Giáo trình thủy công Tập 1 - 5 docx

www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


164

n
- trọng lợng riêng của nớc;
- hệ số hm khí, lấy bằng 0,04 ữ 0,06;

0
- độ ẩm tốt nhất. Trị số ny đợc
xác định thông qua thí nghiệm v phân tích
kinh tế kỹ thuật. Khi chọn sơ bộ có thể lấy thấp
hơn giới hạn dẻo 2 ữ 3%.
Khi đắp trên nền biến dạng nhiều, phải
xem xét đến độ chặt của đất trong nền. Bởi vậy
ngời ta thờng quy định độ chặt của đất đắp
thấp hơn trị số tính toán theo công thức
(6-82) khoảng 5 ữ 8%.
ở vùng ma nhiều, đất có độ ẩm lớn,
biện pháp thờng dùng l giảm dung trọng
thiết kế (có khi chỉ đạt 1,4 ữ 1,5 T/m
3
) v tăng
kích thớc mặt cắt đập. Tuy nhiên, kết quả thí
nghiệm cho thấy các đặc trng chống cắt của đất giảm rất nhanh khi giảm độ chặt của đất. Vì vậy
cần khống chế dung trọng thiết kế
k
> 0,9
kmax

, trị số thờng chọn hiện nay l
k
= 0,95
kmax
.
ứng với lợng ngậm nớc thiên nhiên , dung trọng thiết kế lớn nhất của đất đắp có thể tính
theo kinh nghiệm:

k
=
0,86
0,316 W

+
(6-77)
2. Độ chặt của đất cát v đất có lẫn cuội trong thân đập phải đợc quy định phù hợp với độ
chặt của các loại đất đó trong thiên nhiên. Dung trọng khô thiết kế của đất cát có thể tính theo
công thức:

k
=
12
12
.
(1 d) d


+
, (6-78)
Trong đó:

1
- dung trọng khô của đất ứng với độ rỗng nhỏ nhất;

2
- dung trọng khô của đất ứng với độ rỗng lớn nhất;
d - độ chặt tơng đối, bằng 0,67 ữ 0,8.
V. Yêu cầu đối với vật liệu khi dùng biện pháp thi công trong nớc
Khi dùng biện pháp thi công ny đất đắp đập phải thoả mãn yêu cầu sau đây:
- Dễ tơi trong nớc v dễ thoát nớc. Chỉ tiêu kỹ thuật quy định "Khối đất 5 cm
3
bỏ vo nớc
trong 10 phút phải ngấm nớc hon ton v trên 2/3 thể tích phải tơi ra".
- Khi nén chặt đạt dung trọng khô thiết kế, cần đảm bảo hệ số thấm k 10
-6
cm/s.
- Các hòn đất thích hợp phải có kích thớc 8 ữ 10 cm.
- Có giới hạn dung hoá cao, độ trơng nở nhỏ, hm lợng chất dễ ho tan không lớn v.v
Hình 6-46: Quan hệ giữa dung trọng
khô và hàm lợng nớc
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


165
Các loại đất thích hợp l: đất thịt, thịt pha cát.
Dung trọng khô v độ ẩm l những chỉ tiêu đặc biệt quan trọng. Đất đổ vo nớc sẽ bị phá
hoại kết cấu v đợc nén chặt dới tác dụng của trọng lợng bản thân v cố kết lại. Muốn đảm
bảo đất bị phá hoại kết cấu tơi v nhanh phải có một lợng nớc lớn, nhng nớc nhiều đất sẽ cố
kết chậm v đạt dung trọng khô thấp. Đó l hai vấn đề mâu thuẫn cần giải quyết. Bởi vậy khi thi

công phải khống chế lợng ngậm nớc cho thích hợp nhất. Lợng ngậm nớc tốt nhất đối với đập
đồng chất tính theo công thức:
= A + 0,5W (6-79)
Trong đó: A - giới hạn dẻo;
W - chỉ số dẻo.
Cấp phối hạt ảnh hởng lớn đến dung trọng khô, kinh nghiệm xây dựng đã cho những kết
luận sau đây:
1. Các loại đất có hm lợng sét < 15% hoặc đất có hm lợng đất bột > 50% thờng đạt
dung trọng khô thấp.
2. Đất có hm lợng sét nhỏ, hm lợng cát lớn, hệ số không đều lớn thờng đạt dung trọng khô
lớn, lợng ngậm nớc có ảnh hởng lớn đối với dung trọng.
Các thí nghiệm ở hiện trờng cho thấy, dùng phơng pháp đổ đất trong nớc đắp đập, dung
trọng khô thờng chỉ đạt 1,5 ữ
1,55T/m
3
.
Đ6.7. Cấu tạo đập
Trong quá trình chọn cấu tạo thân đập ngời ta bố trí vật liệu trong đập v chọn cấu tạo chi
tiết.
I. Đập đồng chất
Đập đồng chất có thể đắp bằng đất dính thuần nhất hoặc bằng đất không dính.
1. Dùng đất thịt
Loại thích hợp nhất l đất chứa 10 ữ 25% sét. Vật liệu ny có hệ số thấm nhỏ v dễ thi công.
Đất cng chứa nhiều sét cng khó thi công vì chịu ảnh hởng nhiều của khí hậu v thời tiết. Hơn
nữa trong quá trình thi công v một thời đoạn ban đầu khi đập lm việc trong đất có áp lực nớc
kẽ rỗng lớn. Kinh nghiệm xây dựng ở nhiều nớc cho thấy các đập cao 30 ữ 40m đắp bằng đất
đồng chất l phơng án rẻ nhất, nhng chủ yếu phải xét điều kiện vật liệu tại chỗ.
2. Đập đồng chất đắp bằng đất không dính
Loại vật liệu ny có hệ số thấm lớn. Ngời ta thờng tăng số lần đầm để lm chặt đất, nhng
vẫn không tăng đợc ổn định thấm v giảm đợc lu lợng thấm một cách rõ rệt. Bởi vậy biện

pháp thờng dùng l: tăng kích thớc mặt cắt đập v khối lợng đất đắp.
II. Đập đất có tờng lõi mềm
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


166
Đập đất tơng đối cao thờng dùng nhiều nhất l loại có tờng lõi. Thiết bị chống thấm đặt
trong thân đập có nhiều u điểm rõ rệt nh chống chấn động tốt, lún dễ đều.
Theo cấu tạo, bề dy đỉnh tờng lõi đắp bằng đất sét hoặc đất sét pha không nên nhỏ hơn
0,8m. Độ dy chân tờng không đợc nhỏ hơn 1/10 cột nớc, nhng phải bảo đảm 2m. Nếu
tờng lõi đắp bằng đất có hm lợng sét lớn không lợi cho thi công v ổn định thì có thể giảm bớt
kích thớc tờng lõi. Đối với đất ít dính, ví dụ chỉ số dẻo < 15 ữ 17, ngời ta dựa vo trị số
gradien thấm cho phép [J] để tính bề dy của tờng.
Đỉnh tờng lõi phải bảo đảm không cho nớc phía thợng lu vợt quá, đồng thời phải cao hơn
mực nớc mao dẫn trong đất. Đỉnh tờng lõi đợc xác định dựa vo mực nớc dâng bình thờng
trong hồ chứa với độ vợt cao =
(0,3ữ0,6)m, tuỳ theo cấp công trình. Trên
đỉnh tờng có đắp một lớp đất bảo vệ có độ
dy đủ chống lại các ảnh hởng xấu của
thời tiết. Nếu đập có l
m thêm tờng chắn
sóng, ngời ta thờng liên kết chặt tờng
chắn sóng với tờng lõi.
Phải đặc biệt lu ý đến việc liên kết
giữa tờng lõi v nền. Độ cắm sâu của tờng
lõi vo nền đất chặt, ít thấm nớc phải lớn
hơn từ 0,5 ữ 1,25m. Bộ phận nối tờng lõi v
nền đá phải lm rất cẩn thận với các hình
thức nh đế răng, hoặc tờng răng bêtông

cắm sâu vo khối đá tốt 0,6 ữ1,2m. Những
chi tiết cấu tạo nối tiếp tờng lõi v nền đá
đợc trình by trong hình 6-47.
Tờng lõi đợc bố trí ở giữa đập hoặc hơi dịch về phía thợng lu để lm tăng thêm tác dụng
phòng chống thấm.
III. Đập có tờng nghiêng mềm
Tờng nghiêng đặt ở sát mái thợng lu đập có u điểm hạ thấp đờng bão ho xuống rất
nhanh, lm cho đại bộ phận đất thân đập đợc khô ráo v tăng thêm tính ổn định của mái hạ lu.
Tờng nghiêng có thể đắp bằng đất sét, đất thịt hoặc bêtông đất sét, v.v
Bề dy tờng nghiêng phụ thuộc vo các yêu cầu cấu tạo v gradien thủy lực cho phép của
đất đắp tờng. Bề dy tờng tăng từ trên xuống dới. Bề dy đỉnh tờng không nên nhỏ hơn
0,8m. Chân tờng không nhỏ hơn H/10 (H - cột nớc tác dụng), v không nên nhỏ hơn 2 ữ 3m. Độ
vợt cao của đỉnh tờng nghiêng trên mực nớc dâng bình thờng ở thợng lu đợc tính theo bảng (6-
8) dựa theo cấp công trình. Đỉnh tờng không đợc thấp hơn mực nớc tĩnh gia cờng.
Bảng 6-8
Loại đập đất Độ vợt cao của tờng chống thấm (m) trên mực nớc
dâng bình thờng tuỳ theo cấp công trình
Hình 6-47: Nối tiếp thiết bị chống thấm và nền
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


