Xử lý chống thấm thõn đập đất bằng phương phỏp khoan phụt dung dịch sột - xi măng hiện nay là tương đối phổ biến.
Bản chất của phương phỏp là dựng ỏp lực để đưa vữa xi măng lấp đầy vào cỏc kẽ nứt của nền đỏ và lỗ rỗng trong đất, hang hốc dưới nền cụng trỡnh, vết rạn của bờ tụng, khe tiếp giỏp của cỏc cụng trỡnh hoặc giữa cụng trỡnh và nền thụng qua cỏc hố khoan.
Cỏc đoạn phụt được phõn đoạn từ trờn xuống hoặc từ dưới lờn. Nỳt phụt
được đặt trờn đoạn phụt. Vữa phụt được đưa thụng qua đường ống dẫn vữa đến
đoạn phụt đểđi vào cỏc tầng đất đỏ, cỏc vết rạn nứt, cỏc khe tiếp giỏp... * Ưu điểm:
- Thiết bị và cụng nghệ thi cụng đơn giản;
- Áp dụng trong nhiều điều kiện nền đất, đỏ khỏc nhau: cuội, sỏi, đỏ phong húa...; - Giỏ thành thấp;
- Cú thể kiểm tra được hiệu quả của giải phỏp ngay sau khi tiến hành khoan phụt thớ nghiệm;
- Đó được ỏp dụng trong nhiều cụng trỡnh xử lý sự cố thấm mang lại hiệu quả, như: Đập Pũ Khoang – tỉnh Lạng Sơn, đập dõng suối Bọng – tỉnh Thanh Húa,
đập Voũng Tre – tỉnh Quảng Ninh...
* Nhược điểm:
- Dung dịch phụt khụng thểđi vào hết cỏc lỗ hổng nhỏ trong đất;
- Khú kiểm soỏt được dũng vữa đi trong điều kiện mực nước ngầm cao hoặc nước cú ỏp lớn.
2.4.2. Xử lý bằng phương phỏp thi cụng tường hào chống thấm trong thõn đập[11]
Trong thực tế thi cụng cỏc cụng trỡnh thủy lợi ở Việt nam, tại một số cụng trỡnh thủy lợi cũng đó ứng dụng cụng nghệ thi cụng tường hào chống thấm betonite trong thõn đập.
53
Cụng nghệ làm tường chống thấm bằng phương phỏp đào hào trong dung dịch xi măng Bentonite lần đầu tiờn do cỏn bộ và cụng nhõn Việt Nam thực hiện từ
thiết kếđến thi cụng đó thành cụng ở cụng trỡnh Dương Đụng. Đõy là phương phỏp chống thấm rất đắt tiền, bởi vậy việc đỏnh giỏ tỡnh hỡnh địa chất, từ đú quyết định phương ỏn xử lý là rất quan trọng.
Cụng nghệ làm tường chống thấm theo phương phỏp đào hào trong dung dịch Bentonite là cụng nghệ mới cú đặc thự riờng, phải cú thiết bị chuyờn dựng, phải hiểu biết về cụng nghệ mới cú thể làm được nờn cỏc nhà thầu muốn đấu thầu cụng trỡnh loại này phải chứng minh được khả năng thực hiện của mỡnh để cỏc cơ quan quản lý xem xột, kiểm tra.
Hiện nay cỏc cụng trỡnh đang sử dụng Bentonite của nước ngoài, giỏ thành cao, cần thiết cú nghiờn cứu để làm sao cú thể sử dụng Bentonite trong nước để hạ
giỏ thành sản phẩm, đặc biệt là với những cụng trỡnh mà điều kiện địa chất và yờu cầu kỹ thuật khụng quỏ cao.
Hiện nay chưa cú định mức và đơn giỏ cho cụng nghệ xử lý này, một số cụng trỡnh ỏp dụng phương phỏp xử lý này dựa vào giỏ thi cụng của cụng trỡnh Dầu Tiếng do Bachy Soletanche và giảm đi 30% để Bộ duyệt.
* Ưu điểm:
- Chất lượng chống thấm tốt nếu thi cụng đỳng theo yờu cầu kỹ thuật. * Nhược điểm:
- Đũi hỏi thiết bị hiện đại; - Vật liệu chất lượng cao;
- Quy trỡnh thi cụng rất nghiờm ngặt;
- Khả năng gõy lỳn nứt đập và xử lý tiếp giỏp giữa thõn đập và vỏch tường hào; - Giỏ thành thi cụng cao.
