CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NẠO VÉT BÙN Ở VIỆT NAM Để thi công nạo vét bùn phải chọn thiết bị và dây chuyền hợp lý trên cơ sở những đặc trưng cơ lý của loại bùn, điều kiện thủy lực, khối lượng và yêu cầu nạo vét. Đó là: hút bùn, bơm bùn kết hợp ống dẫn trên phao, máy đào gầu ngoạm kết hợp xà lan vận chuyển, máy đào gầu sấp kết hợp xà lan vận chuyển hoặc ô tô chạy trên phao. Đôi khi dùng súng phun nước để đào đất.v… Người ta thường sử dụng 3 phương pháp thi công nạo vét bùn đối với một số công trình ở Việt Nam.
- Phương pháp 1: Dùng xà lan và gầu sấp (có tay cần dài) xúc bùn đưa lên xà lan rồi chuyển đi đổ ở bãi thải, phương pháp này đã ứng dụng với công trình “nạo vét luồng sông Tiền (khu vực giữa cồn Thới Sơn và Bến tre) xã Phú Túc – An Khánh – Tân Thạch – Huyện Châu Thành – Tỉnh Bến Tre”. Dự án nạo vét công trình với tổng diện tích 873.680 m2 , chiều dài 7,7km đường sông, khối lượng nạo vét 2.000m3, trong đó : + Khối lượng bùn-sét: 220.514 m3, chiếm tỷ lệ 8,51%.059 m3, chiếm tỷ lệ 46,08%. + Khối lượng lớp phủ: 1.715 m3, chiếm tỷ lệ 45,41%. - Thông số thiết bị thi công : tàu ngoạm (xà lan-gầu ngoạm) - Chiều dài tàu 60,0m - Chiều rộng tàu 20m - Mớn nước 2,5m - Độ sâu hạ cần gầu 8,0m - Công suất máy 1.950 CV - Bán kính quay cần 10 m 4 - Dung tích gầu 1,7m3 - Năng suất xúc 300m3/ca Khi sử dụng gầu sấp kết hợp các phương tiện vận chuyển như xà lan vận chuyển cát tự hành hoặc xà lan có tàu kéo.
+ Địa hình khu nạo vét : Khu vực nạo vét nằm trên một nhánh rẽ bên phải của sông Tiền , thuộc phần trung lưu của sông Tiền-trước đây gọi là sông Mỹ Tho. Khu vực này nằm trong vùng đồng bằng châu thổ sông Cửu Long. Địa hình hai bên bờ của khu vực lập phương án nạo vét khá bằng phẳng, chủ yếu là đất cù lao-cồn nổi, được đắp đê bao, có độ cao mặt đê thay đổi từ 2 đến 3 mét. Trên bề mặt địa hình bên trong bờ đê là vườn cây ăn trái, phía ngoài là bãi bồi và phần mặt nước được tận dụng để nuôi trồng thuỷ sản - bè cá nổi, bên trong đê có xen kẻ những ngôi nhà độc lập theo từng mãnh vườn.
Lòng sông cần nạo vét có mực nước sâu nhất lên tới 10,5m. Theo tài liệu khảo sát, lạch nước sâu ép về phía bờ Bắc-cồn Thới Sơn, với độ sâu tăng dần từ phía cầu Rạch Miễu 7,0m về phía đuôi cồn Thới Sơn 9,0m, trong khi đó đáy sông phía bờ Nam - cồn Phụng- vừa thoải và vừa cạn hơn với độ sâu thay đổi từ 5,0m ngay cầu Rạch Miễu đến 9,5m -gần đuôi cồn Phụng. Trắc diện dọc sông có dạng lượn sóng, trắc diện ngang biến đổi mạnh, có sự xen kẻ giữa các lạch sâu (phía giữa dòng gần bờ Bắc) và bãi bồi ngầm (phía giữa dòng gần bờ Nam). Quá trình bồi tụ phía bờ Nam, xâm thực phía bờ Bắc đã hình thành một số doi cát ngầm trải dài từ gần đầu cồn Thới Sơn cho đến đuôi cồn Phụng (nơi tuyến phà Rạch Miễu cũ qua lại).
