phân tích sự cố nứt bề mặt bê tông bản mặt công trình hồ chứa nước cửa đạt

LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận văn xin được cảm ơn sâu sắc đối với thầy giáo hướng dẫn
PGS.TS Lê Văn Hùng đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình thực
hiện luận văn tốt nghiệp.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo tham gia giảng dạy khóa cao
học 18 trường Đại học Thủy lợi đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho tôi những
tri thức khoa học quý giá.
Tác giả cũng xin cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, khoa Sau đại
học và Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành
tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình.
Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp
đã giúp đỡ, đông viên, khích lệ để luận văn tốt nghiệp được hoàn thành tốt đẹp.
Hà Nội, Ngày 25 tháng 5 năm 2013
TÁC GIẢ


Nguyễn Trọng Thế








LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trích
dẫn là trung thực. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được người nào
công bố trong bất kỳ công trình nào khác./.

Nguyễn Trọng Thế

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN MẶT BÊ TÔNG VÀ ĐẬP
CỬA ĐẠT 2
1.1. Tổng quan về sự phát triển của hình thức đập đá đổ bản mặt bê tông trên thế
giới và trong nước 2
1.2. Mặt cắt thiết kế của một số đập đá đổ bản mặt bê tông điển hình và công nghệ
thi công 4

1.2.1. Mặt cắt thiết kế của một số đập đá đổ bản mặt bê tông điển hình 4
1.2.2. Điều kiện xây dựng, vật liệu thi công, công nghệ thi công đập đá đổ bê tông
bản mặt 14
1.3. Thông số thiết kế cơ bản và tiến độ thi công đập Cửa Đạt 18
1.3.1. Thông số thiết kế cơ bản đập Cửa Đạt 18
1.3.2. Tiến độ thi công đập Cửa Đạt 22
1.4. Kết luận chương 1 24
1.4.1. Ưu điểm của đập đá đổ bê tông bản mặt 24
1.4.2. Nhược điểm của đập đá đổ bê tông bản mặt
24
1.4.3. Kết luận 25
CHƯƠNG 2. DIỄN BIỆN QUÁ TRÌNH THI CÔNG PHẦN LÒNG SÔNG VÀ
MỐI QUAN HỆ VỚI CÔNG TÁC TIÊU NƯỚC HỐ MÓNG 26
2.1. Tiến độ khống chế thi công đập chính 26
2.2. Công tác tiêu nước hố móng và trình tự thi công đập phần lòng sông 27
2.2.1. Công tác tiêu nước hố móng 27
2.2.2. Trình tự thi công đập phần lòng sông 32
2.3. Tóm tắt sự cố vỡ đập, công tác khắc phục 33
2.3.1. Tóm tắt sự cố vỡ đập 33
2.4. Kết luận chương 2 37
2.4.1. Đối với công tác tiêu thoát nước hố móng 37
2.4.2. Đối với công tác dẫn dòng thi công 38

2.4.3. Đối với công tác thi công đắp đập 38
CHƯƠNG 3. SỰ CỐ NỨT BẢN MẶT BÊ TÔNG KHI BƠM NƯỚC HỐ MÓNG
THƯỢNG LƯU BẢN CHÂN VÀ BẢN MẶT 39
3.1. Mô tả quá trình bơm cạn hố móng thượng lưu bản chân và bản mặt 39
3.2. Sự cố nứt bản mặt bê tông và nguyên nhân 41
3.2.1 Sự cố nứt bản mặt bê tông 41
3.2.2. Nguyên nhân của sự cố nứt bản mặt bê tông 41

