3.2.1. Công tác chuẩn bị nền đập
3.2.1.1. Tổng quan
Đập chính nằm ngăn sông với nền bao gồm phần lòng sông lộ đá và phần hai vai đập nằm trên sườn đồi với tầng phủ dày.
Kết cấu đập gồm một số phần được đắp bằng vật liệu khác nhau như là : Đất, cát tầng lọc, dăm tầng lọc, đá lăng trụ thoát nước hạ lưu. Các kết cấu không có yêu cầu chuẩn bị nền khác nhau.
Công tác chuẩn bị nền đập nhằm đảm bảo liên kết tốt giữa nền đập với các loại vật liệu thân đập được đắp trên nền. Nhà thầu sẽ tiến hành công tác chuẩn bịnền đập tại các phạm vi được thể hiện trong hồ sơ thiết kế [1].
3.2.1.2. Chuẩn bị nền đập chính ở phần lòng sông
Nền đập chính ở phần lòng sông lộ đá gốc lớp IIA cứng chắc, có nhiều hang hốc, khe nứt bị chảy bào mòn, một số chỗ có tích tụ cát, sỏi. Toàn bộ cát sỏi tích tụ trong khu vực nền đập phải được dọn sạch. Do khối lượng cát sỏi tích tụ không quá lớn và nằm rải rác nên biện pháp chủ yếu là dung thủ công thu gom rồi xúc lên xe, vận chuyển ra khỏi khu vực nền đập.
Đá lộ trong khu vực nền đập phảo cậy hết các ổ đá long rời, được đào sửa tạo độ phẳng tương đối. Công tác đào phá đá phải dung biện pháp thủ công với búa chèn, nếu phải khoan nổ thì chỉ dùng khoan nổ nhỏ.
Các khe nứt, đứt gãy bậc IV, bậc V trong phạm vi nền đập phải được cạy dón hết lá long rời đến độ sâu bằng 2 lần chiều rộng khe nứt. Các hang hốc có mái âm cần phải xử lý đảm bảo mái dương với độ dốc tối đa là 2:1. Sau khi được cạy dọn đá long rời, các khe nứt, hang hốc trên mặt nền đập được lấp đầy bằng vữa xi măng hoặc bê tong M200 để tạo độ bằng phẳng tương đối cho nền đập [1].
74
3.2.1.3. Chuẩn bị nền phần 2 vai đập chính
Các cây có gốc lớn trong phạm vi nền đập phải được chặt hạ, nhổ gốc và chuyển ra ngoài phạm vi nền đập.
Toàn bộ bề mặt nền đập ( trừ khu vực nền của lăng trụ đá thượng lưu đập) được bóc bỏ lớp phủ với chiều dày bình quân là 0,5m.
Công tác đào bóc tầng phủ được thực hiện bằng máy ủi vun đống, xúc lên ô tô chuyển ra bãi thải. Cần phải loại bỏ hết lớp đất thực vật cùng với cây cỏ bên trên và tạo nền đập có độ bằng phẳng tương đối, không để những chỗ nhô cao hay lõm sâu cục bộ.
Sau khi bóc bỏ tầng phủ, những điểm lộ nước ngầm cần phải có biện pháp thu gom để không chảy tràn trên diện rộng. Trong mùa mưa cần phải có biện pháp tiêu thoát nước mặt không tạo thành các rãnh xói sâu xuống nền đập. Các rãnh xói ( nếu có) sẽ phải xử lý đảm bảo yêu cầu và phải được Tư vấn thỏa thuận trước khi đắp vật liệu thân đập lên trên.
Trong phạm vi nền của lăng trụ đá thượng lưu đập, nền đập là lớp đất IA2 sau khi đã bóc bỏ các lớp edQ, IA1 bên trên.
Nhà thầu có thể thực hiện công tác chuẩn bị nền đập trước khi đắp đật một khoảng thời gian tương đối dài. Trong mọi trường hợp, ngay cả khi đắp vật liệu thân đập lên nền mới tiến hành nghiệm thu nền đập. Nền đập được nghiệm thu quá 24 giờ mà chưa được đắp vật liệu thân đập thì phải tiến hành nghiệm thu lại nền đập.