167
I II III IV v V
Tờng nghiêng
Tờng lõi
0,8
0,6
0,7
0,5

0,6
0,4
0,5
0,3
Trên mặt tờng nghiêng có phủ một lớp bảo vệ đủ dy (khoảng 1m) để tránh ma nắng. Giữa
tờng nghiêng v lớp bảo vệ ngời ta bố trí một tầng lọc ngợc.
Khi xác định độ dốc mái tờng nghiêng, phải bảo đảm lớp bảo vệ không bị trợt trên mặt
tờng, đồng thời lớp bảo vệ v tờng nghiêng phải ổn định (không trợt).
Sự liên kết giữa tờng nghiêng v nền phải tốt. Nếu nền đập l đá, ngời ta liên kết tờng
nghiêng với nền bằng các răng chống thấm. Khi nền bị nứt nẻ v thấm nớc nhiều ngời ta phụt
vữa chống thấm.
IV. Đập đất có tờng nghiêng và sân trớc mềm
Khi đắp đập có tờng nghiêng trên nền có đất thấm nớc mạnh hoặc khi tầng không thấm
nằm sâu, ngời ta xây dựng thêm một sân trớc chống thấm bằng một loại đất với tờng nghiêng
v nối liền hai thiết bị chống thấm đó với nhau. Nói chung sân trớc phải bảo đảm những yêu cầu
chống thấm nh tờng nghiêng.
Bề di sân trớc thờng lấy bằng (3 ữ 5)H. Nếu đất trong nền thấm mạnh hơn nhiều so với
đất đắp thân đập, phải dựa vo thí nghiệm v tính toán để chọn bề di tốt nhất cho sân trớc.
Sân trớc thờng đợc thi công đầm nén chặt. Cũng có thể lợi dụng phù sa nớc lũ hoặc đổ
đất trong nớc tạo thnh sân trớc. Đất lắng xuống sẽ tạo thnh một sân trớc thiên tạo trớc đập,
sau 1 ữ 2 năm sân trớc đã có tác dụng chống thấm tốt.
Đập đất có tờng nghiêng v sân trớc có tác dụng chống thấm cao, hạ thấp nhanh đờng
bão ho trong thân đập do đó tăng đợc ổn định mái hạ lu. Đó l một u điểm nổi bật. Đập
có tờng lõi v sân trớc chống thấm mềm có nhợc điểm lm giảm ổn định chống trợt của
mái đập th
ợng lu bởi vậy loại đập ny ít đợc dùng trong xây dựng.
V. Đập có thiết bị chống thấm cứng
Khi ở địa điểm đắp đập thiếu loại đất lm thiết bị chống thấm phải chuyên chở từ xa đến quá
đắt, có thể xét phơng án lm thiết bị chống thấm cứng: gỗ, đá xây, bêtông, bêtông cốt thép,
thép. Loại đập đất có tờng nghiêng chống thấm cứng ít dùng, vì có nhiều nhợc điểm: cấu tạo

phức tạp, dễ sinh nứt nẻ khi nhiệt độ thay đổi hoặc thân đập lún, giá thnh đắt. Một số đập đất đã
xây dựng với tờng lõi chống thấm loại cứng. Gỗ vì không bền v kim loại vì quá đắt nên rất ít
đợc dùng. Khi có đá tại chỗ v xét hợp lý có thể xây tờng lõi chống thấm.
Tờng lõi bằng bêtông cốt thép có bề dy khá mỏng. Trên tờng cách mặt nền một khoảng
không cao có đặt khe ngang hình thức trơn hoặc hình thức gối để bản lm việc tốt hơn. Đối với
đập vừa v thấp có thể dùng tờng lõi có kết cấu đơn giản nh hình thức cố định v.v Tờng lõi
bằng bêtông cốt thép phải bảo đảm bề dy thích đáng. Bề dy ở đỉnh tờng không nên nhỏ hơn
0,3m v ở đáy bằng khoảng (1/12 ữ 1/15) cột nớc.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


168
Để tờng lõi bằng bêtông cốt thép không bị nứt gãy, cần bố trí những khe lún thẳng đứng
cách nhau (15 ữ 25)m theo trục đập v cần thêm một lớp đất sét chống thấm ở mặt trớc của
tờng.
VI. Cấu tạo của đỉnh đập và bảo vệ mái
1. Cấu tạo đỉnh đập
Nếu đỉnh đập không dùng lm đờng giao thông thì chỉ cần phủ một lớp đá dăm, đá sỏi
hoặc trồng cỏ để bảo vệ. Mặt đỉnh đập thờng lm theo một mái dốc hoặc hai mái dốc để dễ thoát
nớc ma. Độ dốc mái khoảng 2 ữ 3%.
Nếu mặt đập dùng lm đờng giao thông thì phải gia cố theo các quy phạm giao thông. Hai
bên mép đờng phải có lan can để đảm bảo an ton.
2. Bảo vệ mái đập
Mái thợng lu chịu tác dụng của các yếu tố: sóng, nhiệt độ thay đổi, lực thấm thuỷ động khi
mực nớc hồ rút nhanh. Mái hạ lu đập chịu tác dụng của gió, ma v.v
Bởi vậy các mái đập thợng hạ lu đều cần đợc bảo vệ. Vật liệu dùng để bảo vệ mái đập
đợc lựa chọn dựa vo tình hình chịu lực v cấp công trình. Có thể dùng các bản bêtông, bêtông
cốt thép, đá hộc, gạch, đá dăm, dùng các bó cnh hoặc cây cỏ, v.v để bảo vệ. Tiền chi cho việc
bảo vệ mái đập có thể chiếm 10% tổng giá thnh hoặc nhiều hơn nữa. Do đó khi lựa chọn cấu tạo

v vật liệu bảo vệ mái đập, cần phải bảo đảm hai mặt bền v rẻ.
Hình thức xây khan để bảo vệ mái đập thợng lu khi dùng chiều cao sóng 1,25m. Đá xây
khan dùng loại kích thớc tơng đối nhỏ xếp trên một lớp đệm bằng đá dăm hoặc sỏi. Bề dy lớp
đá tính theo công thức Sankin:
t = 1,7
2
1
n
s
dn11
1m
h
m(m 2)
+

+
, (6-80)
Trong đó:

đ
- trọng lợng riêng của đá;

n
- trọng lợng riêng của nớc;
h
s
- chiều cao của sóng;
m
1
- hệ số mái dốc thợng lu.

Loại ny có nhợc điểm l phải lựa chọn đá, không tận dụng đợc hết các phần đá khai thác.
Hình thức đổ đá để bảo vệ mái. Kinh nghiệm cho thấy trọng lợng các hòn đá bảo vệ mái
đập l hm số bậc ba đối với chiều cao sóng. Sóng cng cao, kích thớc đá đổ cng phải lớn.
Trọng lợng của hòn đá tính theo công thức Sankin:
G =
3
2
3
1
ds
3
11
dn
m1
A(h)
m(m 2)
()


+



+





(6-81)

www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


169
ý nghĩa các ký hiệu dùng nh ở công thức (6-80).
Trong đó:
A = 7,2 khi L/h
s
< 15;
A = 8,2 khi L/h
s
> 15;
L - bớc sóng.
Chiều dy lớp đá đổ phải lớn hơn hai lần kích thớc hòn đá thiết kế v tính theo công thức:
t
đ
2,5
3
d
G