Sự hình thành bãi bồi này có ảnh hưởng lớn đến việc đi lại của các phương tiện giao thông thủy, nhất là những loại có tải trọng lớn 500 tấn trở lên. Trên đoạn sông lập phương án nạo vét, chiều rộng lòng thay đổi từ 500m (đầu cồn Thới Sơn) đến 900m (ngay cầu Rạch Miễu), chiều rộng trung bình là 400m. Dòng chảy theo hướng Tây Tây Nam-Đông Đông Bắc, tốc độ 5 dòng chảy thay đổi theo thuỷ triều và mùa nước lũ. Đoạn sông này vẫn chịu ảnh hưởng của thủy triều với biên độ dao động từ 2,0 ÷ 3,5m.
+ Mạng lưới sông rạch, thủy văn : Trong phạm vi khu vực nghiên cứu, hệ thống sông, rạch khá chằng chịt. Lưu lượng sông Tiền dòng 2 trong đoạn lập phương án nạo vét vào mùa khô (tháng kiệt nhất) vào khoảng 15m3/s. Về mùa lũ, lưu lượng của dòng sông chính khá lớn, tốc độ dòng chảy mạnh, gây nhiều sóng, phần nào ảnh hưởng đến hoạt động kinh tế và đời sống nhân dân sống ven sông. Gầu sấp làm việc trên Xà Lan - Phương pháp 2: Dùng bơm bùn rồi chuyển qua ống dẫn bùn đưa đến bãi thải, phương pháp này đã ứng dụng với công trình “nạo vét luồng tàu thuyền vào neo đậu tránh trú bảo cửa sông Bến Hải” do sở NN & PTNT tỉnh Quảng Trị làm chủ đầu tư.
Giúp người dân và tàu thuyền ở trong tỉnh và các tỉnh bạn có thể vào tránh trú bão nhằm bảo vệ tính mạng và tài sản cho ngư dân. Khối lượng bùn, cát dự tính là 1.5 triệu m3 , Sử dụng máy hút bùn thủy lực miệng kiểu vành, lượng bùn cát được vận chuyển qua ống dẫn mềm dưới dạng vữa bùn sẽ chịu tác động của lực hút mà đi vào ống hút , đi qua bơm bùn ,đẩy qua ống áp lực chuyển tới địa điểm cần đắp. Công trình còn sử dụng tàu hút bùn tự hành 500m3 với các thông số sau: - Công năng: hút bùn, nạo vét sông biển. - Tổng công suất: 500CV - Chiều dài lớn nhất: 30m 6 - Chiều rộng: 8,6m - Chiều cao: 3,5 m - Chiều chìm trung bình: 2,5m - Dung tích khoang chứa cát-đất: 500m3 - Độ sâu nạo hút: min 5m, max 15m - Lưu lượng hút nước + bùn cát: 1.500 +300 m3/h Sử dụng tàu hút tự hành 500m3 có thể hút hỗn hợp bùn-sét-cát lẫn nước (tỷ lệ 1:5) từ lòng sông lên với công suất 300 m3 cát/giờ.
Như vậy nếu mỗi giờ tàu hút lên khoang chứa được hỗn hợp gồm 300 m3 bùn-sét-cát+1.500 m3 nước, 300 m3 cát sẽ được giữ lại và 1.500 m3 nước sẽ thải trở lại sông, lượng bùn-cát sẽ được tàu chuyển đi đổ ở bải thải qui định của chủ đầu tư. Địa chất khu vực nạo vét như sau: + Trầm tích sông: đây là trầm tích hình thành nên các bãi bồi và trầm tích tại các lòng sông hiện đại. Trong khu vực lập phương án nạo vét và lân cận, trầm tích loại này phân bố dọc theo lòng sông và kéo dài theo từng đoạn sông. Chúng tạo thành các cồn cát, doi cát ngầm dưới lòng sông, thường xuyên bị ngập nước.
Thành phần chủ yếu là cát, bột lẫn ít sét và mùn thực vật. Chiều dày thay đổi từ 0,5 ÷ 3,0m. Các thành tạo này hàng năm vẫn được bồi tụ. Chúng mang tính ổn định thấp.
Đơn vị địa tầng này là đối tượng chính của công tác lập phương án nạo vét. Thành phần độ hạt của đơn vị địa tầng này (trong phần diện tích lập phương án nạo vét ) bao gồm 2 loại như sau: + Trầm tích bùn sét: trầm tích này hiện diện tại doi bồi tụ ngầm của phân nữa dòng , thuộc bờ Nam, kéo dài khoảng 500m. Thành phần độ hạt như sau: Cát hạt nhỏ (kích thước 0,25 ÷ 0,1mm) chiếm tỷ lệ 15,2% Cát hạt mịn (kích thước 0,1->0,05mm) chiếm tỷ lệ 16,78%. 7 Bột sét (kích thước <0,05mm) chiếm tỷ lệ 60,03%.