3.2.2. Công tác đắp thân đập3.2.2.1. Tổng quan 3.2.2.1. Tổng quan
Đất đắp thân đập chính và đập phụ có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự an toàn và ổn định của đập. Công gác đắp đất thân đập phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết trong thời gian thi công, vì vậy Nhà thầu cần tranh thủ những khoảng thời gian có điều kiện thời tiết thuận lợi để tiến hành công tác đắp đất
75
Nhà thầu sẽ thực hiện công tác đắp đất vào những khu vực thể hiện trong hồ sơ thiết kế.
3.2.2.2. Các chỉ tiêu kiểm tra
Các chỉ tiêu thiết kế cần kiểm tra đối với đất sau khi đắp như sau: - Độ đầm chặt của đất sau khi đầm.
- Chỉ tiêu kiểm tra về sức kháng cắt và thấm. - Chỉ tiêu kiểm tra về trương nở tự do.
3.2.2.3. Yêu cầu về vật liệu đất đắp đập
Đất đắp được khai thác từ mỏ ở phía thượng lưu tuyến đập hoặc tận dụng đất đào từ hố móng đập tràn ( bao gồm cả hố móng cửa vào hầm dẫn dòng thi công)
Đất đặp tận dụng từ đất đào hố móng đập tràn tùy theo tiến độ thi công thực tế, có thể được đắp trực tiếp vào thân đập hoặc được trữ tại các bãi trữ trước khi sử dụng để đắp đập.
3.2.2.4. Khai thác và vận chuyển đất
Trước khi khai thác đất ở mỏ phải bóc bỏ lớp hữu cơ. Trong khu mỏ đất phải tránh tập trung nước mặt, nước ngầm, nước kỹ thuật làm đất quá ẩm.
Đất ở mỏ đất, từ bãi trữ, từ hố móng đập tràn đắp thẳng vào đập phải sử dụng máy đào xúc. Máy cạp chỉ sử dụng để khai thác đất từ mỏ chuyển ra bãi trữ.
Đất trước khi chuyển vào bãi đắp phải được xác định độ ẩm để làm cơ sở xác định mức độ xử ẩm cần thiết tại bãi đắp.
3.3. Xây dựng điều kiện kỹ thuật để quản lý và nâng cao chất lượng đắp đập đắp đập
Đất vùng miền Trung có những tính chất cơ lý đặc biệt, và đất đắp đập Thượng Kon Tum cũng có những tính chất như vậy : Tính trương nở, tính tan rã, tính lún ướt và tính co ngót [6] [10]. Vì vậy, chúng ta cần xây dựng điều kiện kỹ thuật để quản lý và nâng cao chất lượng đắp đập.
76
3.3.1. Lựa chọn độ ẩm của đất đầm nénvà dung trọng thiết kế3.3.1.1. Lựa chọn độ ẩm của đất đầm nén 3.3.1.1. Lựa chọn độ ẩm của đất đầm nén
Độ ẩm có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả và dung trọng của đất đầm nén. Đối với mỗi loại đất người ta xác định được độ ẩm tốt nhất thông qua thí nghiệm Proctor. Độ ẩm lựa chọn trong đầm nén được xác định như sau:
W = Wm± ∆W (3 - 4) Trong đó :
W : Độ ẩm đầm nén (%)
Wm: Độ ẩm tốt nhất xác định theo thí nghiệm Proctor (%) ∆W : Sai số gia giảm cho phép (%)
Việc chọn ∆W phụ thuộc vào loại đầm, độ ẩm ban đầu của đất sai khác so với độ ẩm tốt nhất và đặc tính cơ lý đặc biệt của đất.
