Giáo trình Dẫn dòng thi công và tiêu nước hố móng - Đại học Thuỷ lợi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DựNG

GIÁO TRÌNH

DẪN DỊNG THI CƠNG
VÀ

TIÊU NƯỚC HƠ MĨNG

NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI



LỜI NĨI ĐẦU

Bộ mơn Cơng nghệ và Quản lý xây dựng, Trường Đại học Thủy lợi có bề dày gần 60
năm giảng dạy, nghiên cứu khoa học và phục vụ sản xuất. Giáo trình Thỉ cơng Cơng
trình Thủy lợi đã được biên soạn cơng phu và tải bản có sửa chữa nhiều lần, trong đó
có nội dung về dân dịng thỉ công, nhưng cũng chưa thê đáp ứng đầy đủ yêu cầu ngày
càng cao của công tác đào tạo và thực tế thi cơng xây dựng.
Dân dịng thỉ cơng và tiêu nước hố mỏng là mơn học địi hỏi kiến thức tống hợp và

chuyên sâu của nhiêu môn khoa học khác nhau như Thủy lực, Địa kỹ thuật, Thủy văn,
Kêt câu cơng trình, Vật liệu xây dựng, Kinh tê xây dựng, Quản lý xây dựng...
Nhằm đáp ứng yêu cầu của chương trình giảng dạy theo chiến lược phát triến của

Trường Đại học Thủy lợi, Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng đã phần cơng nhóm
giảng viên biên soạn Giáo trình Dan dịng thi cơng và tiêu nước ho móng do NGƯT.
PGS. TS. Lê Văn Hùng chủ biên. Những người tham gia và nội dung viết gồm:

Chương 1: PGS.TS. Lê Văn Hùng; ThS. Đỉnh Hoàng Quần và ThS. Mai Lâm Tuấn.
Chương 2: PGS. TS. Lê Văn Hùng.
Chương 3: PGS. TS. Lê Văn Hùng và PGS. TS. Nguyên Quang Cường.
Chương 4: PGS. TS. Lê Văn Hùng và TS. Đinh Thế Mạnh.
Chương 5: PGS. TS. Lê Văn Hùng và TS. Trần Văn Toản.
Chương 6: PGS. TS. Lê Văn Hùng và ThS. Mai Lâm Tuấn.

Giảo trình này được biên soạn có sự kê thừa từ Giảo trình Thì cơng Cơng trình Thủy
lợi do Bộ môn biên soạn (NXB Xây dựng, 2004), đồng thời cập nhật những tài liệu mới

phù hợp với giai đoạn phát trỉên hiện nay cũng như chương trình đào tạo của nhà
trường. Giáo trình dùng giảng dạy đại học, đông thời làm tài liệu tham khảo cho học
tập và nghiên cứu sau đại học ngành thủy lợi thủy điện. Đồng thời, là tài liệu tham khảo
tốt cho thiết kế và thi cơng xây dựng. Ngồi ra, có thế sử dụng tham khảo cho giảng dạy
đại học, phục vụ cho thiết kế và thỉ công của các ngành giao thông, xây dựng, hạ tầng

kỹ thuật.

3


Tập thế tác giả xỉn chân thành cảm ơn Bộ môn Công nghệ và Quản ỉỷ xây dựng, các
nhà giảo, nhà khoa học trong và ngoài Trường Đại học Thủy lợi đã đóng góp nhiều ỷ
kiến q báu về chun mơn đế giảo trình này được hồn thiện.
Thay mặt tập thể tác giả xin trân trọng giới thiệu cùng bạn đọc. Khi biên soạn,
chủng tơi khó tránh khỏi những thiêu sót, xin chân thành tiêp thu ý kiên đỏng góp của
bạn đọc để lần xuất bản sau được tốt hơn.

Chủ biên

NGƯT.PGS.TS. Lê Văn Hùng

4


MỤC LỤC
Trang

Lời nói đầu.................................................................................................................... 3
Danh mục các từ viết tắt.............................................................................................. 9
Chương 1. SỤ PHÁT TRIẾN ĐẬP, HÒ CHỨA THỦY LỢI THỦY ĐIỆN
VÀ CƠNG TÁC DẪN DỊNG THI CƠNG........................................ 11

1.1. Sự phát triến hồ đập trên thế giới.................................................................. 11

1.2. Sự phát triển hồ đập ở Việt Nam................................................................... 15
1.3. Phương án dẫn dịng thi cơng ở một số cơng trình...................................... 19

1.3.1. Cơng trình đầu mối thủy điện Thác Bà................................................... 19
1.3.2. Cơng trình hồ chứa Kẻ Gỗ...................................................................... 21

1.3.3. Cơng trình thủy điện Hịa Bình............................................................... 23
1.3.4. Cơng trình Thủy lợi - Thủy điện Cửa Đạt.............................................. 26
1.3.5. Cơng trình Thủy điện Sơn La................................................................. 28
1.3.6. Cơng trình Thủy điện Lai Châu.............................................................. 30

1.4. Câu hỏi ơn tập và thảo luận.......................................................................... 32
Chương 2. DẪN DÒNG THI CỒNG......................................................................33

2.1. Mở đầu.......................................................................................................... 33

2.1.1. Sự cần thiết cùa cồng tác dẫn dòng thi cơng.......................................... 33
2.1.2. Đặc điếm thi cơng cơng trình xây dựng trên sông suối......................... 33

2.1.3. Nhiệm vụ của công tác dẫn dịng thi cơng............................................. 34
2.2. Các phương pháp dẫn dịng thi cơng............................................................34
2.2.1. Đắp đê quai ngăn dịng một đợt.............................................................. 35
2.2.2. Đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt........................................................... 38

2.3. Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dịng thi cơng................................................. 44
2.3.1. Thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi cồng.................................................... 45

2.3.2. Tần suất thiết kế dẫn dịng thi cơng....................................................... 46
2.3.3. Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi cồng.................................................... 46
2.4. Chọn phương án dẫn dòng thi cồng..............................................................48
2.4.1. Các yếu tố ảnh hưởng khi chọn phương án dẫn dịng thi cơng............ 48

