(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Đề Xuất Chống Thấm Cho Đập Đá Đổ Bê Tông Bản Mặt Áp Dụng Cho Cụm Công Trình Đầu Mối Tân Mỹ - Tỉnh Ninh Thuận.pdf

LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu đề xuất chống thấm cho đập đá
đổ bê tông bản mặt, áp dụng cho cụm cơng trình đầu mối Tân Mỹ - tỉnh Ninh
Thuận”được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân, sự giúp đỡ nhiệt tình của các
thầy cô trong bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, Khoa Cơng Trình- Trường
đại học Thuỷ lợi - Hà Nội, và bạn bè đồng nghiệp.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo - PGS.TS Nguyễn Hữu
Huế đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp các tài liệu, thông tin khoa
học cần thiết để tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo bộ môn Công nghệ và Quản
lý xây dựng, Khoa Cơng Trình, và các thầy cơ giáo trong trường Đại học Thủy lợi đã
tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian học tập chương trình cao học
cũng như trong quá trình thực hiện luận văn.
Tác giả chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và những người
đi trước đã chỉ bảo, khích lệ, động viên, ủng hộ nhiệt tình về mọi mặt trên con
đường học hỏi nghiên cứu khoa học.
Do trình độ có hạn và thời gian nghiên cứu ngắn, nên luận văn không thể tránh
khỏi những tồn tại, hạn chế, tác giả mong nhận được mọi ý kiến đóng góp và trao
đổi chân thành của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp. Tác giả mong muốn
những vấn đề còn tồn tại sẽ được tác giả nghiên cứu sâu hơn để góp phần đưa
những kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất.
Hà nội, tháng 5 năm 2015
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Can


LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là Nguyễn Văn Can. Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu
của riêng tơi. Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và
chưa được ai công bố trong bất kỳ cơng trình khoa học nào.

Tác giả

Nguyễn Văn Can


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ..........................................................................1
2. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI. ..................................1
3. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..........................1
4. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC. .......................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN MẶT BÊ TÔNG ......................3
1.1 Lịch sử phát triển và cấu tạo mặt cắt cơ bản đập đá đổ bản mặt BT ....................3
1.1.1 Mở đầu ...............................................................................................................3
1.1.2 Ngun lý bố trí kết cấu đập và cơng nghệ xây dựng ........................................3
1.2 Ưu nhược điểm của đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD)......................................6
1.2.1 Ưu điểm ..............................................................................................................6
1.2.2 Nhựơc điểm ........................................................................................................6
1.3. Sự phát triển của đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) trên thế giới và Việt Nam......7
1.3.1 Sự phát triển của đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) trên thế giới ..................7
1.3.2 Sự phát triển đập đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) ở Việt Nam ..................8
1.4. Những yêu cầu cơ bản khi thi công bản mặt bê tông. ..........................................8
1.5. Kết luận chương I ...............................................................................................11
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH KẾT CẤU CHỐNG THẤM
ĐẬP BÊ TƠNG BẢN MẶT ....................................................................................13
2.1. Các hình thức chống thấm cho đập đá đổ ..........................................................13
2.1.1. Đập đá đổ có vật chống thấm ( VCT) bằng đất ..............................................14
2.1.1.1 Vật chống thấm bằng đất loại tường nghiêng ...............................................14
2.1.1.2 Vật chống thấm kiểu lõi giữa ........................................................................14
2.1.2. Đập đá đổ có vật chống thấm (VCT) không phải là đất .................................16

2.1.2.1 . Vật chống thấm dạng tường nghiêng ..........................................................16
2.1.2.2. Vật chống thấm không phải bằng đất dạng tường tâm - lõi giữa.................18
2.2. Cơ sở khoa học sử dụng hình thức phịng thấm đập đá đổ bằng bản mặt bê tông ....19
2.2.1 Thấm qua đập đá đổ khi chưa có bản mặt bê tơng ..........................................19


2.2.2. Thấm qua đập đá đổ bản mặt bê tông .............................................................20
2.2.3 Cơ sở khoa học lựa chọn hình thức ..................................................................21
2.2.3.1 Về bê tông bản mặt ......................................................................................21
2.2.3.2. Về chiều dày bản mặt ...................................................................................23
2.2.3.3 Về bố trí khe nối bản mặt và khe kết cấu .....................................................24
2.2.3.4 . Về ứng suất trong bản mặt và bố trí cốt thép ..............................................29
2.2.3.5 . Về thiết kế bệ bê tơng..................................................................................33
2.3. Tính tốn thiết kế bản mặt bê tông .....................................................................34
2.4. Đáp ứng yêu cầu thi công...................................................................................36
2.5. Phân tích lựa chọn kết cấu chống thấm cho đập đá đổ ......................................36
2.6. Các tiêu chuẩn và quy phạm áp dụng cho đập đá đổ .........................................37
2.7. Kết luận chương 2 ..............................................................................................55
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HỢP LÝ VÀ QUY
TRÌNH CƠNG NGHỆ THI CƠNG CHỐNG THẤM CHO CỤM CƠNG
TRÌNH ĐẦU MỐI TÂN MỸ - NINH THUẬN ...................................................56
3.1 Giới thiệu cơng trình Tân Mỹ .............................................................................56
3.1.1. Q trình nghiên cứu các đập phụ 2, 3, 4.( Do tư vấn TK Lập) .....................59
3.1.2. Điều kiện tự nhiên. .........................................................................................59
3.1.2.1. Đặc điểm địa hình, địa mạo tuyến các đập phụ 2, 3, 4. ...............................59
3.1.2.2. Địa chất cơng trình, địa chất thủy văn và các hoạt động địa động lực hiện
đại. .............................................................................................................................59
3.1.3. Các hạng mục cơng trình................................................................................67
3.1.3.1. Cấp cơng trình : ............................................................................................67
3.1.3.2. Kết quả tính tốn xác định quy mơ cơng trình. ...........................................67

3.2. Cấu tạo mặt cắt ngang ........................................................................................69
3.2.1 Các tài liệu cơ bản : .........................................................................................69
3.2.1.1 Các mực nước thiết kế dùng trong tính tốn: ...............................................69
3.2.1.2. Các kích thước cơ bản dùng để tính tốn .....................................................69
3.2.1.3. Các chỉ tiêu cơ lý địa chất dùng trong tính tốn ..........................................70