Theo kết quả nghiên cứu của Tổ chức quốc tế về an toàn của các đập lớn trên thế giới (ICOLD), đối với đất có tính co ngót, trương nở thì độ ẩm chọn cho đầm nén nên lấy theo thí nghiệm Proctor là tốt nhất vì tại giá trị này hiệu quả đầm nén tốt hơn. Mặt khác độ chặt của đất sẽ đạt mức cao với số lần đầm vừa phải [6].
Xét về góc độ trương nở đất có độ ẩm ban đầu càng nhỏ thì trương nở càng mạnh.
Xét về góc độ lún ướt, đất càng khô khi gặp nước thì trương nở càng mạnh, dẫn đến lún tổng cộng lớn.
Từ các quan điểm trên, đối với đất đắp công trình Thượng Kon Tum, chúng tôi đề nghị độ ẩm của đất đầm nén nên lây theo độ ẩm đầm nén theo thí nghiệm Proctor và cộng thêm một số gia. Gia số này phụ thuộc vào loại đất, độ ẩm tại bãi so với độ ẩm tốt nhất và mùa thi công [6]. Cụ thể như sau:
- Nếu thi công vào mùa khô, độ ẩm đất tại bãi phải xử lý tăng thêm thì số gia nên lấy từ 1-3% kết quả thí nghiệm trước khi đầm (tức là sau khi đã ủ và san ra lớp dải thi công).
77
- Đối với đất có độ ẩm tại bãi cao hơn so với độ ẩm tốt nhất, số gia có thể chọn khoảng 2-3 % về phía nhánh ướt.
- Đối với đất có độ ẩm tại bãi khai thác ổn định trong năm, số gia nên lấy khoảng 1-2 % về phía nhánh ướt.
- Trường hợp ngược lại nếu đất có độ ẩm nhỏ hơn độ ẩm tối ưu không quá 2% thì vẫn được phép thi công.
Sơ đồ lựa chọn độ ẩm và dung trọng thiết kế và thi công được tổng hợp qua hình vẽ 3.1. Trong đó trục tung thể hiện dung trọng khô, miền giới hạn bởi các đường nằm ngang k = 1,0 và k = 0,95. Trục hoành chỉ về độ ầm đầm nén. Tại điểm C là trị số độ ẩm tốt nhất thí nghiệm theo chiêu chuẩn Proctor.
Phạm vi diện tích giới hạn bởi đường k = 1,0 và k = 0,95 trên trục tung và giới hạn bởi các đường thẳng đứng qua A và B và đường dung trọng khô là phạm vi lựa chọn độ ẩm.
Hình 3.3. Sơ đồ chọn độ ẩm cho đất đầm nén trong đắp đập
O A C B W(%)
T/m3
k= 1
k=0,5
du? ng bão hòa
Tương ứng với các bãi vật liệu khác nhau sẽ có các giá trị về độ ẩm tự nhiên và dung trọng đất tự nhiên khác nhau. Do vậy, cần tiến hành thí nghiệm đầm nén proctor với đất ở các bãi vật liệu khác nhau.
3.3.1.2. Chọn dung trọng thiết kế qua hệ số đầm K
Việc lựa chọn dung trọng đầm nén thiết kế là việc rất quan trọng có liên quan đến giá thành xây dựng, điều kiện an toàn của đập. Đặc biệt, đất đắp
78
khu vực đập Thượng Kon Tum có tính chất cơ lý đặc biệt, điều này ảnh hưởng rất lớn tới độ bền của đất. Cần phải phân tích kỹ càng để quyết định dung trọng khô thiết kế. Dung trọng thiết kế được xác định bằng công thức sau:
γc = K. γcmax (3-5) Trong đó:
γc : Dung trọng thiết kế
Dựa vào kết quả lựa chọn dung trọng thiết kế của 40 đập đã xây dựng trong thời gian qua ở Việt Nam, hệ số đầm nện K được lấy như sau:
K = 0,95 – 0,98
Theo báo cáo điều kiện kỹ thuật do Công ty cổ phần thủy điện Vĩnh Sơn- Sông Hinh lập [2], chọn K = 0,98 làm cơ sở để tiến hành đắp đập.