(6-82)
Trong khối đá đổ cho phép dùng 25% loại đá m trọng lợng nhỏ hơn G nhng phải lớn hơn
0,5G. Dới lớp đá đổ phải có một lớp đệm để nớc dễ thoát v chống xói đất. Lớp đệm lm theo
cấu tạo của tầng lọc ngợc. Kết cấu đá đổ bảo vệ mái đập thợng lu bảo đảm yêu cầu mềm dẻo,
dễ thi công cơ giới trong mọi thời tiết, nhng tốn nhiều
đá v không phù hợp với yêu cầu mỹ quan.
Dùng bản bêtông cốt thép để bảo vệ mái đập. Hình
thức ny chống sóng tốt, dễ thi công cơ giới, có thể dùng

bản hoặc bản chịu ứng lực trớc đúc sẵn tại chỗ hoặc tại
nh máy. Kích thớc các bản bêtông đúc tại chỗ l
55ì
m đến
2020ì
m v dy 15 ữ 50cm. Loại kết cấu
ny có nhợc điểm dễ sinh nứt nẻ.
Nếu dùng bản bêtông lắp ghép thì kích thớc
mỗi bản từ
5,15,1 ì
m đến 55ì m, dy 8 ữ 10cm đến 15
ữ 20cm tuỳ theo điều kiện ổn định, lực đẩy nổi v áp lực
của sóng vỗ. Loại kết cấu ny thi công dễ v nhanh, tuy tốn
cốt thép nhng triển vọng sẽ phát triển. Các bản bêtông
đợc đặt trên tầng lọc.
Phạm vi mái đập thợng lu cần bảo vệ từ đỉnh
đập xuống dới mực nớc chết một khoảng bằng
1,5 chiều cao sóng. Nếu mái đập thợng lu không
có thiết bị bảo vệ thì phải lm đủ thoải. Có đập thấp v
di đợc xử lý theo phơng pháp ny. Ton bộ mái
đập hạ lu đợc bảo vệ bằng cách trải đá dăm hoặc cây cỏ. Nếu mái đập hạ lu đắp bằng đất cát
thì trớc khi trồng cỏ phải phủ một lớp đất mu dy 0,2 ữ 0,3m.
VII. Các thiết bị thoát nớc của đập đất
Thông thờng các đập đất đều có các thiết bị thoát nớc. Đó l yêu cầu quan trọng về mặt kỹ
thuật. Tuỳ theo chức năng v tác dụng, ngời ta chia thiết bị thoát nớc thnh ba loại.
- Thiết bị thoát nớc thân đập;
- Thiết bị thoát nớc nền đập;
Hình 6-48: Hình thức bảo vệ mái
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam

170
- Thiết bị thoát nớc mái đập.
Hai loại đầu có tác dụng chủ yếu cho nớc trong đất thoát ra hạ lu (nớc ngầm). Loại thiết
bị thứ ba chủ yếu dùng để thoát nớc ma (nớc mặt).
Nếu qua tính toán ngời thiết kế chứng minh đợc trong mọi trờng hợp nớc ngầm không
thoát ra ở mái hạ lu hoặc bộ phận thân đập hạ lu l sỏi, sạn, đá cuội, đá hộc thì có thể không
đặt các thiết bị thoát nớc.
1. Thoát nớc thân đập
Mục đích của việc đặt thiết bị thoát nớc thân đập l: cho dòng thấm thoát ra hạ lu đợc dễ
dng v an ton, hạ thấp đờng bão ho không cho dòng thấm thoát ra ở mái đập hạ lu, tăng
đợc ổn định, chống xói ngầm v chống trợt mái. Hình thức v cấu tạo của thiết bị thoát nớc
phụ thuộc loại đập, điều kiện địa chất, mực nớc hạ lu v nguyên vật liệu tại chỗ. Vì phải đảm
bảo yêu cầu chống xói ngầm nên vật thoát nớc đợc lm theo cấu tạo của tầng lọc ngợc với các
hình thức:
- Thoát nớc kiểu áp mái;
- Thoát nớc đặt trong thân đập;
- Thoát nớc kiểu hỗn hợp.
a) Thoát nớc kiểu áp mái (hình 6-49)
Đây l loại thoát nớc thân đập đơn giản nhất. Nó gồm một số lớp vật liệu dễ thoát nớc bố
trí theo nguyên tắc tầng lọc ngợc, lớp ngoi cùng l đá hộc. Loại ny phủ trực tiếp trên chân mái
đập, cao hơn điểm ra của đờng bão ho 0,5 ữ 1m. Loại ny cấu tạo đơn giản, tốn ít vật liệu, dễ
kiểm tra, sửa chữa, nhng không hạ thấp đờng bão ho. Hình thức thoát nớc ny thờng dùng
với đập loại vừa v nhỏ hoặc phần đập hai bên sờn đồi, hạ lu không có nớc, đập có thiết bị
chống thấm tốt.
b) Thoát nớc đặt trong thân đập: Căn cứ vo hình dạng kết cấu, loại ny có thể chia thnh:
lăng trụ, gối phẳng v.v

Hình 6-49: Thoát nớc kiểu áp mái

Thoát nớc kiểu lăng trụ (hình 6-50). Thoát
nớc kiểu lăng trụ l loại thờng dùng nhất.
Khối lăng trụ đợc xếp bằng đá hộc hoặc các
Hình 6-50. Thoát nớc kiểu lăng trụ
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


171
ống bêtông v.v cao trên mực nớc hạ lu 0,5 ữ 1m, nó còn có tác dụng bảo vệ mái chống sóng.
Nếu không đủ đá có thể giảm bớt chiều cao khối lăng trụ nhng phải tăng cờng bảo vệ mái. Mái
thợng lu khối đá thờng lm dốc 1 : 1, mái ngoi 1 : 1,5 hoặc thoải hơn, đỉnh rộng 1 ữ 2m.
Giữa lăng trụ v thân đập có một số lớp của tầng lọc ngợc.
Loại thoát nớc ny cấu tạo đơn giản, có tác dụng chống đỡ thân đập, khi thi công dùng nó
lm đê quai thì cng rẻ. Song nhợc điểm l khi nền xấu dễ sinh lún nhiều.
Thoát nớc kiểu gối phẳng (hình 6-51). Thiết bị gối phẳng ăn sâu vo thân đập không quá
(1/4 ữ 1/3) bề rộng đáy đập.
Gối phẳng dy khoảng 0,4m, đợc lm hơi nghiêng về phía hạ lu với độ dốc 0,005 ữ 0,001
(để dễ thoát nớc); có thể lm theo hình thức liên tục hoặc không liên tục.

Hình 6-51: Thoát nớc kiểu gối phẳng
Loại thoát nớc ny có tác dụng
hạ thấp đờng bão ho một cách
rõ rệt, tiết kiệm đợc vật liệu đá,
thích hợp khi hạ lu không có nớc
nhng có nhợc điểm l khó kiểm
tra, sửa chữa.
Thoát nớc kiểu ống (hình 6-52).
Loại thoát nớc ny gồm có các ống có
đục lỗ thoát nớc, đúc bằng snh,

bêtông, bêtông cốt thép, v.v
Đờng kính ống đợc xác định
dựa vo lu lợng thấm, thờng
khoảng 15 ữ 30cm. Nớc thấm đợc
tập trung vo đờng ống đặt dọc

Hình 6-52: Thoát nớc kiểu ống
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


172
thân đập v theo các ống nhánh bố trí cách nhau (15 ữ 40)m để chảy ra hạ lu. Xung quanh ống
thoát nớc có tầng lọc ngợc. Loại thoát nớc kiểu ống có tác dụng lớn đối với việc hạ thấp
đờng bão ho. Song nhợc điểm l dễ bị tắc, gãy, khó sửa chữa.
c) Thoát nớc kiểu hỗn hợp (hình 6-53). Trong xây dựng thờng dùng loại thoát nớc kiểu
hỗn hợp nh hình thức lăng trụ kết hợp với gối phẳng, lăng trụ kết hợp với áp mái hoặc kết hợp cả
ba hình thức gối phẳng, lăng trụ v áp mái Thoát nớc kiểu hỗn hợp phát huy đợc các mặt tốt
của mỗi loại thoát nớc giản đơn, đáp ứng đợc các yêu cầu của công tác quản lý v các trờng
hợp lm việc của đập.

Hình 6-53: Thoát nớc kiểu hỗn hợp
Cần chú ý lựa chọn loại thoát nớc
thích hợp, ví dụ những đoạn hạ lu có
nớc có thể dùng hình thức hỗn hợp lăng
trụ v các loại khác, những đoạn hạ lu
không có nớc dùng loại gối phẳng, hình
ống hoặc áp mái.
2. Thoát nớc nền đập (hình 6-54)
Các hình thức thoát nớc đặt trong

thân đập, ở mức độ nhất định cũng có tác
dụng tiêu nớc trong nền đập. Khi xét cần
thiết phải bố trí thêm các thiết bị thoát
nớc nền đập (nh để giảm áp lực nớc kẽ
rỗng của đất sét hoặc đất pha sét, v.v ).