2.4.2. Những ngun tắc chọn phương án dẫn dòng......................................49
5


2.4.3. Tiến độ khống chế..................................................................................50

2.5. Câu hỏi ôn tập và thảo luận........................................................................ 52
Chương 3. ĐÊ QUAI.................................................................................................. 53
3.1. Khái niệm chung............................................................................................ 53

3.1.1. Định nghĩa và phân loại.......................................................................... 53
3.1.2. Những yêu cầu cơ bản đối với đê quai.................................................. 53
3.2. Cấu tạo và phương pháp thi công đê quai.................................................. 53
3.2.1. Đê quai đất đồng chất.............................................................................. 53

3.2.2. Đê quai bằng đá đố hay đất đá hỗn họp..................................................55
3.2.3. Đê quai bằng cừ thép.............................................................................. 56
3.2.4. Đê quai bằng bê tơng.............................................................................. 58
3.3. Xác định cao trình đỉnh và bố trí mặt bằng đê quai..................................... 59

3.3.1. Xác định cao trình đỉnh đê quai.............................................................. 59
3.3.2. Bố trí tuyến và mặt bằng đê quai............................................................ 60
3.4. Câu hỏi ôn tập và thảo luận.......................................................................... 60

Chương 4. NGĂN DÒNG..........................................................................................61
4.1. Khái niệm...................................................................................................... 61
4.2. Các phương pháp ngăn dòng........................................................................ 61

4.2.1. Phương pháp lấp đứng............................................................................ 61
4.2.2. Phương pháp lấp bằng............................................................................. 63
4.2.3. Phương pháp kết họp.............................................................................. 63
4.3. Xác định các thơng số thiết kế ngăn dịng....................................................64

4.3.1. Chọn ngày tháng ngăn dòng.................................................................... 64
4.3.2. Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dịng......................................................... 65
4.3.3. Xác định vị trí cửa ngăn dịng................................................................ 66
4.3.4. Xác định chiều rộng cửa ngăn dòng...................................................... 66
4.3.5. Kè ngăn dịng...........................................................................................66
4.4. Tính tốn thuỷ lực ngăn dịng....................................................................... 67

4.4.1. Q trình hình thành các dạng mặt cắt kè ngăn dịng khi lấp bằng..... 68
4.4.2. Ổn định của hòn đá trong q trình lấp bằng......................................... 68
4.4.3. Xác định kích thước mặt cắt kè ngăn dịng khi lấp bằng.......................69
4.4.5. Tính tốn thủy lực ngăn dòng bằng phương pháp lấp đứng................. 71
4.5. Câu hỏi ôn tập và thảo luận.......................................................................... 77

6


Chương 5. TIÊU NƯỚC HỐ MÓNG...................................................................... 78
5.1. Mở đầu........................................................................................................... 78

5.1.1. Khái niệm nước mặt và nước ngầm........................................................78
5.1.2. Các phương pháp tiêu nước cơ bản......................................................... 79
5.1.3. Nhiệm vụ của thiết kế tiêu nước hố móng............................................. 80
5.2. Phương pháp tiêu nước lộ thiên.................................................................... 80

5.2.1. Bố trí hệ thống tiêu nước lộ thiên.......................................................... 80

5.2.2. Xác định lượng nước cần bơm............................................................... 82
5.2.3. Lựa chọn máy bơm................................................................................. 85
5.2.4. Một số vấn đề cần xử lý khi tiêu nước lộ thiên...................................... 86
5.3. Lưu lượng thấm qua đê quai......................................................................... 87

5.3.1. Thấm qua đập đất đồng chất trên nền không thấm............................... 87

5.3.2. Thấm qua đập đất trên nền thấm nước................................................... 90
5.4. Lưu lượng thấm của nước ngầm vào hố móng............................................ 92

5.4.1. Lưu lượng nước ngầm thấm vào hố móng hồn chỉnh
tiêu nước lộ thiên.................................................................................. 92
5.4.2. Lưu lượng nước thấm vào hố móng rộng khơng hồn chỉnh
tiêu nước lộ thiên.................................................................................. 100
5.5. Phương pháp tiêu nước ngầm..................................................................... 102

5.5.1. Giếng kim dạng chân không................................................................. 103
5.5.2. Giếng thường với máy bơm sâu............................................................ 106
5.5.3. Thiết kế hạ thấp mực nước ngầm......................................................... 107
5.5.4. Những chú ý khi hạ thấp mực nước ngầm.......................................... 114
5.5.5. Bảo vệ đáy móng khi nước ngầm có áp............................................... 114
5.5.6. Bảo vệ mái hố móng khi tiêu nước...................................................... 116
5.6. Phương pháp tính tốn hạ mực nước ngầm bằng phần mềm.................... 116

5.6.1. Tổng quan.............................................................................................. 116
5.6.2. Phương trình tốn học............................................................................117
5.6.3. Phương pháp giải................................................................................... 117
5.6.4. Điều kiện biên của bài toán................................................................... 119
5.6.5. Các bước tính tốn hạ mực nước ngầm bằng phần mềm
Visual Modflow.................................................................................... 119
5.7. Câu hỏi ôn tập và thảo luận........................................................................ 126

7


Chương 6. TÍNH TỐN THỦY Lực DẪN DỊNG THI CƠNG...................... 127
6.1. Mục đích và nội dung tính tốn.................................................................. 127

6.1.1. Mục đích................................................................................................ 127
6.1.2. Nội dung tính tốn................................................................................. 128
6.2. Tính tốn thủy lực dẫn dịng qua lịng sơng thu hẹp................................. 128

6.2.1. Mức độ thu hẹp...................................................................................... 128
6.2.2. Lưu tốc trung bình qua lịng sông thu hẹp............................................ 128
6.2.3. Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu.................................................... 129
6.3. Tính tốn thủy lực qua đập tràn.................................................................. 130

6.3.1. Khái qt về đập tràn.............................................................................130
6.3.2. Cơng thức tống qt tính thủy lực đập tràn..........................................131
6.3.3. Tính tốn thủy lực qua đập tràn thành mỏng...................................... 132
6.3.4. Tính tốn thủy lực qua đập tràn thực dụng......................................... 133
6.3.5. Tính tốn thủy lực đập tràn đỉnh rộng.................................................135
6.4. Tính tốn thủy lực dẫn dịng qua kênh hở................................................. 136

6.4.1. Tính tốn thủy lực dịng đều trong kênh hở........................................ 136
6.4.2. Tính tốn thủy lực dịng khồng đều trong kênh hở............................. 137
6.4.3. Tính tốn lưu lượng và mực nước thượng lun khi dẫn dịng
qua kênh................................................................................................. 143
6.5. Tính tốn thủy lực dẫn dòng qua cống ngầm và đường hầm.................... 146

6.5.1. Các trạng thái chảy qua cống ngầm và đường hầm............................. 146
6.5.2. Tính tốn thủy lực dẫn dịng qua cống ngầm........................................147
6.6. Tính tốn thủy lực dẫn dịng qua đập xây dở.............................................150

6.6.1. Các cơng trình thường gặp.................................................................... 150
6.6.2. Tính tốn thủy lực dẫn dịng qua đập xây dở........................................152
6.7. Tính tốn thủy lực dẫn dịng đồng thời qua nhiều cơng trình................... 152
6.8. Điều tiết lũ dẫn dịng thi cơng.................................................................... 153

6.8.1. Phương pháp Kotrerin............................................................................153
6.8.2. Phương pháp Potapov............................................................................ 155
6.9. Câu hỏi ôn tập và thảo luận.........................................................................157

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 158

8

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ĐHTL

Trường Đại học Thủy lợi

MNN

Mực nước ngầm

ICOLD

Hội đập lớn thế giới

VNCOLD

Hội đập lớn và phát triến tài nguyên nước Việt Nam

JCOLD

Hội đập lớn Nhật Bản

TCTL

Tổng cục Thủy lợi

MNTL

Mực nước thượng lưu

MNHL

Mực nước hạ lưu

cvc

Bê tông thường

RCC

Bê tồng đầm lăn

9


10


Chương 1

Sự PHÁT TRIÉN ĐẬP, HỒ CHỨA THỦY LỢI THỦY ĐIỆN

VÀ CƠNG TÁC DẪN DỊNG THI CƠNG

1.1. sự PHÁT TRIÈN HỒ ĐẬP TRÊN THÉ GIỚI
Nhu cầu sử dụng tống hợp nguồn nước trên các lưu vực sồng không ngừng tăng
lên, các đập ngăn nước tạo hồ chứa hoặc dâng cột nước được xây dựng ngày càng
nhiều. Do có nhiều ưu điếm và lợi thế nên đập đất được ứng dụng nhiều so với các

loại đập khác như đập bê tông, đá xây, đậc biệt là đập vừa và nhỏ chiếm 70%^80%
là đập đất. Tuy tỉ lệ số lượng đập đất so với số lượng đập bê tơng có khác nhau ở
mỗi nước, nhưng nói chung đập đất và đập vật liệu địa phương ln chiếm tỉ lệ cao
và có xu hướng phát triển.
Mặc dù lịch sử phát triển đập đất đá có từ lâu nhưng trước năm 1900 chưa có đập
vật liệu địa phương nào cao trên 5 Om và đến năm 1930 chưa có đập nào cao trên
lOOrn.

Vào nửa sau của thế kỷ XIX ở nhiều nước (Anh, Pháp, Mỹ) đã bắt đầu một
chương trình xây dựng các cơng trình thủy lợi lớn. Do đó đã xuất hiện các u cầu
cần thiết phải tính tốn và nghiên cứu những phương pháp xây dựng phù họp. Cuối
thế kỷ XIX đã có những phương pháp tính khác nhau về ổn định và thấm... cho đập.
Phương pháp đắp đập đất bằng cơ giới thủy lực (phương pháp bồi lắng) được ứng
dụng đầu tiên ở Mỹ.
Trong những năm 1920-1930, việc xây dựng đập rất phát then. Nhờ ứng dụng cơ
giới hóa cao, nhiều đập cao và khối lượng lớn, sử dụng đa dạng vật liệu đất đá cát
sỏi. Đập đá đổ có tường nghiêng chống thấm bằng các loại vật liệu như bê tông,
nhựa đường, gỗ ... bắt đầu được xây dựng phổ biến.

Ngày nay có rất nhiều đập cao là đập đất, đất đá hỗn họp như: Đập Anderson Ranch
(Mỹ) xây năm 1950 cao 139m, Đập Orovin (Mỹ) cao 22Im; Đập Xerơ Pongxong
(Pháp) xây năm 1961 cao 122m; Đập Bariri (Brazin) xây năm 1967 cao 112m... [1].

ICOLD là tổ chức phi chính phủ nhưng là tố chức đại diện cho hơn 80 nước xây
dựng đập. Tố chức này xúc tiến trao đối ý kiến và kinh nghiệm giữa các khu vực
11


trong thiết kế, xây dựng và vận hành, bao gồm cả điều kiện môi trường. Hội đập lớn
nhiều nước đã cồng bố trên các website của mình danh mục đập và hồ chứa. Ví dụ,

