Việc xử lý khe tiếp giáp trong thi công có vị trí rất quan trọng nhằm đảm bảo chất lượng khối đắp đạt được yêu cầu của thiết kế về tính đồng nhất, khả năng chống thấm và chịu lực. Xử lý tiếp giáp trong thi công bao gồm hai loại : Tiếp giáp giữa khối đắp và kết cấu xây đúc như bê tông, đá xây, gạch xây và phần giáp gianh giữa khối đắp trước và khối đắp sau.
3.3.3.1. Xử lý phần tiếp giáp giữa khối đắp và kết cấu xây đúc
Đã từng có nhiều sự cố của đập đất xảy ra do từ dòng thấm xung quanh kết cấu công trình là vật liệu cứng. Tại vị trí này do chất lượng khối đắp kém nên dòng thấm đã phát triển, đặc biệt đất có tính tan rã thì quá trình ống dòng phát triển rất nhanh.
a. Yêu cầu cơ bản về đất đắp xung quanh đường viền kết cấu xây đúc trong thân đập
- Vật liệu đắp ở vị trí này phải có hệ số thấm nhỏ hơn hoặc bằng hệ số thấm của khối đắp thân đập ( k = 1.10-5
– 1.10-6 cm/s), tốt nhất nên dùng đất sét luyện để đắp [6].
- Đất đắp không bị ảnh hưởng của các mặt tiêu cực từ tính lún ướt, trương nở, tính tan rã.
93
- Dung trọng đầm nén phải đạt yêu cầu của thiết kế.
b. Yêu cầu thi công
Ngoài các yêu cầu quy phạm thi công đất đã quy định, căn cứ theo các kết quả nghiên cứu đất ở khu vực Tây Nguyên. Để đảm bảo chất lượng của khối đắp chúng tôi đề nghị cho công trình Thượng Kon Tum như sau:
- Phạm vi từ 1m đến 2m sát với mép của khối xây đúc cần thi công bằng thủ công, đầm nén bằng đầm cóc. Chiều dày mỗi lớp không quá 10cm, độ ẩm đầm nén là độ ẩm tốt nhất.
- Trường hợp đắp bằng đất sét luyện độ ẩm lấy theo độ dẻo của đất, đầm nén bằng thủ công.
- Ra ngoài phạm vi này mới được phép sử dụng các máy đầm khác để đầm nén.
3.3.4.2. Xử lý khe thi công
Trong quá trình thi công phải chia mặt cắt đập ra nhiều đoạn thì việc phân chia khe cần phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:
a.Khe thi công dọc
Độ dốc của mái khối đắp phải đẩm bảo ổn định và thuận lợi cho thi công, nếu không có gì đặc biệt thì nên lấy m≥ 1,0.
Việc xử lý khối đắp kề khối đắp cũ theo yêu cầu sau:
- Nếu đất đắp khối cũ trong cùng một mùa khô thì bóc bỏ trung bình 30cm.
- Nếu mặt tiếp giáp đã qua ít nhất một mùa khô thì đất đã bị co ngót và trương nở khi gặp nước, bề mặt đã xuất hiện các khe nứt. Trước khi đắp phải đào bỏ toàn bộ đất phủ bề mặt, đến độ sâu hết các khe nứt mặt (nếu có) rồi mới tiến hành đắp đất mới. Độ ẩm của khối cũ phải gần sát với độ ẩm của đất đầm nén[6].
94
- Trường hợp độ ẩm khối đắp cũ quá thấp thì nên tưới ẩm ít nhất 2 tuần trước khi cắt gọt khối cũ để đất có thể bổ sung độ ẩm thích hợp cho khối đắp mới.
- Trường hợp khi đắp con chạch vượt lũ phía thượng lưu có khối lượng không nhiều và kích thước nhỏ thì nên phá bỏ toàn bộ để đắp lên cùng mặt cắt. Trường hợp khối lượng lớn thì cần xử lý triệt để đường viền thấm tại nơi giáp gianh này. Phương án đề nghị như sau : Làm một đoạn chân đanh ngay sát chân của mái nối tiếp dọc và mặt bằng. Chiều sâu của rãnh h = 1,5 – 2,0m, bề rộng đáy phụ thuộc vào phương tiện thi công và không nhỏ hơn Bđ = 2,0m.
b. Khe nối tiếp ngang
Khe nối ngang là khe có phương vuông góc với trục dọc của đập. Khe nối ngang nguy hiểm hơn nhiều so với khe nối dọc. Nếu chất lượng xử ý không tốt thì điều kiện thuận lợi cho dòng thấm phát triển. Mặt khác khe nối ngang phải tiếp xúc với dòng chảy và tồn tại với thời gian dài (do dẫn dòng). Vì vậy công tác xử lý phải thật cẩn thận.
Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của xử lý khe ngang :
- Độ dốc cho khép của khe ngang theo quy phạm thi công đập đất đầm nén và không dốc hơn 3:1 đối với đất dính.
- Không nên chừa khe ngang thẳng suốt từ thượng lưu xuôi hạ lưu, mà nên để gẫy khúc. Hướng của khe nên xiên góc với phương ngang đập.
- Trước khi đắp trả phải xử lý tiếp giáp như yêu cầu của khe dọc.
- Để kéo dài đường viền thấm và hạn chế miền thấm cần phải mở rộng phần cửa vào rồi tiến hành đắp trả lại. Việc mở rộng phía thượng lưu theo mặt trơn hoặc mặt gẫy. Sử dụng mặt gẫy ưu điểm hơn so với mặt trơn.
- Chất lượng của đất đắp phải được kiểm tra liên tục theo quy định của quy phạm thi công đất. Số lượng lấy mẫu thí nghiệm lấy theo chiều cao chứ không lấy theo khối lượng thi công. Cứ 0,5 m chiều cao nâng cần lấy một tổ mẫu cả ở thượng lưu khu vực thi công [6].
95
Hình 3.12 : Mặt bằng xử lý khe nối tiếp ngang
Xu ly khe noi tiep ngang tai cua vao
Chan danh xu ly tren mat tiep xuc dong chay
3.3.5. Biện pháp thi công hạn chế tính trương nở của đất
Biện pháp đơn giản chống trương nở của đất là trộn thêm thành phần hạt thô vào đất trong khi đầm nén. Việc làm này có nhiều ưu điểm : Một là sẽ giảm tính trương nở, hai là giảm tính co ngót của đất, ba là tăng ổn định khi chỉ tiêu cơ lý của đất tăng lên và bốn là trong nhiều trường hợp hệ thấm giảm xuống [6] [10].
Từ nghiên cứu ở chương 2 cho thấy nếu gia tăng hàm lượng hạt thô vào thành phần của đất thì độ trương nở giảm xuống. Nhưng nếu gia tăng quá nhiều hạt thì hệ số thấm thay đổi, ảnh hưởng đến điều kiện chống thấm. Để hạn chế khả năng trương nở đất trong thi công các yêu cầu kỹ thuật sau cần được thỏa mãn :
- Khống chế độ ẩm trong đầm nén, không cho độ ẩm ban đầu đầm nén bên nhánh khô.
- Lựa chọn dung trọng thiết kế và đầm nén, đặc biệt chỉ số đầm nén k - Để hạn chế khả năng trương nở, có thể trộn thêm thành phần hạt thô vào đất đắp. Tỉ lệ pha trộn phụ thuộc vào điều kiện làm việc của khối. Nếu chỉ xét về khống chế trương nở thì thành phần hạt thô chiếm khoảng 70-80% so
96
với khối lượng tổng cộng đối với loại đất trương nở mạnh (N > 12). Nếu do yêu cầu chống thấm thì chỉ giới hạn dưới 50%.
- Đất có hàm lượng khoáng montmorilite nhiều sẽ có khả năng trương nở lớn. Vì vậy, tránh dùng loại đất giàu khoáng này vào vị trí mà đường bão hòa thay đổi theo thời gian, hoặc nơi có độ ẩm thay đổi.
3.3.6. Điều kiện kỹ thuật thi công đắp đập Thượng Kon Tum 3.3.6.1. Đổ và san đất
Đất được đổ, san, đầm theo từng bãi khác nhau. Kích thước bãi được xác định trên cơ sở đảm bảo thi công liên tục.
Đất để đắp bãi nào được đổ trực tiếp trên bãi đó theo kiểu lấn dần. Không được phép đổ đất vào bãi bên cạnh rồi san vào bãi đắp [1].
Tiếp giáp giữa các bãi trên mặt bằng được thực hiện theo đường gãy khúc. Tiếp giáp giữa các bãi trên mặt đứng phải đảm bảo mái tiếp xúc không lớn 1:3.
Chỉ được đổ đất vào bãi để đắp lớp sau khi đã nghiệm thu lớp trước. Trước khi đổ đất vào bãi phải thực hiện việc xới tơi bề mặt lớp trước bằng máy đầm chân dê hoặc bằng bánh xích. Trường hợp bề mặt lớp trước quá ẩm phải nạo vét hết lớp đất quá ẩm rồi mới đổ lớp tiếp theo.
Đất đổ vào bãi đắp được san bằng máy ủi với chiều dày lớp đắp không quá 35cm. Việc san đất tại bãi được thực hiện theo mặt nằm ngang hoặc hơi nghiêng về phía thượng lưu khoảng 0,5%.
Khi mưa tuyệt đối cấm xe máy đi lạ trên lớp đất đã đầm. Trong mọi trường hợp nghiêm cấm việc bố trí xe máy đi lại thường xuyên theo hướng thượng – hạ lưu (hướng vuông góc với tim đập) nếu đường đi không được quy định trong thiết kế[1].
97
3.3.6.2. Đầm đất
Đất sau khi đầm phải đảm bảo độ chặt K ≥ 0,98. Do giá trị dung trọng khô của đất phụ thuộc rất nhiều vào tỉ lệ dăm sạn trong đất đắp cho nên khi có sự biến động của tỉ lệ dăm sạn cần phải tiến hành đầm thí nghiệm xác định giá trị dung trọng khô lớn nhất cho phù hợp để làm cơ sở đánh giá độ chặt của đất sau khi đầm. Khi nghiệm thu sân đắp Nhà thầu phải xuất trình kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn cho loại đất sử dụng cho sân đắp. Trong trường hợp cần thiết, Tư vấn có thể yêu cầu Nhà thầu thực hiện thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn khi tiến hành nghiệm thu sân đắp.
Việc đầm đất được thực hiện bằng máy đầm rung bánh thép có vấu (đầm chân dê) với trọng lượng tĩnh của máy đầm khoảng 10 tấn. Số lượt đầm khoảng 12 lượt, trong đó lượt đầu tiên đầm với chế độ không rung. Tốc độ di chuyển của máy đầm hạn chế trong khoảng không quá 2km/h [1].
Hướng di chuyển của máy đầm phải theo hướng song song với tim đập, cái dải đẩm phải chồng lên nhau không ít hơn 30cm.
Đất có độ ẩm đạt yêu cầu đắp đập sau khi san phải được đầm ngay. Trong trường hợp bị gián đoạn ở khâu đầm phải kiểm tra lại độ ẩm của đất đã san và có biện phái xử lý thích hợp nếu cầu ( phơi khô hoặc tưới ẩm).
Trong mùa mưa bề mặt của các lớp đất đã đầm phải đảm bảo phẳng và có độ dốc về phía thượng lưu khoảng 5%. Trong trường hợp cần thiết có thể phải xẻ rãnh để tăng khả năng thoát nước mặt của khối đập.
3.3.6.3. Kiểm tra chất lượng
Đất tại bãi trữ hoặc tại mỏ trước khi đắp vào đập ngoài việc kiểm tra bằng mắt thường, chúng tôi đề nghị khối lượng công tác kiểm tra như sau:
- Thành phần hạt mịn và độ ẩm : Cứ 2000m3 lấy mẫu khoảng 10 – 20 kg từ gầu của máy đào. Khi đất có sự thay đổi rõ rệt hoặc khi thay đổi tầng khai thác phải lấy mẫu kiểm tra lại.
98
- Xác định thành phần hữu cơ và muối hòa tan: 50.000 m3 đất kiểm tra 1 mẫu.
Tại bãi đắp quy định khối lượng công tác kiểm tra đối với tất cả các lớp đất đắp như sau: Dung trọng khô cứ 200 m3 đất đắp lấy một mẫu kiểm tra. Mẫu lấy bằng dao vòng đường kính không dưới 100 mm tại phần dưới của lớp đắp.
Mẫu kiểm tra tổng hợp tất cả các chỉ tiêu cơ lý, thấm của đất được lấy từ hố đào sau 20.000 m3 đất đắp. Mẫu lấy từ hố đào qua tất cả các lớp đất cần kiểm tra. Vị trí hố đào kiểm tra tại khối đắp được thực hiện theo chỉ định của Tư vấn. Hố đào kiểm tra được lấp lại từng lớp với chiều dày không quá 30 cm bằng đất dùng đắp đập, đầm bằng thủ công đến khi đạt độ chặt yêu cầu [2].
3.4. Kết luận
Tây Nguyên nằm trọn trong vùng nhiệt đới gió mùa với mùa mưa và mùa khô phân biệt rõ rệt : Mùa khô bắt đầu từ tháng 01 đến tháng 05, mùa mưa bắt đầu từ tháng 06 đến tháng 12.
Mùa mưa, cường độ mưa cao, số ngày mưa kéo dài, dẫn đến độ ẩm của đất tại bãi khai thác thường cao, phải xử lý giảm độ ẩm bằng hong khô. Mùa khô thì ngược lại, độ ẩm không khí nhỏ, cường độ nắng cao nên đất ở bãi có độ ẩm thấp so với độ ẩm yêu cầu đầm nén. Mặt khác cũng do độ ẩm không khí nhỏ, cường độ nắng cao, tốc độ lưu chuyển không khí cao nên đất rải trên mặt đập dễ bốc hơi; điều này ảnh hưởng rất lớn đến điều kiện thi công. Từ những thay đổi trái triều này đã làm cho quá trình trương nở - co ngót của đất ở khu vực này phát triển phức tạp theo mùa và ảnh hưởng rất lớn đến sự ổn định của kết cấu.