Hình 6-54: Thoát nớc nền đập
1- Thân đập; 2 - Thoát nớc nền đập
Loại thoát nớc ny gồm các lỗ khoan, trong đó bố trí tầng lọc ngợc hoặc đặt những ống
bêtông thnh có đục lỗ dẫn nớc.
3. Thoát nớc mái đập
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


173
Để thoát nớc ma, phòng xói cần đặt các thiết bị thoát nớc trên mái dốc hạ lu.
Nếu mái đập hạ lu đợc bảo vệ bằng
đá dăm, ngời ta dùng đá hộc xây các
mơng dọc, mơng ngang để tập trung tiêu
nớc ma (hình 6-55).
Trên mái đập có trồng cỏ bảo vệ,
ngời ta đo những rãnh nhỏ nghiêng với
trục đập 45
0
tạo thnh từng ô, trong rãnh
bỏ đá dăm để tập trung nớc ma. Nớc từ
những rãnh nghiêng đổ về: mơng ngang
bố trí trên cơ đập chuyển sang hai bên bờ
v chảy xuống hạ lu đập.

Kích thớc mặt cắt mơng đợc xác
định dựa vo cờng độ ma, diện tích hứng
nớc v độ dốc đáy mơng.


Hình 6-55: Thoát nớc mái đập

Đ6.8. Xử lý nền v nối tiếp đập với bờ hoặc với các công trình khác
I. Nền đập
Nền đập đất phải bảo đảm các yêu cầu cơ bản sau đây:
- Đủ cờng độ chống cắt;
- Chịu tải tốt;
-
ít thấm nớc.
Nền có cờng độ chống cắt nhỏ dễ gây mất ổn định cho thân đập. Nếu sức chịu tải kém nền
sẽ lún nhiều v lún không đều. Nền thấm nớc mạnh sẽ tiêu hao quá nhiều nớc lm giảm hiệu
ích của hồ, mặt khác có thể gây xói ngầm v đẩy trồi đất.
- Dựa vo địa chất ngời ta phân nền thnh 4 loại:
- Nền đá hoặc nền đá có lớp phủ không dy;
- Nền sỏi, cuội rất dy thấm nớc mạnh;
- Nền cát nhỏ v có lớp bùn;
- Nền sét.
Hai loại nền đầu tiên thờng có cờng độ chống cắt cao v chịu tải tốt. Nền sỏi cuội hoặc đá
nứt nẻ nhiều có nhợc điểm thấm nớc mạnh.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


174
Với nền sét chủ yếu phải xét cờng độ chống cắt. Nền cát nhỏ v có bùn l loại nền rất xấu.

Nền thiên nhiên phức tạp nếu không đợc xử lý thích đáng l một trong những nguyên nhân phá
hoại đập. Do đó phải dựa vo các tính chất cơ lý của nền để thiết kế mặt cắt đập. Bất kỳ nền nh
thế no đều có thể đắp đập một cách an ton nếu biết xử lý tốt. Trên nền bùn xấu, cờng độ
chống cắt nhỏ, khả năng thoát nớc kém, có thể đắp đập cao 20 ữ 30m.
Vấn đề thấm nớc qua thân đập, biện pháp phòng chống thấm, cấu tạo thân đập, ổn định của
mái v giá thnh công trình đều liên quan với nền tốt hay xấu. Bởi vậy phải coi trọng việc lựa
chọn v xử lý nền đập đất.
II. Xử lý nền đập đất
1. Dọn và xử lý nền
Trớc khi đắp đập phải dọn lớp mặt tầng phong hoá, lớp thực vật v lớp đất mặt có khả năng
sinh thấm tập trung v sinh trợt nh: tầng cát mịn mỏng, bùn loãng có lẫn đá dăm, v.v Thông
thờng phải bóc một lớp dy 0,3 ữ 1m trên mặt nền.
Nếu phải đo đến tầng đá thì mặt tầng đá cần đợc dọn sạch, sau đó mới đắp đập. Vì yêu
cầu chống thấm tập trung, nên sau khi dọn nền chỉ cho phép đắp đập trực tiếp nếu đất thân
đập v nền đập giống nhau (hình 6-56a). Nếu hai loại đất đó khác nhau, cần lm các chân
răng (hình 6-56b). Khi đắp đập đất trên nền đá có thể xây các răng bằng bêtông hoặc bằng
đá (hình 6-56c) hoặc dùng các biện pháp nối tiếp khác.
Tóm lại trong mọi trờng hợp phải bảo đảm liên kết thật tốt thân đập với nền. Yêu cầu nối
tiếp, thiết bị chống thấm của đập (tờng nghiêng v tờng lõi) với nền đá đợc trình by ở phần
trên.

Hình 6-56: Nối tiếp đập và nền
2. Xử lý nền có lớp cuội sỏi dày
Khi cần đắp loại đập cao, trên nền có lớp sỏi cuội dy 15m, thấm nớc nhiều thì vấn đề cốt
yếu l phải có biện pháp chống thấm thích hợp.
ở đập Xviptơ cao 152m, ngời ta đã xử lý chống
thấm qua nền bằng cách cắm một tờng răng sâu mấy chục mét. Biện pháp ny tuy chống thấm
tốt, nhng quá đắt v khó thoát nớc khi thi công.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam

175
Việc xử lý nền có lớp sỏi cuội dy l một vấn đề m nhiều nh khoa học đang nghiên cứu.
Hiện nay thờng dùng các biện pháp sau:
a) Lm sân trớc chống thấm. Nó có các mặt tốt sau đây: thi công diện rộng, kỹ thuật dễ,
hiệu quả chống thấm tốt, giảm lu lợng thấm v bảo đảm ổn định của nền đập. Khi sân trớc
lm bằng đất sét, có thể thi công theo các phơng pháp sau:
- Phơng pháp đầm nén khô: đất đợc trải thnh từng lớp mỏng v đợc đầm nén chặt.
Phơng pháp ny bảo đảm sự liên kết tốt giữa sân trớc v nền, thích hợp khi thi công trên khô
hoặc đã thoát nớc hố móng tốt.
- Phơng pháp đắp đất trong nớc: đổ từng lớp đất vo nớc, đất tan ra v tự nén chặt lại
không cần đầm nén. Biện pháp ny thích hợp với điều kiện thi công trên khô hoặc mực nớc rất
cạn.
- Phơng pháp đổ đất trong nớc sâu: ngời ta đổ đất trong nớc tĩnh v sâu, đất tơi ra v
đợc nén chặt lại dới tác dụng của trọng lợng bản thân. Biện pháp ny thích hợp với điều kiện
nớc sâu.
- Phơng pháp bồi lắng gồm hai loại: bồi lắng tự nhiên v
bối lắng dùng nhân lực.
Biện pháp bồi lắng dùng nhân lực thích hợp với loại nền có lớp sỏi cuội thấm nớc mạnh.
Loại vật liệu thích hợp l đất sét, á sét.
Kết quả thí nghiệm cơ học đất với quy mô lớn tại hiện trờng đã xác minh tác dụng chống
thấm rõ rệt của sân trớc sau khi đã bồi lắng. Bởi vậy với loại đập đất vừa v thấp trên nền cuội
sỏi dy, trớc hết phải xét tới biện pháp lm sân trớc để chống thấm. Tuy có tốn một lợng nớc
thấm nhất định, song thực tế cho thấy hiện tợng thấm cha gây ra những hậu quả xấu, mặt khác
nó có xu thế giảm dần theo thời gian. Hơn nữa do hiện tợng bồi lắng tự nhiên trong hồ có tác
dụng tăng thêm bề dy v hiệu quả chống thấm của sân trớc.
Đối với loại đập đất tơng đối cao thì kinh nghiệm thực tế còn ít. Nhng theo lý luận vẫn có
thể dùng sân trớc để chống thấm nếu đảm bảo thi công tốt. Tuy nhiên do thực tiễn v kinh
nghiệm ít nên khi định lm sân trớc chống thấm cần nghiên cứu kỹ các vấn đề sau đây: kích

thớc sân trớc (bề dy, bề di) trong trờng hợp cột nớc cao, nối tiếp sân trớc với hai bờ,
vấn đề kiểm tra sửa chữa, vấn đề đo mơng ở hố móng v dẫn dòng.
Ngời ta đã nghiên cứu giải quyết về lý luận v tiến hnh thí nghiệm rất nhiều nhằm xác định
kích thớc sân trớc, lu lợng thấm. Kết quả cho thấy nếu tính thấm nớc tơng đối của sân
trớc cng nhỏ thì hiệu quả chống thấm cng cao.
Chiều di v chiều dy sân trớc phải bảo đảm ổn định thấm của nền v gradien thấm của
cửa ra phải nhỏ hơn [J] của nền.
ở hạ lu phải có tầng lọc ngợc tốt để chống xói ngầm. Dùng
sân trớc chống thấm khi lớp sỏi cuội trong nền dy có thể tiêu hao lu lợng thấm lớn. Đặc
biệt khi cột nớc thấm lớn, địa chất nền phức tạp cần xét biện pháp lm tờng răng bêtông
hoặc mn chống thấm.
b) Dùng cừ chống thấm (hình 6-57). Cừ thờng đợc đóng tại vị trí chân tờng nghiêng,
tờng lõi chống thấm.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