Hội đập lớn Nhật Bản (JCOLD) thống kê các đập cao 15-30m (chủ yếu là đập đất)
xây dựng từ năm 400 đến 2009 có khoảng 2300 đập; đập cao trên 30m từ năm 700
đến 2009 có khoảng 1120 đập (chủ yếu là đập đất hoặc đập đất đá hỗn hợp). Điều
này dễ hiểu vì đây là loại đập chịu động đất tốt mà Nhật Bản là quốc gia động đất
diễn ra thường xuyên.
Trước năm 1950, trong tống số các loại đập đất đá và đập bê tơng có chiều cao
trên 15m đã được xây dựng trên thế giới thì đập đất đá chiếm tỷ lệ khoảng 62%, vào
những năm 1951 đến 1977 tỷ lệ là 75% và vào những năm 1978 đến 1982, do phát
triến mạnh của các thiết bị cơ giới công suất lớn, mà tỷ lệ này là 83.5%. Những năm
gần đây, do xuất hiện loại đập trọng lực bằng bê tông đầm lăn thì tỷ lệ trên có giảm
nhưng các đập lớn bằng vật liệu đất đá vẫn phát triển rất mạnh, đập lớn bằng vật liệu
địa phương chiếm 82,9% [2].
Đập lớn bằng đất đá được định nghĩa bởi ICOLD là đập có chiều cao trên 15m,
hoặc trong trường họp đập cao từ 10 đến 15m, phân loại theo tiêu chuẩn khác, lượng
trữ nước vượt 106 m3 hoặc lưu lượng xả lũ lớn hơn 2000m3/s (Bảng 1.1). Tài liệu [2]
thống kê 36.235 đập đã hồn thành và trong thời gian thi cơng (đã loại trừ các loại
đập phục vụ mục đích cơng nghiệp khơng cịn giá trị sử dụng). Trong số này có hơn
19000 tại Trung Quốc và 5459 tại Mỹ. số liệu này vượt xa so với con số 5196 đập
trên toàn thế giới vào năm 1950.

Bảng 1.1. Thống kê số lượng đập lớn năm 1988 trên thế giới
Nhóm
Đập vật liệu địa phương

Đập bê tông (gồm cả đá xây)

%

Loại

Loại (ký hiệu theo LCOLD)

Đất đắp

TE

Đá đẳp

ER

Trọng lực

PG

11.3

Vòm

VA

4.4

Trụ chống

CB

1.0

Nhiều vòm

MV

0.4

36235

100

Tổng đập lớn

82.9

Ghi chủ: Thống kê 1988 của ICOLD [2].

Số liệu thống kê gần chính xác về đập lớn [3] năm 1998 chỉ tính đến các đập có
chiều cao trên 30m với tổng số đập được thống kê là 25410 và số lượng đập ở một
số nước rút gọn hơn, đáng kế là Trung Quốc.

12


Bảng 1.2. Tống số đập của Anh, Mỹ và Trung Quốc năm 1998

(thống kê quốc gia)

Quy định quốc gia
về dự án đập

535

>5500

C.2600

Mỹ

6375

75000

N.K.

Trung Quốc

4434+

>86000++

N.K.

Tên nước

Đập lớn 1998

Anh

Ước lượng tống số đập

Ghi chủ: (+): đập trên 30m; (++) : tống số đập dưới lượng khống chế quốc gia.

Bảng 1.3. Đập cao nhất thế giói
Đập

Quốc gia

Loại

Hồn thành
năm

Chiều cao
(m)

Rogun

Tadjikistan

TE-ER

2012

335

Nurek

Tadjikistan

TE

1980

300

Grande Dixence

Thụy Sỹ

PG

1962

285

Inguri

Georgia

VA

1980

272

Tehri

Ấn Độ

TE-ER

1997

261

Chicoasen

Mexico

TE-ER

1980

261

Ghi chú: TE-ER - đập đá chống thấm bằng đất; TE- Đập đất; PG- Đập bê tơng trọng lực;
VA- Đập vịm thân thẳng đứng. Có 27 đập với chiều cao lớn hơn 200m. Thống kê 1996,
theo Mermel [4].

Bảng 1.4. Đập có khối lượng lớn nhất
Quốc gia

Loại

Chiểu cao
(m)

KL đập
(106m3)

Hoàn thành

Tarbela

Pakistan

TE-ER

143

105.9

1976

Fort Peck

Mỹ

TE-ER

76

96.1

1937

Usuma hạ

Nigeria

TE-ER

49

93

1990

Tucurui

Brazil

TE-ER-PG

106

85.2

1984

Atarurk

Thổ Nhĩ Kỳ

TE-ER

184

84.5

1990

Guri (Raul Leoni)

Venezuela

TE-ER-PG

162

78

1986

Ghi chủ: Thống kê 1996 của Mermel [4].

13


Bảng 1.5. Đập có khả năng trũ’ nước lớn nhất
Trữ nước (109m3)

Đập

Quốc gia

Loại

Owen Falls

Uganda

PG

31

1954

2700

Kakhovskaya

Ukraine

TE-PG

37

1955

182

Kariba

Zimbabwe

VA

128

1959

180.6

Bratsk

Nga

TE-PG

125

1964

169.3

Aswan

Ai cập

TE-ER

111

1970

168.9

Akosombo

Ghana

TE-ER

134

1965

153

Chieu cao (m) Hoàn thành

Ghi chú: Thống kê 1996 của Mermel [4].

Bảng 1.6. Một số đập đất đá lớn xây dựng trước 1970
Tên đập

Quốc gia

Sông

Loại đập

Nurek

Nga

Vakhs

Đá đố tường lõi đất

300

1971

Maika

Canada

Kolumbia

Đá đổ tường lõi đất

240

1971

Oravill

Mỹ

Fezer

Đá đổ tường lõi đất

224

1967

Axuan

Ai cập

Nin

Đá đổ tường lõi đất

125

1970

Tepukstepek

Mexico

Lerma

Đá xếp bản mặt bê tông

37

1927

Kuoich

Anh

Gir Gerry

Đá xếp bản mặt bê tông

33

1956

Chiểu cao (m) Năm

Ghi chủ: Theo V.A. Zairova, V.G. Radchenko [5].