2.4.3. Xử lý bằng phương phỏp thi cụng cọc xi măng - đất
Hiện nay ở Việt nam bắt đầu ứng dụng giải phỏp chống thấm và gia cố
cường độ chịu lực bằng việc thi cụng cỏc cọc xi măng - đất theo phương phỏp trộn sõu (Deep Mixing Methods) với hai cụng nghệ thi cụng cọc xi măng - đất sau:
54
- Cụng nghệ trộn cơ khớ (Soil Mixing): Cụng nghệ này sử dụng cần khoan cú gắn cỏc cỏnh cắt đất. Chỳng cắt đất sau đú trộn đất với xi măng (khụ hoặc vữa)
được bơm theo trục khoan.
- Cụng nghệ trộn kiểu tia (Jet-grouting): Phương phỏp này dựa vào nguyờn lý cắt nham thạch bằng dũng nước với ỏp lực cao (khoảng 20MPa) để phun xả phỏ vỡ
tầng đất. Với lực xung kớch của dũng phun và lực ly tõm, trọng lực… sẽ trộn lẫn dung dịch vữa, rồi sẽ được sắp xếp lại theo một tỷ lệ cú quy luật giữa đất và vữa theo khối lượng hạt. Sau khi vữa cứng lại sẽ thành cột xi măng - đất.
* Ưu điểm:
- Cú thể sử dụng ỏp lực vữa lớn hơn trong phương phỏp khoan phụt truyền thống; - Phạm vi ỏp dụng rộng rói, cú thể xuyờn qua cỏc lớp đất cứng hoặc tấm bờ tụng. Chất lượng cọc đồng đều.
* Nhược điểm:
- Cụng nghệ trộn cơ khớ gặp hạn chế trong đất cú lẫn rỏc, đất sột cứng, cuội,
đỏ, hoặc khi cần xuyờn qua cỏc lớp đất cứng hoặc tấm bờ tụng. Chất lượng cọc khụng đều;
- Sử dụng nhiều xi măng hơn, thiết bị thi cụng phức tạp, đũi hỏi người vận hành phải thành thạo;
- Áp lực cao cú khả năng gõy rạn nứt nền đất lõn cận và tia vữa cú thể lọt vào cỏc cụng trỡnh ngầm sẵn cú như: hố ga, tầng hầm lõn cận....
Hiện nay chưa cú đơn giỏ chớnh thức của Nhà nước đối với hạng mục cụng việc này. Một số cụng trỡnh đó tự xõy dựng đơn giỏ và trỡnh duyệt với giỏ thành thi cụng 1m dài cọc đất trong đất cấp 1-3, dao động trong khoảng 750.000đữ 850.000đ
(năm 2009).
2.4.4. Xử lý bằng sõn phủ và tường nghiờng chống thấm
Sõn phủ kết hợp tường nghiờng chống thấm thượng lưu là một biện phỏp truyền thống sử dụng trong trường hợp nền bồi tớch dày. Bản chất của phương phỏp là tăng chiều dài đoạn đường viền khụng thấm để giảm ỏp lực thấm và lưu lượng thấm qua nền.
55
* Ưu điểm: khả thi và kinh tế khi trong vựng xõy dựng cú sẵn đất chống thấm thớch hợp.
* Nhược điểm:
- Những vựng khụng cú sẵn đất chống thấm gặp khú khăn khi lựa chọn giải phỏp này;
- Đũi hỏi thỏo cạn nước hồ khi tiến hành xử lý theo giải phỏp này.
2.4.5. Xử lý bằng cừ chống thấm
Phương phỏp này dựng để kộo dài đường thấm, nhằm giảm gradient ỏp lực thấm bằng cỏch dựng cỏc loại cừ bờ tụng, cừ bờ tụng cốt thộp, cừ thộp... .
Đối với đập đất, cỏc loại cừ bờ tụng, bờ tụng cốt thộp ớt được dựng, vỡ nhược
điểm: cấu tạo phức tạp, dễ sinh nứt nẻ khi nhiệt độ thay đổi hoặc thõn đập lỳn, giỏ thành cao.