3.3. Giải pháp khắc phục thực tế 59
3.3.1. Xử lý vết nứt theo qui phạm đập bản mặt của Trung Quốc 59
3.3.2. Áp dụng xử lý vết nứt cho công trình hồ chứa nước Cửa Đạt 60
3.4. Bài học kinh nghiệm 64
3.5. Kết luận chương 3 65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Bảng thống kê số lượng đập theo các khu vực 3
Bảng 1.2: Bảng thống kê một số đập trên thế giới và Việt Nam 4
Bảng 1.3: Tên đất đá phân loại của Nga 14
Bảng 1.4: Sức kháng nén của vật liệu đá ứng với chiều cao đập 17
Bảng 1.5: Hệ số cho phép của vật liệu đá 17
Bảng 1.6: Tiến độ thi công 22
Bảng 2.1: Tiến độ khống chế thi công đập chính 26
Bảng 3.1: Thí nghiệm siêu âm kiểm tra vết nứt tấm T28 45
Bảng 3.2: Thí nghiệm siêu âm kiểm tra vết nứt tấm T29 45
Bảng 3.3: Thí nghiệm siêu âm kiểm tra vết nứt tấm T30 46
Bảng 3.4: Thí nghiệm siêu âm kiểm tra vết nứt tấm T31 46
Bảng 3.5: Thí nghiệm siêu âm kiểm tra vết nứt tấm T32 47
Bảng 3.6: Thí nghiệm siêu âm kiểm tra vết nứt tấm T33 47
Bảng 3.7: Thí nghiệm siêu âm kiểm tra vết nứt tấm T34
48
Bảng 3.8: Thí nghiệm siêu âm kiểm tra vết nứt tấm T35 48
Bảng 3.9: Thí nghiệm siêu âm kiểm tra vết nứt tấm T36 49


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Biểu đồ tỷ lệ xây dựng đập đá đổ trên thế giới 3

Hình 1.2: Mặt cắt ngang điển hình của đập đá đổ bê tông bản mặt 5
Hình 1.4: Đập Hòa Bình – Việt Nam H=128m 6
Hình 1.5: Đập Alezani trên sông Alezani – Pháp, xây dựng năm 1967-1969 6
Hình 1.6: Đập Axuan trên sông Nin – Ai Cập 7
Hình 1.7: Đập Mexika trên sông Lerma, xây dựng 1927-1929, H=37.5m 7
Hình 1.8: Đập France trên sông Oy, xây dựng 1948; H=20m; b=3m; L=240m; B=32m . 8
Hình 1.9: Đập Tuyên Quang trên sông Gâm, xây dựng 2003; H>20m 8
Hình 1.10: Cấu tạo chi tiết bản chân 9
Hình 1.11: Chi tiết đỉnh đập 10
Hình 1.12: Khớp nối bản chân (khớp ngang) 10
Hình 1.13: Khớp nối chuyển vị bản chân (khớp biên) 11
Hình 1.14: Khớp nối đứng (kéo) 12
Hình 1.15: Khớp nối đứng (nén) 12
Hình 1.16: Khớp nối chuyển vị đỉnh đập 13
Hình 1.17: Khớp nối tường chắn sóng (khớp đứng) 13
Hình 1.18: Mặt bằng tuyến đập chính 20
Hình 1.19: Mặt cắt ngang điển hình đoạn lòng sông
21
Hình 2.1: Mặt bằng thi công mùa lũ năm thứ nhất 27
Hình 2.2: Mặt bằng thi công mùa lũ năm thứ hai 27
Hình 2.3: Mặt bằng thi công mùa lũ năm thứ ba 27
Hình 2.4: Mặt bằng thi công mùa lũ năm thứ tư 27
Hình 2.5: Mặt cắt thi công mùa lũ năm thứ nhất và năm thứ hai 27
Hình 2.6: Mặt cắt thi công mùa lũ năm thứ ba 27
Hình 2.7: Mặt cắt thi công mùa lũ năm thứ tư và năm thứ năm 27
Hình 2.8: Mặt cắt ngang đập mùa lũ năm thứ ba 27
Hình 2.9: Mặt cắt ngang đê quây thượng lưu 27
Hình 2.10: Mặt cắt ngang đê quây hạ lưu 27
Hình 2.11: Mặt cắt ngang đê quây hạ dọc 27

