Các biện pháp phòng chống thấm cho nền đất

Dòng thấm gây ra những ảnh hưởng bất lợi đối với công trình như đã nêu ở Bài trước Khái niệm chung về dòng thấm trong công trình thủy lợi.

Các mục đích phòng chống thấm cho nền đất như sau:

  • Hạn chế lượng nước thấm;
  • Giảm áp lực thấm dưới bản đáy để tăng ổn định cho công trình;
  • Giảm gradien thấm ở cửa ra để tránh các biến hình thấm cho đất nền.
Tuỳ theo đặc điểm của công trình có thể đặt ra đồng thời cả 3 mục tiêu trên, hoặc chỉ một số trong đó. Chẳng hạn, đối với hồ chứa thì cần hạn chế lưu lượng thấm, còn đối với một số loại cống thì yêu cầu này là không bắt buộc.
Ngoài ra, khi đề xuất các biện pháp công trình để phòng và chống thấm, cần phân tích các điều kiện cụ thể để thoả mãn cả 2 yêu cầu là kỹ thuật và kinh tế.
Về mặt phòng chống thấm, ta có thể chia đường viền thấm của công trình thành 3 đoạn:
  • Đoạn giữa gồm bản đáy công trình;
  • Đoạn thượng lưu: gồm các bộ phận nằm phía trước bản đáy;
  • Đoạn hạ lưu: gồm các bộ phận nằm phía sau bản đáy.
Khi phân tích tác hại của dòng thấm, cần đặc biệt chú ý tới áp lực thấm dưới bản
đáy công trình và gradien thấm ở cửa ra. Dựa vào một trong các phương pháp tính thấm
đã nêu, ta có thể rút ra các nhận xét sau đây:
a) Khi  tăng  chiều  dài  đường  viền  thấm  thì  gradien  thấm  bình  quân  và lưu  lượng thấm sẽ giảm nhỏ. Khi rút ngắn chiều dài đường viền, ta có các kết quả ngược lại.
b) Khi tăng chiều dài đoạn thượng lưu nhưng vẫn giữ nguyên kích thước các bộ phận khác thì áp lực thấm dưới bản đáy công trình giảm nhỏ.
c) Khi giảm chiều dài đoạn hạ lưu nhưng vẫn giữ nguyên kích thước các bộ phận khác thì áp lực thấm dưới bản đáy công trình giảm nhanh.
d) Các đoạn đường viền thẳng đứng bố trí hợp lý sẽ có tác dụng lớn trong việc tiêu hao cột nước thấm so với các đoạn nằm ngang có cùng độ dài. Sau đây,  chúng ta  xem xét một số biện pháp phòng chống thấm thường dùng.

II. Các biện pháp phòng chống thấm

1. Sân trước

Sân trước được bố trí ở phía thượng lưu tiếp giáp với bản đáy (ví dụ như trên hình 2-14). Nó có tác dụng nhiều mặt, nhưng chủ yếu là giảm lưu lượng thấm và giảm áp lực thấm lên bản đáy công trình.

 

Sân trước là biện pháp công trình thích hợp khi tầng thấm dày, hoặc địa chất nền không cho phép đóng cừ. Kết cấu và kích thước sân trước phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau: ít thấm nước, có tính mềm, dễ thích ứng với biến hình của nền, dùng một loại vật liệu. Sân trước có thể làm bằng đất sét, đất pha sét, vải chống thấm, bêtông átphan, bêtông thường hoặc bêtông cốt thép. Loại sân bằng bêtông và bêtông cốt thép có khi được  neo  chặt  vào  bản  đáy  để  tăng  ổn  định  chống  trượt  của  công  trình  (đối  với công trình nhẹ trên nền đất).
Các kích thước cơ bản của sân trước như sau:
a) Chiều dài: Chiều dài sân (Ls) được xác định theo các yêu cầu kinh tế và kỹ thuật. Thường sơ bộ định trước Ls, sau đó tiến hành tính toán thấm và ổn định công trình, dựa vào các kết quả tính toán này để điều chỉnh lại Lscho hợp lý.
Công thức kinh nghiệm để sơ bộ định Ls như sau:
Ls= (3  ÷ 5)H,      (2-39)
Trong đó: H – độ chênh cột nước trước và sau công trình.

Theo Ughintrut, chiều dài tối đa của sân trước xác định như sau:

chiều dài tối đa của sân trước
 Trong đó:
ksvà kn – hệ số thấm của vật liệu làm sân trước và của đất nền;
ttb– chiều dày trung bình của sân trước;
T – chiều dày của nền thấm dưới sân.
b) Chiều dày:

– Theo yêu cầu chống thấm xuyên thủng sân:

chống thấm xuyên thủng sân(2-41)
Trong đó:
DH – độ chênh cột nước giữa mặt trên và mặt dưới của sân tại mặt cắt tính toán;
Jcp– gradien thấm cho phép của vật liệu làm sân, với đất sét: Jcp = 4 ÷6; với bêtông: Jcp = 10 ÷ 20.
– Theo yêu cầu thi công, cấu tạo: đối với bêtông thường chọn t 0,4m. Với đất sét: ở đầu sân, tđ 0,5 ÷ 1,0m; ở cuối sân chỗ tiếp giáp với bản đáy, tc1,0m. Khi dùng đất thịt làm sân, phải tăng bề dày lên 20 ÷30% so với đất sét.
Chỗ tiếp giáp sân trước và bản đáy công trình phải đảm bảo chống thấm tốt, tránh dòng thấm lách qua khe tiếp xúc. Thường làm mép thượng lưu bản đáy kiểu dốc nghiêng (hình 2-14).
Trên mặt sân trước làm bằng vật liệu dẻo cần trải một lớp đất cát sỏi dày 10 ÷15cm
để bảo vệ sân chống nứt nẻ và xói. Đối với đập tràn ngưàng thấp, để chống xói cho sân trước cần dùng lớp phủ bằng đá lát, đá xây hoặc bản bêtông, bêtông cốt thép.
2. Cừ chống thấm
a) Bố trí cừ: Cừ đóng vai trò quan trọng trong việc tiêu hao cột nước thấm. Nếu tầng thấm trong nền là đất hoặc cát sỏi không dày thì biện pháp chống thấm tốt nhất là đóng cừ sâu vào tầng ít thấm từ 0,5 ÷ 1,0m. Nếu trong nền có kẹp một lớp đất thấm mạnh thì cần đóng cừ cắt ngang lớp đó.
Đối với nền đất không dính, tầng thấm rất dày thì thường làm sân trước và đóng một hàng cừ ở mép thượng lưu bản đáy (hàng cừ chính S2). Khi nền là cát nhỏ, có thể đóng thêm một hàng cừ ở mép thượng lưu sân trước (S1) để giảm áp lực thấm lên bản đáy công trình. Còn khi cần giảm Jra thì có thể đóng thêm một hàng cừ S3 không sâu ở trước cửa ra. Tuy nhiên, cừ S3 sẽ làm tăng áp lực thấm dưới bản đáy, vì vậy độ sâu của S3 cần được luận chứng thông qua tính toán.
Độ sâu của các hàng cừ được xác định qua tính thấm và theo điều kiện thi công. Độ sâu đóng cừ tối thiểu là Smin = 2,5 ÷ 3,0m.
– Độ sâu cừ chính thường khoảng S2 = (0,6÷1,0)H;
– Cừ ở mép thượng lưu: S1 < S2;
– Khoảng cách giữa 2 cừ phải thoả mãn điều kiện: L > (S1 + S2)
– Nếu dưới đáy công trình có thiết bị thoát nước thì phải đặt xa cừ một khoảng lớn hơn 0,5S2.
– Điều kiện khống chế độ sâu cừ S3 như sau:
Cừ chống thấm

Trong đó:

T – chiều dày của tầng thấm;
Lo– chiều dài hình chiếu bằng của đường viền thấm.

Hình  2-15  trình  bày  các    đồ    bản  liên  kết  cừ  chính  với công  trình. Sơ đồ 2-15a là kém hơn cả vì dễ tạo thành 1 khe thấm nước. Sơ đồ 2-15c được sử dụng trong trường hợp đóng cừ để tăng khả năng chống trượt cho công trình và nền.

Hình 2-15: Các sơ đồ liên kết giữa cừ chính với công trình
b) Cấu tạo:Cừ có thể làm bằng gỗ, thép hoặc bêtông cốt thép. Tuy nhiên, loại cừ gỗ ngày nay ít được sử dụng do giá thành cao và kém bền.
– Cừ thép: Cừ thép có ưu điểm nổi bật là chống thấm tốt, bền, có thể dùng cho mọi loại nền không phải đá, nền có lẫn cuội, sỏi.  Loại cừ này    khả năng liên kết giữa các bản tốt, chịu được áp lực cao. Các khớp cừ rất khoẻ và đủ lớn, tăng được độ cứng của cừ nhưng vẫn cho phép ván cừ quay được một góc độ nhất định quanh khớp nối (hình 2-16).

Độ sâu đóng cừ có thể đạt 25m; khi dùng biện pháp hàn nối cừ thì có thể đóng sâu tới 40m. Ván cừ có các loại: phẳng, chữ U, chữ Z (hình 2-16a, b, c).

cấu tạo cừ thép

Cừ thép có nhược điểm là giá thành cao nên chỉ được sử dụng cho những công trình quan trọng.

– Cừ bêtông cốt thép: Cừ này có thể đóng trong mọi loại nền không phải đá. Có thể dùng loại có mộng hình tam giác, hình thang, (hình 2-17) hoặc dạng khớp theo kiểu cừ thép. Tuỳ theo công dụng và điều kiện chịu lực của cừ mà lựa chọn kích thước của cừ cho phù hợp. Thường bề dày bêtông cốt thép từ 10 ÷50cm; bề rộng 50÷60cm.

cấu tạo Cừ bêtông cốt thép

 

3. Chân khay

 

Chân khay được đúc liền với bản đáy công trình, bấm sâu vào nền để tăng ổn định cho công trình. Về mặt chống thấm, chân khay có tác dụng như một cừ ngắn.

các hình thức bố trí chân khay

 

Chân khay thường bố trí ở 2 đầu bản đáy. Chiều sâu 2 chân khay thường là bằng nhau, nhưng khi cần tăng ổn định chống trượt cho công trình thì có thể làm chân khay thượng lưu sâu hơn để tạo mặt trượt nghiêng về phía thượng lưu (hình 2-18b).

 274 total views,  2 views today

Một bình luận

  1. HoaVo 17/04/2019

Để lại bình luận