Để hạn chế nứt, góy trong tường lừi bờ tụng cốt thộp, cần bố trớ những khe kớn thẳng đứng và gia cố thờm lớp đất sột chống thấm ở phớa trước của tường lừi.
2.5. Đỏnh giỏ, lựa chọn giải phỏp xử lý sự cố do thấm
Trờn cơ sở so sỏnh quy trỡnh cụng nghệ, ưu và nhược điểm của cỏc giải phỏp kể trờn, cần căn cứ vào cỏc điều kiện địa chất cụng trỡnh, địa chất thủy văn, cỏc tài liệu về thiết kế... để cú thể lựa chọn giải phỏp xử lý sự cố do thấm cho phự hợp.
Trong điều kiện đập đất, phương phỏp thi cụng cọc xi măng - đất hiệu quả
chủ yếu đối với đất nền yếu và mục đớch gia cố cường độ là chớnh. Nếu muốn tạo màn chống thấm bằng cỏc cọc xi măng - đất nằm sỏt nhau thỡ khối lượng xử lý và kinh phớ sẽ rất lớn. Hơn nữa, việc phải sử dụng ỏp lực cao 20MPa (tương đương 200KG/cm2) trong thõn đập là một điều bất lợi.
Phương phỏp thi cụng tường hào chống thấm trong thõn đập cú nhiều ưu việt như kể trờn nhưng giỏ thành cao, thi cụng phức tạp. Đơn vị thi cụng lại ớt, nếu chọn Nhà thầu Việt Nam (giỏ thành rẻ) thỡ sự lựa chọn khụng nhiều.
Phương phỏp khoan phụt xử lý chống thấm bằng dung dịch sột - xi măng đó
được ỏp dụng rộng rói trong cỏc cụng trỡnh như: xử lý nền và thõn đập Bỏi Thượng (Thanh Húa), xử lý chống thấm cho đập suối Hành, xử lý chống thấm cho nhà mỏy
56
thủy điện Na Hang (Cao Bằng), xử lý chống thấm cho đờ Võn Cốc (Hà Tõy), đập
Đồng Mụ (Hà Tõy)...Tuy nhiờn, phải chấp nhận khả năng xử lý khụng hoàn toàn triệt để và trong tương lai, sau thời gian vận hành khai thỏc, cần cú đợt khoan phụt bổ sung.
Hỡnh 2.19. Sơđồ giải phỏp xử lý sự cố do thấm trong đập đất
Hỡnh 2.20. Sơđồ trỡnh tự xử lý sự cố thấm trong đập đất
2.6. Kết luận chương 2
- Bài toỏn thấm là một trong những bài toỏn địa kỹ thuật rất phức tạp. Hiện nay, bài toỏn thấm cú thể được giải bằng phương phỏp giải tớch, phương phỏp sử
57
đặc điểm, tớnh chất của mụi trường thấm, trạng thỏi vận động của dũng thấm để lựa chọn phương phỏp phõn tớch phự hợp, đảm bảo độ tin cậy;
- Qua quỏ trỡnh thiết kế và thi cụng đập đất đó hỡnh thành và xõy dựng nhiều loại hỡnh đập đất rất phong phỳ và đa dạng; bờn cạnh đú là cỏc giải phỏp chống thấm cho thõn và nền đập cũng được phỏt triển như: Tường nghiờng, sõn phủ bằng
đất sột; Tường nghiờng bằng cỏc loại vật liệu mới như màng HDPE, thảm sột địa kỹ
thuật; Lừi giữa (bằng đất sột, pha sột hoặc vật liệu khỏc); Chõn khay chống thấm; Tường chống thấm bằng cừ thộp; Tường hào Bentonite (hoặc xi măng – sột) và chống thấm bằng khoan phụt truyền thống, cọc xi măng - đất;
- Bờn cạnh đú, những giải phỏp xử lý sự cố do thấm cũng được phỏt triển như: xử lý bằng phương phỏp khoan phụt chống thấm, tường hào Bentonite, cọc xi măng – đất, tường nghiờng và sõn phủ chống thấm, cừ chống thấm. Cần tiến hành phõn tớch những ưu, nhược điểm, điều kiện và phạm vi ỏp dụng, cũng như cỏc tài liệu về thiết kế, tài liệu về điều kiện địa chất cụng trỡnh, địa chất thủy văn... để lựa chọn giải phỏp xử lý sự cố do thấm cho phự hợp và hiệu quả, cũng nhưđảm bảo về
58
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ XỬ Lí SỰ CỐ ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƯỚC BẢN MUễNG – THÀNH PHỐ SƠN LA
3.1. Giới thiệu cụng trỡnh
Hồ chứa nước Bản Muụng, thành phố Sơn La được Bộ Nụng nghiệp và PTNT phờ duyệt thiết kế kỹ thuật, tổng dự toỏn theo Quyết định số 2390/QĐ- BNN/ĐTXDCB ngày 01/7/1999. Cụng trỡnh đó xõy dựng hoàn thành và đưa vào sử
dụng từ năm 2004.
