Điện thoại miễn phí: + 1 888-870-3005 410-625-0808 Phố 1611 Bush, Baltimore, MD 21230, Hoa Kỳ sales@dredge.com

Nạo vét và ống vải địa kỹ thuật

nguồn: bởi March A. Torre - CE News for The Business Of Civil Engineering

Các ống lớn chứa đầy vật liệu nạo vét đã được sử dụng trong một loạt các dự án ven biển và nội địa. Các ống, được sản xuất bằng vải địa kỹ thuật polyester hoặc polypropylen cường độ cao, được làm đầy bằng thủy lực với một cái nạo vét, chẳng hạn như Ellicott® Dòng thương hiệu 370 hoặc lớn hơn Ellicott® thương hiệu ”Dragon®”Nạo vét máy cắt. Các ống vải địa kỹ thuật thường được lấp đầy bằng vật liệu tại chỗ; tuy nhiên, các vật liệu thay thế có thể được nhập khẩu và sử dụng. Các ứng dụng điển hình sẽ bao gồm: phục hồi cồn cát, xây dựng đê, xây dựng mỏ hàn, rạn san hô nhân tạo và ngăn chặn chất thải đơn giản. Các ống được đổ đầy tại chỗ và việc lắp đặt tương đối đơn giản và rẻ tiền.

Dòng nạo vét thương hiệu 370 Ellicott® tiêu biểu

Việc lấp các ống vải địa kỹ thuật bằng vật liệu nạo vét đã được thực hiện trong nhiều năm; tuy nhiên, công nghệ này vẫn được coi là sơ khai. Lịch sử ngắn gọn sau đây được lấy một phần từ “Ống vải địa kỹ thuật-Lịch sử tình huống và bài học kinh nghiệm” của Sprague, Bradley, Toups và Trainer.

Nỗ lực định kỳ nhằm tối đa hóa lợi ích của khả năng ngăn đất của vải địa kỹ thuật được thể hiện rõ ràng từ những nỗ lực xây dựng cấu trúc lớp lót từ các ống vải địa kỹ thuật được bơm đầy thủy lực. Sprague chỉ ra rằng những nỗ lực như vậy để lấp đầy cả hai ống vải không thấm nước với cát có niên đại từ năm 1967. Có thể hiểu, cát là vật liệu lấp đầy được lựa chọn cho các ống vải địa kỹ thuật thủy lực vì khả năng dễ lắng bên trong ống và tự do thoát nước, từ đó tạo ra kết cấu ổn định. Do đó, theo Sprague, hầu hết các ứng dụng được báo cáo của các ống được làm đầy bằng thủy lực cho đến nay đều liên quan đến việc lấp đầy cát. Một số phát triển ống vải địa kỹ thuật được ghi nhận có thể được đánh dấu là đặc biệt quan trọng.

Vào cuối những năm 1970, một ống địa kỹ thuật thủy lực chứa đầy cát sử dụng vải không thấm đã được phát triển. Hệ thống, được bán dưới tên thương mại “Longard Tube”, đã được sử dụng trong một số cài đặt thử nghiệm.

Ống vải địa kỹ thuật

Sử dụng vật liệu nạo vét để lấp đầy các ống vải địa kỹ thuật đã được thử nghiệm lần đầu tiên ở Brazil và Pháp trong các 1980 đầu tiên. Ở Brazil, đê bao chứa liên tục được xây dựng từ các ống để cải tạo đất. Kỹ thuật này được sử dụng để cô lập và ngăn chặn dòng chảy từ một khu vực bị ô nhiễm ở Pháp.

Sprague chỉ ra rằng tại 1989 ACZ Marine Contractors BV ở Hà Lan đã áp dụng các ống vải địa kỹ thuật chứa đầy vật liệu nạo vét để xây dựng các rãnh dưới nước để đào tạo trên sông. Sử dụng một cái xô hình cái nôi trên một cần trục gắn trên xà lan, các rãnh được xây dựng bằng cách định vị và xếp các ống chứa đầy. Mười một rãnh đã được phát triển, sử dụng nhiều hơn ống 500.

Việc lấp đầy trực tiếp các ống vải địa kỹ thuật tại chỗ bằng dây chuyền nạo vét hút đã thành công vào năm 1988 ở Biển Bắc, ngoài khơi nước Đức. Ống tiếp tục cung cấp khả năng ngăn chặn khối đệm ở phía đất liền và bảo vệ chống lại dòng chảy và sóng ở phía biển.

Được khởi xướng bởi Quân đoàn Kỹ sư Hoa Kỳ, một mối quan tâm mới đối với các ống vải địa kỹ thuật bắt đầu xuất hiện trong các 1990 đầu tiên khi chính phủ Hoa Kỳ bắt đầu sử dụng công nghệ tiên tiến này. Nhiều thử nghiệm thành công đã sử dụng các ống vải địa kỹ thuật chứa đầy cát làm rãnh và chứa đầy đất sét, hữu cơ để mở rộng đê bao. Những thí nghiệm này đủ để thuyết phục nhiều kỹ sư ven biển nghiên cứu khả năng sử dụng ống vải địa kỹ thuật.

Tiêu chuẩn khởi xướng

Khi công nghệ ống vải địa kỹ thuật được chú ý nhiều hơn, nhu cầu tạo ra một tiêu chuẩn công nghiệp để thiết lập uy tín và thu hút sự chú ý hơn nữa đã được thực hiện. Trong năm 1999, các thành viên của các công ty sản xuất ống vải địa kỹ thuật đã cùng với Viện Nghiên cứu Địa kỹ thuật (GRI) để phát triển một tiêu chuẩn công nghiệp cho quy trình sản xuất và lắp đặt ống vải địa kỹ thuật. Tài liệu GRI mới có tiêu đề “Phương pháp thử nghiệm, tính chất và tần suất đối với ống vải địa kỹ thuật cường độ cao được sử dụng làm kết cấu ven biển và ven sông.” Tài liệu này là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho vải địa kỹ thuật được sử dụng trong sản xuất ống, cũng như các giá trị kỹ thuật của vải địa kỹ thuật. Ngoài ra, các phương pháp chế tạo và lắp đặt ống cũng như trình độ yêu cầu của nhà thầu lắp đặt được quy định. Mặc dù tài liệu này là một hướng dẫn tốt để chỉ định các ống vải địa kỹ thuật, nhưng nó không phải là một hỗ trợ thiết kế.

Thiết kế dự án

Như đã chỉ ra bởi Sprague, Goodrum và Bradley, tác giả của “Ống địa kỹ thuật chất đầy vật liệu nạo vét: Thiết kế và xây dựng”, các khái niệm để thiết kế các ống và thùng chứa bằng vải địa kỹ thuật chứa đầy vật liệu nạo vét không được ghi chép đầy đủ. Ngoài ra, các yêu cầu về đặc tính của vải địa kỹ thuật chưa được hiểu rõ và ít thông tin chi tiết về hoạt động của thiết bị nạo vét hoặc hiệu suất của các loại vật liệu nạo vét khác nhau. Tuy nhiên, việc lắp đặt dựa trên các kỹ thuật thiết kế “hợp lý” đã được chứng minh là khá thành công. Do đó, các kỹ thuật này là điểm khởi đầu để phát triển các cách tiếp cận thiết kế được nghiên cứu kỹ lưỡng hơn.

Duy trì điền và tính toàn vẹn cấu trúc của ống vải địa kỹ thuật được nạo vét được cung cấp bởi phong bì vải địa kỹ thuật. Lựa chọn vải dựa trên cả hai đặc điểm mở, phải phù hợp với kích thước hạt điền và độ thấm, và cường độ, đủ để chống lại áp lực làm đầy. Đôi khi, vỏ vải tổng hợp kết hợp cả vải không dệt và vải dệt để lọc và độ bền, đôi khi được sử dụng.

Các ống vải địa kỹ thuật chứa đầy vật liệu đã được nạo vét có thể được lấp đầy bằng bất kỳ vật liệu nào có khả năng vận chuyển bằng thủy lực. Clayey và vật liệu nạo vét bùn đã được sử dụng cho các ứng dụng đê ngăn chặn, nhưng bãi biển tự nhiên hoặc cát sông là lựa chọn tốt nhất. Nhà thiết kế nên đánh giá các đặc tính lắng của vật liệu lấp đầy để giúp xác định khoảng cách và tần suất thích hợp của các cổng phun và thoát trong ống vải địa kỹ thuật.

Mặt cắt ngang của ống vải địa kỹ thuật được lấp đầy là hình tròn ở các cạnh và được làm phẳng ở phía trên. Kinh nghiệm thực địa chứng minh rằng có thể lấp đầy các ống từ 70 đến 80 phần trăm đường kính hình tròn tối đa theo lý thuyết, mặc dù 50 đến 60 phần trăm được thực hiện phổ biến hơn.

Để đạt được sự ổn định trong các điều kiện thủy lực khắc nghiệt như kéo, nâng và quán tính, việc đạt được trọng lượng đơn vị tương đối cao cho một đơn vị được đổ đầy là điều cần thiết. Các lực hiện tại và sóng phải được ước lượng để đánh giá độ ổn định của ống vải địa kỹ thuật được lấp đầy. Sprague lưu ý rằng mặc dù một kỹ thuật phân tích cuối cùng chưa được thiết lập, người ta đã gợi ý rằng một cách tiếp cận Miniken đã được sửa đổi như được nêu trong Quân đoàn Công binh Hoa Kỳ; “Sổ tay Bảo vệ Bờ biển” có thể cung cấp một cách tiếp cận hợp lý để đánh giá độ ổn định của các đơn vị được lấp đầy dưới tải trọng của sóng. Các thử nghiệm mô hình cho thấy tỷ lệ phần trăm của ống vải địa kỹ thuật được lấp đầy bằng vật liệu nạo vét là một thông số quan trọng liên quan đến độ ổn định. Một cân nhắc thiết kế quan trọng khác là tính ổn định bên trong của cấu trúc ống “xếp chồng lên nhau”.

Do tác động của dòng điện và sóng, một cấu trúc được xây dựng bởi một hoặc nhiều ống có thể tạo ra một lỗ dò trực tiếp liền kề với nó, có thể dẫn đến mất ổn định địa kỹ thuật. Do đó, các thiết kế phải bao gồm một tạp dề vải lọc để bảo vệ chống bám cặn. Tạp dề vải lọc, còn được gọi là tạp dề vải lọc, thường bao gồm một ống nhỏ, được gọi là ống neo, được chế tạo vào mép biển của tạp dề hoặc xung quanh toàn bộ chu vi. Ống neo được lấp đầy bằng vật liệu nạo vét để ổn định tạp dề. Nó phải có các đặc tính lọc phù hợp với đất nền và đất đắp của ống neo. Tạp dề quét vôi nên kéo dài một khoảng cách vừa đủ phía trước và phía sau cấu trúc ống vải địa kỹ thuật để ngăn nền móng bị xói mòn.

Lắp đặt ống vải địa kỹ thuật

Một loạt các xem xét phải được giải quyết cho việc cài đặt ống vải địa kỹ thuật. Hầu hết trong số này nên được giải quyết trong các thông số kỹ thuật của dự án. Vì các ống này được làm bằng vải địa kỹ thuật, nên cần tuân thủ các hướng dẫn tiêu chuẩn của ASTM về lưu trữ và xử lý. Các hướng dẫn của ASTM về chế tạo vải địa kỹ thuật cũng cần được tuân thủ tại cơ sở chế tạo.

Trước khi các ống vải địa kỹ thuật và tạp dề quét được triển khai tại chỗ, khu vực này thường được chuẩn bị bằng thiết bị phân loại thông thường. Vị trí đặt các ống vải địa kỹ thuật thường được đánh dấu bằng các cọc số. Các cọc hoặc neo lớn cũng có thể được sử dụng ở khoảng cách định trước để ống vải địa kỹ thuật có thể được gắn chặt với chúng bằng dây đai để đảm bảo căn chỉnh phù hợp trong quá trình điền.

Việc triển khai cả tạp dề cọ rửa và ống vải địa kỹ thuật thường được thực hiện bằng cách tháo chúng ra khỏi lõi (hoặc ống), được cung cấp cùng với ống và tạp dề của nhà sản xuất. Tạp dề scour được triển khai trước ống vải địa kỹ thuật, tuy nhiên, trong một số trường hợp, tạp dề cọ rửa có thể được gắn vào đáy ống vải địa kỹ thuật tại cơ sở chế tạo. Khi tạp dề scour đã được triển khai đầy đủ, định vị và bảo mật, ống vải địa kỹ thuật không được kiểm soát. Nó nên được kiểm soát vào vị trí với các cổng tiêm và cứu trợ hướng lên trên dọc theo đường trung tâm hàng đầu. Sau khi được triển khai, nó có thể được bảo vệ cho các cọc hoặc neo liên kết được cài đặt trước đó.

Các ống neo nằm trên tạp dề scour thường được lấp đầy trước tiên để cung cấp chấn lưu cho tạp dề scour. Ống neo đôi khi được lấp đầy với cùng một thiết bị nạo vét sẽ được sử dụng để lấp đầy ống vải địa kỹ thuật; tuy nhiên, một máy bơm nhỏ hơn cũng có thể được sử dụng vì các ống neo thường khá nhỏ (đường kính hai feet trở xuống). Vòi bơm của ống neo được tiếp cận bằng một khe đơn giản trong vải địa kỹ thuật hoặc bằng các cổng đầu vào đúc sẵn.

Sau khi tạp dề đã được bảo vệ bằng cách lấp đầy các ống neo, ống vải địa kỹ thuật được lấp đầy. Quá trình này sẽ mất nhiều thời gian hơn và phức tạp hơn nhiều so với việc làm đầy các ống neo. Ống xả (hoặc vòi phun) của nạo vét phải được đặt bên trong cổng phun thích hợp của ống vải địa kỹ thuật. Các cổng phun được chế tạo cùng loại vải địa kỹ thuật tạo nên chính ống. Các cổng thường có đường kính 5 (1.5 m) dài đường kính 18 (457 mm), tuy nhiên, ống nạo vét không nên lớn như vậy; thường sử dụng ống nạo vét đường kính tám đến 12-inch (305 mm). Đường ống phải được chèn khoảng 2 / 3 trên đường vào cổng phun và được bảo đảm bằng dây đai căng. Vòi xả và cổng phun và được bảo đảm bằng dây đai căng. Vòi xả và kết nối cổng phun phải được nâng lên đến vị trí thẳng đứng với máy xúc lật hoặc bằng cách lắp đặt.

Hầu hết các ống vải địa kỹ thuật sẽ chứa một số cổng tiêm trong suốt chiều dài của ống. Các cổng thường được đặt ở đường tâm trên cùng với khoảng cách không quá chân 50 (15 m). Những cổng này được sử dụng để làm đầy và cũng để làm giảm lượng nước dư thừa. Việc xác định khoảng cách cổng phải được thực hiện bởi nhà thầu và / hoặc kỹ sư trước khi chế tạo ống vải địa kỹ thuật. Một số yếu tố sẽ ảnh hưởng đến khoảng cách thích hợp, chẳng hạn như kích thước tổng thể của ống vải địa kỹ thuật, kích thước của ống nạo vét, thể tích xả của nạo vét, loại vật liệu lấp và lượng nước được sử dụng làm phương tiện để vận chuyển chất rắn.

Tùy thuộc vào khoảng cách của các cổng phun, thành phần của vật liệu nạo vét và khả năng của nạo vét, một số cổng phun sẽ hoàn toàn không được sử dụng. Ví dụ, ống vải địa kỹ thuật dài 200-foot (61 m) có thể chứa năm cổng tiêm. Nếu các điều kiện là lý tưởng và khả năng nạo vét, có khả năng toàn bộ ống vải địa kỹ thuật dài 200-chân (61 m) có thể được lấp đầy từ một cổng tiêm nằm gần một đầu của ống. Cổng phun đặt ở vị trí xa nhất sẽ được mở để cho phép trục xuất lượng nước dư thừa, hoạt động như một cổng cứu trợ. Tất cả các cổng ở giữa sẽ được buộc và không sử dụng. Nếu các điều kiện không lý tưởng để làm đầy từ một cổng, thì phải xác định khoảng thời gian chính xác để di chuyển ống nạo vét tiếp tục làm đầy ống. Các thao tác làm đầy được thực hiện tuần tự bằng cách sử dụng một cổng để tiêm và một (hoặc nhiều) cổng để giảm đau. Khi quá trình vận hành diễn ra, tất cả các cổng trong các đoạn hoàn thành của ống phải được đóng lại để tránh mất vật liệu từ bên trong ống.

