Bấc thấm là gì ? Ứng dụng của Bấc thấm trong xử lý nền đất yếu

Bấc thấm là gì ?

Bấc thấm là một cái ống dẹp dẫn nước từ dưới lòng đất lên trên mặt đất, hoặc một cái ống dẹp dẫn nước từ phương ngang trên mặt đất. Vật liệu này cũng là một phát hiện tình cờ tương tự như kỹ sư Fazlur Rahman xây dựng Nhà chọc trời ở Chicago những năm 1960.

Sự phát hiện tình cờ của ông qua cái lồng chim mà đứa con mình nuôi trong nhà, từ đó ông nãy ra ý tưởng dùng Betong cốt thép để xây dựng những tòa nhà cao trên 10 tầng, một kiến trúc đáng ngạc nhiên thời đó. 

Bấc thấm là một vật liệu thoát nước ngầm sử dụng trong xây dựng hạ tầng, ổn định nền móng. Được cấu tạo bằng lỏi nhựa Plastic bọc quanh nó một lớp vải địa kỹ thuật không dệt sợi ngắn xuyên kim hoặc sợi dài liên tục kết dính.

Bấc thấm áp dụng nguyên lý tự nhiên của hiện tượng Mao dẫn, được con người phát hiện và ứng dụng từ rất sớm, nó cũng là một loại vật liệu được chế  tác ứng dụng sớm hơn so với Vải địa kỹ thuật trong xây dựng hạ tầng cơ bản.

Một loại bấc thấm đứng mà Hưng Phú đang nhập khẩu

Bấc thấm thì sao? Vào năm 1920, Bộ phận vật liệu và nghiên cứu đường Cao tốc ở Califonia tiến hành lắp đặt thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, ngoài thực địa bằng cách lắp các ống thoát nước được đúc sẳn có lỏi bằng bìa các tông.

Chúng được lắp vào cống cát bằng các thiết bị cơ khí dọc theo đường cao tốc này đến năm 1933, trong thập niên này Walter Kjellman là Giám đốc Viện khoa học kỹ thuật Thụy Điển mới phát hiện chúng ở bên ngoài nước Mỹ.

Cho đến năm 1970 vật liệu Bấc thấm thoát nước theo chiều đứng, gọi tắt là Bấc thấm đứng mới bắt đầu thay thế lỏi Các tông (Corton) bằng lỏi nhựa (Plastic) và Bấc thấm đứng được thay thế cho các cống thoát nước bằng cống cát sau đi đạt độ tin cậy trên thực địa và trong phòng thí nghiệm. 

Bấc thấm ngày nay cấu tạo là một  lỏi nhựa bên trong hình Hazmonica hoặc hình ziczac có khổ rộng từ 10cm đến 30cm, bọc bên ngoài là một lớp Vải địa kỹ thuật không dệt có tính thấm cao và kích thước lổ cực kỳ nhỏ.

Lớp vải tác dụng lọc các hạt cát nhỏ nhất trong lớp trầm tích của đất xâm nhập vào lỏi nhựa, làm tắc đường dẫn của lỏi. Lỏi nhựa này các định hình khác nhau, rất đa dạng nhưng đặc tính chuyên dùng nhất là định hình lá hazmonica hoặc hình Ziczac. 

Ứng dụng của bấc thấm

Chờ một lát – Có thể bạn muốn biết giá của các loại bấc thấm đứng và Bấc thấm ngang mà Hưng Phú có cung cấp. Hãy xem link dưới đây biết đâu bạn cần. 

Từ khi Bấc thấm đứng và Bấc thấm ngang được ứng dụng, một số ít công trình trên nước Mỹ như đường Cao tốc ở Califonia những năm 1930 vẫn chưa thay thế được các cống thoát nước bằng cát mãi tận sau năm 1970 với các Nhà thiết kế Địa kỹ thuật tư nhân mới có giải pháp thay thế bằng Bấc thấm lỏi nhựa.

Ứng dụng chính của Bấc thấm là một loại vật liệu dẫn nước dưới lòng đất, từ vật liệu này các kỹ sư có các biến thể được ứng dụng linh hoạt là Ống địa kỹ thuật, điều thú vị là Ống địa kỹ thuật lại được sử dụng rất nhiều ở Hà Lan trong công tác thoát nước chống ngập úng cho vùng trủng thấp để canh tác nông nghiệp. 