Bảng 1.7. Một số đập đất đá lớn và thông tin chi tiết

Tên đập

Loại
đập

Chiều
cao,
m

Khối lượng,
ngàn m3

Đá
đổ

Cường độ thi cơng trung
bình tháng, ngàn ni3

Đất đắp

Đất Lớp

thịt lọc

Đá đố

Đất đắp

750

Năm
xây dựng

San-Gabrien

(1)

114

4802

vn

2470

350

Kenhi

(1)

97

1780

380

740

325

1951-1952

Miboro

(1)

131

5480 1630 840

360

1957-1960

Ghesionhieralp

(2)

155

11200

1150

700

1956-1960

Serr-Ponson

(2)

120

12000

2000

340

1955-1960

Trangslet

(1)

120

4650

1500 1250

200

1956-1960

Kadzakai

(3)

98

4000

1370 380

Trerri-Valli

(3)

96

2550 2150 435 Max 10/ngđ Max 17,7/ngđ 1951-1956

Braunli

(1)

89

4840

330

287

345 Max 22/ngđ

Ghi chủ: Theo V. A. Zairova, V. G. Radchenko [5].

14

150

Max 2/ngđ

1935-1938

1950-1952
1955-1958


Bảng 1.8. Số lượng đập vật liệu địa phương ờ các nước trên thế giói
TT

Quốc gia

Số lượng

TT

Tên nước

Số lượng

1

Trung Quốc

22000

17

Na Uy

335

2

Mỹ

6575

18

CHLB Đức

311

3

Ấn Độ

4291

19

Al-ba-ni

306

4

Nhật

2675

20

Ru-ma-ni

246

5

Tây Ban Nha

1196

21

Zim-ba-buê

213

6

Canada

793

22

Thái Lan

204

7

Hàn Quốc

765

23

Thụy Điển

190

8

Thổ Nhĩ Kỳ

625

24

Bulgari

180

9

Brazin

594

25

Thụy Sĩ

156

10

Pháp

569

26

Áo

149

11

Nam Phi

539

27

Cộng hòa Séc

118

12

Mexico

537

28

Algerie

107

13

Italia

524

29

Bồ Đào Nha

103

14

Vương Quốc Anh

517

30

Indonesia

96

15

Australia

486

31

Liên Bang Nga

91

Ghi chủ: Theo ICOLD, 1998 [3].

1.2. Sự PHÁT TRIỂN HÒ ĐẬP Ở VIỆT NAM
Ở Việt Nam, trước năm 1964 việc xây dựng hồ chứa diễn ra chậm, có ít hồ chứa
được xây dựng trong giai đoạn này. Sau năm 1964, đặc biệt từ khi đất nước thống
nhất (1976) thì việc xây dựng hồ chứa phát triến mạnh. Từ năm 1976 đến nay số hồ
chứa xây dựng mới chiếm 67%. Không những tốc độ phát triển nhanh, mà cả về quy
mồ cồng trình cũng lớn lên khồng ngừng. Hiện nay, đã có nhiều hồ lớn, đập cao ở
những nơi có điều kiện tự nhiên phức tạp.
Bảng 1.9. Số lượng và phân loại hồ chứa thủy lợi
Dung tích
hồ (106 m3)

>100

10-100

5-10

3-5

1-3

ớ, 2-1

<0,2

Tổng

2012

16

87

68

84

459

1752

4182

6648

2015

19

105

170

520

821

1743

3285

6663

Ghi chủ: Theo thống kê của Tổng cục Thủy lợi.

15


Hồ chứa nước lớn có 551 hồ (năm 2012). Các tỉnh có nhiều hồ chứa lớn, gồm: Lạng
Sơn: 45 hồ, Nghệ An: 33 hồ, Quảng Nam: 23 hồ, Bình Định: 28 hồ, Đắk Lắk: 38 hồ,
Đắk Nông: 15 hồ. Chủ yếu đập ở các hồ này là đập đất hoặc đập đất đá hỗn hợp.

Số liệu thống kê năm 2015 so với năm 2012 cho thấy nhiều hồ được nâng cấp,
mặc dù số hồ xây mới rất ít.
Số lượng đập do TCTL thống kê theo chiều cao H=15-30m và H>30m chưa có
con số chính xác. Theo thống kê khơng đầy đủ của chúng tôi, hồ đập do TCTL quản
lý đến 2015: số đập cao 30m trở lên là 63; số đập cao từ 15m đến dưới 30m là 492.
Bảng 1.10. Đập đất, đá lớn ở Việt Nam thuộc quản lý của TCTL (2012)
TT

Tên hồ

Tỉnh

Loại đập

H(m)

Năm hồn thành

1

Khn Thần

Bắc Giang

Đất

26,00

1963

2

Đơn Dương (Đa Nhim)

Lâm Đồng

Đất

38,00

1963

3

Suối Hai

Hà Tây

Đất

24,00

1963

4

Thượng Tuy

Hà Tĩnh

Đất

25,00

1964

5

Câm Ly

Quảng Bình

Đất

30,00

1965

6

Tà Keo

Lạng Sơn

Đất

35,00

1972

7

Cấm Sơn

Bắc Giang

Đất

42,50

1974

8

Vực Trống

Hà Tĩnh

Đất

22,80

1974

9

Đồng Mơ

Hà Tây

Đất

21,00

1974

10

Tiên Lang

Quảng Bình

Đất

32,30

1978

11

Núi Cốc

Thái Nguyên

Đất

26,00

1978

12

Pa Khoang

Lai Châu

Đất

26,00

1978

13

Kẻ Gỗ

Hà Tĩnh

Đất

37,50

1979

14

Yên Mỹ

Thanh Hóa

Đất

25,00

1980

15

Yên Lập

Quảng Ninh

Đất

40,00

1980

16

Vĩnh Trinh

Quảng Nam

Đất

23,00

1980

17

Liệt Sơn

Quảng Ngãi

Đất

29,00

1981

18

Phú Ninh

Quảng Nam

Đất

39,40

1982

19

Sơng Mực

Thanh Hóa

Đất

33,40

1983

20

Quất Đơng

Quảng Ninh

Đất

22,60

1983

21

Xạ Hương

Vĩnh Phúc

Đất

41,00

1984

22

Hòa Trung

Đà Nằng

Đất

26,00

1984

16


TT

Tên hồ

Tỉnh

Loại đập

H(m)