3.3 Tính tốn thấm cho đập phụ 2, 3, 4 ....................................................................71
3.3.1. Chọn sơ đồ tính xác định kích thước kết cấu chống thấm ..............................71
3.3.2. Tính tốn thấm cho 3 đập phụ 2,3,4 đập Tân Mỹ ...........................................72
3.4. Tính tốn ứng suất và biến dạng của kết cẩu bản mặt .......................................87
3.4.1 Mặt cắt dùng trong tính tốn ............................................................................87
3.4.2 Mơ phỏng bài tốn tính tốn kết cấu bản mặt đập đá đổ ...............................87
3.4.3 Kết quả tính tốn .............................................................................................89
3.5. Phân tích kết quả tính tốn ...............................................................................100
3.6. Quy trình cơng nghệ thi cơng kết cấu phịng thấm - Thi cơng bản mặt bê tơng...100
3.6.1. u cầu kỹ thuật............................................................................................100
3.6.2. Cấp phối bê tông bản mặt..............................................................................102
3.6.3. Sơ đồ công nghệ thi công ..............................................................................103
3.6.4. Công nghệ thi công bê tông bản mặt.............................................................103
3.6.4.1. Làm phẳng mặt mái ....................................................................................103
3.6.4.2. Thi công lớp đệm vữa asphan, tấm đồng cách nước ..................................104
3.6.4.3. Lắp cốt pha thành ......................................................................................104
3.6.4.4. Gia công lắp dựng cốt thép .......................................................................104
3.6.4.5. Lắp đặt ván khuôn trượt và máng đổ bê tông ............................................105
3.6.4.6. Đổ bê tông bản mặt ....................................................................................106
3.6.5. Biện pháp đảm bảo chất lượng bê tông .........................................................109
3.6.6. Biện pháp xử lý khe thi công ngang của bê tông bản mặt ............................110
3.6.7. Thiết bị phục vụ thi công ..............................................................................112
3.6.8. Quy định về an toàn lao động .......................................................................112

3.7. Kết luận chương 3 ............................................................................................113
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................114
I. Kết luận ................................................................................................................114
II. Kiến nghị ...........................................................................................................115
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................116


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Mặt cắt ngang cơ bản đập đá đổ bê tơng bản mặt .......................................3
Hình 2-1: Hình thức chống thấm đập đá đổ ..............................................................13
Hình 2-2: Đập đá đổ Miboro .....................................................................................14
Hình 2.3: Đập đá đổ lõi thẳng đứng Infernilo ...........................................................15
Hình 2.4: Đập đá đổ lõi giữa Triniti ..........................................................................15
Hình 2.5. Đập đá đổ lõi nghiêng Tichves .................................................................16
Hình 2.6. Đập đá đổ có VCT tường nghiêng bê tơng cốt thép .................................18
Hình 2.7 Sơ đồ tính thấm qua đập đá đổ khơng có vật chống thấm .........................20
Hình 2.8 Sơ đồ tính tốn thấm qua tường nghiêng ...................................................20
Hình 2-9: Bố trí khe bản mặt đập Cethana – Australia .............................................25
Hình 2-10: Bố trí khe bản mặt đập Salvajina – Colombia ........................................25
Hình 2-11: Khe nối hình thức “A” ............................................................................27
Hình 2-12: Khớp nối đáy bản mặt .............................................................................34
Hình 2-13: Cắt ngang đại diện tính tốn thấm ..........................................................39
Hình 2-14: Định nghĩa hằng số thực phần tử tiếp xúc Conta171 .............................45
Hình 2-15: Lựa chọn Keyopt của phần tử .................................................................46
Hình 2-16: Mơ hình ma sát .......................................................................................48
Hình 2-17: Điểm kiểm tra tiếp xúc nằm ở trên điểm tích phân Gauss .....................49
Hình 2-18: Điểm kiểm tra tiếp xúc nằm ở trên điểm nút Gauss ...............................49
Hình 2-19: Dùng ICONT tiến hành điều chỉnh mặt tiếp xúc ....................................50
Hình 2-20: Một ví dụ về thất bại điều chỉnh tiếp xúc ban đầu..................................51
Hình 2-21: Loại trừ xâm nhập ban đầu .....................................................................51

Hình 2-22: Tiến triển xâm nhập ban đầu ..................................................................53
Hình 3-1: Mặt cắt ngang 24–24 của đập phụ 2 .........................................................74
Hình 3- 2: Mặt cắt ngang 13–13 của đập phụ 3 ........................................................75
Hình 3-3: Mặt cắt ngang 11–11 của đập phụ 4 .........................................................76


Hình 3-4 : Đập phụ 2, MC 24-24, trường hợp TL là MNDGCTK (194.12), HL
khơng có nước, đường bão hồ và gradient thấm tại vị trí khoan phụt. ...................78
Hình 3-5 : Đập phụ 2, MC 24-24, trường hợp TL là MNDBT ( 192.80 ), HL khơng
có nước, đường bão hồ và gradient thấm tại vị trí khoan phụt. ..............................79
Hình 3-6 : Đập phụ 2, MC 24-24, trường hợp TL là MNDGCKT ( 196.33 ), HL
khơng có nước, đường bão hồ và gradient thấm tại vị trí khoan phụt. ...................80
Hình 3-7: Đập phụ 3, MC 13-13, trường hợp TL là MNDGCTK (194.12), HL
khơng có nước, đường bão hồ và gradient thấm tại vị trí khoan phụt. ...................81
Hình 3-8: Đập phụ 3, MC 13-13, trường hợp TL là MNDBT ( 192.80 ), HL khơng
có nước, đường bão hồ và gradient thấm tại vị trí khoan phụt. ..............................82
Hình 3-9: Đập phụ 3, MC 13-13, trường hợp TL là MNDGCKT ( 196.33 ), HL
không có nước, đường bão hồ và gradient thấm tại vị trí khoan phụt. ...................83
Hình 3-10: Đập phụ 4, MC 11-11, trường hợp TL là MNDGCTK (194.12), HL
khơng có nước, đường bão hồ và gradient thấm tại vị trí khoan phụt. ...................84
Hình 3-11: Đập phụ 4, MC 11-11, trường hợp TL là MNDBT (192.80), HL khơng
có nước, đường bão hồ và gradient thấm tại vị trí khoan phụt. ..............................85
Hình 3-12: Đập phụ 4, MC 11-11, trường hợp TL là MNDGCKT ( 196.33 ), HL
khơng có nước, đường bão hồ và gradient thấm tại vị trí khoan phụt. ...................86
Hình 3-13: Mặt cắt ngang 9-9 ...................................................................................87
Hình 3-14: Mơ hình hình học phân vùng vật liệu .....................................................87
Hình 3-15: Phổ chuyển vị tổng – TH1 ......................................................................89
Hình 3-16: Chuyển vị tại các điểm trên tấm bê tơng – TH1 .....................................90
Hình 3-17: Ứng suất chính S1 tại các điểm trên tấm bê tơng – TH1 ........................90
Hình 3-18: Ứng suất chính S3 tại các điểm trên tấm bê tơng – TH1 ........................91

