Trong kỹ thuật xây dựng, vấn đề bồi lắng luôn là một vấn đề rất quan trọng. Hệ thống thoát nước composite ba chiều là một vật liệu thoát nước thường được sử dụng trong các dự án lớn. Vậy, liệu nó có thể ngăn ngừa được hiện tượng bồi lắng và tắc nghẽn?
1. Đổi mới cấu trúc
Hệ thống thoát nước composite ba chiều bao gồm vải địa kỹ thuật hai mặt và lõi vải địa kỹ thuật ba chiều. Lõi lưới được làm từ polyetylen mật độ cao (HDPE). Quá trình tạo hình ba chiều tạo thành mạng lưới gân đan chéo, và tính độc đáo của nó được thể hiện ở hai khía cạnh sau:
1. Hệ thống lỗ rỗng phân cấp: khoảng cách giữa các gờ dọc của lõi lưới là 10-20 mm. Gờ nghiêng phía trên và gờ phía dưới tạo thành kênh dẫn hướng ba chiều, phù hợp với thiết kế độ dốc lỗ của vải địa kỹ thuật (lớp trên 200 μm, lớp dưới 150 μm). Kích thước hạt có thể giữ lại lớn hơn 0,3 mm, tạo thành hệ thống lọc phân cấp “lọc thô - lọc tinh” thực sự.
2. Thiết kế chống lún: Độ dày gân lõi lưới lên đến 4-8 mm, dưới tải trọng 2000 kPa, hơn 90% độ dày ban đầu vẫn có thể được duy trì, nhằm tránh tình trạng vải địa kỹ thuật bị lún vào lưới do nén cục bộ. Theo dữ liệu kỹ thuật của một bãi chôn lấp, sau 5 năm sử dụng, lớp thoát nước sử dụng vật liệu này sẽ có tỷ lệ suy giảm khả năng dẫn nước chỉ 8%, thấp hơn nhiều so với 35% của lớp sỏi truyền thống.
2. Tính chất vật liệu
1. Độ ổn định hóa học: Lõi lưới HDPE có khả năng chống ăn mòn axit và kiềm. Trong môi trường axit yếu và bazơ yếu với giá trị pH từ 4-10, tỷ lệ duy trì độ ổn định cấu trúc phân tử của nó vượt quá 95%. Vải địa kỹ thuật sợi polyester kết hợp với lớp phủ chống tia UV có thể chống lại sự lão hóa vật liệu do bức xạ tia cực tím gây ra.
2. Cơ chế tự làm sạch: Độ nhám bề mặt lõi lưới Ra được kiểm soát trong phạm vi 3,2-6,3 μm, không chỉ đảm bảo hiệu quả thoát nước mà còn tránh được hiện tượng bám dính màng sinh học do bề mặt quá nhẵn.
3. Thực hành kỹ thuật
1. Ứng dụng tại bãi chôn lấp: Tại bãi chôn lấp có công suất xử lý 2.000 tấn mỗi ngày, hệ thống chống thấm composite ba chiều và màng HDPE tạo thành một hệ thống chống thấm tổng hợp. Lõi lưới ba chiều của hệ thống có thể chịu được tải trọng va đập của nước rỉ rác lên đến 1500 m³ mỗi ngày, kết hợp với chức năng ngăn chặn dòng chảy ngược của vải địa kỹ thuật, giúp dẫn chất lỏng thấm ra theo một hướng, ngăn ngừa bùn chảy ngược. Sau 3 năm vận hành, giá trị độ giảm áp suất của lớp màng thoát nước chỉ là 0,05 MPa, thấp hơn nhiều so với giới hạn thiết kế là 0,2 MPa.
2. Ứng dụng trong kỹ thuật đường bộ: Trên một tuyến đường cao tốc ở khu vực đất đóng băng phía bắc Trung Quốc, nó có thể được sử dụng làm lớp thoát nước nền, giúp giảm mực nước ngầm xuống 1,2% bằng cách ngăn chặn sự dâng lên của nước mao dẫn. Độ cứng ngang của lõi lưới là 120 kN/m, có thể hạn chế sự dịch chuyển của lớp nền cốt liệu và giảm sự xuất hiện của các vết nứt phản xạ. Quan sát cho thấy tỷ lệ hư hỏng của các đoạn đường sử dụng công nghệ này giảm 67% so với các phương pháp nền đường truyền thống, và tuổi thọ được kéo dài lên hơn 20 năm.
3. Ứng dụng trong kỹ thuật đường hầm: Trong đường hầm đường sắt đi qua tầng đất giàu nước, mạng lưới thoát nước hỗn hợp ba chiều và màn chắn vữa được sử dụng cùng nhau để tạo thành hệ thống chống thấm “kết hợp thoát nước và ngăn chặn”. Lõi của nó có độ dẫn thủy lực là 2,5 × 10⁻³ m/s, cải thiện gấp 3 lần so với tấm thoát nước truyền thống, kết hợp với vải địa kỹ thuật, chức năng lọc có thể giảm nguy cơ tắc nghẽn hệ thống thoát nước đường hầm đến 90%.
4. Chiến lược bảo trì
1. Giám sát bằng Internet vạn vật (IoT): Các cảm biến sợi quang được nhúng trong mạng lưới thoát nước để giám sát các thông số như độ dẫn thủy lực, ứng suất và biến dạng trong thời gian thực.
2. Xử lý bằng tia nước áp lực cao: Đối với các khu vực bị tắc nghẽn cục bộ, sử dụng tia nước áp lực cao 20-30 MPa để nạo vét theo hướng mong muốn. Cấu trúc gân của lõi lưới có thể chịu được áp lực mà không bị biến dạng, và tỷ lệ phục hồi độ dẫn thủy lực sau khi xử lý đạt trên 95%.
Thời gian đăng bài: 14/06/2025
