Hệ thống thoát nước ngầm đường cao tốc
Vải địa kỹ thuật không dệt dùng để lọc trong hệ thống thoát nước ngầm đường cao tốc.
Tổng quan dự án
Dự án Mở rộng Đường cao tốc Northridge, trải dài 18 km ở vùng đồi núi thường có lượng mưa lớn theo mùa, phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng về độ ổn định của nền đường và tình trạng ngập úng. Lớp đất nền bao gồm cát mịn và đất sét pha bùn - dễ bị mất hạt và làm tắc nghẽn hệ thống thoát nước khi tiếp xúc với nước. Để bảo vệ cấu trúc nền đất, chống xói mòn đất và đảm bảo hiệu quả thoát nước lâu dài, vải địa kỹ thuật polypropylen không dệt đã được sử dụng làm giải pháp lọc cốt lõi cho mạng lưới thoát nước bên của dự án.
Lựa chọn và yêu cầu kỹ thuật của vải địa kỹ thuật
Sau khi phân tích thành phần đất và thử nghiệm hiệu suất thủy lực, dự án đã lựa chọn loại vải địa kỹ thuật không dệt kim châm 300g/m² với các đặc tính chính sau:
• Độ thấm: ≥5×10⁻³ cm/s (đảm bảo nước thấm nhanh)
• Kích thước lỗ thoát nước hiệu quả (EOS): 0,15-0,25mm (giữ lại các hạt đất mịn đồng thời cho phép nước chảy qua)
• Cường độ kéo: ≥18kN/m (MD/TD) (chịu được hiện tượng lún nền và ứng suất thi công)
• Khả năng kháng hóa chất: Chống chịu được axit, kiềm trong đất và sự phân hủy của vi sinh vật.
Kịch bản ứng dụng và quy trình triển khai
Vải địa kỹ thuật chủ yếu được sử dụng trong các rãnh thoát nước bên hông đường cao tốc (được lắp đặt dọc theo lề đường) và bên dưới lớp nền đá dăm, theo các bước sau:
1. Chuẩn bị rãnh: Các rãnh thoát nước đã đào (rộng 50cm × sâu 60cm) được san phẳng và nén chặt để loại bỏ đá sắc nhọn và mảnh vụn.
2. Lớp lót bằng vải địa kỹ thuật: Vải địa kỹ thuật không dệt được trải để lót toàn bộ rãnh, với các mép chồng lên nhau 20cm để tránh khe hở. Vải địa kỹ thuật kéo dài thêm 15cm ra ngoài mép rãnh để che phủ bề mặt nền đất liền kề.
3. Bố trí cốt liệu: Một lớp sỏi có kích thước hạt 10-20mm (dày 40cm) được đặt lên trên lớp vải địa kỹ thuật để làm lớp thoát nước, đảm bảo phân bố đồng đều mà không làm hư hại lớp vải địa kỹ thuật.
4. Bịt kín và lấp đất: Lớp vải địa kỹ thuật được gấp lại phủ lên lớp sỏi để tạo thành cấu trúc "túi", ngăn không cho các hạt đất xâm nhập vào lớp vật liệu cốt liệu. Sau đó, các rãnh được lấp đầy bằng đất nền được nén chặt.
Kết quả dự án và lợi ích về hiệu suất
Kể từ khi tuyến đường cao tốc được khánh thành vào năm 2022, hệ thống lọc bằng vải địa kỹ thuật đã mang lại những kết quả vượt trội:
• Khả năng giữ đất hiệu quả: Không phát hiện hiện tượng tắc nghẽn lớp thoát nước bằng sỏi. Sau khi kiểm tra, kết quả cho thấy vải địa kỹ thuật đã giữ lại thành công 99% các hạt đất mịn, đồng thời cho phép nước chảy tự do.
• Tăng cường hiệu quả thoát nước: Hệ thống thoát nước ngang giúp giảm lượng nước ngầm xuống 65% trong vòng 24 giờ sau khi mưa lớn, loại bỏ tình trạng ngập úng và giảm thiểu nguy cơ đất bị mềm.
• Cải thiện độ ổn định nền đất: Tác dụng gia cường của vải địa kỹ thuật (giảm sự dịch chuyển của đất) đã giảm độ lún mặt đường tới 80% so với các đoạn không sử dụng vải địa kỹ thuật, kéo dài tuổi thọ của đường cao tốc thêm khoảng 10 năm.
• Tiết kiệm chi phí: Bằng cách tránh bảo trì hệ thống thoát nước và sửa chữa nền móng, dự án đã tiết kiệm được khoảng 420.000 đô la trong hai năm đầu hoạt động, với mức giảm chi phí vòng đời dài hạn là 30% so với các phương pháp lọc truyền thống (ví dụ: thảm rơm hoặc sỏi chưa lọc).
Phần kết luận
Trường hợp này nêu bật vai trò quan trọng của vải địa kỹ thuật không dệt trong việc lọc và thoát nước nền đường cao tốc. Bằng cách tách hiệu quả các hạt đất khỏi vật liệu thoát nước, vải địa kỹ thuật đảm bảo hiệu suất thoát nước bền vững, bảo vệ tính toàn vẹn của nền đường và mang lại lợi ích kinh tế và vận hành đáng kể. Nó đóng vai trò là mô hình có thể nhân rộng cho các dự án cơ sở hạ tầng ở những khu vực có đất đai phức tạp và lượng mưa cao.