Hình 3-19: Gán tải trọng áp lực lên mặt thượng lưu đập – TH2...............................91
Hình 3-20: Chi tiết tại chân đập – TH2 .....................................................................92
Hình 3-21: Phổ chuyển vị tổng – TH2 ......................................................................92
Hình 3-22: Chuyển vị tại đỉnh đập ............................................................................93
Hình 3-23: Chuyển vị tại các điểm trên bản mặt – TH2 ...........................................93


Hình 3-24: Ứng suất chính S1 tại các điểm trên bản mặt – TH2 ..............................94
Hình 3-25: Ứng suất chính S3 tại các điểm trên bản mặt – TH2 ..............................94
Hình 3-26: Gán áp lực lên mặt thượng lưu đập – TH3 .............................................95
Hình 3-27: Phổ chuyển vị tổng – TH3 ......................................................................95
Hình 3-28: Chuyển vị tại các điểm trên bản mặt – TH3 ...........................................96
Hình 3-29: Ứng suất chính S1 tại các điểm trên bản mặt – TH3 ..............................96
Hình 3-30: Ứng suất chính S3 tại các điểm trên bản mặt – TH3 ..............................97
Hình 3-31: Gán áp lực lên mặt thượng lưu đập – TH4 .............................................97
Hình 3-32: Phổ chuyển vị tổng – TH4 ......................................................................98
Hình 3-33: Chuyển vị tại các điểm trên bản mặt – TH4 ...........................................98
Hình 3-34: Ứng suất chính S1 tại các điểm trên bản mặt – TH4 ..............................99
Hình 3-35: Ứng suất chính S3 tại các điểm trên bản mặt – TH4 ..............................99
Hình 3.36: Sơ đồ công nghệ thi công bản mặt bê tông đập Tân Mỹ ......................103
Hình 3.37: Bố trí cốt thép bản mặt ..........................................................................105
Hình 3.38: Ván khn trượt, máng chuyển bê tơng bản mặt. ................................107
Hình 3.39: Cơng tác đổ bê tơng bản mặt.................................................................108
Hình 3.40: Cơng tác xử lý khe thi cơng giữa hai đợt đơt bê tơng bản mặt. ............110
Hình 3.41: Cơng tác xử lý khe thi công giữa hai đợt đôt bê tông bản mặt. ............111


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3-1: Thông số kỹ thuật chủ yếu của cơng trình hồ chứa nước Tân Mỹ...........56
Bảng 3-2: Tổng hợp kết quả thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý các lớp đất nền ...................60

Bảng 3-3: Giá trị trung bình các kết quả thí nghiệm mẫu đá cơ lý nền đập .............62
Bảng 3-4: Bảng kết quả kiểm tra chỉ tiêu của khối đá theo tiêu chuẩn Hock-Brown ...63
Bảng 3-5: Giá trị tính tốn các chỉ tiêu cơ lý của khối đá nền tại cơng trình đầu mối
Sơng cái theo tiêu chuẩn Việt Nam ...........................................................................64
Bảng 3-6: Giá trị tính tốn chỉ tiêu chống cắt các đứt gãy và khe nứt trong đá .......65
Bảng 3-7: Giá trị trung bình các kết quả quan trắc MNN trong hố khoan ...............66
Bảng 3-8: Bảng tổng hợp các thơng số kỹ thuật chính của các phương án. .............67
Bảng 3-9: Các kích thước cơ bản của đập phụ 2 ......................................................69
Bảng 3-10: Các kích thước cơ bản của đập phụ 3.....................................................69
Bảng 3-11: Các kích thước cơ bản của đập phụ 4.....................................................70
Bảng 3-12: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất nền...................................................70
Bảng 3-13: Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đắp đập ...................................................71
Bảng 3-14: Các chỉ tiêu cơ lí dùng trong tính tốn ...................................................88
Bảng 3-15: Tổng hợp kết quả tính tốn ..................................................................100
Bảng 3-16: Thành phần cấp phối bê tông bản mặt sử dụng cho đập Tân Mỹ theo kết
quả thí nghiệm trong phịng và thí nghiệm đối chứng hiện trường ........................103


1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Đập đá đổ chống thấm bằng bản mặt bê tông là loại công trình đã và đang
được sử dụng rộng rãi trên thế giới như Trung Quốc, Bồ Đào Nha, Mỹ, Hàn Quốc,
… và Việt Nam. Trong những năm gần đây ở nước ta đã áp dụng loại đập này ở
một số công trình như đập Tuyên Quang – tỉnh Tuyên Quang, đập Cửa Đạt – tỉnh
Thanh Hóa, đập Rào Quán – Quảng Trị, đập Tân Mỹ - tỉnh Ninh Thuận.
Đập đá đổ bản mặt bê tông (Concrete Face Rockfill Dam - CFRD) là kết cấu
đập đang được ứng dụng phổ biến hiện nay trên thế giới. Nó có ưu thế đến mức đã
được tổng kết trong các sách giáo khoa về thuỷ cơng là "loại đập đầu tiên được nghĩ

đến khi có u cầu xây dựng đập".
Đây là loại cơng trình ứng dụng công nghệ thi công mới ở nước ta nên kinh
nghiệm chưa có nhiều. Phần lớn cơng nghệ thi cơng do nước ngồi đảm nhận, cịn
cơng ty của chúng ta trực tiếp thi công nhưng chưa đúc kết xây dựng được quy trình
cơng nghệ thi cơng cho cơng trình loại này.
Chính vì lý do bản mặt mất tiếp xúc với thân đập nên dưới tác dụng của trọng
lượng bản thân bản mặt và nhất là áp lực nước bản mặt dễ bị nứt, dẫn đến rò rỉ,
thẩm lậu nước qua thân đập. Có thể nói, nứt bản mặt đập đá đổ bản mặt bê tông là
điều hầu như không thể tránh khỏi, chỉ có vấn đề là số lượng vết nứt ít hay nhiều và
bề rộng vết nứt to hay nhỏ.

2. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI.
Nghiên cứu các biện pháp chống thấm áp dụng cho đập đá đổ và phân tích lựa
chọn giải pháp hợp lý .
- Nghiên cứu tính tốn kết cấu chống thấm bê tông bản mặt cho đập đá đổ
Tân Mỹ .

3. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
- Đối tượng nghiên cứu : Đập đá đổ bản mặt bê tơng Tân Mỹ - Ninh Thuận
- Tìm hiểu các tài liệu đã được nghiên cứu và ứng dụng;
- Điều tra, khảo sát thực tế hiện trường cơng trình;


2

- Các đánh giá của các chun gia;
- Tính tốn phân tích các trường hợp cụ thể.
Phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan lý thuyết và thực tiễn;
- Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng hồ chứa nước sử dụng đập bê tông bản mặt

trong nước và trên thế giới;

4. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC.
- Phân tích, đánh giá các kết cấu chống thấm áp dụng cho đập đá đổ bê tơng bản
mặt từ đó lựa chọn kết cấu chống thấm hợp lý cho đập bê tông bản mặt Tân Mỹ.
- Tính tốn thấm cho đập Tân Mỹ khi áp dụng kết cấu chống thấm bê tông bản
mặt, và tính kết cấu cho tấm bê tơng bản mặt.


