Phương pháp thi công màng chống thấm trong công trình hồ chứa nhỏ - Đinh Vũ Thanh

Nội dung text: Phương pháp thi công màng chống thấm trong công trình hồ chứa nhỏ - Đinh Vũ Thanh

1. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG MÀNG CHỐNG THẤM TRONG CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA NHỎ TS. §inh Vò Thanh Vụ Khoa học công nghệ - Bộ Nông nghiệp và PTNT; KS. NguyÔn B¸ Yªm Viện Khoa học thủy lợi Tóm tắt: Thi công màng chống thấm, tạo ra các hồ chứa nước nhỏ nhằm chứa và cấp nước cho nông nghiệp, dân sinh và các nhu cầu khác là công việc quan trọng, đòi hỏi quy trình chặt chẽ và kỹ thuật cao. Để thi công công trình đạt chất lượng cao, cần có thiết bị chuyên dụng phù hợp và đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật lành nghề. Bài viết này nhằm giới thiệu một số kết quả nghiên cứu, đề xuất phương pháp thi công cũng như các trang thiết bị, nguyên tắc cơ bản trong lắp đặt, phương pháp và các thiết bị dùng để hàn nối, cách kết nối màng chống thấm với các kết cấu khác, cũng như các quy định về đường hàn, cách sửa chữa đường hàn lỗi, hàn vá chỗ thủng rách của màng chống thấm phù hợp, phục vụ xây dựng công trình thuỷ lợi loại nhỏ, có dung tích dưới 50.000 m3 nước. Từ khoá: màng chống thấm, lắp đặt, đường hàn, thiết bị hàn, quy định về đường hàn, cách nối kết, sửa chữa đường hàn. 1. MỞ ĐẦU mềm; Giá đỡ. Trong nội dung phần này giới thiệu kỹ thuật - Dụng cụ đo, cắt: Thước đo độ dài (thước và phương pháp thi công, nghiệm thu, trang dây, thước nhôm), cữ lấy dấu, bút dạ (sơn thiết bị thi công, cũng như sửa chữa, bảo dưỡng trắng); Dao, kéo. màng chống thấm cho công trình thuỷ lợi loại - Dụng cụ kéo, chỉnh, chặn, vệ sinh màng: nhỏ, có dung tích dưới 50.000 m3 nước. Kìm, thiết bị kẹp để kéo màng (Puller); Bao tải Tham khảo tài liệu này và tài liệu chỉ dẫn do cát; Giẻ lau. nhà sản xuất màng chống thấm cung cấp khi thi - Trang bị bảo hộ lao động và phòng chống công kết cấu chống thấm bảo vệ mái đập (đập cháy nổ: Quần áo, giầy đế mềm, kính, găng tay đất, đập đá v.v ) hoặc làm lớp chống thấm bảo hộ; Thang dây, bình chữa cháy, nước, cát trong công trình xử lý chất thải v.v chống ô v.v Thuốc men và dụng cụ sơ cứu vết thương. nhiễm nguồn nước, bảo vệ môi trường, để tối ưu 2.2. Các nguyên tắc cơ bản lắp đặt màng hoá việc sử dụng màng chống thấm. chống thấm - Yêu cầu mặt bằng trước khi rải màng CT: 2. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG MÀNG CT Lớp bảo vệ màng phía dưới phải hoàn thiện, 2.1. Trang thiết bị và dụng cụ phục vụ thi được đầm chặt, bảo đảm độ phẳng, nhẵn; Không công có nước trên bề măt để tránh hiện tượng màng - Bộ thiết bị hàn, gồm: Máy hàn kép (Hot dính chặt vào mặt nền; Dọn sạch các vật sắc wedge double truck fusion weld) hàn đường nhọn như: Đá dăm, sỏi sạn, vỏ hầu hà v.v thẳng; Máy hàn đùn (Extrusion welding - Nguyên tắc cơ bản lắp đặt màng chống machine) hàn đường cong; Máy cầm tay (Hand thấm cho hồ chứa: chỉ dẫn trên hình H.2.1. Tuỳ welding tool) hàn đính và thổi khí nóng sấy khô; từng trường hợp cụ thể mà lựa chọn trình tự lắp Nguồn điện: Máy phát điện hoặc điện lưới; Các đặt sao cho hiệu quả nhất, bảo đảm các nguyên thiết bị an toàn về điện. tắc cơ bản trong quá trình lắp đặt dưới đây: - Thiết bị di chuyển, rải màng: Xe nâng, cáp 66
