Một số kinh nghiệm thiết kế & thiết kế tổ chức thi công tường chống thấm đập, thi công bằng biện pháp đào hào trong dung dịch bentonite - Hội đập lớn và phát triển nguồn nước Việt Nam

MỘT SỐ KINH NGHIỆM THIẾT KẾ & THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG TƯỜNG CHỐNG THẤM ĐẬP, THI CÔNG BẰNG BIỆN PHÁP ĐÀO HÀO TRONG DUNG DỊCH BENTONITE

Nguyễn Văn Tăng

Công ty tư vấn XDTL II - HECII

Tóm tắt: Qua thực tế thiết kế, thi công các công trình tường chống thấm ở Dầu Tiếng, Am Chúa, IaKao, Dương Đông, Easup... Báo cáo đã nêu lên một số kinh nghiệm trong thiết kế tổ chức thi công chọn dây chuyền thiết bị thi công cũng như giá thành tường chống thấm cho đập thi công bằng biện pháp đào hào trong dung dịch Bentonite.

Summary: Over design and construction practice of cutoff wall structures such as Dau Tieng, Am Chua, DaKao, Duong Dong Easup, etc. This report has pointed out some experiences in the task of design, construction organization, construction equipment chain selection also cutoff wall cost for dam that constructed by ditch excavation method in the admixture of bentonite.

I. GIỚI THIỆU CHUNG.

- Qua một số tạp chí, chúng tôi chỉ đã giới thiệu chung về tường chống thấm (TCT) thi công bằng biện pháp đào hào trong dung dịch bentonite mà chưa thể đề cập sâu hơn về những vấn đề kĩ thuật liên quan, đặc biệt lĩnh vực thiết kế, lý do chính là vì tác giả chưa có nhiều số liệu cần thiết.

- Đến nay, từ khi tường chống thấm TCT đầu tiên được áp dụng ở Việt Nam (năm 1999) đã trải qua thời gian nhiều năm và nhiều TCT đã được thiết kế & thi công. Trong số các TCT đó (xem bảng dưới đây) hầu hết do các công ty tư vấn XDTL trong nước thiết kế, các TCT đều đi vào vận hành tốt.

- Tuy nhiên, trong ngành thủy lợi nói riêng và ngành xây dựng CƠ BẢN nói chung, chưa có quy định hoặc tài liệu hướng dẫn nào về thiết kế, tổ chức thi công TCT nên đã phát sinh nhiều điều bất cập, gây khó khăn cho công tác thiết kế, thẩm định, thẩm duyệt đồ án thiết kế, công tác tổ chức thi công, quản lí chất lượng, kiểm soát gía thành TCT… Vì vậy, đã đến lúc trong ngành nên có một tài liệu mang tính chất tổng kết hay hướng dẫn để tạo điều kiện cho việc áp dụng các TCT được tốt hơn

- Dựa vào kết qủa nghiên cứu về TCT, vào tình hình cụ thể của công tác thiết kế, thi công của một số TCT đã có, bài viết này muốn ghi nhận và truyền tải một số kinh nghiệm về lĩnh vực thiết kế TCT, nhằm tạo điều kiện nâng cao chất lượng thiết kế hơn nữa trong các công trình tiếp theo.

Bảng 1: Chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật chính của các TCT đã có ở Việt Nam từ năm 1999 đến nay

- TCT để chống thấm nền, hay thân, hoặc cả nền & thân công trình.

- TCT ở tầng đất , đất đắp có chất lượng kém hay không đều...

Khi thiết kế TCT cần phải tính toán để xác định các chỉ tiêu cơ bản của TCT là: kích thước & tính chất cơ lí vật liệu TCT.

- Cấp thiết kế : chọn cùng cấp với công trình có sử dụng kết cấu TCT.

- Chiều sâu TCT: Chỉ tiêu về chiều sâu TCT phải đạt được yêu cầu :

đảm bảo ổn định xói của đối tượng cần sử dụng TCT như đã được nêu trong các quy quy phạm hiện hành.

Chiều dày TCT được xác định theo tính toán, vừa thoả mãn bài toán thấm nêu trên, vừa có cường độ cao chống phá hoại của áp lực nước và phù hợp với thiết bị sẵn có ở Việt Nam.