a. Tiến hành thí nghiệm đầm nén Proctor trong phòng thí nghiệm
Căncứ số liệu thí nghiệm trong báo cáo kết quả thí nghiệm đầm nén do Công ty cổ phần xây dựng 47 thực hiện[2], đối với 4 bãi vật liệu sử dụng để đắp đập ta có : Kết quả thí nghiệm thể hiện ở bảng 3.1 các biểu đồ hình 3.4; 3.5; 3.6; 3.7
Bảng 3.3. Kết quả thí nghiệm đầm nén trong phòng thí nghiệm
Tên bãi vật liệu γcmax Wop
Bãi VL hố móng tràn 1.665 19.50
Bãi VL số 1 1.648 22.23
Bãi VL số 2 1.655 22.05
Bãi VL cửa vào hầm dẫn
79
Hình 3.4. Biểu đồ đầm nén tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm( mẫu từ bãi vật liệu tràn)
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1,550 1,600 1,650 1,700 1,500 g/cm3 W (%) 19.50 1,665
80
Hình 3.5. Biểu đồ đầm nén tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm( mẫu từ bãi vật liệu số 1)
17 18 19 20 21 22 23 24 25 1,550 1,600 1,650 1,700 1,500 g/cm3 W (%) 26 27 22,23 1,648
81
Hình 3.6. Biểu đồ đầm nén tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm( mẫu từ bãi vật liệu số 2)
17 18 19 20 21 22 23 24 25 1,550 1,600 1,650 1,700 1,500 g/cm3 W (%) 26 27 1,655 22,05
82
Hình 3.7. Biểu đồ đầm nén tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm( mẫu từ bãi vật liệu hố móng cửa vào hầm dẫn dòng)
16 18 19 20 21 22 23 24 25 1,550 1,600 1,650 1,700 1,500 g/cm W (%) 26 27 17 21,14 1,678
83
b. Tiến hành thí nghiệm đầm nén Proctor ngoài hiện trường
Với hệ số đầm chặt yêu cầu K = 0,98, tiến hành thí nghiệm đầm nén proctor ngoài hiện trường. Theo kết quả trong báo cáo thí nghiệm đầm nén hiện trường do công ty cổ phần xây dựng 47 thực hiện[2]. Kết quả đầm nén ngoài hiện trường được thể hiện trên các biểu đồ 3.8; 3.9; 3.10; 3.11
84
Hình 3.8 : Biểu đồ kết quả đầm nén ở hiện trường ( Bãi vật liệu tràn )
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1,48 1,52 1,56 1,70 1,44 (g/cm)3 W (%) 26 27 1,46 1,50 1,54 1,58 1,60 1,62 1,64 1,66 1,68 Gioi han
Dung trong yeu cau Ktk= 1,632
n = 14 n = 12 n = 8 n = 10 n=8 n=10 n=12 n=14
85
Hình 3.9 : Biểu đồ kết quả đầm nén ở hiện trường ( Bãi vật liệu số 1)
28 29 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1,48 1,52 1,56 1,70 1,44 (g/cm)3 W (%) 26 27 1,46 1,50 1,54 1,58 1,60 1,62 1,64 1,66 1,68 Gioi han
Dung trong yeu cau Ktk= 1,615
n = 14 n = 12 n = 8 n = 10 n=8 n=10 n=12 n=14
86
Hình 3.10 : Biểu đồ kết quả đầm nén ở hiện trường ( Bãi vật liệu số 2)
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1,48 1,52 1,56 1,44 (g/cm)3 W (%) 26 27 1,46 1,50 1,54 1,58 1,60 1,62 1,64 1,66 1,68 Gioi han Dung trong yeu cau
Ktk= 1,615 n = 14 n = 12 n = 8 n = 10 n=8 n=10 n=12 n=14 28 29
87
Hình 3.11: Biểu đồ kết quả đầm nén ở hiện trường ( Bãi vật liệu cửa vào đường hầm dẫn dòng)