Nhiệm vụ cụng trỡnh: tưới cho 460 ha đất canh tỏc, trong đú lỳa 2 vụ là 60 ha, cõy cụng nghiệp cà phờ là 400 ha, cấp nước ăn và sinh hoạt cho hơn 4000 người dõn trong vựng hưởng lợi cụng trỡnh.
Hỡnh 3.1. Đập Bản Muụng – Thành phố Sơn La Quy mụ cụng trỡnh
- Đập đất cú chiều dài 96,5 m; chiều cao 42,4 m, cao trỡnh đỉnh đập 801,4 m; mỏi thượng lưu m = 3,50 - 3,75; mỏi hạ lưu m = 2,75 - 3,75; dung tớch ứng với mực nước gia cường là 2,2 triệu m3, diện tớch mặt hồ 17,4 ha;
- Tràn bờn kết cấu BTCT, lưu lượng thiết kế Qxả = 95,95 m3/s; chiều rộng tràn 15m; cao trỡnh ngưỡng tràn 798,06 m;
- Kờnh, cỏc cụng trỡnh trờn kờnh và nhà quản lý vận hành. Tổng dự toỏn xõy dựng cụng trỡnh: 21.084 triệu
59
tốt hiệu quả gúp phần quan trọng vào phỏt triển kinh tế xó hội và ổn định đời sống dõn sinh trong vựng.
Hàng năm, Sở Nụng nghiệp và PTNT cựng với đơn vị quản lý khai thỏc đó phối hợp chặt chẽ với chớnh quyền địa phương thường xuyờn kiểm tra đỏnh giỏ tỡnh hỡnh hoạt động của cụng trỡnh, đề ra cỏc giải phỏp đảm bảo an toàn cụng trỡnh.
3.1.1. Điều kiện địa chất cụng trỡnh
3.1.1.1. Điều kiện địa chất đập đất dọc tuyến cống ngầm
Kết quả khảo sỏt và thớ nghiệm 02 mặt cắt dọc theo mang cống bờn phải và bờn trỏi tuyến cống ngầm cho phộp phõn chia cấu trỳc địa chất và xỏc định được tớnh chất xõy dựng của cỏc lớp đất như sau[20]: a) Cấu trỳc địa chất đập đất dọc tuyến cống ngầm Cấu trỳc từ mặt đập xuống nền đập gồm cỏc lớp đất đỏ sau: • Lớp 1a: Bờ tụng mặt đập; • Lớp 1b: Đỏ lỏt mỏi đập; • Lớp 1: Cỏt lấp hố sụt ở mỏi đập; • Lớp 2 (đất đắp đập): Sột, sột pha, dẻo mềm - dẻo cứng; • Lớp 3 (đới phỏ hủy thấm): Sột, sột pha dẻo chảy - chảy, bựn sột, bựn sột pha, lẫn tảng đất dẻo cứng;
• Lớp 4 (nền đập): Cỏt, bột, sột kết phong húa mạnh, nhiều chỗ thành đất. b) Đặc tớnh xõy dựng của cỏc lớp đất đỏ thõn đập và nền đập dọc tuyến cống ngầm
• Lớp 1a: Bờ tụng mặt đập
Đõy là lớp bờ tụng được đổ trực tiếp trờn bề mặt đập cú chiều dày 0,25m, rộng 6,0m là lớp bảo vệ mặt đập và được sử dụng kết hợp làm đường giao thụng giữa hai bờn vai đập, được kết nối với tuyến đường giao thụng của xó Chiềng Cọ.