176

Hình 6-57: Cừ chống thấm
c) Lm tờng răng chống thấm. Tờng răng có thể lm bằng đất sét hoặc bêtông. Ngời ta
dùng lực xung kích hoặc chấn động để khoan những giếng đờng kính 0,5 ữ 1m v đổ bêtông
hoặc đất sét lấp lại để tạo nên một tờng răng chống thấm.
Để đảm bảo lỗ khoan không bị lở hoặc tắc, trong quá trình khoan nên phụt vữa hỗn hợp đất
sét để cố kết đất xung quanh giếng khoan. Để đảm bảo chống thấm tốt, các giếng khoan nên
trùng nhau 0,1m (hình 6-58). Có một đập đất đắp trên tầng cát sỏi dy 14 ữ 18m với tờng
chống thấm bêtông, thi công bằng cách ny có kết quả chống thấm tốt.
d) Phụt vữa để tạo nên mng chống thấm. Dùng vữa xi măng hoặc đất sét phun lấp các kẽ hở
trong nền đá để chống thấm.
Có nền đập đã dùng 8 hng lỗ khoan phụt vữa đất sét tạo thnh một mng chống thấm rộng

30m đã giảm đợc hệ số thấm xuống mấy trăm lần.
Vật liệu thờng dùng l vữa xi măng hoặc vữa đất sét khai thác tại chỗ. Kinh nghiệm cho
thấy dùng loại vật liệu ny tơng đối rẻ v bảo đảm yêu cầu phòng chống thấm tốt. Tuy vậy nếu
dùng thuần tuý vữa đất sét thì không bền v có thể chỉ coi l biện pháp chống thấm tạm thời.
Khi thiết kế mng chống thấm phải dựa vo yêu cầu phòng chống thấm, phải thông qua thí
nghiệm ngoi hiện trờng để xác định khoảng cách các lỗ khoan, độ khoan sâu, áp lực phụt vữa,
tỷ lệ thnh phần vữa, v.v Độ dy mng chống thấm đợc xác định dựa vo thí nghiệm v
gradien thấm cho phép [J].
Phơng pháp xử lý ny không những thoả mãn các yêu cầu ổn định v chống thấm của nền
m còn tiết kiệm đợc sức lao động. Các nh
ợc điểm của phơng pháp ny l dùng cơ giới nhiều,
tốn vữa xi măng v khó thi công nếu lu tốc thấm lớn.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


177

Hình 6-58: Tờng chống thấm bằng bêtông khoan nhồi
1 - Sàng chấn động; 2 - Vữa; 3 - Phần vữa chui vào; 4 - Tầng cát sỏi;
5 - Tầng cuội; 6 - Tầng kẹp bùn cát; 7 - Tầng bùn; 8 - Máy bơm.
3. Xử lý nền cát nhỏ và nền bùn
Thông thờng bùn v cát hạt nhỏ xếp thnh từng dải hoặc lớp mỏng có lẫn tạp chất trong nền
đất không dính, nên có hm lợng nớc lớn, dung trọng nhỏ, cờng độ chống cắt thấp, chịu tải
kém. Nếu không đợc xử lý tốt sẽ lm giảm ổn định của mái đập v đòi hỏi phải lm mái khá
thoải.
Bùn v cát mịn trong nền phải đợc quan trắc v thí nghiệm vì các tính chất của mỗi loại vật
liệu đó rất khác nhau.
Loại bùn cố kết nhanh không cần phải loại trừ, mái đập có thể đắp tơng đối dốc. Nếu bùn ở
thể lỏng cần có biện pháp xử lý riêng v đo giếng thoát nớc để tăng tốc độ cố kết. Loại bùn

chứa nhiều hạt sét khó cố kết phải đợc đo vét hết hoặc dùng sức ép đẩy ra ngoi phạm vi móng
đập. Bắt đầu ngời ta đắp đất theo trục đập, bùn chịu áp lực sẽ bị đẩy sang hai bên v thoát khỏi
móng đập. Kinh nghiệm cho thấy biện pháp ny có hiệu quả tốt.
Loại cát bão ho lỏng có nhợc điểm chịu chấn động kém. Khi tải trọng tăng nhanh dễ bị
dung dịch hoá gây tác hại đối với công trình. Bởi vậy trong khu vực động đất phải đặc biệt lu ý
khi nền đập có kẹp lớp cát mịn, nếu lớp cát mịn nằm gần mặt nền thì biện pháp tốt nhất l đo bỏ
hoặc dùng tờng răng, đóng cừ v.v để xử lý.
4. Xử lý nền đất sét
Nếu nền đập có lớp đất sét dy, trớc khi thi công phải đặt các thiết bị đo độ lún v đo áp lực
nớc kẽ rỗng trong tầng đất sét. Trong quá trình thi công nếu trị số tính toán khác trị số quan trắc
nhiều phải tạm ngừng đắp đập để đất sét có đủ thời gian cố kết. Thời gian cố kết của đất sét phụ
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


178
thuộc thời gian thoát nớc trong các kẽ rỗng. Bởi vậy trong tầng đất sét cần bố trí các giếng thoát
nớc để rút ngắn thời gian cố kết.
III. Nối tiếp đập đất với các công trình khác
1. Nối tiếp với bờ
Vấn đề nối tiếp giữa đập với bờ phải bảo đảm những yêu cầu nh nối tiếp giữa đập v nền.
Bởi vậy mọi biện pháp đã nêu trên đều có thể dùng đợc song cần chú ý do nối tiếp với mái
nghiêng nên khó xử lý hơn. Đó cũng l điểm phải quan tâm khi lựa chọn tuyến đập. Hai bờ
thờng có đất tn tích v đá phong hoá thấm nớc mạnh, ổn định kém, bởi vậy phải dọn bỏ một
lớp dy 0,4 ữ 0,5m cho đến đất chặt.
ở chỗ nối tiếp với bờ, thiết bị chống thấm của đập phải cắm sâu vo đá tốt hoặc đá ít phong
hoá. Nếu tờng lõi hoặc tờng nghiêng bề dy nhỏ thì cần phải cắm thiết bị chống thấm vo bờ
một khoảng nhất định. Đối với đập đất đồng chất ngời ta thờng dùng chân răng nối tiếp với bờ.
Khi nối tiếp với bờ phải chú ý hiện tợng sinh lún không đều. Bởi vậy mặt nối tiếp không nên
đánh cấp v cũng không nên quá dốc. Tốt nhất không vợt quá độ dốc 1: 0,75. Tuyệt đối

không cho phép lm độ dốc ngợc. Khi cần có thể đổ bêtông hoặc xây đá tạo thnh mái bờ dốc
thuận trớc khi đắp đất (hình 6-59).
2. Nối tiếp đập với các công trình khác (hình 6-60)
Khi nối tiếp đập với tờng bên của đờng tháo lũ, tờng chắn đất, tờng âu thuyền, cống lấy
nớc v.v phải chú ý hai điểm:

Hình 6-59: Nối tiếp đập với nền và bờ
- Bảo đảm gradien thấm nhỏ
hơn trị số cho phép (chú ý trên mặt
tiếp xúc). Để thoả mãn yêu cầu
ny, ngời ta tăng chiều di đờng
viền thấm (xem chơng thấm).