3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN MẶT BÊ TÔNG
1.1 Lịch sử phát triển và cấu tạo mặt cắt cơ bản đập đá đổ bản mặt BT
1.1.1 Mở đầu
Đập đá đổ bản mặt bê tông ( Concrete Face Rockfill Dam – CFRD ) là kết
cấu đập đang được ứng dụng phổ biển hiện nay trên thế giới. Nó có ưu thế đến mức
đã được tổng kết trong các sách giáo khoa về thủy công là “loại đập đầu tiên được
nghĩ đến khi có yêu cầu xây dựng đập”. Tại sao lại như vậy? Vì nó là loại đập có
tính an tồn cao, ít “kén chọn” điều kiện địa hình địa chất, có thể thi cơng ở mọi loại
thời tiết, tận dụng được tối đa các loại đá thải loại đào từ hố móng tràn hoặc đường
hầm tháo lũ, mang lại hiệu quả lớn về kinh tế và kỹ thuật.
Về nguyên lý, kết cấu đập gồm hai phần chính là bộ phận chịu lực và bộ phận
chống thấm – xem hình 1.1.

Hình 1.1: Mặt cắt ngang cơ bản đập đá đổ bê tơng bản mặt

1.1.2 Ngun lý bố trí kết cấu đập và công nghệ xây dựng
Kết cấu đập gồm hai phần chính (Hình 1.1).
- Bộ phận thứ nhất: là bộ phận chịu lực với yêu cầu bảo đảm cho đập ổn định

dưới tác dụng đẩy ngang của khối nước chứa trong hồ ở thượng lưu đập.


4

- Bộ phận thứ hai là bộ phận chống thấm bao gồm bản mặt và bản chân được
làm bằng bê tơng cốt thép với u cầu kín nước để hạn chế tối đa rò rỉ nước từ hồ
chứa, tránh mất nước và gây xói thân đập, làm mất an tồn đập.
Bộ phận chịu lực được cấu tạo chủ yếu bởi khối đá IIIB và IIIC được đầm
nén kỹ như công nghệ làm đường, trong đó khối IIIB được làm từ đá đào hố móng
tràn hoặc đường hầm tháo lũ để giảm giá thành xây dựng đập cũng như giảm thiểu
tác động xấu đến môi trường.
Bộ phận chống thấm làm bằng bê tơng cốt thép là loại vật liệu dịn, dễ bị nứt
nẻ khi có biến dạng lớn nên yêu cầu khối đá nện để làm nền cho bản mặt và nền
được lựa chọn để đặt bản chân phải ít biến dạng trong quá trình chịu lực. Bản mặt
được thiết kế chủ yếu để bảo đảm yêu cầu chống thấm và đủ “mềm” để có thể biến
dạng theo biến dạng của mặt thượng lưu thân đập, nên có bề dày khá mỏng. Do vậy,
khả năng chịu lực của bản mặt chủ yếu dựa vào sự tiếp xúc chặt chẽ của bản mặt
với mặt thượng lưu của thân đập. Về nguyên lý, vì thân đập được đầm nén kỹ, ít
biến dạng, nên bản mặt hầu như không chịu uốn mà chỉ chịu biến dạng do bê tơng
co ngót và dãn nở do biến đổi nhiệt độ. Vì vậy trong bản mặt chỉ bố trí một lớp cốt
thép ở chính giữa chiều dày của nó.
Thực tế làm việc của nhiều đập, nhất là các đập có chiều cao lớn cho thấy rất
khó thực hiện để hạn chế biến dạng lớn của thân đập, vì vậy khó kiểm sốt sự đồng
đều của đá dùng để đắp đập cũng như chất lượng đầm nén của các khối đá ở hiện
trường với khối lượng thi công lên tới hàng triệu khối. Mặt khác, mặc dù bản mặt
được đổ khi kết quả quan trắc cho thân đập đã ổn định lún, nhưng trong q trình
tích nước kết quả tính tốn cũng như quan trắc thực tế cho thấy thân đập vẫn tiếp
tục bị lún và bị chuyển dịch về phía hạ lưu.
Đá là vật liệu được sử dụng từ hàng ngàn năm nay để xây dựng những đập

ngăn nước trên các sông suối, nhất là ở những vùng sẵn có đá tự nhiên. Đá là loại
vật liệu bền chắc và có khả năng chịu nén cao, việc thi cơng ít bị ảnh hưởng bởi
những biến động của thời tiết. Tuy nhiên trong thân đập đá có những khoảng rỗng
đáng kể làm cho nước dễ thoát qua đập xuống hạ lưu. Để giữ nước, người ta phải


5

dùng những biện pháp kết hợp với những vật liệu khác như làm lõi chống thấm giữa
thân đập bằng đất, bê tông Asphalt, … hoặc phủ mặt thượng lưu đập bằng bản bê
tông cốt thép ( gọi tắt là “CFRD” – Concrete face rockfill dam).
Những đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) đầu tiên trên thế giới được xây
dựng từ những năm 20 của thế kỉ trước, song đó chỉ là một số ít đập nhỏ. Vài thập
kỉ gần đây cùng với sự xuất hiện của các thiết bị lớn đủ sức đầm nện chặt khối đá
thân đập, qua đó làm giảm hẳn độ lún mặt đập và giữ cho bản mặt bê tông không bị
nứt gãy , tạo nên bước phát triển nhanh của đập CFRD ở khắp nơi, mang lại hiệu
quả lớn.
Một số đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) vào loại cao nhất thế giới hiện
nay như Shuibuya (233m, Trung Quốc), Jiangpinghe (22 m, Trung Quốc), La Yesca
(210m, Mexico), Bakun (205m, Malaysia), Campos Novos (202m, Brazin),… Cũng
có thể kể thêm, tháng 5/2008, đã xảy ra trận động đất (8 độ richter) tại vùng Tứ
Xuyên (Trung Quốc). Cách tâm chấn 20 Km là đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD)
Zipingpu cao 156 m ( thuộc top 50 CFRD cao nhất thế giới và top 10 CFRD cao
nhất Trung Quốc) vẫn an tồn tuy có chút ít xơ lệch.
Ở nước ta, hiện nay mới có 3 đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) đều do các
chuyên gia Việt Nam thiết kế và tổ chức thi công. Đầu tiên là đập Rào Quán (Quảng
Trị) cao 69m, tiếp đó là đập Nà Hang (Tuyên Quang) cao 92m và gần đây là dập Cử
Đạt (Thanh Hóa) cao 118m đã được khánh thành. Các chuyên gia quốc tế nhận định
rằng đập đá đổ bản mặt bê tơng (CFRD) có những yêu cầu kỹ thuật rất nghiêm khắc
và đập càng cao thì càng có nhiều vấn đề rất phức tạp phài giải quyết, cả trong thiết