+ Đây là phương pháp thi công đất bằng máy thủy lực , là phương pháp thi công cơ giới hóa tổng hợp, dùng sức nước để đào, vận chuyển và đắp đất. Khi đào đất cát thì sử dụng tàu hút bùn là hiệu quả kinh tế nhất. Trong trường hợp này thì đất ở dưới nước được đào bằng phương pháp hút. Theo kết cấu của thiết bị hút, tàu hút bùn được chia ra: tàu hút bùn có bộ phận làm tơi đất và tàu hút bùn không có bộ phận làm tơi đất.
Tàu hút bùn có hiệu suất đạt (50 ÷ 200m3/h và lớn hơn) đồng thời cho phép tiến hành ở độ sâu 10m. Việc sử dụng tàu hút bùn cũng bị hạn chế vì khó đào được đất sét chặt và các loại đá. Trong một số trường hợp yêu cầu phải làm tơi đất trước nhờ thiết bị phay đất gắn với ống hút (xem bảng 1-1). Bảng 1-1: Tỷ số của thể tích đất ở thể chặt và thể tích nước Trọng Thành phần bùn lượng 1m 3 (tỷ số của thể Đất,kg tích đất ở thể Ghi chú Đất chặt và thể tích nước) Có thể đào mà Cát nhỏ và cát vừa ở 1500 1:6 không có máy làm trạng thái tơi tơi đất Có thể đào mà Cát to 1650 1:7 không có máy làm tơi đất Bắt buộc phải làm Cát sét và cát dính kết 1600 1:8 tơi đất Bắt buộc phải làm Đất hoàng thổ, xốp 1600 1:8 tơi đất Bắt buộc phải làm Sét cát nhẹ và vừa 1650 1:12 tơi đất Bắt buộc phải làm Sét cát nặng 1750 1:15 tơi đất Nhất thiết phải làm Sỏi nhỏ không dính kết 1700 1:10 tơi đất Cát sét và sét cát nhẹ có 1:12 Nhất thiết phải làm chứa sỏi (4-8%) hoặc đá 1700 1:16 tơi đất dăm 8 Máy hút bùn là thiết bị nhỏ, được sử dụng khi khối lượng công tác đất không lớn.
Được áp dụng trong tất cả các dạng thi công dưới nước (hạ cọc ống, đào hố móng trong vòng vây cọc ván, hạ giếng cửa công trình lấy nước) cũng như khi khắc phục các sự cố. Tùy thuộc vào thiết bị tăng áp mà máy hút bùn được chia ra máy hút bùn thủy lực và máy hút bùn không khí. Máy hút bùn thủy lực có những dạng khác nhau và dùng để hút bùn lỏng, sỏi nhỏ, đất sét tơi, cát và đá nhỏ. Khác với tàu nạo vét, máy xúc, khi bơm hút đất cát, bánh xe công tác, vỏ máy và những bộ phận khác tiếp xúc với đất, bị mài mòn nhanh, thì khi sử dụng máy hút bùn thủy lực, máy bơm cấp nước sạch, nên đất mài mòn chỉ đi qua ống xả.
Máy hút bùn thủy lực cần lưu lượng nước lớn, thường người ta dùng ống thoát nước và bùn mềm, ống hút là ống mềm cao áp. Do kích thước giới hạn kết cấu máy không lớn lắm, nên thợ lặn có thể trực tiếp điều phối máy hút bùn thủy lực ở những chổ chật hẹp, hoặc ở những chổ có gò đống. Trong những trường hợp khác người ta treo máy hút bùn vào cần của cần cẩu. Khi tiến hành công tác nạo vét lòng sông, những máy hút bùn thủy lực có miệng kiểu vành có thể hút được những mảnh vụn của bê tông, gạch đá v.v…miệng hút kiểu vành tạo thành bởi phần giới hạn của buồng hỗn hợp hình côn và buồng hút.
Trục của miệng hút giao với trục của máy hút bùn thủy lực dưới góc 160.