Bốn mỏ vật liệu sử dụng để đắp đập Thượng Kon Tum có những tính chất cơ lý đặc biệt là : tính trương nở, tính tan rã, tính lún ướt và tính co ngót. Vì vậy, tác giả đã xây dựng điều kiện kỹ thuật để nâng cao chất lượng thi
99
công đắp đập với đất có những tính chất cơ lý đặc biệt này. Đó là việc lựa chọn độ ẩm và dung trọng thiết kế để đầm nén.
Đất ở các mỏ vật liệu khác nhau thì có những trị số về độ ẩm khác nhau. Từ độ ẩm tốt nhất xác định được thông qua thí nghiệm đầm nén proctor, ta có thể tính toán được thời gian cần thiết để phơi đất có độ ẩm lớn về trạng thái độ ẩm yêu cầu hoặc lượng nước cần tưới với đất có độ ẩm thấp hơn độ ẩm yêu cầu.
Ngoài ra, vấn đề xử lý khe thi công cũng cần được thực hiện một cách nghiêm ngặt, theo các các quy định và tiêu chuẩn đã được đề ra.
100
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Vật liệu đất đắp đậpThượng Kon Tum
Ở nước ta, những hồ chứa nước và công trình thủy điện sử dụng đập đất vẫn chiếm một phần chủ yếu. Vì vậy, trong những năm qua, bằng những cơ sở khoa học được tìm tòi và nghiên cứu, cùng với đó là kinh nghiệm thực tế rút ra từ thiết ké cũng như thi công chúng ta đã xây dựng được một hệ thống các bước từ khảo sát đến thiết kế, thi công và quản lý chất lượng khá hoàn chỉnh. Tuy nhiên, với sự đa dạng về vùng miền dẫn đến vật liệu đất đắp sử dụng cũng có nhiều đặc tính, tính chất khác nhau.
Đất đắp ở khu vực Tây Nguyên Nam Trung Bộ có tính chất cơ lý đặc biệt. Các tính chất này ảnh hưởng rất lớn đến quá trình thiết kế cũng như thi công đập đất ở công trình Thượng Kon Tum. Các tính chất cơ lý đặc biệt của đất khu vực này :
Tính trương nở: Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ trương nở tự do của đất đắp phụ thuộc vào :
- Cùng một độ ẩm ban đầu, khu dung trọng khô càng lớn thì tính trương nở càng lớn;
- Cùng một dung trọng khô đất có độ ẩm càng lớn thì mức độ trương nở lại càng nhỏ;
- Khi xét cùng độ ẩm, độ chặt khi đất có hàm lượng xét lớn sẽ trương nở lớn và ngược lại đất có nhiều tính thô thì tính trương nở giảm.
Tính tan rã: Mức độ tan rã của đất phụ thuộc vào dung trọng đầm nén, điều kiện duy trì độ ẩm và tính tinh khiết của nước hồ.
Tính lún ướt: Mức độ lún ướt phụ thuộc vào dung trọng đầm nén, độ ẩm khi đầm. Nếu chọn độ ẩm đầm nén về phía nhánh ướt và kệ số đầm k = 0,98 thì đất không bị ảnh hưởng bới tính chất này.
TÍnh co ngót : thường xuất hiện trong mùa khô, khi nước mặt khối đắp bị bốc hơi, độ ẩm giảm xuống sinh ra co ngót.
101
Với những đặc tính cơ lý đặc biệt tác giả đã trình bày ở chương 2 luận văn này, đề nghị phải xây dựng điều kiện kỹ thuật để nâng cao chất lượng quản lý thi công đập Thượng Kon Tum với đất có những tính chất cơ lý đặc biệt như vậy.
Thí nghiệm đầm nén proctor ở trong phòng thí nghiệm cũng như ở ngoài hiện trường vô cùng quan trọng và đóng vai trò chủ chốt là những điều kiện đầu tiên để xác định được dụng trọng đầm nén, độ ẩm đầm nén tốt nhất , hệ số đầm nén.
2. Điều kiện kỹ thuật nâng cao chất lượng thi công đắp đập
Việc lựa chọn độ ẩm đầm nén chịu ảnh hưởng nhiều từ mùa thi công , để hạn chế sự ảnh hưởng từ những tính chất cơ lý đặc biệt của đất đắp. Do đó tác