01-2007-vkhtl
Bộ nông nghiệp v phát triển nôngTccs
thôn
Viện khoa học thuỷ lợi

Tiêu chuẩn cơ sở

Tccs 01 - 2007 - vkhtl

Hớng dẫn thiết kế thi công vảI chống thấm trong
công trình thuỷ lợi

H nội - 2007
3


Tccs 01-2007-vkhtl
Lời nói đầu
Tiờu chun c s TCCS 01/2007/VKHTL c xõy dng trờn c s cỏc
ti liu hng dn lp t v qun lý cht lng cụng trỡnh ca nc ngoi v
vi chng thm (geomembrane) v kinh nghim thit k thi cụng loi vt liu
ny Vit Nam t nm 1990 tr li õy.
Tiờu chun ny ban u d kin biờn son l tiờu chun ngnh. Sau ú
B Nụng nghip v Phỏt trin nụng thụn chuyn thnh tiờu chun c s, giao
cho Vin khoa hc Thu li ban hnh phự hp vi Lut Tiờu chun v Qui
chun k thut mi ban hnh v cú hiu lc t ngy 01 thỏng 01 nm 2007.
Cơ quan biên soạn:
Viện khoa học thuỷ lợi
Biên soạn:
PGS.TS. Lê Minh (chủ biên)
KS. Nguyễn Bá Yêm

2.1 Phơng pháp lựa chọn vật liệu
8
2.2 Phơng pháp thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý màng CT
9
III. Phơng pháp thiết kế hồ chứa vừa và nhỏ có sử dụng màng CT
20
3.1 Các yếu tố cơ bản tính toán dung tích hồ chứa nớc sinh hoạt
21
3.2 Thiết kế mái
22
3.3 Hệ thống tiêu ngầm và thoát khí
22
3.4 Rãnh neo
23
3.5 Các biện pháp bảo vệ màng chống thấm
23
3.6 Hệ thống mái hứng, cửa xả nớc bẩn, cửa thu và lọc thô
24
3.7 Tràn
24
3.8 Cửa xả đáy
24
3.9 Lọc tinh
25
IV. Phơng pháp thi công màng chống thấm
29
4.1 Trang thiết bị và dụng cụ phục vụ thi công
29
4.2 Các nguyên tắc cơ bản lắp đặt màng chống thấm
29



Tccs 01-2007-vkhtl
I. Qui định chung
1.1. Đối tợng và phạm vi áp dụng:
- Hớng dẫn này dùng cho thiết kế và thi công màng chống thấm tơng
tự nh: đất sét, thảm sét, bentonite,trong các kết cấu chống thấm của hồ
chứa, ao chứa, bể treo dung tích dới 50.000 m3 nớc.
- Có thể tham khảo hớng dẫn này khi thiết kế thi công kết cấu chống
thấm bảo vệ mái đập (đập đất, đập đá ) hoặc làm lớp chống thấm trong công
trình xử lý chất thải, các mỏ khai khoáng, các nhà máy chế biến dầu
mỏchống ô nhiễm nguồn nớc, bảo vệ môi trờng.
- Khi sử dụng tài liệu chỉ dẫn thiết kế, lắp đặt do nhà máy sản xuất
màng chống thấm cung cấp cần đối chiếu với nội dung của hớng dẫn này để
tối u hoá qui trình thiết kế thi công.
1.2. Giới thiệu chung về màng chống thấm:
1.2.1 Định nghĩa:
Màng chống thấm (còn gọi là vải chống thấm) là sản phẩm polyme
tổng hợp ở dạng cuộn hoặc tấm, có hệ số thấm rất thấp (K = 10-12 ữ 10-16cm/s),
đợc sử dụng để chống thấm cho công trình.
1.2.2 Thành phần cấu tạo màng chống thấm:
Màng chống thấm đợc chế tạo từ polyme và các chất phụ gia. Tỷ lệ
phối liệu các chất tuỳ thuộc vào đơn pha chế của từng nhà sản xuất hoặc theo
yêu cầu kỹ thuật của từng loại công trình cụ thể.
Loại màng HDPE (High Density PolyEthylene) có thành phần cơ bản
gồm: 95% ữ 97% polyme; 2,0% ữ 2,7% bột than; còn lại là chất chống tia cực
tím, chất chống oxy hoá và chất ổn định nhiệt.
1.2.3 Ký hiệu sản phẩm:
Màng chống thấm đợc xuất khẩu dới dạng cuộn có trọng lợng từ
1300kg/cuộn đến 1400kg/cuộn.