Hình 2.12: bố trí giếng thu nước thượng lưu 29
Hình 2.13: cấu tạo giếng thu nước hạ lưu 30
Hình 2.14: Ống thoát nước đặt dưới tấm bản chân 30
Hình 2.15: Thoát nước theo phương pháp cưỡng bức 31
Hình 2.16: Miệng giếng thu nước phía thượng lưu 31
Hình 2.17 Ống thoát nước D110 nằm ngang 32
Hình 2.18: Gia cố rọ đá phía hạ lưu đập và đỉnh đập trước khi xảy ra sự cố vỡ đập 34
Hình 2.19: Hình ảnh phá hủy rọ đá gia cố mặt hạ lưu công trình 35
Hình 2.20: Toàn cảnh công trình nhìn từ phía hạ lưu sau khi xảy xa sự cố 35
Hình 2.21: Sự phá hủy tấm bê tông cốt thép gia cố mặt thượng lưu đập 36
Hình 2.22: Đập nhìn từ phía thượng lưu công trình sau khi xảy ra sự cố 36
Hình 3.1 + 3.2: phạm vi hố móng thượng lưu bản chân và bản mặt 39
Hình 3.3: thoát nước qua lỗ thoát nước đặt tại bản mặt 40
Hình 3.4: thoát nước qua lỗ thoát nước đặt tại bản chân 40
Hình 3.5: bố trí bơm hút nước hố móng 40
Hình 3.6: bố trí bể nước trung gian bơm nước hố móng
40
Hình 3.7+3.8: hình ảnh vết nứt ngang của bản mặt bê tông 41
Hình 3.9: kiểm tra độ sâu của vết nứt 41
Hình 3.10: Mô hình không gian kết cấu bê tông bản mặt 51
Hình 3.11: Mặt bằng phân chia phần tử 52
Hình 3.12: Hình ảnh mô men uốn M11 (Mmin=-0.316 T.m; Mmax=0.323 T.m) 53
Hình 3.13: Hình ảnh mô men M22 (Mmin=-1.79 T.m; Mmax=0.10 T.m) 53
Hình 3.14: Hình ảnh mô men uốn M11 (Mmin=-0.30 T.m; Mmax=1.64T.m) 54
Hình 3.15: Hình ảnh mô men uốn M22 (Mmin=-1.465 T.m; Mmax=7.276T.m) 54
Hình 3.16: Hình ảnh mô men uốn M11 (Mmin=-11.39T.m; Mmax=227.28 T.m) 55
Hình 3.17: Hình ảnh mô men uốn M22 (Mmin=-56.35T.m; Mmax=1136.54T.m) 55
Hình 3.18: Hình ảnh mô men uốn M11 (Mmin=-11.46T.m; Mmax=227.28 T.m) 56
Hình 3.19: Hình ảnh mô men uốn M22 (Mmin=-56.70T.m; Mmax=1136.54 T.m) 56
Hình 3.20: Đục sờm bề mặt bê tông 61

Hình 3.21: Quét keo lót “SR“ và lớp tạo phẳng “SR“ 61

Hình 3.22: Dán tấm đậy “SR“ 62
Hình 3.23: Cố định giãn cách 2 đầu bằng thép mạ kẽm 50x5mm và bu lông nở tráng kẽm
M10x100, a=1m 62
Hình 3.24: Phân vùng thi công xử lý vết nứt xuyên 63


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Các đập lớn đã được xây dựng trên thế giới cũng như ở Việt Nam rất phổ biến
với nhiều hình thức kết cấu và qui mô khác nhau. Hình thức đập đá đổ bản mặt bê
tông cũng đã xuất hiện từ lâu nhưng ứng dụng cho các đập cao thì được phát triển
mạnh mẽ gần đây. Những nước xây dựng nhiều đập đá đổ bản mặt bê tông phải kể
đến Brasil, Mỹ, Nigieria, Việt Nam và đặc biệt nhiều là Trung Quốc. Tại Việt Nam
đập đá đổ bản mặt bê tông đã được xây dựng là các đập: Rào Quán tỉnh Quảng Trị
(2005-2006); Tuyên Quang tỉnh Tuyên Quang (2004-2007); Cửa Đạt tỉnh Thanh
Hóa (2004-2010). Đặc điểm khác biệt của đập đá đổ bản mặt bê tông là chống thấm
nhờ bản chân và bản mặt. Bản mặt bê tông khá mỏng, làm việc trong điều kiện phức
tạp về chịu lực và tác động lún mạnh của thân đập nên rất dễ xẩy ra hiện tượng thoát
không và nứt. Quá trình xây dựng đập Cửa Đạt cũng đã từng xảy ra một số sự cố
đối với bản mặt bê tông.
Đề tài nghiên cứu nhằm tìm hiểu và phân tích nguyên nhân sự cố gây nứt bản
mặt bê tông trong khi đang thi công và rút ra những bài học thiết thực.
2. Mục đích của đề tài
Xác định nguyên nhân gây nứt bản mặt bê tông đập Cửa Đạt trong khi đang
thi công;
Đánh giá các giải pháp khắc phục và các bài học thiết thực
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Tiếp cận các tài liệu trong và ngoài nước về đập đá đổ bản mặt bê tông, tài
liệu thiết kế và thi công thực tế của công trình.
Sử dụng phương pháp kết hợp phân tích lý thuyết và kinh nghiệm thi công
cùng với các số liệu thu thập hiện trường.
4. Kết quả dự kiến đạt được
Đánh giá nguyên nhân chính gây nứt bê tông bản mặt trong thời kỳ thi công;
Đánh giá giải pháp thi công và sửa chữa sự cố;
Các bài học kinh nghiệm.