Hình 6-60: Nối tiếp đập đất với các công trình khác
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


179
- Bảo đảm đất v tờng bên liên kết chặt. Bởi vậy lng tờng bên thờng lm theo dạng mặt
nghiêng.
Đ6.9. Đập đất đắp bằng phơng pháp đổ đất trong nớc
I. Khái niệm
Khi đắp đập ngời ta đổ từng lớp đất trong nớc tĩnh. Đất bị ngấm nớc tơi ra v lắng xuống.
Dới trọng lợng các lớp đất trên v xe cộ vận chuyển, đất đợc nén chặt không cần đầm nện,
dung trọng khô có thể đạt 1,5 T/m
3
. Trong các công trình đã thi công bằng phơng pháp đổ đất
trong nớc có đập cao hơn 6 m.
Phơng pháp ny có những u điểm sau:

- Không cần đầm nện, tiết kiệm đợc nhân lực, giảm đợc giá thnh khoảng 3 ữ 4% so với
đập đầm nện.
- Thân đập có tính mềm dẻo, thích hợp với nền biến dạng nhiều.
- Đập liên kết chặt với nền v hai bờ, vì trong quá trình thi công thờng xuyên có nớc thấm
tác dụng.
-
ít chịu ảnh hởng của khí hậu. Gần nh cả năm (mùa khô v mùa ma) đều thi công đợc.
- Không yêu cầu độ ẩm thiên nhiên của đất chặt chẽ nh đối với đập đất đầm nén.
Đập đất đắp trong nớc có các u điểm kể trên, nhng cũng có một số nhợc điểm nh: dung
trọng khô nhỏ, lợng ngậm nớc lớn, cờng độ chống cắt thấp, do đó mái đập phải thoải hơn. Khi
thi công cần nhiều nớc, bởi vậy ngoi lợng nớc thiên nhiên, có khi phải cung cấp thêm. Ngoi
ra nếu thân đập không đợc bảo vệ thích đáng thì dễ sinh nứt nẻ.
Loại đập đất đắp trong nớc còn nhiều vấn đề cha đợc giải quyết hon hảo nh lý luận v
phơng pháp thiết kế các đập loại cao. Bởi vậy phải qua thực tiễn xây dựng, tích luỹ thêm kinh
nghiệm v để nâng cao trình độ thiết kế, thi công.
II. Phơng pháp thi công
Trình tự thi công nh sau:
- Dọn nền, phân khoảnh v phân vùng;
- Đắp bờ khoảnh;
- Cho nớc vo trong khoảnh;
- Đổ đất đắp đập trong khoảnh đó.
Việc phân vùng đắp đập phải dựa vo địa hình v cố gắng sao cho đáy các khoảnh trong
vùng ở cùng một cao trình. Kích thớc mỗi khoảnh đợc lựa chọn dựa vo khả năng đắp đập
của mỗi kíp, với tỷ lệ giữa chiều rộng với chiều di không quá 1/2 (hình 6-61).
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


180

Hình 6-61: Bố trí thi công đắp đập bằng đổ đất trong nớc
Diện tích mỗi khoảnh đổ từ 40 đến 100m
2
. Nếu chọn diện tích quá nhỏ thì khoảnh đổ quá
nhiều, tốn công. Nếu diện tích quá lớn thì thời gian tích nớc quá di, đất bị quá ớt.
Mặt cắt bờ khoảnh hình thang, chiều cao đợc xác định dựa vo lớp đất đổ (thờng
khoảng 110 ữ 115% bề dy lớp đất), đỉnh rộng 15 ữ 20cm (nếu dùng lm đờng đi lại, vận
chuyển thì mở rộng thêm. Mái bờ đắp dốc 1 : 1 ữ 1 : 1,5. Nên cố gắng đắp các bờ khoảnh song
song hoặc thẳng góc với trục đập, các bờ của tầng trên không nên lm trùng với tầng dới (hình
6-61c) m phải bảo đảm khoảng cách a = d + 0,2m.
Theo quy phạm, độ sâu nớc trong khoảnh lấy bằng 20 ữ 45% độ dy đắp đất. Song hợp lý
nhất l dựa vo tính chất đất tại chỗ v thí nghiệm để ấn định. Một hai giờ sau khi mực nớc
trong khoảnh đã tơng đối ổn định có thể bắt đầu đắp đất, bề dy đắp đất l 5 ữ 30cm. Song
qua thí nghiệm cho thấy nên tăng bề dy đắp đất lên 0,4 ữ 1m. Lm nh vậy không những bảo
đảm độ chặt theo yêu cầu thiết kế m còn tăng nhanh đợc tốc độ thi công.
III. Đặc điểm cấu tạo của đập
Đập đất thi công bằng phơng pháp đắp đất trong nớc có thể gồm một hoặc nhiều loại đất.
Loại đập đất đồng chất tơng đối tốt, có hm lợng nớc phân bố đều trong ton thân đập.
Đập đắp bằng nhiều loại đất chỉ thích hợp khi tại chỗ không có đủ một loại vật liệu. Lúc đó
ngời ta dùng loại đập có tờng nghiêng hoặc tờng lõi. Các bộ phận khác có thể dùng đất dễ
thấm nớc: cát, hoặc sỏi sạn, đắp không hoặc đầm nén nhẹ.
Thiết bị thoát nớc thân đập gồm 2 loại:
- Loại phổ thông, giống hệt nh thiết bị thoát nớc trong đập đầm nén.
- Loại đặc biệt dùng để thoát nớc thừa v khí trong thân đập để giảm áp lực nớc kẽ rỗng
trong thời kỳ thi công.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


181

Bố trí các thiết bị thoát nớc đặc biệt phải đảm bảo hai yêu cầu:
- Khi cần có thể tăng tốc độ thoát nớc trong thời kỳ thi công.
- Thấm không ảnh hởng đến an ton của đập.
Thiết bị thoát nớc loại ny do hai hệ thống tạo thnh:
- Hệ thống thoát nớc đứng l các giếng hoặc tờng bằng sỏi nhỏ đặt trong thân đập có
đờng kính hoặc bề dy 0,7 ữ 1m.
- Hệ thống thoát nớc nằm ngang gồm những mơng hoặc ống tập trung nớc đặt ở mặt nền
ăn thông với hệ thống thoát nớc đứng, nớc thoát ra hạ lu hoặc đi vo các giếng tập trung nớc
nhờ các thiết bị thoát nớc (hình 6-62). Hệ thống thoát nớc nằm ngang nên đặt cách thân đập
thợng lu 20 ữ 30m. Các ống dẫn
nớc về hạ lu đợc bố trí với độ dốc
tơng đối lớn.
Kinh nghiệm xây dựng ở Trung
Quốc cho biết: khi đất đắp có hệ số
thấm lớn v đập cao từ 15m trở xuống
có thể không bố trí thiết bị thoát nớc
đặc biệt. Nếu hệ số thấm của đất đắp
nhỏ hơn 10
-6
m/s v đập tơng đối cao
cần bố trí hệ thống thoát nớc đặc
biệt để tăng nhanh tốc độ cố kết của
đất.
Đối với các đập đắp trên nền thấm nớc tơng đối nhanh, nếu tính ra lu lợng thấm lớn hơn
lu lợng thấm trong quá trình cố kết của đất thân đập có thể không lm hệ thống thoát nớc
ngang.
Tóm lại, có bố trí hoặc không bố trí thiết bị thoát nớc đặc biệt trong thân đập phải dựa vo
các điều kiện v tình hình cụ thể.
Lúc thi công, các chỉ tiêu , C của đất đắp tơng đối nhỏ nhng khó xác định. Bởi vậy để bảo
đảm an ton phải chọn các kích thớc mặt cắt đập lớn hơn so với đập đầm nện. Đập cng cao mái

cng thoải, với tốc độ thi công nhanh, mức độ cố kết thấp mái đập phải thoải nhiều. Khi thiết kế
sơ bộ có thể chọn độ dốc mái 1: 3 ữ 1 : 4,5. Sau đó tính toán kiểm tra ổn định theo phơng pháp
vòng cung trợt. Nhng khó nhất vẫn l lựa chọn các chỉ tiêu , C thích hợp. Do đó việc tính toán
ổn định mái đập đất đắp trong nớc còn l một vấn đề cần đi sâu nghiên cứu thêm.
Để bảo vệ mái v đỉnh đập không bị nứt nẻ có thể phủ một lớp đất dy 0,7 ữ 1m có độ ẩm
nhỏ, đỉnh đập nên phủ dy hơn một chút.
IV. Đập đất đắp bằng cách đổ nớc trong đất
Sau khi đắp một lớp đất ngời ta cho nớc vo. Đất rã trong nớc, không khí chứa trong các kẽ
rỗng của đất thoát ra. Các hạt đất tự ép chặt vo nhau không cần đầm nén, dung trọng khô đạt
khoảng 1,4 ữ 1,5T/m
3
. Đất đắp đập phải chọn loại dễ rã rời khi thấm nớc.
Hình 6-62: Thiết bị thoát nớc đặc biệt
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