- Cờng độ chịu kéo: Là ứng suất lớn nhất trên mặt cắt ngang nhỏ nhất ban đầu
của mẫu thí nghiệm trong quá trình kéo, tính bằng N, KN hoặc Lbs(Poundsforce).
- Độ giãn dài: Là tỷ số giữa chiều dài của mẫu tại thời điểm bất kỳ trong quá
trình kéo và chiều dài ban đầu của mẫu thí nghiệm, tính bằng %.
- Độ bền kháng xé: Là lực kháng xé của màng chống thấm ở tốc độ xé
50mm/phút, tính bằng N hoặc Lbs.
- Độ bền kháng thủng (dạng thanh): Là lực kháng thủng của màng chống thấm
khi thanh chọc hình trụ có đờng kính 8mm xuyên vuông góc với bề mặt màng
với tốc độ 300mm/phút, tính bằng N hoặc Lbs.
1.4 Các chữ viết tắt:
địa kỹ thuật = ĐKT, Chống thấm = CT, High density polyethylene = HDPE

7


Tccs 01-2007-vkhtl
II. Phơng pháp Lựa chọn v thí nghiệm mng chống thấm
2.1 Phơng pháp lựa chọn vật liệu:
- Trờng hợp ngời thiết kế không chỉ định đích danh loại màng CT
cần sử dụng mà chỉ đa ra yêu cầu kỹ thuật của màng, việc lựa chọn vật liệu
phải qua các bớc sau:
Bớc 1: Thu thập thông tin: Trên cơ sở danh mục giới thiệu sản phẩm
của nhà sản xuất cung cấp, chọn một vài loại vật liệu có đặc tính kỹ thuật
tơng đơng hoặc tốt hơn so với thiết kế.
Bớc 2: Kiểm tra: lấy mẫu từ nhóm vật liệu lựa chọn gửi tới các phòng
thí nghiệm hợp chuẩn để xác định các tính chất cơ lý. Để tăng độ tin cậy, nên
đồng thời gửi mẫu đến các phòng thí nghiệm khác nhau.
Bớc 3: Lựa chọn nhà cung cấp: Từ các số liệu thí nghiệm kiểm tra mẫu
vật liệu, kết hợp các yếu tố khác nh: khả năng cung cấp của nhà sản xuất, giá
thành sản phẩm chọn loại vật liệu đa vào sử dụng.


ASTM - D638/ DạngIV

KN/m

4

Cờng độ chịu kéo tại điểm uốn ASTM - D638/ DạngIV

KN/m

5

Độ giãn dài tại điểm đứt

ASTM D792

ASTM - D638/ Dạng IV

kg/m3

%

8


Tccs 01-2007-vkhtl
6

Độ giãn dài tại điểm uốn


Chỉ số chảy dẻo

ASTM - D1238

g/10min

2.2.1 Phơng pháp xác định độ dày tiêu chuẩn màng CT theo tiêu chuẩn
ASTM - D5199
+ Phạm vi sử dụng:
Phơng pháp này sử dụng để đo độ dày tiêu chuẩn cho vải, màng, lới
và vật liệu địa kỹ thuật.
+ Phơng pháp đo:
Độ dày tiêu chuẩn của vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp đợc xác định bởi
khoảng cách giữa hai bản mặt của thiết bị đo khi tiếp xúc với hai mặt của vật
liệu với lực ép tiêu chuẩn 2 kPa cho vải địa kỹ thuật; 20 kPa cho màng địa kỹ
thuật trong thời gian 5 giây.
+ Thiết bị thí nghiệm:
- Khuôn lấy mẫu: Chế tạo bằng thép, hình tròn đờng kính 75mm (H.2.1)
- Thiết bị đo: Các bộ phận của thiết bị đo (Hình H.2.2) gồm:
* Đồng hồ bách phân có độ chính xác 0,02mm
* Bàn ép trên chuyển động lên xuống hình tròn có đờng kính 56.4mm
(2.22 in) phía trên chất tải.
Khi đo độ dày màng chống thấm, áp lực lên mẫu đo là 20 kPa 0.2
(2.9 0,03 psi)
Khi đo độ dày vải địa kỹ thuật, áp lực lên mẫu đo là 2 kPa 0,02 (0.29
0,003 psi)
* Chiều dày tối đa cho phép của mẫu là 10mm
- Mẫu thí nghiệm: Mẫu thí nghiệm hình tròn, đờng kính 75mm. Lấy mẫu
bằng dụng cụ chuẩn (H.2.1)