2
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN MẶT BÊ TÔNG VÀ ĐẬP CỬA ĐẠT
1.1. Tổng quan về sự phát triển của hình thức đập đá đổ bản mặt bê tông trên
thế giới và trong nước
Đập đá đổ là loại đập vật liệu địa phương do phần lớn khối lượng đắp là vật
liệu được khai thác tại chỗ (khai thác ở mỏ vật liệu gần các công trình, đá đào
móng hoặc sỏi đá tự nhiên). Việc bố trí các loại vật liệu trong mặt cắt đập là rất
quan trọng. Nó quyết định đến tính ổn định trong quá trình làm việc của đập và nhất
là tính kinh tế của dự án. Hiện nay, mặt cắt đập đá đổ ngày càng phức tạp và được
phân ra nhiều vùng. Tùy theo việc phân bố ứng suất trong thân đập, tùy thuộc vào
điều kiện làm việc của các vùng trong thân đập và căn cứ vào khả năng khai thác
vật liệu trong vùng mà mặt cắt ngang của đập sẽ được tính toán để chọn ra mặt cắt
hợp lý nhất. Người ta thường tận dụng đất đá đào móng công trình để đắp vào phần
thích hợp của đập. Đập đá đổ bê tông bản mặt là một dạng đập trong nhóm đập đá
đổ.
Đập đá đổ bản mặt bê tông là loại đập cải tiến của đập đá đổ truyền thống
(thường được chống thấm bằng tường nghiêng hoặc lõi giữa là đất sét). Đập đá đổ
bản mặt bê tông đầu tiên được xây dựng vào năm 1985 tại Califonia – Mỹ. Mái của
đập này tương đối dốc (1:1,3 – 1:1,5) do đó tiết kiệm được một lượng lớn vật liệu

đắp đập so với đập đá đổ truyền thống. Đập đá đổ bản mặt bê tông thường được áp
dụng cho các loại đập cao (H > 40m) và đặt trên nền đá. Việc thiết kế các loại dập
đá đổ bản mặt bê tông ban đầu chủ y
ếu dựa theo kinh nghiệm và được hiệu chỉnh
dần dần.
Ngày nay, việc tính toán thiết kế đập đá đổ bản mặt bê tông đã dần được hoàn
chỉnh. Đập đá đổ bản mặt bê tông đã được áp dụng ở nhiều nơi và áp dụng cho cả
những đập cao 180m. Đập đá đổ bản mặt bê tông đã được xây dựng ở nhiều nước
trên thế giới như: Mỹ, Đức, Anh, Ấn Độ, Ở Châu Á đập đá đổ bản mặt bê tông
được áp dụng cho nhiều công trình thủy lợi, thủy điện lớn ở Trung Quốc.


3
Đập đá đổ bản mặt bê tông mới được du nhập vào Việt Nam trong những năm
gần đây và đã được áp dụng cho một số công trình như: công trình thủy điện Na
Hang (Tuyên Quang), công trình thủy lợi – thủy điện Quảng Trị và công trình thủy
lợi – thủy điện Cửa Đạt (Thanh Hóa). Các nguyên lý tính toán và qui định áp dụng
cho những công trình trên của nước ta thường dựa vào các qui phạm và kinh
nghiệm đã áp dụng thành công cho các công trình cùng loại của Trung Quốc.
Bảng 1.1: Bảng thống kê số lượng đập theo các khu vực
TT Khu vực Số lượng đập Tỷ lệ
1 Châu Á 31.340 67.32%
2 Bắc + Trung Mỹ 8.010 17.20%
3 Tây Âu 4.227 9.08%
4 Đông Âu 1.203 2.58%
5 Châu Phi 1.200 2.58%
6 Châu Đại Dương 577 1.24%
Tỷ lệ xây dựng đập đá đổ
67.32%
7.20%

9.08%
2.58%
2.58%
1.24%
1 2 3
4 5
6

Hình 1.1: Biểu đồ tỷ lệ xây dựng đập đá đổ trên thế giới
Trong đó: (1): Châu á; (2): Bắc + Trung Mỹ; (3): Tây Âu; (4): Đông Âu;
(5): Châu Phi: (6): Châu Đại Dương