• Lớp 1b: Đỏ lỏt mỏi đập
Đỏ lỏt mỏi đập cú chiều dày 0,25-0,35m, phõn bốở mỏi thượng lưu để bảo vệ
mỏi thượng lưu đập.
• Lớp 1: Cỏt lấp hố sụt ở mỏi đập
Sau khi phỏt hiện hố sụt ở mỏi thượng lưu, đơn vị và cơ quan quản lý đập hồ
60
cỏt và lỏt lại mỏi đập bằng đỏ hộc.
• Lớp 2 (đất đắp đập): Sột, sột pha, lẫn ớt sạn, dẻo mềm - dẻo cứng
Đõy là lớp đất đắp thõn đập, dọc tuyến cống ngầm lớp này cú bề dày thay đổi, vỏt mỏng dần từ 17,20m (HK3 - mặt đập) đến 6,10 m (tại hố khoan KM1) và mỏng hơn ở chõn đập. Đất thuộc loại sột, sột pha, màu nõu đỏ, xỏm nõu, nõu xỏm, xỏm vàng, xỏm xanh lẫn ớt sạn, trạng thỏi dẻo mềm - dẻo cứng. Trị số xuyờn tiờu chuẩn N30 = 4- 15. Trong lớp đó thớ nghiệm 18 mẫu, cỏc chỉ tiờu cơ lý đất của lớp được trỡnh bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Bảng tổng hợp chỉ tiờu cơ lý của lớp 2 (tuyến cống ngầm) STT Cỏc chỉ tiờu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giỏ trị TB
1 Thành phần hạt (mm) > 2.0 - % 6 Từ: 2.0 - 1.0 - % 1 Từ : 1.0 - 0.5 - % 1 Từ : 0.5 - 0.25 - % 2 Từ : 0.25 - 0.1 - % 7 Từ : 0.1 - 0.05 - % 17 Từ : 0.05 - 0.01 - % 26 Từ : 0.01 - 0.005 - % 9 <0.005 - % 31 2 Độẩm tự nhiờn W % 32 3 Khối lượng thể tớch TN ρ g/cm3 1.86 4 Khối lượng thể tớch khụ ρk g/cm3 1.409 5 Khối lượng riờng Δ g/cm3 2.71 6 Hệ số rỗng e - 0.923 7 Độ lỗ rỗng n % 48 8 Độ bóo hoà G % 95 9 Giới hạn chảy Wl % 43 10 Giới hạn dẻo Wp % 25 11 Chỉ số dẻo Ip % 18
61
STT Cỏc chỉ tiờu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giỏ trị TB
12 Chỉ số chảy Is 0.39 13 Lực dớnh kết Ctt kG/cm2 0.143 14 Gúc ma sỏt trong ϕtt độ 160 15 Hệ số nộn lỳn a1-2 cm2/kg 0.031 16 Mụ đun biến dạng tổng E1-2 kG/cm2 83 • Lớp 3 (đới phỏ hủy thấm): Sột, sột pha dẻo chảy - chảy, bựn sột, bựn sột pha
Đõy là lớp đất yếu cú thành phần hỗn tạp, gồm: sột, sột pha màu nõu, xỏm nõu, xỏm đen, trạng thỏi dẻo chảy - chảy, bựn sột, bựn sột pha lẫn tảng đất dẻo cứng. Lớp đất này hỡnh thành trong thõn đập và trong hố sụt, dày 2,3m (KM1) đến hơn 12m (HK3) và phỏt triển thành hố sụt ở mỏi thượng lưu. Trị số xuyờn tiờu chuẩn N30 = 1-4. Trong lớp
đó thớ nghiệm 04 mẫu, cỏc chỉ tiờu cơ lý đất được trỡnh bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Bảng tổng hợp chỉ tiờu cơ lý của lớp 3 (tuyến cống ngầm) STT Cỏc chỉ tiờu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giỏ trị TB
1 Thành phần hạt (mm) > 2.0 - % 6 Từ: 2.0 – 0.5 - % 1 Từ : 1.0 - 0.5 - % 1 Từ : 0.5 - 0.25 - % 2 Từ : 0.25 - 0.1 - % 7 Từ : 0.1 - 0.05 - % 17 Từ : 0.05 - 0.01 - % 26