kế và thi công. Kỹ thuật đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) không ngừng được điều
chỉnh, đổi mới và cập nhật. Chẳng hạn, trước đây có nhiều quan niệm coi bản mặt
bê tống cốt thép như kết cấu màng mỏng, có chuyển vị áp theo mặt đập, nên chỉ đặt
cốt thép đơn. Thực tế tuy bề dày bản là nhỏ so với các kích thước khác của mặt đập,
song bản vẫn phải coi là kết cấu chịu uốn, có độ cứng kháng uốn nhất định, đặc biệt
là ở những đập cao, nhiều khả năng bị lún khơng đều trên mặt đập. Do đó bản mặt
đập Cửa Đạt đã đặt cốt thép kép. Cách làm này được thảo luận và nhất trí cao trong
Hội nghị quốc tế Đập đá tại Thành Đô (Trung Quốc) tháng 10/2009.


6

1.2 Ưu nhược điểm của đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD)
1.2.1 Ưu điểm
-

Tận dụng được các vật liệu tại chỗ. Đặc biệt có thể tận dụng được đá đào

móng tràn xả lũ, đường hầm, nhà máy thủy điện để đắp đập, ít phải sử dụng vật liệu
hiếm hoặc vận chuyển từ xa tới. Giá thành đập đá đổ bản mặt bê tơng (CFRD) có
thấp hơn các loại đập khác như đập bê tơng trọng lực, vịm, bản chống…Trường
hợp hiếm đất có đủ tiêu chuẩn để đắp đập thì đập đá đổ bản mặt bê tơng (CFRD)
cịn kinh tế hơn cả đập đất.
-

Thời gian thi công ngắn hơn so với các loại đập khác, q trình thi cơng ít

chịu ảnh hưởng của thời tiết nên có thể thi cơng ngay cả trong mùa mưa từ đó rút
ngắn được thời gian thi cơng.
-

Mức độn an tồn cao do tồn bộ dịng thấm đã được bản mặt bê tơng ngăn lại

và phần đá đắp trong thân đập được đầm nén chặt nên hệ số ổn định của mái thượng
hạ lưu đập khá cao và mái thượng hạ lưu có thể rất dốc (m = 1.4÷ 1.7) dẫn đến khối
lượng đá đắp giảm nhỏ so với đập đá đổ thông thường.
-

Dẫn đường thi cơng đơn giản mà ít tốn kém hơn.

-

u cầu về địa chất nền thấp hơn các loại đập bê tông.

-

Về độ ổn định chống động đất chống trượt và tuổi thọ cơng trình khơng thua

kém bất cứ loại đập nào.
-

Trong nhiều trường hợp đập đá đổ bản mặt bê tơng (CFRD) có thể xây dựng

ngay trên nền đá cuội sỏi lịng sơng, mà phần lớn khối lượng cát sỏi khơng phải bóc
bỏ khi đắp đập. Có thể cho nước tràn qua đập đang xây dở nên vấn đề dẫn dịng với
lưu lượng lớn có thể được giải quyết với giá thành khá rẻ.

1.2.2 Nhựơc điểm
-

Sử dụng vật liệu nhiều khối (mỗi vùng có chỉ tiêu cơ lý khác nhau) dẫn đến

việc thiết kế, thi cơng u cầu phải tính toán, lựa chọn các phương án hợp lý, giám
sát thi công phải chặt chẽ để tránh hiện tượng treo ứng suất hoặc biến dạng quá mức
gây nên nứt gãy thủy lực đã xảy ra ở một số cơng trình ngay cả khi ở cột nước thấp,
đặc biệt khi sự chênh lệch lớn về modun biến dạng của vật liệu giữa các lớp kề
nhau.


7

-

Hiện tượng thốt khơng xảy ra ở lớp tiếp giáp dưới bề mặt bê tơng và lớp

phiá dưới nó gây biến dạng bề mặt.
-

Yêu cầu về thiết bị thi công cũng như kỹ thuật thi công cao hơn đập đá đổ

thông thường, nhưng với khả năng thiết bị như ngày nay thì điều này khơng cịn là
yếu tố quan trọng nữa.

1.3. Sự phát triển của đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) trên thế giới
và Việt Nam
1.3.1 Sự phát triển của đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) trên thế giới
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung, kỹ thuật thiết kế và
thi cơng các cơng trình thủy lợi – thủy điện trên thế giới có sự tiến bộ vượt bậc
trong thời gian qua. Với những ưu việt của đập đá đổ bản mặt bê tơng (CFRD) nên
nó được xây dựng ngày càng nhiều, hình thức bố trí mặt cắt đập ngày càng được

nghiên cứu hoàn thiện và đạt hiệu quả kinh tế hơn. Nhật Bản là nước đặt tiền đề cho
việc phát trỉnh CFRD, trong thập kỷ 70 của thế kỷ 20 ở nước này đã xây dựng được
rất nhiều đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) với chiều cao lớn. Ở các nước khác
cũng có hàng loạt đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) ra đời, đến năm 1998, căn cứ
vào thống kê chưa đầy đủ về các đập đang và đã xây dựng xong từ năm 1966, trên
toàn thế giới đã có 180 đập, trong đó đập cao trên 100m là 25 đập.
Trung Quốc là nước có sự phát triển mạnh mẽ loại đập này trong thời gian
qua. Trong một thời gian ngắn vào cuối thế kỷ 20 hàng loạt đập lớn đã được xây
dựng. Việc xây dựng đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) hiện đại của Trung Quốc
bắt đầu từ năm 1985. Đập đầu tiên được xây dựng là đập hồ chứa Tây Bắc Khẩu –
Hồ Nam, đập cao 95m. Nhưng đập được hoàn thành đầu tiên là đập hồ chứa Quan
Môn Sơn - Liên Ninh, đập cao 58.5m. So với các nước đi đầu trong lĩnh vực xây
dựng đập đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) tuy khởi điểm sau nhưng Trung Quốc
phát triển rất mạnh và phát triển nhanh. Chỉ trong vòng 10 năm đã phổ biến ra toàn
quốc, đến cuối năm 1998, căn cứ vào thống kê chưa đầy đủ, ở Trung Quốc đã hoàn
thành 39 đập, đập cao nhất là đập thủy điện Bạch Vân tỉnh Hồ Nam, xây dựng năm
1998 cao 120 m. Hiện nay ở Trung Quốc đập đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD)
cao trên 100m đang xây dựng có hơn 20 đập.