4
Bảng 1.2: Bảng thống kê một số đập trên thế giới và Việt Nam
Tên đập
Quốc
gia
Trên
sông
Loại đập
Chiều cao
(m)
Năm xây
dựng
Nuresk
Nga
Vakhs
Đá đổ 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
Tepukstepek
Mexico
Lerma
Đá xếp bê tông
bản mặt
37
1927
Kuoich
Anh
Gir Gerry
Đá xếp bê tông
bản mặt
33
1956

Axuan
Ai Cập
Nin
Đá đổ tường lõi
đất
125
1970
Thác Bà
Việt
Nam
Chảy
Đá đổ tường lõi
đất
46
1964-1975
1.2. Mặt cắt thiết kế của một số đập đá đổ bản mặt bê tông điển hình và công
nghệ thi công
1.2.1. Mặt cắt thiết kế của một số đập đá đổ bản mặt bê tông điển hình
Đập đá đắp bê tông bản mặt chống thấm CFRD (Concrete Face Rockfill
Dams) có cấu tạo chính là khối đá đắp thân đập và phần bê tông bản mặt chống
thấm ở thượng lưu. Khối đá đắp cũng được chia làm nhiều phần khác nhau như
những đập đá đổ thông thường tùy thuộc vào các loại đá dùng trong thân đập. Phần
tiếp giáp giữa bê tông bản mặt và khối đá đắp là lớp đệm (dầy từ 2m đến 3m và lớp
chuyển tiếp dầy 4m). Hai lớp này được cấu tạo bằng cát cuội sỏi đầm chặt với cấp
phối phù hợp. Mặt cắt ngang điển hình của CFRD như sau:


5
mnln
2

1
6
9
7
8
10
4
5
3
11
mnln

Hình 1.2: Mặt cắt ngang điển hình của đập đá đổ bê tông bản mặt
1-(IA) Tầng phủ thượng lưu; 2-(IB) Vùng gia trọng; 3-(2A) Vùng tầng đệm; 4-(2B) Vùng đệm đặc
biệt; 5-(3A) Vùng quá độ; 6-(3B) Vùng thân đập chính; 7-(3C) Vùng đá đổ hạ lưu; 8-(3D) Bảo vệ
mái hạ lưu; 9-Vùng có thể biến dạng giữa vùng 6 và vùng 7; 10-(3E) Vùng đá thải (thoát nước
chân đập); 11-Bản mặt bê tông.
Một số mặt cắt đập trên thế giới và Việt Nam:

Hình 1.3: Đập Nuresk trên sông Vakhs – Nga H=300m
1-Lõi đất; 2-Lớp lọc (d=0.5mm; d=0-50mm); 3-Lăng trụ bằng sỏi cuội nhỏ; 4–Gia cố mái bằng đá
nổ mìn; 5-Bề mặt đê quai; 6-Thiết bị quan trắc; 7-Màng chống thấm; 8-Bệ phản áp bằng bê tông;
9-Đá cát kết; 10-Đá cát bột kết; 11-Đá bột kết; 12-Cát cuội sỏi.


6

Hình 1.4: Đập Hòa Bình – Việt Nam H=128m
Đặc tính chủ yếu: Chiều dài đỉnh đập 640m; Chiều rộng đáy đập 740m; Chiều rộng đỉnh 20m;
Dung tích toàn bộ 9.45 km

P
3
P; Dung tích chống lũ 6kmP
3
P; Dung tích hữu ích 5.65 kmP
3
P; Mái lõi sét 1:2;
Chiều rộng đáy lõi sét 50m; Chiều rộng màn chắn 30m.

Hình 1.5: Đập Alezani trên sông Alezani – Pháp, xây dựng năm 1967-1969
H=65m; b=5m; L=155m; B=234m. 1-Màn chống thấm bằng 3 lớp bê tông nhựa đường; 2-Lớp
đệm bằng đá d=25-125mm; 3-Đá đổ (D<10 kg=8%, D>500 kg =25%); 4-Đá đổ kích thước lớn;
5-Răng bê tông; 6-Màn chống thấm khoan phun xi măng sâu 45m; 7-Lỗ giảm áp; 8-Đá thạch anh.


