơn đường kính trong của ống chứa mẫu là 2 mm.
Mẫu đất loại sét có trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy và chảy, cũng như mẫu cát, phải lấy bằng phương pháp khoan ấn, với ống mẫu nguyên trạng có cơ cấu giữ mẫu hở hoặc kín. Để lấy, ấn ống mẫu vào đất với tốc độ không vượt quá 0,5 m/min. Đường kính trong (cạnh) của đế cắt ống mẫu phải nhỏ hơn đường kính trong (cạnh) của ống chứa mẫu 0,5 mm đến 1,0 mm.
Đối với đất yếu cho phép sử dụng ống mẫu pittông (kiểu cơ cấu giữ không) để lấy mẫu.
2.3.2.2. Lấy mẫu không nguyên trạng
Mẫu không nguyên trạng được lấy từ công trình khai đào, bằng dao, xẻng ... còn khi khoan thì bằng mũi khoan hoặc ống mẫu.
Mẫu đá bền vững được lấy bằng phương pháp nổ hoặc bằng lõi mẫu khi khoan.
44
Mẫu đá nứt nẻ và đất các loại được lấy từ các công trình khai đào, bằng dao, xẻng ... hoặc từ lỗ khoan, bằng ống mẫu, mũi khoan.
Đối với những loại đất phân lớp mỏng, với bề dày của mỗi lớp hoặc thấu kính nhỏ hơn 5 cm, cho phép lấy mẫu từ công trình khai đào bằng phương pháp vạch luống.
Đối với đất bão hòa nước mà không cần giữ độ ẩm tự nhiên, khi lấy mẫu bằng phương pháp khoan xoay lấy lõi, cho phép sử dụng dịch sét có khối lượng riêng không nhỏ hơn 1,2 g/cm3
.
Đối với đất đá cần giữ độ ẩm tự nhiên, phải tiến hành khoan khô, không được đổ nước vào lỗ khoan vàphải giảm tốc độ quay của dụng cụ khoan (nhỏ hơn 100 r/min).
Mẫu lưu của đá được lấy liên tục dưới dạng lõi khoan. Mẫu lưu của đất được lấy cách nhau 0,5 m theo độ sâu, với kích thước 5 cm x 5 cm x 5 cm. Đặc biệt lấy mẫu chú ý ở độ sâu chuyển lớp đất.
2.3.3. Bao gói mẫu
2.3.3.1 Mẫu không nguyên trạng
Mẫu đất không nguyên trạng và không cần giữ độ ẩm tự nhiên được