8

1.3.2 Sự phát triển đập đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) ở Việt Nam
Việt Nam là một trong những nước có nhiều đập vật liệu địa phương
(VLDP). Tuy đa số là đập có chiểu cao H<40m thuộc loại đập thấp. Đập VLĐP
được xây dựng nhiều nhất là ở khu vực miền Trung và Tây Nguyên, hầu hết các
công trình trên đều là đập đất đồng chất, hoặc đập đất nhiều khối.
Đập đá đổ nói chung và đập đá đổ bản mặt bê tơng (CFRD) nói riêng được
xây dựng ở nước ta cịn ít so với đập đất, nhưng những cơng trình loại này đều là
đập cao như Ialy, Hịa Bình, Hàm Thuận- Đa Mi (đập đá đổ hoặc đất đá hỗn hợp)

thủy lợi – thủy điện Quảng Trị, thủy điện Tuyên Quang, đập phụ 2,3,4 thuộc dự án
thủy lợi Tân Mỹ, thủy lợi – thủy điện Cửa Đạt (CFRD), trong đó đập Cửa Đạt
(H=102m, khối lượng đắp 8x106 m3) đang xây dựng được xấp vào hàng đập lớn của
khu vực.
Đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) là một loại hình đập đá đổ mới được
đưa vào ở nước ta. Tuy nhiên nó đang dần từng bước chừng minh được tinh ưu việt
của nó so với các loại đập đá đổ khác, nhất là với các loại đập cao. Với công nghệ
và trang bị thi công ngày càng hiện đại, các khó khăn phát sinh trong q trình thi
công đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) sẽ được hạn chế rất nhiều và việc xây
dựng đập loại này sẽ ngày càng phát triển ở nước ta. Từ thành công và những kinh
nghiệm được rút ra từ công tác khảo sát, thiết kế và thi công trong các cơng trình sử
dụng đập đá đổ bản mặt (CFRD) như Quảng Trị, Tuyên Quang, Cửa Đạt, Tân Mỹ
chúng ta hi vọng hàng loạt các cơng trình ứng dụng CFRD sẽ được xây dựng rộng
rãi ở Việt Nam trong tương lai.

1.4. Những yêu cầu cơ bản khi thi công bản mặt bê tông.
Bản mặt bê tông được đổ trực tiếp trên lớp đệm mái dốc thượng lưu, từ đỉnh
đập xuống dưới đáy lịng sơng, đáy bản mặt được liên kết với bản chân ở trên nền
lịng sơng và hai vai đập, đỉnh bản mặt liên kết với bản chân tường chắn sóng.
Bản mặt bê tơng là kết cấu chống thấm chủ yếu của đập, nhưng độ dày khá
mỏng; mặc dù các lớp đá đổ ở hạ lưu có tính thấm nhỏ, nhưng hệ số thấm vẫn lớn
hơn nhiều lần bản mặt bê tơng, vì vậy tổn thất cột nước thấm chủ yếu phát sinh ở


9

trong phạm vi độ dày của bản mặt bê tông, khiến bản mặt chịu chênh lệch áp lực rất
lớn. trong thời kỳ dài, bản mặt bê tông dưới tác dụng của chênh lệch áp lực lớn, chất
kết dính canxi trong bê tơng sẽ bị nước thấm hồn tan và cuốn trơi, khiến cường độ
bê tơng giảm xuống.

Tốc độ hịa tan chất canxi và lưu lượng thấm có quan hệ trực tiếp với nhau;
để giảm tốc độ hòa tan, kéo dài thời gian làm việc của bản mặt, bản mặt bê tơng cần
phải có tính năng phịng thấm cao, nên sử dụng bê tông chống thấm cao, thông
thường không nên thấp hơn B6. Ở những nơi có khí hậu lạnh, cần yêu cầu cao hơn.
Bản mặt bê tông ở trong phạm vi trên mực nước chết và dưới mặt thống khí, tùy
thuộc tăng giảm của mặt nước trong hồ, chịu khô ướt xem kẽ trong thời kỳ dài,
đồng thời chịu lạnh và tác dụng xâm thực của phong hóa tự nhiên; vì vậy bản mặt
bê tơng nên có tính năng chịu được xâm thực cao; chịu nhiệt độ thấp, thông
thường không nên thấp hơn D100. Nếu nước hồ có tính xâm thực nên sử dụng xi
măng chịu xâm thực tương đương.
Lớp đệm của bản mặt bê tông trên mái dốc tùy thuộc biến hình của khối đá
đổ mà biến hình theo, ở trong nội bộ bản mặt sẽ phát sinh ứng suất do uốn; vì vậy
bản mặt bê tơng nên có yêu cầu cường độ nhất định, thông thường không thấp hơn
bê tông M200.
Theo tổng kết kinh nghiệm vận hành trước đây nguyên nhân chủ yếu phát
sinh nứt bản mặt bê tông là do ứng suất nhiệt, mà nguyên nhân trọng yếu là co ngót
bê tơng trong q trình đơng cứng; vì vậy nên khống chế lượng xi măng trong mỗi
khối bê tơng để giảm nhỏ nhiệt thủy hóa của xi măng, đồng thời sử dụng biện pháp
khống chế nhiệt thích hơp; ngoài ra vẫn nên khống chế chặt chẽ tỷ suất thủy hóa vơi
của bê tơng, tăng cường dưỡng hộ và dưỡng hộ trong thời gian dài, để giảm nhỏ co
ngót tỷ suất thủy hóa vơi của bê tơng nên nhỏ hơn 0,55.
Qua thí nghiệm thừa nhận, trộn lượng phụ gia cuốn khí và các hợp chất vừa
đủ trong bê tơng bản mặt khơng những có lợi đối với tính năng bê tơng mà cịn
khơng gây tác dụng phụ.