2. 1g 2g 1n 2n 3n L 4g L=10cm(Min) vµ15cm(Max) 3g R·nh neo 1d Đỉnh m¸i n h M¸i 2d W иy W W ≥ 150 cm (5 feet) H.2.1: Cách lắp đặt màng chống thấm cho hồ chứa Ghi chú: 1n, 2n, 3n, ,Mn- Các tấm màng rải theo chiều rộng hoặc chiều ngắn nhất của hồ. 1d, 2d, , Md- Các tấm màng rải theo chiều dài. 1g, 2g, 3g, - Các tấm màng rải các góc. + Cách rải các tấm màng CT theo chiều rộng: học được rải tuần tự từ đáy lên đỉnh và tuân theo Tấm màng ngang đầu tiên (ký hiệu 1n trên hình qui tắc chồng mép. Đối với hồ chứa, các góc có H2.1) được trải bắt đầu từ rãnh neo mái bên này diện tích nhỏ nên chế tạo hoàn thiện các tấm và kết thúc tại rãnh neo bên mái đối diện. Vị trí góc riêng sau đó tiến hành lắp ghép. của tấm đầu tiên này đặt cách chân khay của + Căn chỉnh chính xác khoảng cách chồng chiều rộng hồ ít nhất 1,5m. Hướng rải màng mép, chặn bao cát. Vẽ sơ đồ lắp đặt và đánh số xuôi theo hướng gió. Mép tấm rải sau chồng lên thứ tự các tấm theo chiều ngược hoặc xuôi kim mép tấm rải trước từ 10cm đến 15cm. đồng hồ. Tấm màng ngang cuối cùng (ký hiệu Mn trên Kết thúc công đoạn lắp đặt thì chuyển sang hình 2.1) phải trải cách chân khay đối diện ít công đoạn hàn. Trong thực tế thi công thường nhất 1,5m. tiến hành song song 2 việc này, rải xong tấm + Cách rải các tấm màng CT theo chiều dài: nào hàn tấm đó. Tấm màng dọc đầu tiên (ký hiệu 1d, H2.1) bắt - Lắp đặt màng chống thấm thân đập: tương đầu từ rãnh neo được rải dọc theo chiều dài hồ tự như lắp đặt trên mái hồ chứa và tuân theo và chồng lên mép của tấm màng 1 đã rải theo nguyên tắc trên hình H.2.2. Độ dài “h” lấy theo chiều rộng hồ từ 10 cm đến 15 cm. Vị trí tấm kết quả khảo sát chiều sâu mạch nước ngầm. này phải cách chân khay mái chiều dài ít nhất - Lắp đặt màng chống thấm trên mặt phẳng 1,5m. Mép tấm rải sau chồng lên mép tấm rải nghiêng: Những mặt phẳng nghiêng có diện tích trước từ 10cm đến 15cm. Tấm cuối cùng (ký lớn hơn tích của chiều rộng tấm màng (W x W) hiệu Md) phải đặt cách chân khay mái đối diện thì khi lắp đặt các tấm màng CT phải rải theo ít nhất 1,5m. chiều dọc của mặt phẳng nghiêng. Trên mặt + Cách rải các tấm màng ở các góc: Các tấm bằng không áp dụng qui tắc này. góc sau khi đo, cắt chính xác kích thước hình 67
3. R·nh Màng CT neo M¸i hạ lưu ThânĐập Đỉnh đập A-A R·nh neo Đường đỉnh đập Màng chống thấm Đường ch©n khay R·nh ch©n H.2.2: C¸ch lắp đặt màng chống thấm th©n đập 3. PHƯƠNG PHÁP HÀN NỐI VÀ CÁC THIẾT BỊ HÀN NỐI 3.1. Các bước công nghệ hàn màng chống thấm Rải màng Chỉnh kÝch thước chång mÐp Vệ sinh diÖn tÝch hàn Sửa chỗ hàn lỗi K/tra chất lượng đường hàn Hàn nối Phương ph¸p ph¸ huỷ Phương ph¸p kh«ng ph¸ huỷ KiÓm tra chỗ sửa chữa Tổng nghiệm thu đường hàn 3.2. Các thông số cơ bản cho đường hàn Twinny, Twinmat v.v của hãng Leister (Thuỵ - Nhiệt độ hàn (phụ thuộc vào nhiệt độ nóng sĩ) chế tạo là những máy hàn đường thẳng dựa chảy của vật liệu, nhiệt độ môi trường, oC); trên nguyên lý gia nhiệt (H.3.1). - Áp lực nén của rulô ép (N; KN); Tốc độ - Nguyên lý làm việc của máy hàn đường hàn (m/phút); Khoảng cách chồng mép L (cm); thẳng: Hai mép màng sau khi cài vào máy được Ghi chú: - Để xác định được các thông số áp sát vào mặt trên và dưới của bản gia nhiệt. trên phải