Ổn định nền móng

Như giới thiệu của chúng tôi trong bài viết trước về công tác gia cố nền đất yếu bằng Vải địa kỹ thuật, công trình Nhà máy đóng tàu Ba Son thuộc Bộ Quốc phòng. Công tác ổn định nền móng của Bấc thấm đứng được sử dụng với một khối lượng rất lớn để ổn định nền móng và gia tải bằng cát.

Những địa tầng phức tạp của đất như vùng giáp Sông thị vải hoặc cảng Cái mép, thường có những túi nước hoặc nền móng của nó vô cùng bất ổn, để xây dựng công trình cầu cảng trên những vùng đất này đòi hỏi xử lý ổn định nền móng trong một thời gian ngắn, chỉ có Bấc thấm đứng mới có thể đáp ứng các yêu cầu này.

Độ ổn định của nền sau xử lý đạt từ 90 đến 95% quả là một con số lý tưởng. 

Việc xây dựng Cung điện hoàng gia Brunei phải được hoàn thành trước tháng 7 năm 1983 (Thực ra Brunei giành độc lập ngày 1 tháng 1 năm 1984) từ Anh quốc.

Việc tính toán này được thực hiện cách đó ít năm cụ thể là năm 1981, nhưng không may nền móng của cung điện này một phần nằm trên một vùng đất có trầm tích vô cùng phức tạp và rất yếu với nhiều túi nước bên dưới.

Đất nước Brunei nằm trên một hòn đảo địa tầng của nó không ổn định. Vùng định cư quanh đó có địa tầng bên trên dày không quá 2,4m, và tầng đất nén 60 bộ Anh tương đương 18m.

Công việc ổn định nền móng thông thường gia tải không có Bấc thấm và “chờ lún” phải mất 13 năm, nhưng chỉ đạt 50% độ ổn định của nền móng. 

Như minh họa ở trên, công trình cung điện Hoàng Gia Brunei phải được rút ngắn thời gian thi công, vùng định cư phải được tăng tốc ổn định nền móng, các kỹ sư thời đó bắt đầu đặt các rảnh đóng bấc thấm với công nghệ thời đó chỉ đóng xuống sâu nhất là 80 bộ Anh, tương đương với 24m.

Gia tải là một phần của công tác xử lý nền móng, ở đó các kỹ sư công trình họ đắp lên nền đất một lớp cát hoặc một lớp đá, tạo sức nặng lên bề mặt để nền đất lèn chặt lại với nhau tạo thành các ống “mao dẫn” ép các túi nước trong địa tầng lên mặt đất để tạo độ ổn vững cho nền móng.

Cung điện hoàng gia Sultan của Brunei không thể chờ 13 năm để ổn định nền móng mới xây, các kỹ sư bắt đầu đóng các “ma trận” ống dẫn Bấc thấm đứng cứ cách 2 bộ anh 2 foot tương đương 0,6m là cắm xuống một điểm sâu từ 20 đến 24m với công nghệ cắm bấc thời đó là tối đa.

Công trình tăng cường gia tải bằng cát đắp và sau 6 tháng đã ổn định nền móng lên đến 90%. Một kỳ tích đối với xử lý nền đất yếu thời đó. 

Một công trình thi công cắm bấc thấm đứng

Bấc thấm dùng Xử lý môi trường & Cải tạo đất

Bấc thấm đứng và Bấc thấm ngang cũng được ứng dụng trong công tác xử lý môi sinh, thông thường các bãi chôn lấp rác dùng màng chống thấm HDPE  hoặc LDPE làm lớp bọc phân cách, qua thời gian bị tác động của địa tầng bên dưới bị xuyên thủng hoặc những áp lực từ các túi rác bung vỡ.

Nước mạch ngầm của nó lan vào đất gây ô nhiễm nghiêm trọng đến nguồn nước cho một vùng rộng lớn, việc xử lý này rất tốn kém nhưng cũng khá hiệu quả bằng phương pháp bơm hút chân không. 

Vì không phải xây dựng công trình trên nền móng của nó, do đó không có một áp lực gia tải nào được thực hiện trên bề mặt, công tác cải tạo môi sinh là hút nước bị ô nhiễm trong đất và trả lại tính vốn có của đất trước đó.