10

Dưới đây giới thiệu các chỉ tiêu có liên quan của 2 đập đá đổ bê tông. Cường
độ kháng kéo 28 ngày của bê tông bản mặt đập đá đổ bản mặt bê tông Foz do Areia

ở Brazil là 20.6 Mpa (tương ứng 210 Kgf/cm2), lượng dùng xi măng trong mỗi khối
bê tơng là 310kg, tỷ suất thủy hố vơi là 0.53, lượng trộn khí 4.5%, độ sụt là 8cm.
Đập đá đổ bản mặt bê tông Quan Môn Sơn nằm trên sông Tiểu Thang là một nhánh
nhỏ sông Thái Tử thuộc vùng Đông Bắc Trung Quốc. Nhiệt độ ở nơi xây dựng đập
biến đổi từ 27.9÷ 35.20, nhiệt độ thấp trong suốt thời gian dài 5 tháng (tháng 11 đến
tháng 3). Do yêu cầu cấp nước từ hồ trong nhà máy ngầm, mực nước hiệu quả trong
hồ trong thời gian dài khến đại bộ phận bản mặt chịu nhiệt độ thấp; mà bản mặt lại
là nơi ánh sáng trực tiếp chiếu vào nhiệt độ cao nhất bê tơng có thể đạt đến 40÷
500c, điều kiện làm việc của bản mặt rất khắc nghiệt vì thế yều cầu thiết kế đối với
bê tông bản mặt khá cao. Bê tông bản mặt sử dụng xi măng lớn 525, cốt liệu lớn
nhất 400mm, mác bê tông không thấp hơn 250, trộn bê tông bằng máy, thêm phụ
gia ngoài để giảm lượng nước dùng sớm đạt cường độ. Tiêu chuẩn kháng lạnh của
bê tông là D250, tiêu chuẩn kháng thấm là S8. Tình trạng làm việc của bản mặt đập
sẽ được kiểm nghiệm qua thực tiễn.
Chiều dày bản mặt đập đá đổ bản mặt bê tông thường giảm dần từ đỉnh đập
xuống dưới được tính theo cơng thức dưới đây:
t = a + bxH

(1.1)

Trong đó:
t – độ dày bản mặt ở mỗi cao trình khác nhau (m)
a – độ dày bản mặt ở đỉnh đập, thông thường là 0,3m
H – mực nước tác dụng ở cao trình bản mặt tính tốn (m)
b – hệ số tỷ lệ gia tăng mưc nước tác dụng và gia tăng độ dày bản mặt thủy lợi.
Trong giai đoạn đầu (1850 – 1940) đập đá đổ bản mặt bê tông thường dùng
phương pháp đổ tự do, thông thường lấy hệ số B 0,0065÷ 0,0075; trong giai đoạn
thứ 3 (1960 đến nay) đập đá đổ bản mặt bê tông dùng chấn động đầm nén do đó độ
chặt thực của khối đá và lượng biến hình ngang đều khá cao, B thường lấy 0,001÷
0,0037. Khi thiết kế đập Foz Do Areia xét đến cấp khối của vật liệu đá đổ tương đối

11

kém, đá có tính cứng, dự tính khi chịu áp lực khó đạt đến độ chặt cao sau khi tích
nước, khối đá sẽ phát sinh biến hình tương đối lớn, đồng thời vì đập đá đổ bản mặt
bê tơng đang ở trạng thái cao nhất để thận trọng nên sử dụng B tương đối lớn (B =
0,00357). Năm 1978, tại Columbia, đập Golillas đang xây dựng, vì đập đá vụn đầm
lăn bản mặt bê tông đang cao phải sử dụng B tương đối lớn (B = 0,0037).
Nghiên cứu độ dày bản mặt bê tông bao nhiêu là hợp lý, ý kiến các chun
gia đều khơng thống nhất. Có người cho rằng bản mặt mỏng tính mềm tương đói
lớn, dễ thích hợp biến hình của khối đá đổ; có người cho rằng sử dụng chiều dày
bản mặt như nhau không những dễ thi cơng mà cịn khá kinh tế; nhưng quy tắc
chung cần xét đến đó là tính bền và tính ngăn nước.
Trước đây sử dụng khá phổ biến công thức kiến nghị tính tốn chiều dày của
Cooke t = 0,3 + 0,003H; đối với đập trung bình và cao (75÷ 100m) cũng sử dụng độ
dày bản mặt là 0,25÷ 0,3m. Xét đến khía cạnh thi cơng; chiều dày mỏng nhất nên là
0,25m; chiều dày nhỏ hơn 0,25m thi công rất khó khăn. Sau khi tích nước, phần bản
mặt ở phía dưới chịu chênh lệch thủy tĩnh không quá lớn và xét đến tính bền của
bản mặt , sử dụng cơng thức (1.1) để tính tốn là khá hợp lý. Nhưng những năm gần
đây, độ dày bản mặt có xu hướng giảm nhỏ một chút.

1.5. Kết luận chương I
Đập đá đổ bản mặt bê tông ngày càng khảng định ưu thế rõ ràng của nó so
với các loại đập khác. Nguyên lý làm việc của đập rất rõ ràng và đơn giản, tuy vậy
cần chú trọng tuân thủ chặt chẽ các quy định về thiết kế thi công, biện pháp chống
thấm, kết cẩu bản mặt cũng như vận hành đập để đảm bảo an toàn và nâng cao tuổi
thọ của đập. Mặt khác, cũng cần cập nhật kịp thời các công nghệ đã được áp dụng
ở trong và ngoài nước để nâng cao khả năng an tòan của đập.
Xu hướng phát triển đập đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) :

- Tính tốn lựa chọn cấp phối hợp lý giữa các vùng.
- Tính tốn kết cấu bản mặt phù hợp chống thấm cho đập, đảm bảo không nứt nẻ bề
mặt.


12

- Nghiên cứ sử dụng bê tông mác cao phụ gia và chất hỗ trợ khác trong bê
tông như phụ gia gốc Silica fume dùng kết hợp với phụ gia siêu dẻo để giảm lượng
thấm và đạt cường độ cao, tăng độ bền cho bê tông.
- Nghiên cứu để xây dựng ở các loại nền khác nhau và nghiên cứu sự làm việc giữa
nền – đập –bản mặt.
- Nghiên cứu khắc phục một số sự cố thường gặp trong quá trình thi cơng như nứt
nẻ bề mặt bê tơng.


13

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH KẾT CẤU CHỐNG THẤM ĐẬP BÊ
TƠNG BẢN MẶT
2.1. Các hình thức chống thấm cho đập đá đổ
Đập đá đổ là vật liệu thấm nước với hệ thấm khá lớn tùy theo độ chặt và thành
phần hạt, do vậy trong đập dá đổ cần thiết phải có kết cấu chống thấm.
Kết cấu chơng thấm, gọi tắt là vật cống thấm (VCT) được làm bằng vật liệu có
hệ số tấm nhỏ hơn rất nhiều so với đá đổ (vật liệu đất) hoặc hầu như không thấm
nước (vật liệu không phải là đât).
Chống thấm cho đập đá đổ thường dùng hai loại hình thức: hình thức tường tâm bê tơng
asphan (hình 2-1a) và hình thức bản mặt bê tơng cốt thép (hình 2-1b). Hiện nay hình thức
chống thấm bằng bản mặt bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi do có nhiều ưu điểm về

chống thấm và điều kiện thi công, bản mặt bê tông được đổ trực tiếp trên lớp đệm mái dốc
thượng lưu, từ đỉnh đập xuống dưới đáy lịng sơng, đáy bản mặt được liên kết với bản chân ở
trên nền lòng sông và hai vai đập, đỉnh bản mặt liên kết với bản chân tường chắn sóng. Dưới
đây trình bày cơ sở khoa học để lựa chọn hình thức cấu tạo cỏc b phn kt cu chng thm.
Tường bê tông asphan chống thấm

Đá đổ

Nền đá

(a) Hỡnh thc tng tõm bờ tụng asphan
Bản mặt BTCT chống thấm

Đá đổ

Nền đá

(a) Hỡnh thc bn mặt bê tơng cốt thép
Hình 2-1: Hình thức chống thấm đập đá đổ


14

2.1.1. Đập đá đổ có vật chống thấm ( VCT) bằng đất
Vật chống thấm bằng đất gồm 2 loại chính là tường nghiêng và lõi giữa được
cấu tạo bằng các loại đất dính ít thấm nước như á sét, sét, hoặc bê tông sét.