tiến hành hàn thử và kiểm tra chất Hai bề mặt màng tại thời điểm nóng chảy được lượng mối hàn thử ngay tại hiện trường bằng gắn kết đồng nhất (diện tích gắn kết chính là máy kéo xách tay (Portable Tensiometer). diện tích đường hàn) nhờ bộ lô lăn ép ở áp lực - Chiều dài đường hàn thử ít nhất 5m, số lần cao (800N đến 1000N). Do lô lăn ép có cấu tạo hàn thử ít nhất là 3 ứng với các thông số hàn rãnh (rộng 10mm hoặc 20mm) ở giữa, phần diện khác nhau. Từ kết quả đường hàn thử có chất tích màng chống thấm nằm trong chiều rộng lượng tốt nhất chọn ra các thông số hàn để thi rãnh không chịu áp lực nén và không gắn kết công. Tất cả các thông số này phải ghi vào nhật với nhau, tạo ra kênh khí trong đường hàn kép. ký thi công. - Tốc độ của máy hàn thẳng có thể điều chỉnh 3.3. Thiết bị hàn đường thẳng kép (Hot từ 0 đến 6 m/phút. wedge double track fusion weld) - Đường hàn thẳng (đường hàn kép) có dạng - Các loại máy hàn như: Hot wedge welder như hình H.3.2. của hãng Clumbine (USA), Comet, Astro, 68
4. Rul« lăn/Ðp Bộ l« Ðp Màng CT phÝa trªn nóng tới nhiệt độ nóng chảy và đẩy ra đầu đùn bằng trục xoắn. Guốc hàn Bản gia nhiệt bằng sứ chịu nhiệt, mặt trên phẳng, mặt dưới hình Màng CT phÝa dưới lòng mo tiếp xúc với điểm hàn. Tốc độ ra của nguyên liệu hàn được điều chỉnh H.3.1: Nguyªn lý m¸y hàn kÐp bởi tốc độ quay của trục xoắn và phụ thuộc vào tốc độ hàn sao cho lượng Kªnh khÝ Màng CT nguyên liệu ra vừa đủ. - Tốc độ hàn phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển. a a a=1,5cm 4. CÁCH KẾT NỐI 1 cm (hoặc a=2,0cm) MÀNG CHỐNG THẤM VỚI H.3.2: Dạng đường hàn kÐp KẾT CẤU KHÁC 4.1. Cách kết nối màng - Tất cả các đường hàn thẳng phải được kiểm chống thấm với kết cấu bêtông, gạch, đá xây tra bằng áp lực khí (Phương pháp không phá Cách 1: Kết nối bằng Polylock huỷ) ngay tại hiện trường và lấy mẫu để kiểm - Polylock là các chi tiết bằng polime chế tạo tra sức bền kháng kéo và kháng bóc tại các sẵn, có cùng thành phần vật liệu với màng phòng thí nghiệm tiêu chuẩn . chống thấm, có kiểu dáng rất đa dạng (dạng Chữ 3.4. Thiết bị hàn đùn (Extrusion Welding I, C, E, Omega v.v H.4.1) và nhiều kích thước equipment) khác nhau (Polylock của hãng GSE có kích - Các loại máy hàn đùn: U7-SC; U7-COMP thước tiêu chuẩn: dài 3m; Rộng:15cm; chân: v.v do hãng Columbine - Mỹ. Haudi, 2,5cm ) Weldmax, Section1, Section2, Section3, do - Kết cấu kết nối màng CT bằng Polylock với hãng Leister - Thuỵ Sĩ sản xuất để hàn các chi các kết cấu bêtông, gạch, đá xây như: móng, tiết mà máy hàn nóng chảy không thực hiện tường, trụ, mang cống, cột, sàn v.v được chỉ được. Ngoài ra thiết bị này dùng để sửa chữa dẫn ở hình H.4.2. đường hàn lỗi. - Nguyên lý làm Cửa nguyªn liệu vào Xilanh việc của máy hàn đùn Polylock (H.3.3): Nguyên liệu Trục xoắn Đường hàn hàn dưới dạng hạt Bản gia nhiệt hoặc dây có thành Đầu đïn Màng CT mài v¸t 45o phần trùng với thành Guốc hàn phần cấu tạo của Bª t«ng, gạch, đ¸ màng chống thấm x©y được tự động đưa vào xilanh của máy hàn, tại đây nguyên ≥10cm liệu hàn được nung H.3.3: Nguyªn lý m¸y ®ïn và dạng đường hàn H.4.2: Kết nối bằng Polylock 69