182
ở Liên Xô còn có loại đập đất rất ít đầm nén. Phơng pháp đắp cũng giống nh đổ đất trong
nớc nhng có đầm nén chút ít nên có hiệu quả cao hơn. Dung trọng khô của đất đắp thờng đạt
khoảng 1,5 T/m
3
.
Đ6.10. Chọn hình thức đập
Chọn hình thức đập thích hợp l một vấn đề quan trọng. Nguyên tắc cơ bản khi lựa chọn l
xây dựng nhanh, nhiều, tốt, rẻ. Đó cũng chính l bảo đảm rút ngắn thời gian thi công, tốn ít sức
lao động, đầu t ít vốn v thoả mãn các điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn, khí hậu,
thi công v.v bảo đảm đập lm việc an ton. Khi xét cụ thể cần chú ý các mặt:
1. Vật liệu
Chọn hình thức đập phải tôn trọng nguyên tắc: dùng vật liệu tại chỗ, bãi lấy đất gần nhất, tiết

kiệm sức lao động, giảm chi phí, tăng tốc độ thi công.
Hình thức đập quyết định tính chất, khối lợng đất v bãi lấy đất. Nếu gần đập có đủ đất với
chất lợng bảo đảm thì nên đắp đập đồng chất. Đó l loại đập đơn giản thi công thuận lợi nhất.
Khi đập tơng đối cao, ở gần đập không có đủ đất để đắp đập đồng chất thì nên lm đập hỗn
hợp. Nh vậy sẽ sử dụng đợc nhiều loại đất ở gần đập với khoảng cách gần nhất, giá thnh sẽ rẻ
hơn nhiều so với đắp đập đồng chất.
Bãi vật liệu nên chọn ở những khu không thấp để tránh vận chuyển lên quá cao, tốn phí tiền
v công sức.
Khi lựa chọn loại đập có tờng lõi hoặc tờng nghiêng, phải dựa vo tính chất, trữ lợng v
sự phân bố của đất ở gần đập, nhằm triệt để sử dụng các vật liệu tại chỗ, thoả mãn các yêu cầu về
thấm v ổn định. Nếu tính dẻo của đất lớn thì tờng có thể lm mỏng đi một chút, trờng hợp
ngợc lại nên lm dy hơn.
2. Địa chất nơi đắp đập
Tình hình địa chất ở tuyến đập có quan hệ mật thiết với việc lựa chọn hình thức đập. Trên nền
có lớp phong hoá tơng đối mỏng thì biện pháp dùng tờng nghiêng, hoặc tờng lõi có tờng
răng l tốt. Nếu tầng phong hoá tơng đối sâu, khối lợng đo hố lm tờng răng lớn v khó thoát
nớc thi công thì có thể dùng hình thức đập có tờng nghiêng v sân trớc. Xử lý nh vậy có thể
tăng nhanh tốc độ thi công. Đối với những sông chứa nhiều bùn cát có thể lợi dụng phù sa lắng
đọng để giảm thấm qua nền.
3. Khí hậu
Khi chọn hình thức đập nên xét điều kiện khí hậu ở địa phơng. ở vùng ma nhiều, loại đất
không dính l vật liệu thích hợp nhất để đắp đập.
Loại đập đất đắp bằng phơng pháp đổ đất trong nớc v loại đập bồi lắng cũng thích hợp với
nơi ma nhiều.
4. Điều kiện thi công
Đầm nén l phơng pháp chủ yếu, thông dụng trong thi công đập đất.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam

183
Phơng pháp bồi lắng v phơng pháp nổ mìn định hớng đắp đập thì tiết kiệm đợc sức lao
động, ít chịu ảnh hởng của khí hậu, thời gian thi công ngắn.
Trong xây dựng thuỷ lợi, đã tích luỹ đợc nhiều kinh nghiệm trong việc đắp đập đất. Đến nay
đập đất vẫn l hình thức đập chủ yếu. Bởi vậy, cần đi sâu nghiên cứu những kinh nghiệm tốt về
các mặt giảm mặt cắt đập để bớt khối lợng đo đắp, xử lý nền v các biện pháp phòng chống
thấm, vật liệu dùng khi đắp đập theo phơng pháp đổ đất trong nớc v.v Những vấn đề đó cần
đợc giải quyết kết hợp giữa thực tiễn xây dựng v nghiên cứu khoa học.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


184

Chơng 7
đập đá v đập đá hỗn hợp
Đ7.1. Khái niệm
Đập đá l một trong những loại công trình cổ, thờng dùng vật liệu tại chỗ, có thể thi công
vo mọi mùa, kỹ thuật xây dựng đơn giản.
Yêu cầu địa chất nền đập đá thấp hơn so với đập bêtông. Hiện nay trên thế giới đã có hơn
100 đập đá cao từ 60m trở lên.
ở nớc ta có đập Cẩm Ly (Quảng Bình) cao trên 30m, đập Thác
B cao 45m; đập Ho Bình cao 120m.
Những đập đá cao từ 8 ữ 10m trở lên thờng l loại không trn nớc. Lu lợng lũ đợc tháo
qua công trình xả lũ bố trí trong thân đập hoặc ở bên bờ. Đối với những đập thấp, có thể cho nớc
trn qua đỉnh nhng mái hạ lu phải lm thoải v đợc bảo vệ chu đáo.
Để giảm lu lợng thấm, ngời ta bố trí các thiết bị chống thấm trong thân đập đá.
I. Phân loại
Căn cứ vo phơng pháp xây dựng v vật liệu chủ yếu lm thân đập, ngời ta phân loại nh
sau:

1. Đập đá đổ
Đập đá đổ gồm hai bộ phận chủ yếu: khối đá đổ v thiết bị chống thấm. Đập đá đổ phân
thnh: đập đá đổ có thiết bị chống thấm kiểu tờng nghiêng (hình 7-1a, b) v kiểu tờng tâm
(hình 7-1c, d).

Hình 7-1: Các loại đập đá đổ
Tờng chống thấm có thể lm bằng vật liệu mềm nh đất thịt, đất sét có hệ số thấm nhỏ hoặc
dùng loại tờng cứng bằng bêtông, bêtông cốt thép, bêtông átphan v.v
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


185
Đối với đập đá đổ thì loại có thiết bị chống thấm kiểu tờng nghiêng l rẻ nhất: tờng
nghiêng nằm tựa lên lớp đệm. Đối với tờng nghiêng cứng ngời ta dùng đệm bằng đá xếp (hình
7-1a). Đối với tờng nghiêng lm bằng vật liệu mềm thì lớp đệm l một tầng lọc ngợc (hình 7-
1b).
Loại đập đá đổ có bản mặt bằng bêtông cốt thép đợc xây dựng nhiều ở Trung Quốc trong
thời gian gần đây, v hiện nay đang bắt đầu đợc ứng dụng ở nớc ta (các đập Na Hang, Ro
Quán, Cửa Đạt ).
2. Đập đá xếp (xây khan)
So với đập đá đổ, đập đá xếp yêu cầu hình dạng, kích thớc v loại đá khắt khe hơn, thi công
cần kỹ thuật cao hơn. Do đó mái đập dốc hơn, khoảng 1 : 0,5 đến 1 : 0,7. Thiết bị chống thấm của
đập đá xếp thờng dùng loại tờng nghiêng cứng (hình 7-2b).
3. Đập đá nửa đổ, nửa xếp
Đập đá nửa đổ nửa xếp l những đập m phần thân đập thợng lu l đá xếp, phần thân đập
hạ lu l đá đổ. Trên mái đập thợng lu ngời ta bố trí thiết bị chống thấm (hình 7-2a).
4. Đập hỗn hợp
Thờng dùng nhất l loại đập đá, đất hỗn hợp - Đất chiếm một nửa hoặc quá nửa thể tích
đập. Phần thợng lu thờng lm bằng đất để tạo thnh thiết bị chống thấm (hình 7-2c).

Hình 7-2: Đập đá xếp và hỗn hợp
Ngời ta còn dùng loại đập đá v bêtông hỗn hợp (hình 7-2d). Trong trờng hợp ny khối
bêtông đợc bố trí ở phần thân đập thợng lu dới dạng tờng chắn, đồng thời có tác dụng
chống thấm.
II. Đặc điểm làm việc
Vật liệu lm thiết bị chống thấm trong đập đá có hệ số thấm nhỏ. Sau khi xây đập, nớc
trong hồ có thể thấm ra hạ lu qua thiết bị chống thấm hoặc qua hai vai đập. Khối đá thân đập có
độ rỗng lớn thờng khoảng (30 ữ 40%) dòng chảy dễ thoát ra hạ lu, lực thấm tác dụng lên đá rất
nhỏ.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


