Sau khi đã hoàn thiện các bước tính toán thông số kỹ thuật (như đã trình bày ở bài viết Bấc thấm kết hợp hút chân không - Hướng dẫn tính toán chi tiết), giai đoạn thi công tại hiện trường đóng vai trò quyết định đến sự thành bại của dự án. Một mạng lưới thoát nước lỗ rỗng đảm bảo kín khí và hệ thống quan trắc đầy đủ chính xác sẽ giúp kiểm soát tốc độ cố kết và an toàn cho công trình.
Dưới đây là hướng dẫn chi tiết về quy trình lắp đặt và vận hành.
Trước tiên, tiến hành đào vét hữu cơ trung bình khoảng 30 cm trong phạm vi mặt bằng cần thực hiện hút chân không, sau đó trải vải địa kỹ thuật 12 kN/m để ngăn cách vật liệu đắp phía trên và đất yếu, hạn chế hao hụt vật liệu cũng như tạo điều kiện thuận lợi để lu lèn lớp đắp trả đảm bảo độ chặt yêu cầu
Sau khi đắp trả xong và có mặt bằng, tiến hành đưa máy xuống để cắm bấc thấm PVD.
Hình 1: Mặt bằng khu vực xử lý sau khi cắm xong bấc thấm đứng PVD
Sau khi thi công xong bấc thấm tiến hành lắp đặt hệ thống ống dẫn để kết nối các bấc thấm với máy bơm chân không. Phần lắp đặt này gồm các bước như sau:
Bước 1: Lắp đặt hệ thống ống lọc (ống nhánh) D50 kết nối với các đầu bấc thấm
Bước 2: Lắp đặt hệ thống ống chính D63 kết nối với các ống nhánh.
Bước 3: Trải màng kín khí
Bước 4: Kết nối máy bơm vào hệ thống ống chính bằng ống thoát nước mềm D76
Hình 1: Tổng quan sơ đồ lắp đặt
Bây giờ chúng ta sẽ cùng đi vào chi tiết từng bước với các hình ảnh thi công thực tế nhé, để xem từ bản vẽ đến thực tế nó như thế nào.
Ngay sau khi hoàn thành công tác cắm bấc thấm đứng, bước tiếp theo là triển khai lắp đặt hệ thống ống nhánh dẫn nước. Đầu tiên, các ống ngang D50 sẽ được từ chân taluy bên này sang chân taluy bên kia (vuông góc với tim tuyến). Kế tiếp, toàn bộ các đầu bấc thấm đứng nhô lên trên mặt đất sẽ được đấu nối trực tiếp và cố định chắc chắn vào thân các đường ống ngang này để gom nước.
Hình 2: Các đầu bấc thấm đứng được đấu nối vào ống nhánh bằng cách quấn quanh thân ống và cố định chặt bằng dây rút nhựa. Do thân ống nhánh đã được đục lỗ sẵn, nước lỗ rỗng dưới áp lực chân không được bấc thấm hút lên sẽ dễ dàng đi vào bên trong đường ống dẫn để chuyển về trục gom chính.
Hình 3: Các đầu bấc thấm đứng được đấu nối vào ống nhánh bằng cách quấn quanh thân ống và cố định chặt bằng dây rút nhựa. Do thân ống nhánh đã được đục lỗ sẵn, nước lỗ rỗng dưới áp lực chân không được bấc thấm hút lên sẽ dễ dàng đi vào bên trong đường ống dẫn để chuyển về trục gom chính. Vị trí kết thúc của ống nhánh cần được bịt kín để không bị rò rỉ áp lực trong quá trình vận hành.
Hình 4: Toàn cảnh một ống nhánh đã được đấu nối các đầu bấc thấm vào.Các đầu bấc thấm đứng màu xám quấn quanh và kết nối trực tiếp vào tuyến ống nhánh màu trắng. Vị trí nối được cố định chặt bằng dây rút để gom nước/khí từ chiều sâu nền đất qua bấc thấm, dẫn vào ống nhánh và đưa về máy bơm hút chân không.
Lắp đặt các ống chính chạy song song với tim đường. Các ống nhánh được nối vào ống chính bằng cút chữ thập.
Hình 5: Toàn cảnh khu vực thi công với hệ thống ống nhánh chạy song song trên nền đất. Các đầu bấc thấm đứng (PVD) màu xám, được kết nối đồng loạt vào ống nhánh. Đường ống chính D76 (bọc vải địa kỹ thuật trắng) chạy cắt ngang qua các hàng ống nhánh để phân phối áp lực chân không vào các ống nhánh.
Hình 6: Chi tiết vị trí ống nhánh vào ống chính bằng cút chữ thập, sau đó vị trí kết nối được bọc vải địa và cố định bằng dây
Đây là bước quan trọng nhất, quyết định trực tiếp đến sự thành bại của toàn bộ dự án xử lý nền bằng phương pháp hút chân không. Lớp màng này đóng vai trò cách ly hoàn toàn vùng đất cần xử lý khỏi khí quyển bên ngoài, tạo điều kiện cho máy bơm thiết lập và duy trì áp suất âm (áp suất chân không) ổn định dưới lòng đất.