5. - Polylock được lắp đặt đồng thời trong khi dầu dùng gioăng là cao su Neoprene hoặc thi công các kết cấu bêtông, gạch, đá Nitrine. Để chống thấm hồ chứa, bể nước sinh v.v Chẳng hạn Polylock gắn vào cốt thép hoặc hoạt v.v trong thành phần phụ gia gioăng cao coppha trước khi đổ bê tông. su phải không có chất độc hại. Cách 2: Kết nối bằng bu lông, nẹp và giăng - Nẹp, bu lông, vòng đệm chế tạo từ thép cao su (chỉ dẫn ở hình H.4.3). không rỉ. - Gioăng cao su chế tạo có thành phần phù 4.2. Cách kết nối màng chống thấm với hợp với mục đích chống thấm. Để chống thấm đường ống Chữ C Gioăng cao su Nẹp thÐp kh«ng rỉ Bª t«ng Bu l«ng+vßng đ ệm Chữ I Màng CT Omega H.4.1: C¸c dạng Polylock H.4.3: Kết nối bằng bulong Màng CT Đường ống Đai thÐp Gioăng Hàn đïn Polylock Bªt«ng Nền H.4.4. Sơ đồ công nghệ kết nối màng chống thấm với đường ống Đường ống Màng CT Hệ trung gian: Màng CT -Tấm Bªt«ng cốt thÐp +Polylock hoặc Bul«ng Trực tiếp: Hàn đùn Gi¸n tiếp: nẹp, gioăng, keo H.4.5: Cách kết nối màng CT với đường ống - Các chi tiết để nối màng CT với ống (thép, rỉ, kích thước theo thiết kế. bêtông, gốm, sứ, nhựa v.v ) gồm: Tấm bêtông - Thành phần cấu tạo gioăng chọn theo chỉ cốt thép có độ dày ít nhất 15cm, mác M 20, dẫn nêu trên, kích thước gioăng chọn theo thiết dạng tròn, vuông, chữ nhật, kích thước theo kế. thiết kế; Polylock lắp đặt trong khi thi công tấm - Trường hợp thành phần vật liệu của ống bêtông, dạng vuông, chữ nhật, đa giác đều, tâm cùng loại với thành phần vật liệu của màng (như trùng với tâm ống; Nẹp chế tạo bằng thép không ống HD và màng HDPE) thì kết nối trực tiếp 70
6. giữa màng chống thấm với ống bằng phươngg Đường hàn dọc Đường đỉnh m¸i pháp hàn đùn nhưng phải vẫn giữ nguyên hệ nối Đường nối ngang tiếp trung gian gồm tấm bêtông cốt thép và Đường ch©n khay Polylock (hoặc bu lông-nẹp-gioăng). Nhờ hệ nối Đường hàn ngang tiếp trung gian mà sự chuyển vị của màng khi Đường nối dọc gia tải (như: đổ vật liệu mới, tích nước lần đầu v.v ) không làm gẫy ống, nhất là đối với những ống nằm trên mặt phẳng nghiêng. 5. CÁC QUI ĐỊNH VỀ ĐƯỜNG HÀN 5.1. Đối với tấm nằm trên mặt phẳng: Không qui định hướng và độ dài của đường hàn. H.5.1: C¸c qui định về hướng, vị trÝ ®­êng hµn 5.2. Đối với tấm nằm trên mặt nghiêng - Các đường hàn nối các tấm màng phải chạy 6. CÁCH SỬA CHỮA ĐƯỜNG HÀN LỖI dọc theo mặt phẳng nghiêng. Trường hợp 1: Đứt, hở một trong hai lớp - Các đường hàn nối ngang các tấm màng CT màng CT ở kênh khí. có độ dài không được vượt quá độ dài của chiều Trình tự và cách sửa chữa: Vệ sinh chỗ hở rộng khổ vải tại một vị trí (nếu hai tấm dọc đều > Hàn đùn > Kiểm tra vết hàn (hình 6.1) có đường nối ngang được lắp đặt liền nhau thì Chỗ hở Hàn đïn các đường nối ngang phải nằm so le với nhau); Màng CT Đường hàn không được trùng với đường đỉnh mái và đường chân khay; Số đường hàn tại các góc phải tính toán sao cho ít nhất (hình 5.1). H.6.1: Cách sửa chữa chỗ hở tại kênh khí Đường hàn hở Hàn đïn Đường hàn tốt Đường hàn sửa chữa MÐp trªn Đoạn hở Cắt Đường hàn ướ MÐp d i 10cm 10cm H.6.2: Cách sửa chữa chỗ hở một trong hai đường hàn kép Trường hợp 2: Hở một trong hai đường hàn dạng với lỗ thủng rách sao cho đường bao kép do vệ sinh khu vực hàn không sạch, không miếng vá trùm lên đường bao lỗ thủng rách ít bóc nhãn, mác, băng dính v.v trước khi hàn. nhất 10cm. Vệ sinh sạch sẽ miếng vá và diện Trình tự và cách sửa chữa: Vệ sinh mép tích hàn. Dùng máy thổi khí nóng cầm tay và ngoài và cắt lượn cách đầu mút đoạn hàn tốt ít rulo hàn định vị miếng vá lên lỗ thủng rách, chờ nhất 10cm > Hàn đùn > Kiểm tra vết hàn nguội. Dùng máy hàn đùn hàn liên tục theo (xem hình 6.2). đường bao miếng vá cho đến khi đường hàn Trường hợp 3: Hàn vá chỗ thủng, rách. khép kín. Kiểm tra đường hàn vá bằng phương Trình tự và cách hàn vá: Cắt miếng vá đồng pháp hút chân không (xem hình 6.3). 71