Một phương pháp thường sử dụng trong công tác của các kỹ sư Địa kỹ thuật. 

Một công trình cải tạo đất bằng phương pháp hút chân không

Có bao nhiêu loại bấc thấm

Bấc thấm đứng 

Bấc thấm đứng là một ống dẫn nước ngầm từ lòng đất lên bề mặt theo chiều đứng. Cấu tạo của loại bấc này thông dụng nhất là chiều rộng 10cm và có bề dày tùy theo loại của Bấc được ứng dụng trong từng dự án cụ thể, thông thường các loại Bấc có độ dày từ 0,5 đến 0,7cm và bản rộng là 10cm.

Lỏi nhựa bên trong được định hình theo zixzac hoặc hình Hamonica rảnh dọc theo chiều đứng của Bấc. Lỏi nhựa có rảnh này như một ống mao dẫn để thoát nước từ dưới lòng đất lên trên bề mặt nhờ sức nặng của khối gia tải.

Lớp vải lọc có tính thấm nước cao và chịu được trong môi trường Axit hoặc kềm hóa trong một thời gian rất dài.

Một loại Bấc thấm đứng A7 của Thái Lan

Và thông số kỹ thuật của Bấc thấm A7

Bấc thấm ngang 

Bấc thấm ngang là một ống dẫn dẹp có bản rộng từ 15cm trở lên và có độ dày từ 0,5cm đến 0,8cm, dùng đề thoát nước theo phương ngang trên mặt đất, Bấc thấm Ngang không dùng máy chuyên dụng để cắm, mà dùng kim bấm để kết nối với Bấc thấm đứng tạo một hệ thống thoát nước cả hai phương ngang và dọc.

Cấu tạo của Bấc thấm ngang cũng bao gồm một lỏi nhựa được bao quanh bởi một lớp vải địa kỹ thuật không dệt có tính thấm nước cao và kích thước lổ nhỏ. Để tạo tính thoát nước mạnh trên bề mặt, có thể có gia tải hoặc không có gia tải.

Bấc thấm đứng cấu tạo khác biệt với bấc đứng là bản rộng và dày, định hình lỏi nhựa bên trong là rất đa dạng, có thể là bề mặt lồi lỏm, hoặc âm dương, chứ không phải định hình như bấc đứng.

Phần lõi (Core): làm bằng nhựa Polyvinyl Chloride tạo rãnh dẫn nước (provide channels for waterto flow), Lõi này chịu được áp lực cao và khả năng kháng nén đủ để chịu được tải trọng vật liệu đắp và quá trình thi công do cấu tạo bởi các lỗ dập nổi đặc biệt trên lõi và cấu tạo này cho phép thoát nước cao.

 Phần vỏ lọc (Filter jacket): làm bằng vải địa kỹ thuật không dệt bằng vật liệu Polyester có khả năng lọc và thoát nước rất cao, độ bền ổn định không bị suy giảm trong môi trường ẩm ướt.

Bấc thấm ngang có các loại thông dụng nhất là bản rộng từ 20cm, 30cm, và có loại tới 60cm. Mỗi loại tùy thuộc vào yêu cầu của dự án như, thoát nước kết hợp với bấc đứng thường có bản rộng 20 hoặc 30cm.

Thoát nước thay thế cho bề mặt mái dốc có thể sử dụng bản rộng từ 60cm trở lên. Tùy vào từng dự án cụ thể để các kỹ sư thiết kế có thể sử dụng linh hoạt cho công trình.

Thi công Bấc thấm như thế nào ?

Thi công cắm bấc thấm đứng ổn định nền móng yếu

Bấc thấm đứng được sản xuất theo quy cách chiều dài cuộn lá 300m và bản rộng 10cm, được thi công bằng một máy cắm bấc chuyên dụng.

Một máy cắm Bấc thấm đứng chuyên dụng.

Máy cắm bấc tùy theo yêu cầu của dự án để có máy cắm từng độ sâu khác nhau, một công trình gia cố nền móng cho trụ đỡ của đường cao tốc có thiết diện nhỏ và có lực gia tải lớn đòi hỏi máy cắm bấc đứng đạt độ sâu 42m, đây là máy cắm bấc sâu nhất hiện nay trên thị trường. 