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1,48 1,52 1,56 1,70 (g/cm)3 W (%) 26 27 1,50 1,54 1,58 1,60 1,62 1,64 1,66 1,68 Gioi han Dung trong yeu cau
Ktk= 1,644 n = 14 n = 12 n = 8 n = 10 n=8 n=10 n=12 n=14 1,72
88
Từ các biểu đồ thể hiện kết quả thí nghiệm đầm nén tại hiện trường đối với các mẫu lấy từ 4 bãi vật liệu khác nhau. Kết quả thí nghiệm được tổng hợp lại như sau:
Với chiều dày lớp rải thí nghiệm là h = 30cm, số lượt đầm là n = 12 lượt đầm đơn dung trọng yêu cầu γtk tương ứng với độ ẩm tốt nhất được lấy theo công thức (3-4) ( chúng tôi kiến nghị cộng thêm ∆W = 2%) được thể hiện trong bảng 3.4 như sau:
Bảng 3.4 : Kết quả thí nghiệm đầm nén ngoài hiện trường
3.3.2. Khống chế độ ẩm đầm nén cho đất đắp đập Thượng Kon Tum
3.3.2.1. Công nghệ giảm độ ẩm của đất quá ướt để đạt độ ẩm yêu cầu trong đầm nén
Nguyên tắc chung để giảm độ ẩm của đất quá ướt được thực hiện ở các nơi chính sau đây:
- Làm giảm tại bãi khai thác. - Làm giảm tại mặt đập.
Để giảm độ ẩm tại bãi khai thác, về mặt kỹ thuật cần tiến hành như sau:
- Trước khi thi công khoảng 3 tháng, cần bóc bỏ phần tầng phủ, chỉ chừa lại lớp mỏng;
Tên bãi vật liệu γcmax
(g/cm3) γtk (g/cm3) Wop(%) Wtn(%) Bãi VL hố móng tràn (edQ+IA1) 1.665 1.632 19.50 21.50 Bãi VL số 1 1.648 1.615 22.23 24.23 Bãi VL số 2 1.655 1.622 22.05 24.05
89
- Tạo độ dốc cho bãi để dễ thoát nước khi gặp mưa, xẻ rãnh tiêu nước tập trung cho toàn bãi và làm đường bao quanh để tránh nhập nguồn từ ngoài vào bãi.
- Lập kế hoạch khai thác bãi, cần chú ý việc thoát nước mặt của phần vừa mới khai thác xong.
Khi vận chuyển đất lên đập; những điểm sau đây cần lưu ý trong quá trình hong khô đất tại bãi trung chuyển hoặc trên mặt khối đắp thi công.
- Rải đất theo lớp với độ dày thiết kế phù hợp với loại máy đầm, tiến hành đảo đất bằng máy xới;
- Phơi hong đất dưới tác dụng của nắng và gió.;
- Trong quá trình hong khô cần đảo đất tạo cho quá tình bốc hơi diễn ra nhanh hơn và đồng đều hơn. Thời gian giãn cách giữa các lần đảo phụ thuộc vào cường độ nắng, tốc độ lưu chuyển của gió, chiều dày lớp rải và độ ẩm của đất. Theo kinh nghiệm cứ sau 1-2 giờ tiến hành đảo một lần;
- Sau khi độ ẩm giảm đến mức yêu cầu thiết kế, tiến hành đảo đất lần cuối trước khi đầm.
Quy trình hong khô đất được thực hiện ở công trình Thượng Kon Tum như sau:
- Tại bãi vật liệu số 1 và số 2 : Kiểm tra tại các vị trí trên bãi thấy rằng, độ ẩm tự nhiên của đất dùng để đắp đập lơn hơn so với độ ẩm tốt nhất theo thí nghiệm đầm nén proctor. Lấy từ mỗi khu vực khác nhau những mẫu đất có độ ẩm tự nhiên lớn hơn so với độ ẩm tốt nhất theo kết quả thí nghiệm Wtn =