7

Hình 1.6: Đập Axuan trên sông Nin – Ai Cập
1-Lõi đất; 2-Hành lang kiểm tra; 3-Cát đầm chặt; 4-Cát lọc đường kính d=5mm; 6-Cát đầm chặt;
7-Đá d=150mm + cát sạch; 8-Cát đầm chặt; 9-tầng lọc 3 lớp (d=40-150mm dầy 1m, d=5-35mm
dầy 0.5m, cát d>1.5mm dầy 1m); 10-đầm chặt; 15-Đống đá tiêu nước; 16-Lỗ giảm áp; 17-Màn
chắn khoan phun xi măng; 18-Lớp đất sét; 19-Đá thả rối; 20-Đá dăm d=40-150mm; 21-Đá lớn gia
cố mái; 22-Cát có kích thước khác nhau; 23-Cuội và đá tảng xen lẫn cát; 24-Lớp chuyển tiếp cát
pha, sét pha, cát kết; 25-Đá gốc

Hình 1.7: Đập Mexika trên sông Lerma, xây dựng 1927-1929, H=37.5m
1-Bản mặt bê tông cốt thép; 2-Bê tông khối (3x1.3)m; 3-Đá xếp độ rỗng 20%; 4-Đá xếp độ rỗng
20% nhưng yêu cầu thấp hơn (3); 5-Đá xếp độ rỗng 25%; 6-Đá xếp độ rỗng 30%; 7-Lớp gia cố hạ
lưu; 8-Đá cuội; 9-Đá phún trào; 10-Đá bazan.

8

Hình 1.8: Đập France trên sông Oy, xây dựng 1948; H=20m; b=3m;
L=240m; B=32m
1-Bê tông bản mặt; 2-Đá xây khan; 3-Đá đổ; 4-Lớp gia cố hạ lưu; 5-Lưới thép chống nứt; 6-Tường
răng; 7-Lỗ khoan phun.

Hình 1.9: Đập Tuyên Quang trên sông Gâm, xây dựng 2003; H>20m
Đá đắp trong thân đập thường được phân thành hai khối chính: khối đá đắp
thượng lưu và khối đá đắp hạ lưu. Khối đá đắp thượng lưu đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật
cao hơn khối đá đắp hạ lưu (cường độ kháng nén lớn hơn 30 Mpa cho khối thượng
lưu, còn khối hạ lưu chỉ yêu cầu bằng hoặc nhỏ hơn 30 Mpa, có nơi đã dùng khối đá đắp


9
hạ lưu có cường độ kháng nén 10 Mpa với điều kiện nằm trên mực nước hạ lưu). Phạm vi
tiếp giáp của hai khối này có thể thay đổi tùy thuộc tính chất của từng công trình: chiều cao
đập, vật liệu đắp đập, điều kiện nền, Phần chân hạ lưu công trình có thể bố trí khối đá đổ
có kích thước lớn hơn trong thân đập để tăng khả năng ổn định cho đập.
Bê tông bản mặt có tác dụng chống thấm cho đập và được liên kết với nền qua bản
chân. Tại điểm tiếp giáp giữa bản mặt và bản chân được bố trí khớp nối biên đảm bảo ngăn
dòng thấm khi có chuyển dịch giữa bản mặt và bản chân. Bản mặt cũng được chia làm
nhiều tấm bằng các khe lún (khớp nối) dọc để đảm bảo không phát sinh dòng thấm từ
thượng lưu về hạ lưu khi có sự chuyển dịch khác nhau giữa các tấm bản mặt.
Để đảm bảo cho sự ổn định của phần tiếp giáp giữa bản mặt và bản chân,
người ta bố trí một tầng đệm đặc biệt ngay sau hạ lưu bản chân. Tầng đệm này được
cấu tạo từ cát, cuội, sỏi hoặc đá xây và được đầm nện chặt như tiêu chuẩn của lớp
đệm dưới bản mặt. Ngoài ra tầng đệm đặc biệt này còn có tác dụng như một lớp lọc
khi có sự cố của khớp nối giữa bản mặt và bản chân.

Một số chi tiết điển hình về đập đá đổ bản mặt bê tông:
q

Hình 1.10: Cấu tạo chi tiết bản chân


10


Hình 1.11: Chi tiết đỉnh đập





Hình 1.12: Khớp nối bản chân (khớp ngang)



11
V÷a atphan
40
Thanh cao su neoprene FI12
30
thay ®æi (40-80)
200
Vïng chÌn nhùa "SR" 400 cm2
TÊm ®ång chèng thÊm "f"
thÊm Ø 150mm
bã cao su chèng