- Hệ số thấm của TCT: Tham khảo các công trình đã được thiết kế & thi công ở Việt Nam, hệ số thấm được quy định thỏa mãn yêu cầu chất lượng của công trình có sử dụng TCT đồng thời cũng cần phù hợp với khả năng chống thấm của vật liệu làm TCT. Hệ số thấm tối đa không lớn hơn K = 10^–5 cm/s, tối thiểu không nhỏ hơn K=10^–6 cm/s, nếu chọn yêu cầu thấm lớn hơn K=10^–5 cm/s thì đi theo đó các chỉ tiêu về cường độ, gradien thấm cho phép nhỏ, nếu chọn hệ số thấm nhỏ hơn K=10^–6 cm/s thì sẽ khó hơn cho công tác thi công (sẽ có báo cáo riêng).

- Cường độ chịu nén tối thiểu được quy định theo độ chênh áp lực nước trước và sau tường, các công trình đã thi công thường quy định >1,5kg/cm².

- Gradien xói cho phép: [ Jr ]Trước hết, Gradien xói của vật liệu làm tường phải thỏa mãn yêu cầu chống xói trong bài tóan tính thấm trong thân đập tùy thuộc vào chức năng mà TCT đảm nhiệm như lõi chống thấm thân đập hay nền đập. Hiện nay chưa có tài liệu chính thức nào xác định cụ thể khả năng chống xói (của TCT đã làm là bao nhiêu. Vì vậy cần được nghiên cứu thêm. Qua thực tế thi công, Công ty Tư vấn XDTL II đã tiến hành một số thí nghiệm chống xói ngầm,xác định sơ bộ được [Jr] của TCT đã làm, kết qủa rất khả quan, tuy nhiên chưa phải là kết qủa chính thức được công nhận – sẽ có báo cáo riêng.

- Dung trọng vữa của TCT: Dung trọng của vữa phụ thuộc vào tổ hợp vật liệu làm TCT mà tổ hợp vật liệu lại phụ thuộc vào yêu cầu hệ số thấm và cường độ TCT đã nêu trên.

- Độ nhớt: Độ nhớt của hỗn hợp Bentonite+ nước và độ nhớt của Ximăng + bentonite+nước+phụ gia được xác định mang tính chất tham khảo ảnh hưởng đến công tác đào hào và giúp các cán bộ kĩ thuật thi công phát hiện nhanh các bất thường về vật liệu trong qúa trình thi công. Độ nhớt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tỉ lệ vật liệu làm tường, nhiệt độ vật liệu hay ống dẫn trong quá trình thi công, thời gian từ khi bắt đầu trộn vữa đến lúc lấy mẫu, đặc biệt liên quan đến tỉ lệ pha trộn phụ gia.

- Trước hết phải luận cứ một cách chắc chắn sự cần thiết phải làm TCT đối với các đối tượng được sử lí thấm.

- Xét ít nhất hai hay phương án giải pháp chống thấm khác nhau ngoài biện pháp làmTCT.

- Nghiên cứu kĩ đối tượng cần sử lí thấm, tìm nguyên nhân và xác định giải pháp chống thấm chung nhất, sau đó mới nghiên cứu giải pháp chống thấm cụ thể.

- Tính toán kinh tế và nghiên cứu tính ưu việt mang tính tổng quát, sau đó mới thiết kế chi tiết TCT.

- Phù hợp với kết cấu công trình chính mà TCT có nhiệm vụ sử lí thấm.

- Tình hình dòng chảy ngầm không phức tạp, cao độ mực nước ngầm không vuợt qúa cao trình đỉnh tường.

- Các thiết bị nặng có thể đi lại vận chuyển thuận lợi bất cứ thời gian nào.

- Giải bài toán thấm tổng quát công trình, xác định lượng nước thấm, đường bão hoà, ổn định xói chân công trình và ổn định thân TCT.

- Từ kết qủa trên xác địn: chiều sâu, chiều rộng, chiều dài và yêu cầu vệ hệ số thấm, cường độ chịu nén, Građien thấm cho phép của TCT.

5.1. Thí nghiệm xác định tổ hợp cấp phối vật liệu TCT.

Từ yêu cầu chất lượng TCT của thiết kế cần tiến hành thí nghiệm để chọn tổ hợp vật liệu như sau:

- Chọn nhiều tổ hợp vật liệu ứng với các loại vật liệu như Ximăng, Bentonite có nguồn sản xuất, chủng loại khác nhau.

- Kết quả này làm cơ sở để quy định chất lượng thi công và nghiệm thu.

- Tường dẫn được làm bằng BTCT gồm hai tường song song có khoảng cách hợp lí, đủ vững chắc nhằm dẫn hướng cho gàu đào được ổn định, kích thước có thể chọn cao 1m-0.8m, dày 25cm – 30cm.