186
Nớc ma, nớc trong không khí lọt vo các khe đá, nớc thấm thờng xuyên tác dụng cùng
với những nhân tố khí hậu khác tác dụng lặp đi lặp lại nhiều lần, có thể lm cho đá bị phong hoá.
Một đặc điểm đáng chú ý l đập đá đổ thờng lún nhiều, do đó có thể gây ra nứt nẻ hoặc phá
hoại các thiết bị chống thấm.
Đ7.2. Biến hình lún của đập đá
Dới tác dụng của áp lực nớc v trọng lợng bản thân, nền đập v thân đập có thể bị lún.
Biến hình lún của thân đập chủ yếu do những chỗ tiếp xúc giữa các hòn đá bị phá hoại gây ra.
Nếu kích thớc v hình dạng đá không giống nhau, mặt ngoi không phẳng thì chúng sẽ tiếp xúc
nhau tại các điểm v các góc, độ rỗng của đập sẽ lớn. Khi tăng tải trọng (trọng lợng bản thân
hoặc áp lực nớc), tại các điểm hoặc các góc tiếp xúc đá bị nát, cá biệt có hòn bị ép vỡ, chuyển
dịch v thân đập bị lún. Đặc biệt đối với đập dùng đá hộc có độ rỗng lớn thì tải trọng tuy không
tăng nhiều nhng cũng dễ bị lún cục bộ không đều. Biến bình do lún cũng còn do tác dụng phong
hoá của các nhân tố khí hậu v thời tiết gây ra.
Biến hình thân đập gồm 3 phần: lún thẳng đứng, di động nằm ngang về phía hạ lu, di động
từ hai bờ vo giữa. Hiện tợng lún do nhiều nguyên nhân phức tạp gây ra nh: độ cứng, cấp phối

hình dạng đá, phơng pháp thi công, địa hình v địa chất lòng sông. Hiện nay cha tính toán
đợc chính xác biến hình lún của đập đá. Nếu lm thiết bị chống thấm sau, thì lún trong thời kỳ
thi công ảnh hởng không lớn đến thiết bị chống thấm. Quan trọng nhất l lún sinh ra lúc thi
công xong, bắt đầu dâng nớc v trong thời kỳ sử dụng. Theo ti liệu thực đo, độ lún của đập đá
bằng 0,60 ữ 5% chiều cao đập.
áp lực nớc thợng lu có tác dụng lm cho đập di động ngang
về phía hạ lu một trị số bằng (0,5 ữ 1) lần độ lún thẳng đứng, di động ny theo phơng thẳng
góc hoặc hơi xiên một chút so với mặt đập thợng lu.
Tính toán độ lún của đập đá trong thời kỳ xây dựng có thể sử dụng công thức kinh nghiệm
của Díc:
h = tg
0
2
h
1
H




h , (7-1)
Trong đó:
h - độ lún của đập tại độ cao h so với mặt nền;
H - chiều cao đập;
tg
0
- hệ số, phụ thuộc vo độ chặt của khối đá đổ.
Với khối đá đổ không đầm nén, tg
0
= 0,08 ữ 0,18;

Với khối đá đổ có đầm nén, tg
0
= 0,004 ữ 0,01.
Trị số lún lớn nhất thờng xuất hiện ở độ cao xấp xỉ bằng H/3.
Hình (7-3) l quá trình lún của 5 đập có chiều cao khác nhau trong các thời kỳ khác nhau.
Hiện tợng lún của đập đá đổ chủ yếu diễn ra trong mấy năm lm việc đầu tiên của hồ chứa, cng
về sau cng giảm dần.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


187

Hình 7-3: Đờng biểu diễn quá trình lún của một số đập đá đổ
Đập đá có độ lún lớn, bởi vậy khi thi công phải có biện pháp cần thiết để giảm lún nh:
- Trong quá trình thi công dùng lực nớc xung kích tác dụng vo thân đập lm cho những
hòn đá nhỏ hơn 10cm xen vo những lỗ rỗng giữa các hòn đá lớn. Đá trong thân đập đợc sắp
xếp ổn định hơn, sớm đạt vị trí ổn định cuối cùng v giảm đợc độ lún của thân đập trong thời kỳ
sử dụng.
- Đổ đá từ trên cao xuống để dùng lực xung kích lm giảm độ rỗng thân đập. Khi thi công
nếu đá đổ thnh từng lớp không dy thì có thể dùng đầm chấn động (nặng có thể đạt 20 tấn) hoặc
dùng ô tô để lèn chặt thân đập. Ngoi các biện pháp thi công nói trên, việc bảo đảm chất lợng,
kích thớc, hình dạng v cấp phối đá cũng l những yếu tố quan trọng để giảm lún.
Đ7.3. Yêu cầu đối với đá lm đập v nền đập
1. Yêu cầu đối với đá làm đập
Yêu cầu cơ bản về tính chất đá l: đủ cờng độ, chống đợc tác dụng phong hoá, chịu tải tốt.
- Đá phải chịu đợc áp lực nớc v trọng lợng bản thân đập. Độ cứng của đá không nên nhỏ
hơn cấp 3 theo biểu đồ của Mooc.
- Đá phải chống đợc phong hoá vật lý nh nhiệt độ v khí hậu thay đổi.
- Hệ số mềm hoá của đá trong nớc tính bằng tỷ lệ cờng độ của mẫu đá lúc bão ho nớc v

cờng độ của đá khô, không đợc nhỏ hơn 0,85 ữ 0,90.
- Đá phải chống đợc xâm thực hoá học của nớc, không bị ho tan.
- Đá phải chịu đợc tác dụng của các lực tác động nh lực xung kích trong quá trình vận
chuyển hoặc đổ đá.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


188
Ngoi những quy định trên, kích thớc, cấp phối hình dạng đá phải bảo đảm những yêu cầu
nhất định, vì những yêu cầu đó ảnh hởng trực tiếp đến độ rỗng, độ lún của thân đập v ổn định
của mái đập. Đá có dạng cng gần hình cầu thì khả năng chống đỡ cng cao v đập cng ít lún.
Kích thớc hòn đá nói chung cng lớn cng tốt, vì giảm đợc số điểm tiếp xúc, có thể giảm đợc
độ lún của đập nhng có nhợc điểm l sinh biến hình.
Dùng đá hộc đờng kính lớn xây đập thì mái có thể lm dốc hơn, do đó giảm đợc thể tích
thân đập. Nếu dùng máy vận chuyển thì trọng lợng hòn đá có thể đạt 3 tấn, lớn nhất có thể trên
20 tấn. Nếu chọn đá quá lớn thì vận chuyển v thi công đều khó khăn. Do đó phải dựa vo chiều
cao đập, chất lợng đá, phơng pháp thi công v.v để xác định đờng kính thích hợp nhất của đá
hộc v các loại đá khác, bảo đảm cho thân đập đạt độ chặt cao v dễ thi công.
Dựa vo nguyên tắc trên tỷ số giữa chiều di nhất v chiều ngắn nhất của hòn đá không đợc
quá 3 ữ 3,5. Trọng lợng nhỏ nhất của đá hộc không nên kém 800N.
Đối với đập cao loại đá hộc có trọng lợng nh trên chỉ cho phép chiếm 20 ữ 30%, phần còn
lại chọn cỡ lớn hơn.
Đối với đập cao trên 45m, độ rỗng thân đập không nên vợt quá 30 ữ 35%. Đối với đập
tơng đối thấp, độ rỗng không nên vợt quá 35 ữ 40%. Những đá nhỏ nhét v
o khe rỗng giữa đá
hộc có tác dụng giảm đợc biến hình thân đập. Nếu dùng quá nhiều đá nhỏ thì tải trọng có thể
truyền vo những hòn đá nhỏ lm tăng thêm lún v giảm ổn định mái đập. Lợng đá nhỏ trong
thân đập thờng từ 3 ữ 5%, rất ít khi dùng đến 7%.
Các loại đá có tính chất cơ lý phù hợp với những yêu cầu đã nêu ở trên l: hoa cơng, bazan,

octoclavơ v.v
Tính kiên cố phụ thuộc nhiều yếu tố nh: thnh phần nham thạch, mức độ nứt nẻ, phong
hoá Bởi vậy khi chọn đá phải phân tích nghiên cứu tại chỗ. Những đá không thích hợp gồm:
diệp thạch, đá cuội v.v
2. Yêu cầu đối với nền đập
Yêu cầu đối với nền đập đá cao hơn so với đập đất nhng thấp hơn so với đập bêtông trọng
lực.
Trên các loại nền đá đều có thể xây đợc đập đá. Các nền không phải l đá nếu chịu tải m
lún ít thì có thể xây đợc đập đá. Đối với những đập cao dới 15m có thể xây trên nền đất.
Những nền lún nhiều đều không thích hợp với đập đá vì sẽ lm hỏng thiết bị chống thấm, tạo
thnh dòng chảy tập trung qua tờng nghiêng, gây nứt nẻ v lún không đều.
Để phòng ngừa tác hại của
dòng thấm đối với nền không phải
đá ngời ta bố trí một lớp quá độ
bằng cuội sỏi trên mặt tiếp giáp
giữa nền v đập; có khi phải lm
một tầng lọc ngợc. Trớc khi đổ đá
thi công đập, ngời ta xếp một lớp đá
dy 1 : 1,5m để bảo vệ nền (hình

Hình 7-4: Đập trên nền không phải đá