5
5
20
20
20
60
Thanh cao su neoprene FI 40
"x"
t
t/3

Hình 1.13: Khớp nối chuyển vị bản chân (khớp biên)
1. Thanh cao su D40
8. Chân bản mặt bằng BTCT
2.Thanh cao su D12
9. Vữa át phan
3. Tấm cao su 500x4
10. Bu lông mạ kẽm a=400; M10x100
4. Tấm PVC 570x3
11. Thép góc mạ kẽm 50x50x6
5.Bê tông bản mặt
12. Tấm đồng chống thấm “F“
6. Vùng chèn nhựa “SR“ 400 cm2
13. Gỗ thông quét át phan
7. Chèn bằng chất dẻo
14. Bó cao su chống thấm Fi 150 mm

12
t
t

Hình 1.14: Khớp nối đứng (kéo)



t
t
φ

Hình 1.15: Khớp nối đứng (nén)


13
t

Hình 1.16: Khớp nối chuyển vị đỉnh đập

Hình 1.17: Khớp nối tường chắn sóng (khớp đứng)


14
1.2.2. Điều kiện xây dựng, vật liệu thi công, công nghệ thi công đập đá đổ bê tông
bản mặt

1.2.2.1. Điều kiện xây dựng đập CFRD
Về cơ bản, điều kiện để xây dựng CFRD cũng tương tự như đập đá đổ thông
qua thường. Cũng như đập đá đổ, CFRD đòi hỏi phải thực hiện một khối lượng
công tác đất đá lớn bao gồm: khai thác, vận chuyển, đắp vật liệu vào thân đập. Đặc
biệt đối với đập cao thì việc chuyển tải trọng lên nền khá lớn cho nên đòi hỏi nền
phải có đủ độ bền và ít biến dạng.
Theo quy phạm “SDJ 218-84“ thì tổng đổ lún của đập không được vượt quá
1% chiều cao đập.
Với các lý do trên, điều kiện quyết định để xây dựng CFRD về định tính là:
Đá nền đảm bảo yêu cầu cần thiết, bị lún ít dưới tác dụng của tải trọng ngoài. Đập
đá đổ có yêu cầu của địa chất cao ở vị trí đặt lõi đập. Tất cả các đập đá đổ được xây
dựng ở nước ta thì lõi đập đều được đặt lên lớp đá IIA-IB, đối với đập loại vừa đến
thấp hoặc ở vị trí sườn đồi có thể đặt trên lớp IB-IA
R
2
R, vật liệu đá đổ có thể đặt trên
lớp IA
R
2
R-IAR
1
R. (tên gọi của các loại đất đá được lấy theo hệ thống phân loại của
Nga).
Bảng 1.3: Tên đất đá phân loại của Nga
Nh
óm
đá
Mô tả vắn tắt
các đặc trưng
của đá

Mô tả các đới
địa chất
Các hệ thống phân loại
Trong
khối đá
Tron
g đứt
gẫy
Của nga
Hệ thống
RMR
(Bieniawki)
Hệ thống Q
(Banon)
E kG/cmP
2

Gọi tên
theo biến
dạng
CHUTI
2.02.02-85
Xế
p
loại
Tên
chất
lượng
đá
Xếp

loại
Tên chất
lượng đá


15
0 Đất lẫn dăm
sạn, có chỗ
còn giữ được
cấu trúc của đá
mẹ.
d-eQ;
IA
R
1

d-eQ;
IAR
1

Đất V Rất xấu 9
8
7
Cực kỳ
xấu
Đặc biệt
Xấu

1 Đá mềm yếu,
bị nứt nẻ và

oxit sắt hóa
mạnh
IAR
2
IB 5000 Đá nửa
cứng biến
dạng rất
mạnh
IV Xấu 6 Rất xấu
2 Đá cứng chắc
trung bình,
phong hóa
trung bình đến
nhẹ, nứt nẻ rất
mạnh, bị oxit
sắt hóa dọc
theo các mặt
cắt khư nứt.
IB IIA 15000÷5000
0
Đá biến
dạng mạnh
÷ trung
bình
III Trung
bình
5 Xấu
3 Đá cứng chắc,
không bị
phong hóa đến

phong hóa
nhẹ, nứt nẻ rất
mạnh thuộc
đới giảm tải
hoặc đới ảnh
hưởng của đứt
gẫy.
IIA IIB 50000 ÷
100000
Đá biến
dạng trung
bình đến
yếu
II Tốt 4 Được
Tốt
4 Đá cứng chắc
đến rất cứng
chắc, không bị
phong hóa nứt
nẻ yếu
IIB 100000÷
200000
Đá biến
dạng yếu và
rất yếu
I Rất tốt 3
2
1
Rất tốt
Đặc biệt