Những nền móng đơn giản, có mặt rộng không yêu cầu cắm bấc thấm đứng sâu quá 25m vì gia tải không lớn và cần tiết kiệm chi phí cho dự án. Độ dày hay còn gọi là khoảng cách của các cọc cắm bấc cũng khác nhau tùy theo dự án, tiến độ thời gian và lực gia tải, thông thường các cọc cắm bấc cách nhau 1m hoặc 0,5m, độ sâu từ 25 đến 32m. 

Loại Đất nào thích hợp cho công tác cắm Bấc thấm: 

Ngoài nền đá, và đất đóng băng. Nền đá thì không cần phải cắm bấc làm gì nữa, đất đóng băng không thể đóng Bấc thấm đứng vì không có tác dụng của công tác gia tải và thoát nước theo chiều đứng.

Chỉ có các loại đất sau: Đất hữu cơ, có sét nén có độ nhạy thấp, đất sét có tính thấm nước thấp đến trung bình. Lớp đất có các trầm tích than bùn, đất pha cát và bùn, đất nạo vét.

Thông thường các dự án muốn sử dụng Bấc thấm đứng, các kỹ sư địa chất đã khoan thăm dò địa tầng của các lớp trầm tích cùng thi công nền móng có sử dụng được bấc thấm hay không. 

Thi công hút chân không bằng phương pháp trải màng chống thấm HDPE

Như phần trước của bài này, bạn lướt qua phần Bấc thấm xử lý môi trường và cải tạo đất như hình minh họa trên đây là một phương pháp thi công kết hợp giữa màng chống thấm HDPE và gia tải cùng với hút chân không.

Trước hết công tác cắm bấc thấm đứng bằng máy chuyên dụng kết thúc, tiếp đến thi công trải một lớp màng chống thấm HDPE trùm lên toàn bộ nền móng. Lớp HDPE này tạo một túi kín khí trên bề mặt, sau đó dùng máy hút không khí trong nền để thoát nước theo chiều dọc về hai bên rảnh thoát.

Hình minh họa trong công tác xử lý cải tạo đất mà các bạn đã thấy bên trên. Phương pháp này tuy tốn kém nhưng rút ngắn thời gian rất nhiều so với phương pháp gia tải, nếu kết hợp cả hay phương pháp này thì thời gian càng rút ngắn hơn nữa. 

Thi công bấc thấm đứng gia tải kết hợp thoát nước theo phương ngang

Kết hợp hai loại bấc thấm đứng và bấc ngang để gia tải ổn định nền móng, phương pháp này thường sử dụng nhiều nhất trong công tác xử lý nền đất yếu. Tốc độ ổn định tùy theo lớp gia tải bên trên bề mặt, thông thường các công trình như sân golf, nhà máy, hoặc các khu dân cư. 

LỜI KẾT

Sử dụng bấc thấm để xử lý nền móng yếu tiết kiệm chi phí rất lớn so với phương pháp thoát nước bằng cống cát truyền thống. Một khu đô thị được mọc lên sừng sửng đáng ngạc nhiên như đô thị Thủ Thiêm trong một thời gian ngắn như một điều kỳ diệu.

Sự kết hợp giữa Bấc thấm, Vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật là phương pháp xử lý hiện đại, nhanh chóng và hiệu quả nhất trong xây dựng hạ tầng cơ bản. 

Hưng Phú am hiểu rất rõ các vật liệu này qua kinh nghiệm 10 năm thương mại cũng như đồng hành với các nhà máy sản xuất tại Việt Nam, nay Hưng Phú sản xuất Lưới thép Rọ đá, thảm đá, và tương lai sẽ sản xuất Bấc thấm đứng và Bấc thấm ngang để cung ứng cho thị trường ở Việt Nam và xuất khẩu.

Hiện nay những vấn đề môi trường và công tác địa kỹ thuật có rất nhiều công nghệ và giải pháp mới du nhập vào Việt Nam, để nắm bắt xu thế phát triển này, Hưng Phú luôn đồng hành và cập nhật các công nghệ từ các nước tiên tiến trên thế giới về giải pháp Địa kỹ thuật và môi trường. 

Bạn có câu hỏi nào xin hãy để lại comment bên dưới, hoặc đăng ký một email để theo dõi tin và bài viết mới nhất từ website của chúng tôi nhé. Trân trọng cám ơn và hẹn gặp lại ở loạt bài sau.