Năm hoàn thành

23

Hội Sơn

Binh Định

Đất

29,00

1985

24

Dầu Tiếng

Tây Ninh

Đất

28,00

1985

25

Biển Hồ

Gia Lai

Đất

21,00

1985

26

Núi Một

Bình Định

Đất

30,00

1986

27

Vực Trịn

Quảng Bình

Đất

29,00

1986

28

Tuyền Lâm

Lâm Đồng

Đất

32,00

1987

29

Đá Bàn

Khánh Hịa

Đất

42,50

1988

30

Khe Tân

Quảng Nam

Đất

22,40

1989

31

Kinh Mơn

Quảng Trị

Đất

21,00

1989

32

Khe Chè

Quảng Ninh

Đất

25,20

1990

33

Phú Xn

Phú n

Đất

23,70

1996

34

Gị Miếu

Thái Ngun

Đất

30,00

1999

35

Cà Giây

Bình Thuận

Đất

30,00

1999

36

Sông Hinh

Phú Yên

Đất

50,00

2000

37

Sông Sắt

Ninh Thuận

Đất

29,00

2005

38

Sông Sào

Nghệ An

Đất

30,00

2006

39

Easoup

Đắc Lắc

Đất

29,00

2005

40

Hà Động

Quảng Ninh

Đất

30,00

2007

41

laM’La

Gia Lai

Đất

37,00

2009

42

Tân Sơn

Gia Lai

Đất

29,20

2009

43

Tả Trạch

Thừa Thiên Huế

Đất

60,00

2012

44

Suối Mỡ

Bắc Giang

Đất

27,80

2012

Đập lớn có chiều cao trên 50m, phần lớn do Bộ công thương quản lý, chủ yếu là
đập thủy điện. Loại đập bê tông, bê tông đầm lăn, đá đổ và đá đổ bản mặt bê tông
chiếm đa số.
Đập đá đố được ứng dụng rộng rãi cho những đập có chiều cao lớn như Thác Bà,
Hồ Bình, Hàm Thuận - Đa Mi V.V.... Các đập này chủ yếu chống thấm bằng lõi
giữa đất sét. Đập đá đổ chống thấm bằng lõi giữa hoặc tường nghiêng đất sét có
nhiều ưu điểm như chịu động đất tốt, ổn định, nhưng do mái quá xoải nên tốn vật
liệu, đường tháo nước thi công phải làm dài và tốn kém. Ngồi ra, loại đập này cịn
có hạn chế khi thi công trong điều kiện mùa mưa đối với lõi sét.

17


Bảng 1.11. Các đập đá đố ở Việt Nam
TT

Tên đập

Trên sơng

Loại đập

Chiều cao (m)

Năm

1

Thác Bà

Chảy

Đá đồ tường lõi đất

46

1964-1971

2

Hịa Bình

Đà

Đá đô tường lõi đất

128

1979-1991

3

Tuyên Quang

Gâm

Đá đắp bản mặt bê tông

93

2002-2008

4

Cửa Đạt

Chu

Đá đắp bản mặt bê tông

118

2003-2009

5

Quảng trị

Rào Quán

Đá đắp bản mặt bê tông

75

2003-2008

6

Truồi

Truồi

Đất đá hỗn hợp

49

1996-2002

7

Vĩnh Sơn

Sông Hinh

Đất đá hỗn họp

37

1992-1994

8

Sơng Hình

Sơng Hinh

Đất đá hỗn hợp

42

1995

9

Sơng Ba Hạ

Sơng Ba Hạ

Đất đá hỗn hợp

60

2004-2009

10

Đá Bàn

Đá Bàn

Đất đá hỗn họp

42

1976-1985

11

Đại Ninh

Đồng Nai

Đất đá hỗn hợp

50

2003-2008

12

Yaly

Sê San

Đá đố lõi giữa

69

1993-2002

13

Easoup

Easoup

Đất đất

26

2001-2007

14

Trị An

Đồng Nai

Đất đất

40

1984-1991

15

Thác Mơ

Sơng Bé

Đất đá hỗn hợp

46

1991-1995

16

Dầu Tiếng

Sơng Sài Gịn

Đất đất

27

1981-1985

Sơng Ba

Đá đố bản mặt bê tông

60

2011

Xekaman (Lào) Đá đố bản mặt bê tông

102

2006-2011

Đá đổ bản mặt bê tông

98

2015

17 An Khê-Kanak
18

Xekaman 3

19

Sông Bung 2

Sông Bung

Bảng 1.12. Các đập bê tông đầm lăn (RCC) ờ Việt Nam, tính đến 2015
TT

Tên cơng trình

Chiều cao (m)

Địa điếm

Năm hồn thành

1

PlêiKrơng

71

Kontum

2006

2

Định Bình

54

Bình Định

2007

3

A Vương

82

Quảng Nam

2008

4

Sê San 4

71

Gia Lai

2008

5

Bắc Hà

100

Lào Cai

2011

6

Bình Điền

70

Thừa Thiên Huế

2008

7

Cố Bi (Hương Điền)

75

Thừa Thiên Huế

2008

8

Đồng Nai 3

108

Đắc Nông

2009

9

Đồng Nai 4

128

Đắc Nông

2010

10

ĐaKrinh

99

Quảng Ngãi

2008

18


TT

Tên cơng trình

Chiều cao (m)

Địa điểm

Năm hồn thành

11

Nước Trong

68

Quảng Ngãi

2012

12

Sơn La

138

Sơn La

2012

13

Bản Chát

130

Lai Châu

2012

14

Bản Vẽ

138

Nghệ An

2010

15

Sông Bung 2

95

Quảng Nam

2010

16

Sông Tranh 2

95

Quảng Nam

2010

17

Sơng Kon 2

50

Quảng Nam

2010

18

Bản Ươn (Trung Sơn)