Trước khi đổ đầy bất kỳ vật liệu rắn nào, các ống chỉ được đổ đầy chiều cao mong muốn của chúng. Sau khi đạt được chiều cao mong muốn, người vận hành nạo vét có thể đưa chất rắn vào ống vải địa kỹ thuật. Bằng cách đầu tiên làm đầy ống bằng nước, vật liệu rắn được phép phân phối trong ống đồng đều hơn. Các chất rắn mới được giới thiệu và nước xe sẽ chỉ đơn giản là đẩy ra nước hiện có.

Hầu hết các dự án đều chứa nhiều ống vải địa kỹ thuật phải được lấp đầy theo một trình tự định trước. Mỗi ống thường được lấp đầy hoàn toàn trước khi lắp đặt các ống vải địa kỹ thuật tiếp theo. Sau đó có thể đặt các ống tiếp theo so với ống hiện có và đổ đầy. Phương pháp lắp đặt này sẽ tạo ra một vùng thấp giữa các ống do các đầu tròn của chúng. Nếu không mong muốn các điểm thấp, có thể sử dụng các phương pháp kết nối thay thế. Thực hành cài đặt phổ biến nhất để loại bỏ, hoặc ít nhất là giảm thiểu lượng trầm cảm là bằng cách sử dụng chồng chéo. Với kiểu kết nối này, mỗi ống vải địa kỹ thuật tiếp theo (và thường là tạp dề quét rác) phải được đặt bên dưới đầu đuôi của ống đã triển khai trước đó. Ống "phủ bóng" không được triển khai đầy đủ tại thời điểm này. Rõ ràng, quy trình chồng chéo này phải được thực hiện trước khi đổ đầy nước hoặc chất rắn vào ống vải địa kỹ thuật. Khi kết nối đã được thực hiện, ống vải địa kỹ thuật “đầu tiên” được lấp đầy như mô tả trước đây. Mỗi ống tiếp theo cũng được lấp đầy theo cách tương tự, tuy nhiên, phần ống được đặt bên dưới sẽ không được lấp đầy và sẽ dẫn đến một kết nối khá chặt chẽ (và "toàn chiều cao").

Sau khi hoàn thành cài đặt, các cổng tiêm phải được bảo vệ đúng cách để đảm bảo rằng chúng không bị rách trong các sự kiện sóng. Quy trình chính xác để bảo vệ các cổng tiêm sẽ được cung cấp bởi nhà sản xuất ống vải địa kỹ thuật. Tuy nhiên, một phương pháp thường được thực hiện là chỉ cần cắt cổng tiêm, đồng thời cho phép đủ vải thừa để cuộn (hoặc gập xuống) xả xuống bề mặt trên của ống. Sau đó, vật liệu gấp được gắn chặt vào bề mặt ống bằng cách sử dụng vòng khóa chống ăn mòn hoặc phụ kiện loại nén.

Các ống vải địa kỹ thuật đầy và kín sẽ tiếp tục khử nước và chất rắn sẽ tiếp tục củng cố trong một thời gian. Thời gian của giai đoạn khử nước và hợp nhất sẽ khác nhau tùy thuộc vào loại vải địa kỹ thuật và vật liệu điền. Thông thường, vật liệu thô sẽ khử nước nhanh hơn nhiều so với vật liệu mịn như đất sét. Một khi lượng nước khử dự kiến ​​đã diễn ra, các ống vải địa kỹ thuật có thể được chôn, lấp đầy, v.v.

Tổng kết

Mặc dù công nghệ ống vải địa kỹ thuật đầy nạo vét đã được sử dụng trong nhiều năm, nhưng các dự án cao cấp gần đây đã gây chú ý cho ngành công nghiệp. Bằng cách hợp tác với GRI để ghi lại một đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn ngành, phương pháp này đã đạt được sự tín nhiệm hơn nữa. Công nghệ và ngành công nghiệp vẫn còn non trẻ, nhưng các giao thức mới hơn và tốt hơn đang được hiện thực hóa hàng ngày. Tương lai chắc chắn có vẻ tươi sáng cho các ống vải địa kỹ thuật chứa đầy nạo vét.

(Geotube® là nhãn hiệu đã đăng ký của Ten Cate Nicolon)

Trích từ CE News for The Business Of Civil Engineering

Danh mục Tin tức & Nghiên cứu điển hình