Để đảm bảo hiệu quả tối đa, công tác triển khai bước này cần tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật sau:
Yêu cầu về vật liệu: Sử dụng màng polymer (thường là PVC hoặc HDPE) có độ dày tiêu chuẩn, sở hữu độ bền cơ học cao, khả năng co giãn tốt để không bị rách hay rò rỉ dưới tác động của áp lực hút cực lớn hoặc khi nền đất bắt đầu lún xuống.
Kỹ thuật trải màng: Màng được trải phẳng đều trên lớp vải địa kỹ thuật bảo vệ. Tại các vị trí giáp mí (mối nối) giữa các cuộn màng, bắt buộc phải sử dụng công nghệ hàn kép (hàn gia nhiệt) chuyên dụng. Quá trình hàn phải được kiểm tra kín khí bằng máy thử áp lực khí hoặc kim thử áp nhằm đảm bảo không có bất kỳ lỗ kim hay vết hở nào.
Xử lý biên chặn (Hào kín khí): Tại các cạnh biên của khu vực xử lý, màng kín khí phải được thả sâu xuống hào và lấp chặt bằng đất sét để ngăn chặn hoàn toàn hiện tượng "bị luồn khí" từ các vùng lân cận vào hệ thống. Đảm bảo hiệu quả trong quá trình vận hành hút chân không.
Hình 7: Lớp vải địa kỹ thuật (màu trắng) được trải phía dưới làm lớp đệm bảo vệ, bên trên lớp vải trái màng kín khí (màu đen) (màng PVC/HDPE) nhằm cách ly hoàn toàn vùng xử lý khỏi không khí bên ngoài, phục vụ cho giai đoạn gia tải chân không.
Hình 8: Hoàn thành trải màng kín và chôn mép màng xuống hào kín khí
Hình 9: Xử lý mối nối, các mối nối màng phải được hàn nhiệt hoặc dán keo chuyên dụng, kiểm tra kỹ để không có lỗ thủng.
Hình 10: Sau khi trải màng kín khí, trải thêm một lớp vải địa kỹ thuật (màu trắng) phủ lên trên màng kín khí để bảo vệ màng kín khí.
Sau khi lắp đặt xong, máy bơm được kết nối trực tiếp với đường ống chính thông qua một ống dẫn áp. Khi vận hành, máy bơm tạo ra áp lực chân không và truyền toàn bộ áp lực này vào ống chính; từ ống chính, áp lực chân không tiếp tục phân phối đều đến các ống nhánh, rồi thông qua các điểm đấu nối truyền sâu xuống hệ thống bấc thấm đứng để hút nước trong nền đất.
Sau khi hệ thống bấc thấm, mạng lưới ống thoát nước , màng kín khí và máy bơm được lắp đặt xong, tiến hành chạy hệ thống thử nghiệm trong khoảng 10-15 ngày. Trong thời gian này tiến hành quan trắc áp suất chân không tại vị trí
Hình 11: Sau khi kết thúc giai đoạn thi công thử nghiệm, rà soát và sửa xong các vị trí gây rò rỉ áp lực, tiến hành đắp đất lên phía trên để bảo vệ lớp vải địa kỹ thuật và cũng là gia tải thêm cho phạm vi xử lý.
Trong quy trình xử lý nền bằng phương pháp hút chân không, hệ thống quan trắc được ví như "mắt thần" giúp kỹ sư kiểm soát toàn bộ diễn biến vô hình bên dưới lòng đất. Việc theo dõi sát sao các số liệu này không chỉ giúp đánh giá chính xác tiến độ cố kết mà còn là điều kiện tiên quyết để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho công trình.
Dưới đây là vai trò cụ thể của từng thiết bị quan trắc chuyên dụng trong quá trình vận hành:
Sử dụng hệ thống bàn đo lún đặt tại tim, vai đường để xác định độ lún tong giai đoạn vận hành hút chân không. Việc quan trăc sẽ tiến hành hàng tuần, số liệu quan trắc này được sử dụng để xác định thời điểm dỡ tải bằng phương pháp Asaoka hoặc phương pháp Hypebolic
Các đồng hồ đo áp suất được lắp đặt ngay tại vị trí ống chính để xác định áp suất chân không của máy bơm truyền vào mạng lưới ống thoát nước
Quan trắc áp lực chân không đầu máy bơm chính là quan trắc áp suất đầu vào. Còn quan trắc áp lực nước lỗ rỗng tại các vị trí bấc thấm sâu trong lòng đất chính là quan trắc áp suất đầu ra. Áp suất chân không đầu ra chính là độ giảm áp lực nước lỗ rỗng tại vị trí đất sát bấc thấm. Giá trị này được xác định bởi piezometer.
Các đầu đo được bố trí tại các độ sâu khác nhau nhằm kiểm soát quá trình tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng. Kết quả đo đạc chính là thước đo định lượng để đánh giá hiệu quả lan tỏa của áp suất âm sâu trong các tầng đất yếu.
Bài viết phản ánh quan điểm kỹ thuật của tác giả tại thời điểm biên soạn và sẽ được cập nhật, hiệu chỉnh theo quá trình tích lũy thêm kiến thức và kinh nghiệm thực tế.
Tác giả: Kỹ sư Trần Ngọc Tú