85

Thanh Hóa

2011

19

Huội Quảng (CVC)

104

Sơn La

2012

20

Lai Châu

137

Lai Châu

2016

21 Nậm Chiến (Vòm CVC)

130

Sơn La

2013

22

Dakmi 4

90

Quảng Nam

2011

23

Đồng Nai 2

79

Đakrông

2014

24

Đồng Nai 5

72

Đồng Nai

2015

25

Sông Bung 4

114

Quảng Nam

2015

1.3. PHƯƠNG ÁN DẪN DỊNG THI CƠNG Ở MỘT SỐ CƠNG TRÌNH

1.3.1. Cơng trình đầu mối thủy điện Thác Bà
Cơng trình đầu mối thủy điện Thác Bà nằm trên sông Chảy gồm các hạng mục sau:
Nhà máy thủy điện gồm 3 tổ máy với tổng công suất 108MW nằm ở bờ phải, ở
lịng sơng xây dụng một đập tràn kiểu Ophixerop gồm 3 khoang, mỗi khoang rộng
10,5m và một đập đá đổ cao 46m, dài 650m; một nâng tàu có sức nâng 60 tấn nằm ở
bờ trái.

Địa chất ở khu vực đầu mối phần lớn là đá gnai và đá granit rắn chắc.

Các chỉ tiêu thủy văn theo Bảng 1.13..

Bảng 1.13. Các chỉ tiêu thủy văn dịng chảy tại tuyến cơng trình Thác Bà
Các chỉ tiêu
Qmaxtức
Qmax

thời (m3/s)

Ĩ0°/o

5%

2470

2860

r/o

ớ, 1 %

5240

trung bình ngày đêm (m3/s)

2580

3330

5080

tổng lượng (m3)

6570

7450

9320

Wmax

Phuơng án dẫn dịng thi cơng nhu sau:
19


- Giai đoạn một: Đắp đê quai bao bọc xung quanh hố móng của nhà máy thủy
điện và đập tràn, dẫn dịng qua lịng sơng thu hẹp. Đe giảm bớt chiều cao đê quai
thượng lưu, mở rộng thêm lịng sơng đế tăng cường khả năng tháo nước lũ.
- Giai đoạn hai: Sau khi xây dựng xong khoảng 80% khối lượng bê tông của đập
tràn và nhà máy thủy điện, tiến hành chặn dòng đế dẫn dòng qua đập tràn chưa xây
dựng xong (qua khe răng lược) rồi đắp đê quai thượng lưu ở phần lịng sơng để xây
dựng đập đá đổ. Song song với việc nâng cao dần đập đá đổ, tiến hành đổ bê tồng các
khoang tràn theo kiểu lấp các khe răng lược cho tới khi kết thúc xây dựng cơng trình.

Hình LI. Mặt băng nhà máy thủy điện Thác Bà
1- Sơng Chảy; 2- Đỉnh đập chính; 7- Cửa vào đập tràn; 8- Cửa vào nhà máy thủy điện.

Hình 1.2. Cơng trình Thác Bà - Mặt băng dân dịng thỉ cơng
a) Giai đoạn 1: Dân dịng qua lịng sơng thu hẹp; b) Giai đoạn 2: Dần dịng qua khe răng
lược (đập tràn bê tông đang xây dở): 1- Sơng Chảy; 2- Tuyến đập chính; 3- Đê quai thu hẹp

lịng sơng bảo vệ móng đập tràn và móng nhà máy thủy điện; 4- Vị trí đập tràn và nhà máy
thủy điện; 5, 6- Đê quai thượng lưu và hạ lưu.

20


1.3.2. Cơng trình hồ chứa Kẻ Gỗ
Hồ chứa có nhiệm vụ chính là tưới cho 21,136ha ruộng, đồng thời kết hợp phát
điện. Ngồi ra hồ cịn tham gia chống lũ và phát triển nghề cá trong lịng hồ.

Cụm cơng trình đầu mối hồ Kẻ Gỗ bao gồm: Đập đất, đập phụ, cống lấy nước,
tràn xả lũ. Đập chính cao 39m, dài 960m, chiều rộng đáy đập 172m. cống lấy nước
đặt ở bờ phải đáy đập, cống tròn D=2,9m đật trong một hành lang rộng 6,9m, cao
4,8m. Nhà máy thủy điện đặt cuối ống áp lực của cống lấy nước công suất 2,3MW.
Tràn xả lũ đặt ở bờ phải, cách đập một đoạn xa, bề rộng tràn 50m.
Cơng trình Kẻ Gồ nằm trên sông Rào Cái, lưu lượng về mùa lũ lên tới 2300 m3/s.
Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi cơng qua tràn là 1420 m3/s.

Phương án dẫn dịng thi cơng và thi cơng các cồng trình đầu mối như sau:
a) Năm thứ nhất và năm thứ hai: Dần dòng thi cơng qua lịng sơng cũ. Trong hai

năm này làm những công việc sau:
1. Xử lý nền đập ở bờ phải;

2. Đào kênh dẫn dịng thi cơng cho đợt sau;
3. Đào móng cống, tràn, nhà máy thủy điện;

4. Đắp đập phụ;
5. Xử lý nền đoạn lịng sơng bờ trái;
6. Đào và lát mái kênh dẫn dòng;

7. Đào chân khay và đắp phần bờ phải;

8. Thi công bê tông tràn, thi công xong bê tông cống lấy nước và nhà máy thủy điện.
b) Năm thứ 3: Dần dịng thi cơng qua kênh với lưu lượng thiết kế dẫn dịng thi

cơng 1420 m3/s. Trong thời gian này làm các việc sau:
1. Thi công đê quai thượng hạ lưu;

2. Đào chân khay, xử lý nền móng, thi cơng đập chính ở bờ trái và lịng sơng;
3. Hồn thiện cống lấy nước và nhà máy thủy điện.
c) Năm thứ tư: Dần dịng thi cơng qua cống lấy nước. Các cồng việc thực hiện gồm:

1. Chặn dòng chảy qua kênh;

2. Đắp đập phần chừa lại ở kênh dẫn dịng;
3. Sang mùa lũ cơng trình bắt đầu phát huy tác dụng ngăn lũ, giữ nước.
d) Năm thứ năm: Hồn thiện cơng trình.