7. Lỗ thủng, r¸ch Miếng v¸ Hàn đïn Các thiết bị chuyên dụng cho thi công ngày càng cải tiến và hoàn thiện hơn. 10cm 10cm Trong phần này chúng tôi đã lựa chọn, đề nghị phương pháp thi công phù hợp nhất, A- để áp dụng trong xây dựng công trình thuỷ A lợi, nhưng chắc chắn còn có những điểm Đường hàn v¸ A Lỗ thủng r¸ch cần hoàn chỉnh, bổ sung thêm. Công tác thi công cần sử dụng các D≥10cm thiết bị kỹ thuật phù hợp và các chuyên gia có kinh nghiệm thực tế cùng với tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của nhà sản xuất về màng chống thấm nhằm đảm bảo chất A D≥10cm lượng công trình. H.6.3: C¸ch hàn v¸ lỗ thủng, r¸ch Hiện nay có nhiều công trình thuỷ lợi sử dụng màng chống thấm thay thế cho 7. KẾT LUẬN đất sét, thảm sét, bentonite v.v trong các kết Để sử dụng màng CT vào xây dựng công trình cấu chống thấm của công trình. Quá trình đánh thuỷ lợi mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và bảo giá chất lượng, nghiệm thu, quản lý vận hành, vệ môi trường, có thể sử dụng tài liệu hướng dẫn sử dụng công trình cũng có vấn đề cần quan này trong thi công, lắp đặt vật liệu, cũng như kiểm tâm, trong nghiên cứu tiếp theo chúng tôi sẽ đề tra đánh giá chất lượng công trình. cập đến các khía cạnh này. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Viện khoa học Thuỷ lợi, 2007, Báo cáo nghiên cứu xây dựng hướng dẫn sử dụng màng chống thấm trong công trình thuỷ lợi. 2 Chỉ dẫn thiết kế và sử dụng vải địa kỹ thuật để lọc trong công trình thuỷ lợi, năm 1996 - Bộ Nông nghiệp và PTNT. 3 Colunbine international Ltd - Plastic welding equipment specialist, 2005. 4 Đinh Vũ Thanh, Lê Minh, đặc trưng kỹ thuật và phương pháp xác định các tính chất cơ lý của màng chống thấm phục vụ xây dựng công trình thuỷ lợi, Tạp chí Nông nghiệp và PTNT, số 17 năm 2007. Summary: Methods for constructing the geomembrane for small reservoirs Constructing the geomembrane for the creation of small reservoirs to supply water for agriculture, people’s living and other purposes is very important, which requires tight procedures and high techniques. For high quality construction, it is essential to have proper specialized equipment and skillful staff and workers. This paper introduces some research results; proposes construction methods as well as equipment, basic rules in installation, methods and equipment for welding, the way to connect the geomembrane with other structures, rules of welding lines, fixing wrong welding lines, welding the hole of the membrane, serving the construction of small hydraulic structures with the storage capacity of less than 50.000m3 water. Key words: geomembrane, installation, welding lines, welding line rules, the connection method, fixing the welding line. ___ Người phản biện: PGS.TS. Lê Minh 72