+ Phạm vi sử dụng:
Dùng để xác định khối lợng riêng của chất nhựa rắn ở dạng màng,
cọng, ống và các sản phẩm tơng tự.
+ Định nghĩa:
- Tỷ trọng tơng đối: là tỷ số của khối lợng trong không khí của phần vật liệu
không thấm nớc ở 230c và hiệu số của khối lợng trong không khí và khối
lợng của chính nó trong nớc tinh khiết không có bọt khí ở cùng nhiệt độ.
- Ký hiệu Sp 23/230C
- Tỷ trọng: là khối lợng trong không khí của phần vật liệu không thấm nớc
ở 230C
- Ký hiệu: D23; đơn vị đo: kg/m3
+ Phơng pháp đo:
- Xác định khối lợng của mẫu thử trong không khí.
- Nhúng mẫu vào chất lỏng, xác định khối lợng của mẫu trong chất lỏng.
- Tính tỷ trọng tơng đối của mẫu từ đó suy ra tỷ trọng của mẫu.

10


Tccs 01-2007-vkhtl
+ Thiết bị thí nghiệm:
- Cân phân tích có độ chính xác 0,05%;
- Kẹp giữ mẫu trong chất lỏng;
- Vật nhấn chìm mẫu vào chất lỏng (thờng dùng cục chì) có đặc điểm: không
bị ăn mòn trong chất lỏng, có trọng lợng riêng không nhỏ hơn 7, có bề mặt
trơn nhẵn không sắc nhọn;
- ống chứa chất lỏng có khắc vạch đo thể tích;
- Nhiệt kế có độ chính xác 0,10C;
- Nớc cất đã loại bỏ hoàn toàn bọt khí.
+ Mẫu thử:

Tccs 01-2007-vkhtl
2.2.4 Phơng pháp xác định cờng độ chịu kéo của màng CT theo tiêu chuẩn
ASTM-D638 dạng IV
+ Phạm vi áp dụng:
- Tiêu chuẩn ASTM - D638 dạng IV dùng để xác định các tính chất chịu kéo
của màng CT có chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 4mm, trong điều kiện tiêu
chuẩn về áp suất, nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ kéo.
- Tiêu chuẩn ASTM -D638 dạng V, dạng II: áp dụng cho màng CT có độ dày

D- khoảng cách ngàm kẹp

65

2,5

R- bán kính đờng tròn trong

14

0,56

R0 - bán kính đờng tròn ngoài

25

1,0

12


Tccs 01-2007-vkhtl

+ Trình tự thí nghiệm :
- Điều hoà mẫu trong điều kiện: nhiệt độ: 23 20C , độ ẩm: 50 5%, thời
gian: 40h.
- Điều kiện thí nghiệm:
Thí nghiệm mẫu tiến hành dới áp suất khí quyển: nhiệt độ: 23 20C; duy trì
độ ẩm: 50 5%.
- Tốc độ kéo mẫu: Chọn theo bảng 2.3. Giá trị nhỏ dùng cho màng CT từ vật

5 (0.2) 25%
50 (2) 10%
1 (0.05) 25%
10 (0.5) 25%
50 (2) 10%
500 (20) 10%
50 (2) 10%
500 (20) 10%

Mẫu thí nghiệm chế tạo theo dạng IV đối với loại màng CT mềm (dẻo)
có chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 4mm chọn tốc độ kéo 50mm/phút 10%
(2 in 10%) .
Tính kết quả
- Đồ thị biểu diễn quan hệ lực kéo và độ dãn dài của mẫu do máy ghi lại có
dạng điển hình nh hình H 2.5 (còn gọi là đờng cong ứng suất).