21


Hình 1.3. Mặt bằng cơng trình đầu mối Kẻ Gỗ: 1- Đập chính, đất đồng chất;
2- Kênh chính sau cống và trạm thủy điện; 3- Tràn xả lũ kiểu dốc nước.

Hình 1.4. Cơng trình Kẻ Gơ: Dân dịng qua lịng sơng tự nhiên:
1- Đập chính; 2- Kênh ra sau cống; 4- Vị trí kênh dẫn dịng; 5- Đá chuẩn bị ngăn dịng;

Hình 1.5. Cơng trình Kẻ Gơ: Dân dịng thi cơng năm thứ 3 qua kênh: 1- Đập chính;
4- Kênh dẫn dịng rộng 24m, đáy của vào ở cao trình 106,50m; 6- cầu treo; 7, 8- Đê quai
thượng lưu có đỉnh ở cao trình 113,00m và đê quai hạ lưu có đỉnh ở cao trình 110,00m.

22


1.3.3. Cơng trình thủy điện Hịa Bình
Sơng Đà có cấu tạo địa chất phức tạp, chế độ thủy văn có khả năng đe dọa lớn
đến sự an toàn ở hạ lưu. Q trình dẫn dịng thi cơng phải tn theo quy trình hết sức
chặt chẽ và đảm bảo an tồn tuyệt đối ở từng giai đoạn.

Trình tự dẫn dịng thi công được thế hiện trong Bảng 1.14.
Bảng 1.14. Phương án dẫn dịng thi cơng
cơng trình Thủy điện Hịa Bình
Đặc tỉnh thủy văn

TT

Thời gian
(năm)

Hình thức
dẫn dịng
thi cơng

Mùa

Tần
suất
p°/o

1

1981

2

1982

Lưu
lượng
thiết kế
(m3/s)

Lưu
lượng
thực tế
(m3/s)

Chênh
lệch
mực
nước
thiết kế
(m)

Lịng sơng tự nhiên

Kiệt

10

2040

Lịng sơng thu hẹp

Lũ

10

14690

Lịng sơng thu hẹp

Kiệt

10

2040

Dần dịng thi cơng qua
kênh

Kiệt

10

2040

1580

2,3

Kênh dẫn dịng

Lũ

10

14690

14200

9,5

Kênh dẫn dịng

Kiệt

10

2040

2,3

Kiệt

10

1600

14,2

7330

3

0,8

Ngăn sơng Đà
3

1/1983

4

5/1983 12/1985

Ngăn kênh thi cơng

5

1/19865/1986

6

5/198611/1986

Dần dịng thi cơng qua 2
đường hầm

Lũ

1

18600

6/1987 12/1987

Dan dịng thi cồng qua 2
đường hầm và các cửa xả
đáy tràn

Lũ

0,2

23400

12/1987

Ngăn đường hầm số 1

5/1988 9/1988

Dần dịng thi cơng qua 1
đường hầm và các cửa xả
đáy tràn

Lũ

0,2

23400

7

8

Dan dịng thi cơng qua
đường hầm

13600

23,7

54,6

11000

67,9

23


Đặc tỉnh thủy văn

TT

7/707 gian
(năm)

Hình thức
dẫn dịng
thi cơng

Mùa

Tần
suất
p°/o

9

Ngăn đường hầm số 2 và
10/1988 tích nước đến cao độ +82
12/1988
đê chạy máy I

0,1

10

12/1988 10/1989

Dần dịng thi cơng qua
cửa xả đáy và tố máy I

0,1

11

Từ 11/1989

Dần dịng thi cơng qua 2
tổ máy và tràn vận hành

0,1

6/1990

Đắp đập đến cao độ thiết
kế +123, xả lũ qua đập
tràn và các tổ máy

0,1

12

Lưu
lượng
thiết kế
(m3/s)

Lưu
lượng
thực tế
(m3/s)

Chênh
lệch
mực

nước
thiết kế
(m)

Hình 1.6. Mặt bằng dân dịng thi cơng qua lịng sơng thu hẹp
và chn bị ngăn sơng chính, đập Hịa Bình 01-1983:
1- Kè ngăn dịng; 2- cầu phao; 3- Đê quai cửa ra của đuờng hầm dẫn dòng;
4- Bãi đá q cỡ phục vụ ngăn dịng; 5- Vị trí quan sát chỉ huy; 6- Kênh dẫn dịng bờ phải
có đáy ở cao trình 1 l,00m; 7- Tim tràn xả lũ; 8- Tuyến đập chính; 9- cầu phao.

24


Hình 1.7. Khối bê tơng và đá q cỡ để ngăn sơng:
1- Móc sắt d32; 2- Móc sắt d32 có chốt chẻ; 3- Vữa xi măng; 4- Nêm.

Hình 1.8. Kết thúc dân dịng thi cơng qua kênh và ngăn kênh trên 3 tuyến:
1, 2, 3- Vị trí các tuyến ngăn kênh; 4- Tuyến đập chính; 5- Cửa vào kênh dẫn dịng;
6- Cửa ra của 2 đường hầm dẫn dịng.

Cơng trình thủy điện Hịa Bình có một thời gian dài dẫn dịng thi cơng qua kênh.
Mặt cắt kênh được thay đổi theo các giai đoạn thi công nhằm đảm bảo khả năng tháo
nước và tiến độ thi cơng cơng trình. Khi dẫn dịng thi cơng qua kênh mà lịng kênh
là đập xây dựng dở, những người thi công đã rất chú ý đến vấn đề tiêu năng phía sau
kênh, đảm bảo cho cơng trình dẫn dịng thi cơng làm việc an toàn.

25