tốt
Cực kỳ tốt


16
Cấu tạo của lớp đệm và lớp chuyển tiếp:
Lớp đệm thường có chiều dầy không đổi và được chọn tùy theo thiết bị và
phương pháp thi công. Chiều dầy này thường không nhỏ hơn 3m khi thi công bằng
máy hoặc có thể giảm xuống còn từ 1÷1,5m khi thi công bằng thủ công hoặc máy
nhỏ. Lớp chuyển tiếp thường được thi công đồng thời, phần tiếp giáp giữa hai lớp
thường được đầm kỹ hơn để đảm bảo sự không phân lớp.
1.2.2.2. Vật liệu đắp thân đập
Vật liệu đắp thân đập có thể dùng đá cứng hoặc kết hợp giữa đá cứng, đá mền
và cuội sỏi. Các loại đá dùng đắp đập có thể là đá vôi, đá cát kết, đá granit,
Quy trình kỹ thuật của khối đá đổ chính không phải chặt chẽ lắm. Nó chỉ cần
đảm bảo các yêu cầu: Kích thước đá lớn nhất không vượt quá chiều dầy lớp đá đắp,
thường D
R
max
R=800÷1000 mm; hàm lượng các hạt có đường kính nhỏ hơn 25mm
không vượt quá 50%; hàm lượng các hạt có đường kính nhỏ hơn 2mm không vượt
quá 10%; đá đổ phải có đặc tính thoát nước dễ dàng. Thành phần cấp phối của vật
liệu đá đắp thân đập cũng phải liên tục.
Các chỉ tiêu của đá thông thường được xác định dựa vào các kinh nghiệm thực
tế hiện có được nêu trong các tiêu chuẩn, quy phạm, sau đó sẽ xem xét mà điều
chỉnh qua thí nghiệm hiện trường vào thời gian bắt đầu đắp đập. Hầu hết đắp ở hiện
trường đều được không chế bởi các thông số đắp và bằng sự quyết định dung trọng
khô, người ta thấy rằng dung trọng khô của đá đắp thường nằm trong khoảng từ
1,79 T/m
P

3
P ÷ 2,39 T/mP
3
P.
Các loại đá mềm và cuội sỏi thường được dùng đắp trong vùng giữa đập và hạ
lưu đập. Việc lún của khối đá hạ lưu ảnh hưởng rất nhỏ đến tấm bê tông bản mặt
nên yêu cầu về chất lượng của nó không đòi hỏi nghiêm nghặt. Có thể sử dụng các
loại vật liệu đã khai thác hay lấy nó từ hố móng công trình, tốt nhất là sử dụng các
loại đá phún xuất và đá biến chất: sức kháng nén của đá sau 50 lần nhúng nước và
26 lần phơi khô tùy theo chiều cao đập được phân theo bảng sau.


17
Bảng 1.4: Sức kháng nén của vật liệu đá ứng với chiều cao đập
Chiều cao đập Sức kháng nén (T/m
P
2
P)
<25 3000
25÷75 3000÷6000
>75 6000÷8000
Theo “Cooke and Serard, 1987“ thì chỉ yêu cầu >3000 T/m2
Hệ số mềm hóa trong điều kiện khô gió và bão hòa phụ thuộc vào từng loại
đá như sau:
Bảng 1.5: Hệ số cho phép của vật liệu đá
Tên đá Hệ số mềm hóa
Đá phún xuất và đá biến chất 0.9
Đá trầm tích 0.8
Đá đắp vào thân đập ngoài việc phải nằm trong đường bao vật liệu thì cần
phải đảm bảo hệ số không đều hạt η: 5 ≤ η=D60/D10 ≤ 25.

Vùng chuyển tiếp đá đắp có cấp phối hạt nằm từ giới hạn trên đến giới hạn
trung bình, các vùng khác từ giới hạn trung bình đến giới hạn dưới.
Đối với lớp gia cố mái thượng hạ lưu thì đường kính của viên đá không được
nhỏ hơn 45 cm và không lớn hơn 100 cm.
1.2.2.3. Công nghệ thi công CFRD
Đập đá đổ bê tông bản mặt thường được thi công theo trình tự sau:
- Đào móng công trình (đào lớp đất phủ và các lớp đá phong hóa trên mặt).
- Đắp đập, kết hợp với khoan phun tại một số vị trí nền cần xử lý.
- Khoan phụt tạo màng chống thấm và thi công bản chân.