2.1.1.1 Vật chống thấm bằng đất loại tường nghiêng
Chiều dày tường nghiêng được xác định theo yêu cầu gradian thấm J để đảm
bảo không xảy ra biến dạng thấm của vật kiệu tường nghiêng J =2-6.

Chiều dày tối thiểu ở phần đỉnh của tường nghiêng được lấy theo điều kiện
thi công phụ thuộc vào phương pháp và thiết bị thi cơng.
Phía ngồi mái thượng lưu của tường nghiêng được phủ lớp bảo vệ gia cố
mái để chống sóng.
Ví dụ đập đá đổ Miboro: Lớp 1 là lớp đá đổ loại đá granit; lớp 2 tầng lọc ngược
bằng cát sỏi; lớp 3 là tường nghiêng bằng đât á sét.

Hình 2-2: Đập đá đổ Miboro

2.1.1.2 Vật chống thấm kiểu lõi giữa
Lõi giữa là loại kết cấu chống thấm được sử dụng rất phổ biển trong đập đá đổ.
Lõi giữa được chia làm 2 loại: Lõi thẳng đứng và lõi nghiêng.
Đập có lõi giữa thẳng đứng thơng thường có khối lượng nhỏ nhất so với đập có
tường nghiêng chơng thấm và đập có lõi nghiêng.
Lõi giữa của đập có thể chia thành lõi mỏng và lõi dày. Lõi mỏng khi tỉ số b/H ≤
1, còn lõi dày hay còn gọi là lõi trọng lực có tỉ số b/H> 1.
Đặc điểm của loại đập này: Vật liệu chủ yếu để xây dựng đập là vật liệu địa
phương. Mặt cắt đập thiết kế phù hợp với tình hình vật liệu tại chỗ, đất lõi có khả năng
chơng thấm tốt nhưng khả năng chịu lực yếu được đặt vào lõi đập, đá đổ là vật liệu có


15

cường độ chống cắt cao hơn hẳn so với đất được bố trí ở bên ngồi cách bố trí này đó
phát huy được hết ưu điểm, hạn chế được nhược điểm của các vật liệu. Hệ số ổn định
của loại vật liệu này cao do vậy mà hệ số mỏi của đập thường nhỏ, chính vì vậy mà hầu
hết các đập cao trên thế giới đều là loại đập này. Đập loại này chịu động đất tốt, khó bị
phá hoại do chiến tranh, xây dựng được cả trên nền đập có tầng cuội sỏi dày.
Ví dụ đập lõi mỏng Inferilo: lớp 1 da cố bằng đá lớn; lớp 2 đệm bằng cuộn sỏi
có cỡ hạt tới 50mm; lớp 3 khối đá đắp chặt bằng đá nhỏ; lớp 4. 5 là lớp lọc thứ nhất

và thứ hai có cỡ hạt tương ứng là 0,1-10 và 5-150 mm; 6,7 đê quay hạ lưu đợt 1 và
đợt 2; 8 hầm để khoan phun xi măng; 9 lõi đập; 10 màng phun xi măng chống thấm.

Hình 2.3: Đập đá đổ lõi thẳng đứng Infernilo
Ví dụ đập đá đổ trong lõi đập trọng lực là đập Triniti (Mỹ ): Lớp 1 lõi bằng hỗn
hợp đất sét và sỏi; 2 vùng chuyển tiếp bằng đất cát sỏi; 3 lăng trụ bên bằng đá cuội
và đá tảng lăng; 4 đá đổ; 5 gia cố mái dốc; 6 đá anđehit biến chất; 7 màng phun xi
măng chống thấm ở nền; 8 răng bê tơng.

Hình 2.4: Đập đá đổ lõi giữa Triniti


16

Ở Việt Nam có đập đá đổ chống thấm kiểu lõi giữa như đập Ialy ở tỉnh Gia Lai,
đập Hòa Bình tỉnh Hịa Bình. Địa chất nền đập của cơng trình thủy điện Ialy khá tốt
cho việc xây dựng đập đá đổ lõi đập ở phần lịng sơng và một phần ở sườn đồi đặt
trên nền đá, đây là loại đá rắn chắc nứt nẻ ít và loại đá rắn chắc nứt nẻ niều. Đập Hịa
Bình cũng ứng dụng hình thức mặt cắt này, do địa chất ở đây có tầng cuội sỏi dày tới
( 60 ÷ 70m) .
Đập đá đổ lõi nghiêng là loại kết cấu chông thấm thuộc dạng trung gian giữa
tường nghiêng và lõi đứng, được lựa chọn vào các điều kiện cụ thể như yêu câu nối
tiếp lõi với kết cấu chống thấm ở nền, vấn đề thi cơng, các diều kiện kinh tế kĩ
thuật.
Ví dụ đập lõi nghiêng như đập Tichves: Lớp 1 đá lớn gia cố mái đập; 2 đá nhỏ; 3 đá
dăm; 4 đá lát; 5 khối đá đổ; 6 hỗn hợp đá núi; 7 lõi là sân trước bằng á sét; 8 màng
chống thấm; 9 hành lăng khoan phun.

Hình 2.5. Đập đá đổ lõi nghiêng Tichves

2.1.2. Đập đá đổ có vật chống thấm (VCT) không phải là đất
2.1.2.1 . Vật chống thấm dạng tường nghiêng
Vật liệu tường nghiêng có thể gồm các loại sau: bể tông và bê tông cốt thép;
bê tông alphan.
Tường nghiêng bê tông và bê tông cốt thép: Thường có các loại cứng, nửa
cứng và dẻo, hàm lượng cốt thép trong bê tơng có thể tới 0.5 – 1%. Nếu đá đổ được
đầm chặt thì hàm lượng cốt thép trong bê tơng có thể giảm tới 0,1%. Bê tơng dùng