13


Tccs 01-2007-vkhtl
Đờng quan hệ trên có những điểm đặc trng sau:
* Điểm uốn (Yield point) hay còn gọi điểm tới hạn (điểm A): Là điểm
mà độ giãn dài tăng trong khi ứng suất kéo không tăng.
* Điểm đứt (break point): là điểm tại đó mẫu thí nghiệm kéo bị phá huỷ
hoàn toàn (điểm B).
- Tính cờng độ chịu kéo và độ giãn dài:
* Cờng độ chịu kéo tại điểm uốn (Tensile Strength at Yield point): là
ứng suất xác định tại điểm uốn (giá trị AT ), tính bằng lực kéo tại điểm uốn
chia cho bề rộng nhỏ nhất của mẫu. Đơn vị đo là N/mm; KN/m hoặc Lbs/in.
* Cờng độ chịu kéo tại điểm đứt (Tensile Strength at break): là ứng


Trong đó:

( 2.7 )

L0: khoảng cách ban đầu.
L: khoảng cách tại điểm bất kỳ trên biểu đồ.

14


Tccs 01-2007-vkhtl
2.2.5 Phơng pháp xác định độ bền kháng xé của màng CT theo tiêu chuẩn:
ASTM - D1004
+ Phạm vi sử dụng:
Tiêu chuẩn ASTM -D1004 dùng để xác định sức kháng xé của màng
CT ở tốc độ kéo (xé) 50mm/phút (2in/min). Đơn vị đo: N (Newton) hay Lbs
(Pounds - Force).
+ Thiết bị thí nghiệm:
Thiết bị xác định độ bền kháng xé của màng CT là máy kéo vạn năng
đợc trình bày trong tiêu chuẩn xác định cờng độ chịu kéo ASTM - D638
dạng IV.
+ Mẫu thí nghiệm:
- Hình dạng và kích thớc mẫu thí nghiệm xác định độ bền kháng xé của màng
CT theo tiêu chuẩn ASTM - D1004 trình bày trên hình H.2.6
- Độ chính xác đối với đơn vị đo chiều dài mẫu là 0,002(0.051mm)
- Độ chính xác đối với góc lợn của mẫu là 0,50
- Số lợng mẫu: Không ít hơn 10 mẫu cho mỗi chiều dọc và ngang cuộn.
+ Điều hoà mẫu trong điều kiện:
Nhiệt độ 23 20 C


- Trong trờng hợp không yêu cầu xác định độ bền kháng xé theo mỗi chiều,
độ bền kháng xé của màng là giá trị trung bình độ bền kháng xé của 2 chiều.
2.2.6 Phơng pháp xác định độ bền kháng thủng của màng CT theo tiêu chuẩn
ASTM - D4833
+ Phạm vi áp dụng:
Tiêu chuẩn ASTM - D4833 xác định độ bền kháng thủng áp dụng cho
màng CT tổng hợp có hệ số thấm rất thấp, thờng sử dụng chống thấm cho
đập, bể chứa nớc, dầu, dung môi, trong xây dựng, kiến trúc và các hệ
khác.
+ Thiết bị thí nghiệm:
- Máy kéo nén vạn năng : đợc mô tả H.2.3 trong phần giới thiệu tiêu chuẩn
ASTM - D638
- Thiết bị kẹp mẫu:
Thiết bị kẹp mẫu có hình tang trống chế tạo bằng thép có hình dạng và kích
thớc chỉ dẫn trên hình H.2.7
- Thanh chọc : chế tạo bằng thép không rỉ có hình dạng và kích thớc mô tả ở
hình H.2.8
Thanh chọc nối trực tiếp với bộ cảm ứng lực bằng ren, trong suốt quá
trình thí nghiệm diễn biến sức kháng thủng của vật liệu hiển thị trên màn hình
máy tính hoặc màn hình chỉ thị của máy thí nghiệm.
+ Mẫu thí nghiệm:
Mẫu đợc chế tạo từ khuôn lấy mẫu hình tròn đờng kính 100 0,5mm. Số
lợng từ 10 đến 15 mẫu và điều hoà trong điều kiện tiêu chuẩn:

16


Tccs 01-2007-vkhtl
- Nhiệt độ 21 2 oC

Tải trọng
Bàn ép
Mẫu

H.2.1: Khuôn lấy mẫu

H.2.2: Thiết bị đo độ dày
Bộ cảm biến lực

Dầm cố đinh

Ngàm kẹp mẫu

Mẫu

Dầm chuyển động

Máy tính

Hộp điều khiển

Hộp số

H.2.3. Máy kéo vạn năng

L0

W0

W


H.2.5: Đờng cong ứng suất
101.6
900

19.05
R12.7
12.7

R19.05
R25.4

26.95
28.4

50.8

H.2.6: Mẫu thí nghiệm kháng xé

1000.025mm
450.025mm
68mm
Mẫu TN

R370.025mm
12mm
130mm
150mm

18mm

đến 30 năm), do vậy nếu áp dụng các biện pháp bảo vệ hữu hiệu (chống cháy,
chống phá hoại của ngời xấu, gia súc: trâu, bò và rủi ro của tự nhiên: lở
đất, đá lăn, cây đổ) thì không cần thiết kế lớp bảo vệ bề mặt màng chống
thấm.

20


Tccs 01-2007-vkhtl

3.1. Các yếu tố cơ bản tính toán dung tích hồ chứa nớc sinh hoạt:
3.1.1. Các bớc công nghệ thiết kế hồ chứa dung tích vừa và nhỏ phục vụ cấp
nớc sinh hoạt cho đồng bào dân tộc miền núi, hải đảo gồm:
Mái hứng

Rnh dẫn dòng

Hồ chứa

Hệ lọc tinh

Bể nớc sạch

Mơng thu

Cửa thu+Lọc thô

Cấp trực tiếp

Hệ thống cấp nớc

Tccs 01-2007-vkhtl
3.2. Thiết kế mái:
Hồ chứa có dạng hình học bất kỳ, mái có thể thiết kế nửa chìm nửa nổi kè rọ
đá hoặc đất đắp ( H.3.2 và H.3.3)
Yêu cầu kỹ thuật thiết kế mái:
- Đỉnh mái cách mặt đất tự nhiên ít nhất 0.5m
- Độ dốc mái phụ thuộc vào kết quả tính toán ổn định
- Dạng mái thiết kế phải tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn trải, hàn màng
chống thấm sau này. Không nên thiết kế dạng mái hình bậc thang .
- Mái phải đạt độ ổn định tốt nhất: Vận dụng các biện pháp gia cố trong từng
điều kiện cụ thể (sử dụng các loại vật liệu nh: geotextiles, geonet, cọc, kè,
gabion) để mái đạt đợc sự ổn định tốt nhất. Vì đây là một trong những yếu
tố cơ bản quyết định chất lợng công trình sau này.
- Đối với hồ chứa có chiều sâu lớn (H>5m) nên thiết kế từ 1ữ2 cơ để tăng độ
ổn định mái.
3.3. Hệ thống tiêu ngầm và thoát khí :
Toàn bộ lòng hồ và mái phải thiết kế hệ thống tiêu thoát nớc ngầm và
thoát khí (xem sơ đồ bố trí tổng thể hình H.3.6) dạng rãnh kết hợp với đá, sỏi,
ống khoan lỗ cuốn bằng vải lọc xung quanh (H.3.4a & H.3.4b).
Các rãnh thoát nớc này dẫn đến giếng bơm hoặc thoát trực tiếp. Khí
đợc thoát trực tiếp qua hệ thống ống dẫn bố trí xung quanh mái ra ngoài.
Các rãnh thoát nớc phải bảo đảm yêu cầu kỹ thuật sau:
- Kích thớc rãnh tiêu ngầm thiết kế theo kết quả tính toán từ các tài liệu khảo
sát lu lợng nớc ngầm và thuỷ lực.
- Rãnh tiêu dốc về phía giếng thu.
- Hệ thống thoát nớc, thoát khí mái có thể sử dụng ống nhựa đờng kính chọn
từ kết quả tính toán trên cơ sở các số liệu khảo sát lu lợng nớc ngầm và tính
toán thuỷ lực, khoan lỗ cuốn vải lọc xung quanh chôn dọc mái, khoảng cách
đặt ống lấy theo kết quả tính toán trên cơ sở khảo sát nớc ngầm và thuỷ lực.
3.4. Rãnh neo:

mỗi ô từ 4 ữ 6m2, trải lớp đệm (vỏ bao ximăng, vải dứa hoặc vải lọc) trớc khi
đặt cốt thép. Trít mạch giữa các ô bằng vữa ximăng cát vàng.
* Bê tông tấm lát: Phải thiết kế dầm phân ô và có thêm lớp đệm bề mặt
màng CT ( nên sử dụng vải Điạ kỹ thuật) trớc khi lắp đặt tấm bê tông.
- Độ dày của tấm bê tông: Trong từng điều kiện cụ thể tính toán sao cho bảo
đảm sự bền vững và ổn định trong quá trình khai thác, vận hành công trình.
Chú ý tác động, ảnh hởng của sóng gió

23


Tccs 01-2007-vkhtl
3.6. Hệ thống mái hứng, cửa xả nớc bẩn, cửa thu và lọc thô:
+ Mái hứng:
- Chọn mái hứng: Sử dụng mái hứng tự nhiên bằng cách lợi dụng độ dốc
của triền núi.
Các mái hứng nhân tạo có thể lợi dụng mái nhà, mái lớp học hoặc dựng
khung bằng tre, gỗ, bêtôngđể hứng nớc ma.
- Vật liệu lợp mái: Dùng tấm tôn, nhựa, ngói, phên tre, nứa,Tuyệt đối
không dùng loại tấm lợp làm ô nhiễm nguồn nớc nh các loại có chứa
Amiăng hoặc phụ gia độc hại.
- Diện tích mái hứng tính toán trên cơ sở lợng nớc cần thu. Dựa vào
các tài liệu thuỷ văn và dung tích hồ chứa.
+ Hệ thống cửa thu+lọc thô và cửa xả nớc: Thiết kế nh hình H.3.8
Nguyên lý làm việc của hệ thống này nh sau:
Nớc từ mái hứng theo rãnh dẫn dòng chảy vào mơng thu. Mở cửa xả
để thoát nớc bẩn (rác, lá cây, phân trâu, bò) của trận ma đầu mùa, sau đó
đóng lại trong suốt quá trình thu nớc. Cửa thu đợc chắn bằng các tấm bê
tông lỗ, giữa các tấm chắn đổ vật liệu lọc (nh: Cát, đá, sỏi, than củi, vải
lọc). Nớc qua cửa thu đã đợc loại bỏ các chất bẩn cơ học có kích thớc

ngang

Thiết bị khử trùng

Dựa vào chất lợng nớc thu đợc và điều kiện cho phép để chọn dây chuyền
công nghệ xử lý nớc mặt sao cho đạt tiêu chuẩn nớc sạch và rẻ nhất.

25


Tccs 01-2007-vkhtl

Mái hứng tự nhiên
Rãnh dẫn dòng

Cửa thu+lọc thô
Mơng thu
Cửa xả nớc bẩn

Cửa xả đáy

Sân
cấp
nớc

Bể
lọc
tinh

Bể nớc sạch

H.3.5a: Rnh neo dạng U

1m

H.3.5b: Rnh neo dạng V

Lớp bảo vệ bề mặt
Màng chống thấm
Lớp bảo vệ phía dới
Vải lọc
Nền

H.3.7: Các lớp bảo vệ màng chống thấm

Cửa xả

Mơng thu nớc

Tấm bê tông lỗ

Vật liệu lọc

Hồ chứa
Hồ chứa
H.3.8: Cửa thu và lọc thô

27