- Tính toán số lượng dây chuyền công nghệ, mỗi dây chuyền đảm bảo việc thi công TCT từ khâu ban đầu như sản xuất vữa đến khâu cuối cùng là thi công các hố đào. Số lượng dây chuyền thiết kế dựa vào khối lượng và tiến độ thi công chủ đầu tư quy định.

- Tính toán chọn tính năng kĩ thuật thiết bị trong dây chuyền như máy bơm nước, máy trộn, máy bơm đẩy vữa ra hố đào, dung tích các bể ủ vật liệu đều dựa vào quy mô mỗi dây chuyền sản xuất.

- Chọn thiết bị trong công đoạn sản xuất vật liệu với công đoạn vận chuyển & đào hào cho phù hợp, lưu ý tính toán công xuất dự phòng cho các công đoạn.

6. KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG

- Thí nghiệm hiện trường bao gồm thí nghiệm xác định dung trọng vữa, độ nhớt, phục vụ việc thường xuyên kiểm tra chất lượng TCT. Thí nghiệm này phải làm liên tục sẽ đảm bảo chất lượng TCT ngay từ khâu đầu.

- Mẫu Thí nghiệm trong phòng được lấy tại các hố đào, tối thiểu mỗi hố đào một mẫu. Kết quả thí nghiệm của các mẫu là hệ số thấm và cường độ chịu nén, các kết quả này mang tính pháp lí để nghiệm thu chất lượng TCT.

- Kết cấu mẫu TN trong phòng: Trước đây, ống mẫu để mang về trong phòng là ống nhựa PVC đường kính trong 8,5cm, chiều dài 18cm, có hai nắp đậy. Khi mang về phòng TN, mẫu được lấy ra, gia công lại với kích thước mới dài 6cm, đường kính 8,5cm, sau đó đưa vào khuôn mới chế tạo sẵn, có màng cao su bọc chống thấm biên. Tuy nhiên, thực tế là do vật liệu làm TCT không có tính dính, rất dòn, dễ vỡ, dễ chầy xước, khó triệt tiêu được hiện tượng thấm biên, gây kết qủa TN thấm có sự sai lệch rất lớn. Ở công trường Easup, đã sử dụng loại ống mẫu mới có đường kính trong và chiều dài đúng như kích thước mẫu của các phòng thí nghiệm trong nước hiện có. Oáng mẫu được làm bằng PVC nhưng bên trong có tạo nhiều khe sâu, có lấp mỡ (loại mỡ bôi trơn máy) nhằm ngăn được dòng thấm biên, kết qủa TN thấm ổn định (Có báo cáo chuyên đề riêng). Khi mẫu đạt thời gian quy định, chỉ cần tháo nắp, gắn ống dẫn nước vào mẫu làm ngay, không phải gia công lại.

- Tường chống thấm được coi là đạt yêu cầu chất lượng khi có trên 90% số mẫu đạt yêu cầu thiết kế.

- Trong qúa trình thi công không có hiện tượng sạt lở vách hào. Khi có hiện tượng sạt lở, các nhà tư vấn phải có biện pháp sử lí ngay chỗ sạt và có biện pháp phòng ngừa sảy ra tiếp theo.

- Đơn gía xây lắp đối với 1m³ TCT theo hình học đã được Bộ xây dựng duyệt trước đây chưa bao gồm các thành phần công việc sau:

- Lắp ráp thiết bị , công nghệ thi công như trạm trộn, Xilô ủ vật liệu, ống dẫn vữa, tháo lắp cẩu…

b. Đơn gía xây lắp TCT đã được thanh tóan ở các công trình trong nước trong các năm gần đây.

- Do chưa có hướng dẫn tính tóan giá thành nên các TCT ở thời điểm kháv nhau được thanh tóan giá trị khác nhau khá nhiều. Tùy từng điều kiện thi công như cự li vận chuyển, tình hình khó khăn, thuận lợi bố trí mặt bằng công trường hay tổ hợp vật liệu làm TCT cũng có khác nhau nên giá thành sẽ không hòan tòan như nhau.

- Kết quả đơn gía tổng hợp một số TCT đã được Bộ duyệt, thanh tóan & nghiệm thu như bảng sau:

Quy trình thi công TCT là một trong những nội dung quan trọng trong hồ sơ thiết kế, quy định các chỉ tiêu kĩ thuật thiết kế và hướng dẫn cho các nhà thầu thi công TCT với chất lượng tốt bao gồm những nội dung chính sau:

- Nêu cụ thể những nội dung chính phải có trong báo cáo hoàn công./.

Nguyễn Văn Tăng

Công ty tư vấn XDTL II - HECII

6. KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG