nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất trong giai đoạn thi công xây dựng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.92 MB, 132 trang )
B GIO DC V O TO
B NễNG NGHIP V PTNT
TRNG I HC THY LI
V QUANG TUN
Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất
trong giai đoạn thi công xây dựng
LUN VN THC S
H NI - 2013
B GIO DC V O TO
B NễNG NGHIP V PTNT
TRNG I HC THY LI
V QUANG TUN
Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất
trong giai đoạn thi công xây dựng
Chuyờn ngnh: Xõy dng cụng trỡnh thy
Mó s: 60.58.40
LUN VN THC S
Ngi hng dn khoa hc: NGND. GS. TS Lờ Kim Truyn
H NI - 2013
LỜI CÁM ƠN
Tác giả luận văn xin chân thành cám ơn giáo viên hướng dẫn
NGND.GS.TS. Lê Kim Truyền đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình về chuyên
môn trong suốt quá trình nghiên cứu.
Xin cám ơn nhà trường và các thầy cô trường Thủy Lợi Hà Nội đã dạy
bảo hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình học cao học, cán bộ thư viện
trường đã giúp đỡ tác giả trong quá trình tìm kiếm tài liệu để thực hiện luận
văn.
Cám ơn công ty CPTVXD Thủy lợi 1, tổng công ty XD Thủy Lợi 4, Ban
quản lý XD Thủy Lợi 5, Sở NN&PTNT tỉnh Thùa Thiên Huế đã giúp đỡ tác
giả có đủ tài liệu phục vụ cho việc thực hiện luận văn.
Tác giả xin chân thành cám ơn trường CĐN Giao thông Vận Tải Đường
thủy 1 Hải Dương đã tạo điều kiện cho tác giả trong quá trình học và thực
hiện luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè và đồng nghiệp đã nhiệt
tình giúp đỡ động viên để tác giả hoàn thành luận văn này!
Tuy đã cố gắng nhất định xong do thời gian có hạn, trình độ bản thân
còn hạn chế, kinh nghiệm còn thiếu nhiều nên luận văn này không thể tránh
khỏi thiếu sót. Tác giả kính mong các thầy cô và các bạn đồng nghiệp chỉ
dẫn, góp ý xây dựng tạo thêm thuận lợi để tác giả tiếp tục học tập và hoàn
thiện đề tài nghiên cứu của mính.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2013
Tác giả
Vũ Quang Tuấn
BẢN CAM KẾT
Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất trong
giai đoạn thi công xây dựng”
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những
kết quả nghiên cứu, thí nghiệm không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào
khác. Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm, chịu bất kỳ các hình
thức kỷ luật nào của Nhà trường.
Học viên
Vũ Quang Tuấn
MỤC LỤC
26TMỞ ĐẦU26T 1
26TCHƯƠNG 1: AN TOÀN ĐẬP VÀ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN26T 4
26T1.1. An toàn đập và sự quan tâm của các Quốc gia26T 4
26T1.1.1. An toàn đập và sự quan tâm của các nước trên thế giới26T 4
26T1.1.2. An toàn hồ, đập và sự quan tâm của nước ta.26T 8
26T1.2. Sự cần thiết phải quan tâm đến vấn đề an toàn hồ, đập.26T 11
26T1.3. Vị trí của đập đất trong công tác an toàn đập.26T 12
26T1.5. Kết luận chương 126T 17
26TCHƯƠNG 2 NHỮNG HƯ HỎNG DẪN ĐẾN MẤT AN TOÀN ĐẬP ĐẤT
TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG
26T 18
26T2.1. Hư hỏng đập đất liên quan đến phương án dẫn dòng thi công26T 18
26T2.1.1. Nhiệm vụ thiết kế và thi công các phương án dẫn dòng thường
dùng trong thi công đập đất
26T 18
26T2.1.2. Hư hỏng của đập đất xuất phát từ dẫn dòng thi công26T 19
26T2.2. Những hư hỏng liên quan đến sự cố nước tràn qua đập trong giai đoạn
thi công.
26T 20
26T2.2.1. Nguyên nhân phát sinh sự cố tràn qua đập trong giai đoạn thi công26T
20
26T2.2.2. Hư hỏng liên quan đến sự cố nước tràn qua đập trong giai đoạn thi
công.
26T 20
26T2.3. Những hư hỏng liên quan đến thấm nền, thân đập và vai đập26T 21
26T2.3.1. Nguyên nhân phát sinh dòng thấm.26T 21
26T2.3.2. Các nguyên nhân gây ra cố thấm mạnh qua nền đập.26T 22
26T2.3.3. Các nguyên nhân gây ra sự cố thấm và sủi nước ở vai đập26T 22
26T2.3.4. Các nguyên nhân gây ra sự cố thấm và xói rỗng ở mang các công
trình xây đúc.
26T 22
26T2.3.5. Các nguyên nhân gây ra thấm mạng, sủi nước qua thân đập26T 23
26T2.3.6. Hư hỏng do sự cố thấm mạnh qua các bộ phận công trình.26T 23
26T2.4. Hư hỏng do xử lý tiếp giáp trong thi công đất26T 24
26T2.4.1. Hư hỏng do xử lý tiếp giáp thân đập với công trình xây đúc.26T 24
26T2.4.2. Hư hỏng do xử lý tiếp giáp khớp nối thi công thân đập.26T 28
26T2.5. Những hư hỏng liên quan đến biến dạng, lún nền và công trình.26T 30
26T2.5.1. Các biến dạng trong đập đất26T 30
26T2.5.2. Các loại vết nứt và nguyên nhân hình thành26T 33
26T2.6. Kết luận chương 226T 41
26TCHƯƠNG 3 BIỆN PHÁP BẢO ĐẢM AN TOÀN ĐẬP26T 43
26T3.1. Biện pháp an toàn đập trong thiết kế tổ chức thi công.26T 43
26T3.2. Biện pháp nâng cao khả năng chống thấm cho đập.26T 44
26T3.2.1. Biện pháp nâng cao khả năng chống thấm cho nền đập.26T 44
26T3.2.2. Biện pháp nâng cao khả năng chống thấm cho thân đập.26T 56
26T3.3. Giải pháp hạn chế biến dạng.26T 78
26T3.3.1. Các biện pháp phòng ngừa26T 78
26T3.3.2. Biện pháp sửa chữa26T 78
26T3.4. An toàn đập trong công tác lập tiến độ và bố trí mặt bằng26T 79
26T3.4.1. An toàn đập trong công tác lập tiến độ26T 79
26T3.4.2 An toàn đập trong công tác bố trí mặt bằng26T 82
26T3.5. An toàn đập và công tác quản lý chất lượng thi công26T 84
26T3.5.1. Trình tự thực hiện và quản lý chất lượng thi công xây dựng26T 84
26T3.5.2. Trách nhiệm của các bên liên quan26T 85
26T3.5.3. Công tác nghiệm thu và lưu trữ hồ sơ26T 90
26T3.6. Kết luận chương 326T 91
26TCHƯƠNG 4 ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO THIẾT KẾ TỔ
CHỨC THI CÔNG ĐẬP ĐẤT HỒ TẢ TRẠCH - THỪA THIÊN HUẾ
26T 93
26T4.1. Giới thiệu công trình Hồ Tả trạch26T 93
26T4.1.1. Giới thiệu chung26T 93
26T4.1.2. Các hạng mục công trình26T 94
26T4.2. Phương án dẫn dòng thi công.26T 102
26T4.2.1. Tiêu chuẩn thiết kế dẫn dòng26T 102
26T4.2.2. Phương án26T 103
26T4.3. Phân đợt đắp đập và tiến độ thi công26T 104
26T4.3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng26T 104
26T4.3.2. Các yêu cầu đối với công tác thi công đập đất26T 105
26T4.3.3. Biện pháp đắp đập đất26T 106
26T4.4. Quản lý chất lượng quá trình xây dựng đập26T 113
26T4.5. Kết luận chương 426T 119
26TKẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ26T 121
26T1. Kết luận26T 121
26T2. Kiến nghị26T 121
26TTÀI LIỆU THAM KHẢO26T 123
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
26TUHình 2.1: Hố móng cống thực tế thi công.U26T 26
26TUHình 2.2: Quá trình diễn biến sự cốU26T 27
26TUHình 2.3: Mặt cắt ngang đập sau khi vỡU26T 27
26TUHình 2.4: Mặt cắt dọc đập sau khi vỡU26T 28
26TUHình 2.5: Mặt bằng các hang ở đoạn bị sự cốU26T 29
26TUHình 2.6: Một số biến dạng khác nhau của đập được thể hiện trong các hìnhU26T32
26TUHình 2.7: Vết nứt vuông góc với trục đậpU26T 33
26TUHình 2.8: Vết nứt nằm ngangU26T 34
26TUHình 2.9: Vết nứt dọc theo trục đậpU26T 38
26TUHình 2.10: Ứng suất tại vai đập giảm xuống có thể dẫn đến nứt gãy thuỷ lựcU26T
39
26TUHình 2.11: Mặt phẳng cần kiểm tra nứt gãy thủy lựcU26T 40
26TUHình 2.12: Nứt gãy thuỷ lực gây hư hỏng đập Stockton CreekU26T 41
26TUHình 3.1: Sơ đồ các chân khay phụ để ngăn nước vào hố móng chân khayU26T 47
26TUHình 3.2 : Sơ đồ xây dựng chân khay phụ 2 lầnU26T 48
26TUHình 3.3: Sơ đồ xây dựng chân khay bằng màng chống thấm.U26T 50
26TUHình 3.4: Mặt cắt ngang tường vâyU26T 52
26TUHình 3.5: Sơ đồ tường chống thấm bằng cừ thép.U26T 52
26TUHình 3.6: Cấu tạo ván cừ gỗU26T 54
26TUHình 3.7: Cấu tạo các loại cừ thépU26T 55
26TUHình 3.8: Sơ đồ tường chống thấm bằng cừ thépU26T 55
26TUHình 3.9: Cấu tạo mũ cừ.U26T 56
26TUHình 3.10: Sơ đồ phân vùng đập theo điều kiện thấm nước.U26T 57
26TUHình 3.11: Sơ đồ phân vùng đập theo điều kiện chịu lựcU26T 57
26TUHình 3.12: Mặt bằng bố trí bãi thí nghiệmU26T 62
26TUHình 3.13: Biểu đồ quan hệ giữa dung trọng khô với độ ẩm ứng với số lần
đầm và chiều dày lớp rải
U26T 63
26TUHình 3.14: Quan hệ giữa h, n, γUR
k
RU và ω cho loại đất dínhU26T 64
26TUHình 3.15: Quan hệ giữa h, n, γUR
k
RU và ω cho loại đất không dínhU26T 64
26TUHình 3.16: Quan hệ giữa dung trọng khô và độ ẩmU26T 65
26TUHình 3.17: Quan hệ độ ẩm đầm nện và hệ số thấm kiểm tra mẫu đất đập Cà
Giây theo thí nghiệm đầm nện Proctor
U26T 67
26TUHình 3.18: Bạt bậc thụt thành mái dốcU26T 72
26TUHình 3.19: Bóc nền để đắp đậpU26T 72
26TUHình 3.20: Sự hình thành các mặt tiếp giáp rất yếu trong thân đập đất khi
phân đoạn thi công theo mặt cắt ngang.
U26T 75
26TUHình 3.21: Sự hình thành các mặt tiếp giáp rất yếu trong thân đập khi phân
đoạn thi công theo chiều dọc đập.
U26T 76
26TUHình 3.22: Mặt bằng xử lý khe nối tiếp ngangU26T 77
26TUHình 3.23: Mặt cắt kinh tế thi công vượt lũ trong giai đoạn IIU26T 82
26TUHình 4.1: Vị trí cụm công trình đầu mối Hồ Tả TrạchU26T 94
26TUHình 4.2: Mặt bằng bố trí tổng thể Hồ Tả TrạchU26T 96
26TUHình 4.3: Mặt cắt đập chính tại lòng sôngU26T 101
26TUHình 4.4: Đường biến thiên độ ẩm của đất trầm tích và bồi tíchU26T 109
26TUHình 4.5: Bóc tầng phủ và đào rãnh thoát nước hạ thấp ẩm tại mỏU26T 110
26TUHình 4.6: Cày xới phơi đất tại mặt đập và bóc lớp đất không đạt độ ẩmU26T 111
26TUHình 4.7: Tổ hợp máy thi công và xử lý mặt đập sau mưaU26T 112
26TUHình 4.8: Lấy mẫu thí nghiệm kiểm tra chất lượng lớp đắpU26T 117
DANH MUC CÁC BẢNG BIỂU
26TUBảng 1.1: Thống kê các trường hợp hư hỏng của đập và toàn bộ nguyên nhân
hư hỏng trên thế giới từ năm 1799 ÷1931.
U26T 4
26TUBảng 1.2: Thống kê các vụ vỡ đập trên thế giớiU26T 6
26TUBảng 1.3: Phân loại mức độ sự cố theo số lượng hồ chứa nướcU26T 9
26TUBảng 1.4: Phân loại sự cố theo số lượng hồ chứa nướcU26T 9
26TUBảng 3.1: Kết quả thí nghiệm đầm nén hiện trường tại một số công trình.U26T 64
26TUBảng 3.2: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau
15cm tại công trình Sông Quao (%/h)
U26T 69
26TUBảng 3.3: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau
15cm tại công trình Thác Mơ (%/h)
U26T 69
26TUBảng 3.4: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau
15cm tại công trình Lộc Quang 1 (%/h)
U26T 69
26TUBảng 3.5: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau
15cm tại công trình Lộc Quang 2 (%/h)
U26T 69
26TUBảng 3.6: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau
15cm tại công trình Nam H'ring (%/h)
U26T 70
26TUBảng 3.7: Tổng hợp chỉ số thay đổi độ ẩm theo thời gianU26T 70
26TUBảng 4.1: Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu của công trìnhU26T 97
26TUBảng 4.2: Chỉ tiêu đất lớp 2b nguồn gốc bồi tích cổ có chỉ tiêuU26T 105
26TUBảng 4.3: Chỉ tiêu đất lớp 5 nguồn gốc trầm tích có chỉ tiêuU26T 106
26TUBảng 4.4: Quan trắc độ ẩm tại các mỏ vật liệu công trìnhU26T 109
26TUBảng 4.5: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau
15cm tại công trình Hồ Tả Trạch
U26T 110
26TUBảng 4.6: Tần suất lấy mẫu thí nghiệm kiểm tra chất lượng đất đắpU26T 117
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Từ nhiều thế kỷ qua, con người đã biết xây dựng các đập để tạo hồ trữ
nước tự nhiên, điều tiết dòng chảy phục vụ nhu cầu sử dụng nước theo thời
gian và không gian, hạn chế lũ lụt, tạo môi trường sinh thái… Do ưu thế của
chúng, số lượng hồ chứa nước trên Thế giới ngày càng nhiều. Bên cạnh tác
dụng to lớn của loại công trình này, chúng cũng chứa nhiều tiềm ẩn rủi ro.
Trên Thế giới đã có không ít đập đất bị vỡ gây nhiều thiệt hại về người, tài
sản và ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường. Với lý do trên, nhiều tổ chức
Quốc tế liên quan đến an toàn hồ chứa, đập được hình thành. Tổ chức Quốc tế
về an toàn các đập lớn Thế giới (ICOLD) được thành lập từ năm 1928, hiện
nay có trên 80 nước tham gia.
Theo xu thế phát triển chung, số lượng đập cao trên Thế giới ngày càng
được xây dựng nhiều hơn. Việt Nam cũng trong xu hướng đó và đập đất
chiếm khoảng 90% các đập tạo hồ chứa: những năm 70-80 của thế kỷ XX
chúng ta mới xây dựng được một số đập lớn như đập Thác Bà, Hòa Bình, Phú
Ninh, Dầu Tiếng, Kè Gỗ, Thác Mơ… nhưng chỉ trong chục năm đầu thế kỷ
XXI hàng loạt các đập lớn được xây dựng với kết cấu đa dạng và thời gian thi
công nhanh như đập Ba Hạ, IA Súp thượng, Tràng Vinh, Sê San 3, Sê san
4,…
Đập đất là loại đập vật liệu địa phương, phù hợp với nhiều loại nền, dễ
thích nghi với sự thay đổi thể tích; dễ thi công, chỉ cần nắm chắc quy trình và
tổ chức quản lý chất lượng chặt chẽ là có thể xây dựng được. Thực tế chưa
hoàn toàn như vậy, một số nước trên Thế giới có khoa học kỹ thuật phát triển
vẫn xẩy ra thảm họa vỡ đập, điển hình như ở Mỹ, Ý…gây thiệt hại nhiều tài
sản và tính mạng của nhân dân. Theo điều tra năm 1998, Việt Nam có trên
2
460 hồ dung tích trên 1,0 triệu mP
3
P, trong đó hơn 60% số lượng có hư hỏng,
làm việc không đạt yêu cầu thiết kế. Một số đập bị vỡ hoặc sự cố được nhiều
tài liệu nhắc đến như đập Am Chúa, Suối Hành, Suối Trầu; một số khác như
Buôn Buông, Liệt Sơn, gần đây nhất như đập Khe Mơ (Hà Tĩnh) chỉ với
dung khoảng 0,3 triệu m
P
3
P nước đã làm trôi đoạn đường sắt Bắc Nam dài gần
200m, làm gián đoạn giao thông hàng tuần. Một số hư hỏng đập những năm
gần đây như đập ở Yên Bái, Điện Biên, Hà Tĩnh, Quảng Ngãi… nếu không
được khắc phục kịp thời cũng xảy ra rủi ro. Theo đánh giá, nguyên nhân của
các sự cố đập đất trên 50% do lỗi trong quá trình thi công.
Việc thi công đập đất không phức tạp, tuy nhiên vẫn có nhiều rủi ro dẫn
đến mất an toàn do quá trình thi công không đảm bảo kỹ thật, do thiết kế tổ
chức thi công chưa hợp lý và ảnh hưởng bất lợi của thời tiết. Với quan tâm
trên, đề tài:’’Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất trong giai
đoạn thi công xây dựng” mang nhiều ý nghĩa thực tiễn và ý nghĩa khoa học.
2. Mục đích của đề tài
- Nghiên cứu những hư hỏng gây mất an toàn đập đất. Từ đó đưa ra các
giải pháp nâng cao an toàn đập đất và nâng cao chất lượng đập trong giai
đoạn thi công xây dựng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là đập đất, loại đập dùng chủ yếu bằng vật liệu
địa phương
- Phạm vi nghiên cứu: giai đoạn thi công xây dựng đập đất
4. Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện
- Các tiếp cận: + Tiếp cận qua thực tế công trình đã xây dựng
+ Tiếp cận qua các nghiên cứu, thiết kế xây dựng công
trình
3
+ Tiếp cận qua các nguồn thông tin khác
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp tổng hợp, phân tích đánh giá
+ Phương pháp chuyên gia
4
CHƯƠNG 1: AN TOÀN ĐẬP VÀ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN
1.1. An toàn đập và sự quan tâm của các Quốc gia
1.1.1. An toàn đập và sự quan tâm của các nước trên thế giới
Công trình thủy lợi là sản phẩm của cuộc đấu tranh giữa loài người với
nước. Mấy nghìn năm nay, nhân dân các nước trên thế giới đã xây dựng rất
nhiều công trình thủy lợi, để lại cho chúng ta rất nhiều kinh nghiệm quý báu.
Trong đó tuyệt đại bộ phận là kinh nghiệm thành công, song cũng có một
phần là kinh nghiệm thất bại. Nghiên cứu tình hình làm việc của những công
trình này có thể làm cho chúng ta nhận thức sâu hơn, nâng cao trình độ của
chúng ta và làm cho kiến thức của chúng ta phong phú hơn.
Từ đầu thế kỷ 20 đến nay, trong các nước ở châu Âu, châu Á, châu Phi
và châu Mỹ, theo đà phát triển của sự nghiệp thủy lợi, các trường hợp sự cố
công trình cũng tăng rõ rệt, đem lại tổn thất vật chất to lớn, thấm chí làm cho
vô số người bị chết. Do đó người ta ngày càng coi trọng các biện pháp làm thế
nào để ngăn ngừa các sự cố mất an toàn hồ, đập. Từ lý thuyết đến thực tiễn, từ
các sự cố phân tích nghiên cứu các trạng thái và nguyên nhân làm hư hỏng
công trình.
Bảng thống kê các trường hợp hư hỏng của đập và toàn bộ nguyên nhân
hư hỏng.
Bảng 1.1: Thống kê các trường hợp hư hỏng của đập và toàn bộ nguyên nhân
hư hỏng trên thế giới từ năm 1799 ÷1931.
Số hiệu
Nguyên nhân hư hỏng đập
1
Tính toán thủy lực của đường tràn xả lũ và công trình không chính
xác.
1a
Mái thượng lưu bị hỏng, gây thành sóng và tràn
2
Kết cấu tường chân khay chống thấm bất hopwj lý, dòng thấm của
Nền thấm dưới đập đất và xâm thực dưới đập đất, đập bị trượt men
5
Số hiệu
Nguyên nhân hư hỏng đập
theo nền.
3
Thi công không chính các, đất đầm nén không chặt, xây trát không
tốt.
4
Bộ phận chống thaamsxung quanh ống nước có áp trong đập đất và
đập đá đổ không thích hợp.
5
Thiết kế mặt cắt không chính xác, mái của đập và đập đất hỗn hợp
quá dốc, mặt cắt đập đá xây quá nhỏ
6
Trong thời gian thi công điều tiết dòng chảy không tốt
7
Đất sét trong thân đập và các vật liệu hạt mịn khác quá nhiều.
8
Áp lực băng hoặc ảnh hưởng của sự phá tan băng
9
Khai thác và bảo dưỡng không chính đáng
10
Loài động vật có răng khoét đào hang trong đập.
11
Chất đất không đạt tiêu chuẩn, dễ tan trong nước.
12
Nền không ổn định hặc mềm rời
13
Việc đặt ống nước có áp trong đập đất hoặc đập đá đổ không thích
đáng, chân đế bị lún, bố trí cửa van tháo nước không đúng.
14
Duối đập và đường tràn xả lũ thiếu biện pháp chống tác dụng xói
phá.
15
Động đất
16
Các nguyên nhân khác chưa điều tra rõ.
17
Lớp phủ đáy hồ trong hồ chứa nhỏ bị hư hỏng.
6
Bảng 1.2: Thống kê các vụ vỡ đập trên thế giới
Loại đập
Chiều cao
đập (thước
Anh)
Xảy ra theo 1 nguyên nhân nhất định
Tổng
số
%
1
1a
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Đập đất
0-25
25-50
50-75
75-100
100-125
125-150
trên 150
15
16
3
-
-
-
-
4
1
-
-
-
-
-
4
5
5
-
-
-
-
1
-
4
-
1
-
1
5
5
2
1
-
-
-
-
2
3
-
1
-
-
-
2
2
-
1
-
-
-
2
2
2
1
1
2
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
1
-
1
1
1
-
-
-
-
-
1
-
1
-
-
-
4
1
3
2
1
-
2
-
-
-
-
-
-
-
34
37
26
6
6
3
5
29
32
22
5
5
3
4
Cộng
Tổng số
34
5
14
7
13
6
5
10
0
1
1
1
1
1
3
2
13
0
117
100
Đập đá
đổ
0-25
25-50
50-75
75-100
100-125
125-150
trên 150
-
2
-
-
1
1
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
3
3
1
0
2
1
2
25
25
8
0
17
8
17
Cộng
Tổng số
4
0
1
2
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
12
100
Đập đá
xây kiểu
trọng
lực
0-25
25-50
50-75
75-100
-
2
-
1
-
1
-
-
7
3
2
1
2
5
1
-
-
-
-
-
3
4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
5
1
-
-
1
1
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
3
2
2
-
-
-
-
-
21
20
6
2
31
30
9
3
7
100-125
125-150
150-200
Trên 200
Không nói
rõ
2
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
1
-
7
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
1
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
1
-
-
1
-
-
-
-
-
2
2
1
1
12
3
3
1,5
1,5
18
Cộng
Tổng số
6
1
21
8
0
8
2
0
6
2
1
0
1
0
1
0
9
0
67
100
Đập
vòm và
đập liên
vòm
0-50
50-100
100-150
Trên 150
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
1
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
1
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
4
1
1
14
57
14,5
14,5
Cộng
Tổng số
0
0
0
2
0
1
0
0
2
0
0
0
2
0
0
0
0
0
7
100
8
Tổng hợp một số yếu tố phổ biến rút ra từ những thực tế về tại nạn xảy ra
trên các công trình thủy lợi trên thế giới trong vòng 100 năm nay (1913 -
2013) như sau:
1. Yếu tố tự nhiên: công trình chịu những tác dụng phá hoại không thể
lường trước được của thiên nhiên như gặp lũ bất thường, dòng chảy đặc biệt
lớn, bão, động đất, lở núi, satk lở mái dốc và một số tác dụng địa chất ngấm
ngầm khác.
2. Yếu tố khảo sát, thiết kế: điều tra nghiên cứu điều kiện thiên nhiên nơi
xây dựng công trình không toàn diện hoặc xử lý không chính xác; dự đoán sai
đối với điều kiện làm việc của công trình trong tương lai, và sự phiến diện về
tư tưởng chỉ đạo thiết kế v.v
3. Yếu tố thi công: làm sai yêu cầu của thiết kế, vật liệu xây dựng dùng
thi công và phương pháp thi công không thỏa đáng, chất lượng không đúng
quy định, và thiếu chế độ kiểm tra có hiệu quả v.v
4. Yếu tố khai thác và quản lý: thiếu quan trắc, kiểm tra trạng thái làm
việc của công trình, thiếu kịp thời bảo vệ và tu sửa những chỗ hư hỏng, nhân
viên quản lý thao tác sai v.v
5. Yếu tố chiến tranh: hoạt động quân sự trên mặt đất, ném bom, bộc phá
nổ v.v
1.1.2. An toàn hồ, đập và sự quan tâm của nước ta.
Tính đến nay, ở nước ta có 5579 hồ chứa thuộc địa bàn của 45/64 tỉnh
thành, trong đó, có gần 100 hồ chứa nước lớn có dung tích trên 10 triệu m
P
3
P,
hơn 567 hồ có dung tích từ 1÷10 triệu m
P
3
P, còn lại là các hồ nhỏ. Tổng dung
tích trữ nước của các hồ là 35,8 tỷ m
P
3
P, trong đó có 26 hồ chứa thủy điện lớn có
dung tích là 27 tỷ m
P
3
P nước còn lại là các hồ có nhiệm vụ tưới là chính với tổng
dung tích là 8,8 tỷ m
P
3
P nước đảm bảo tưới cho 80 vạn ha.
Bên cạnh tác dụng to lớn của loại công trình này, chúng cũng chứa nhiều
9
tiềm ẩn rủi ro, sự cố. Trong sự cố các công trình thủy lợi thì sự cố về hồ chứa
nước thường là phổ biến và dẫn đến tổn thất lớn về tính mạng và tài sản. Nhận
thức được điều đó, bộ thủy lợi nay bộ NN & PTNT đã tiến hành tổng kiểm
tra, đánh giá để bảo vệ an toàn các hồ chứa nước vào năm 1992.
Kết quả kiểm tra tuy chưa thật đầy đủ nhưng cũng đã nêu ra một bức
tranh tổng quát về hiện trạng các hồ chứa ở nước ta và điều quan trọng là qua
đó thấy được nhiều việc phải làm cũng như đúc rút ra những kinh nghiệm bổ
ích để nâng cao chất lượng và phòng tránh sự cố cho các hồ chứa nước đã,
đang và sẽ xây dựng ở nước ta.
Bảng 1.3: Phân loại mức độ sự cố theo số lượng hồ chứa nước
Số
TT
Mức độ sự
cố
Theo qui mô hồ chứa (cái/%)
Tổng số
Lớn
vừa
nhỏ
Cực nhỏ
1
Bình thường
174/39,1
20/4,5
16/3,6
39/8,8
108/24,3
2
Sự cố nhỏ
172/38,7
20/4,5
32/7,2
32/7,2
91/20,4
3
Sụ cố lớn
99/22,2
6/1,3
6/1,3
25/5,6
62/13,9
Bảng 1.4: Phân loại sự cố theo số lượng hồ chứa nước
Số
TT
Các loại sự cố
Theo qui mô hồ chứa (cái/%)
Tổng số
Lớn
vừa
nhỏ
Cực nhỏ
1
Thấm
67/15,06
14/31,11
7/16,67
18/18,75
28/10,69
2
Sạt lở mái thượng lưu
115/25,84
15/33,3
20/47
28/29,2
52/12,8
3
Đập thấp hơn thiết kế
40/9,0
0
8/19,0
19/19,8
13/5,0
4
Hỏng tràn xả lũ
113/25,39
8/17,8
15/35,7
30/31,5
60/22,9
5
Cống bị hỏng
77/17,3
11/24,4
6/14,3
25/26,0
35/13,4
6
Cửa bị hỏng
16/3,6
1/2,2
0
3/3,0
12/4,6
Từ số liệu trên có thể xếp trình tự các loại sự cố theo số lượng như sau:
1. Sạt mái thượng lưu: 25,84%
2. Hỏng đập tràn xả lũ: 25,39%
10
3. Cống bị hỏng: 17,30%
4. Đập bị thấm: 15,06%
5. Đỉnh đập thấp hơn thiết kế: 9,00%
6. Cửa bị hỏng: 3,60%
Chính vì các sự cố về công trình trên mà vấn đề an toàn đập cần được
nhà nước và xã hội quan tâm hơn nữa. Hiện nay Chính phủ cũng đã có Nghị
định 72/2007 ngày 07/5/2007 về Quản lý an toàn đập. Trong đó yêu cầu các
chủ đầu tư cần đăng ký vào danh bạ Đập lớn theo theo quy định tại điều 2
(đập lớn là đập cao từ 15m trở lên hoặc đập ở hồ chứa có dung tích từ 3 triệu
m3 trở lên), và phải được quản lý từ bước khảo sát thiết kế đến thi công và
quản lý khai thác, hàng năm phải lập và trình cấp có thẩm quyền phê duyệt
"Quy trình quản lý vận hành bảo đảm an toàn công trình".
Trong sự phát triển của ngành cung từng bước biên soạn một quy chuẩn
về "Tiêu chuẩn an toàn toàn đập" kèm theo NĐ72/2007; việc này các nước
đều có, như Trung quốc có Tiêu chuẩn Nhà nước về chỉ dẫn đánh giá an toàn
đập lớn.
Hàng năm trước mùa lũ, đã có nhiều đoàn kiểm tra cấp Bộ hoặc Tỉnh
gồm các chuyên gia có trình độ và kinh nghiệm về An toàn Hồ Đập.
Trong thời gian gần đây, Đảng và Nhà nước rát quan tâm đến an toàn
đập, nhiều hội thảo, hội nghị đã được tổ chức:
Hội thảo khoa học về " An toàn trong xây dựng đập và vận hành hồ
chứa" tại trường đại học Đà Nẵng tháng 6/2012; Hội thảo đã nêu ra các vấn
đề mang tính thời sự hiện nay là làm thế nào để xây dựng và vận hành an toàn,
hiệu quả các công trình đập.
Hội thảo về "quản lý an toàn đập" tại Nha Trang vào tháng 7/2012, hội
thảo trao đổi phương thức, cách đánh giá mức độ an toàn hồ, đập và khả năng
11
cảnh báo mất an toàn đập qua số liệu quan trắc thủy văn, địa chất, địa chấn,
quan trắc công trình và trách nhiệm của các tổ chức quản lý thông qua nội
dung kỹ thuật sổ tay an toàn đập, v.v
1.2. Sự cần thiết phải quan tâm đến vấn đề an toàn hồ, đập.
Cũng như các công trình xây dựng khác, công trình thuỷ lợi thường vẫn
xảy ra những sự cố ở những thời gian, mức độ và tính chất khác nhau. Đập
nước là loại hình công trình thuỷ lợi phổ biến nhất ở nước ta, chỉ trừ các tỉnh
thuộc đồng bằng sông Cửu Long và một số tỉnh của đồng bằng Bắc bộ như
Thái Bình, Nam Định và Hà Nam còn tất cả các tỉnh khác đều có đập.
Hiện nay, cả thế giới đang phải đối mặt với các vấn đề biến đổi khí hậu,
trong đó có hiện tượng mưa lũ vượt ra ngoài các quy luật thông thường. Đợt
lũ lịch sử vừa qua ở Hà Tĩnh, Quảng Bình, Nghệ An là một ví dụ. Đã xảy ra
hiện tượng lũ chồng lên lũ, con lũ trước chưa rút hết thì con lũ sau đã sầm sập
đổ về. Thêm vào đó, cường suất của con lũ sau là rất lớn; lượng mưa 1 ngày
tại Chu Lễ (Hương Khê - Hà Tĩnh) đo được là 800mm; tổng lượng mưa 5
ngày lên tới 1300÷1500mm. Tổng lượng nước này được dồn vào các thung
lũng sông gây nên lũ lụt kinh hoàng. Trong điều kiện mưa lũ lớn như vậy, các
hồ đập thủy lợi rất dễ bị tổn thương bởi các lý do sau đây.
Các hồ đập thường khống chế một lưu vực nhất định. Toàn bộ nước mưa trên
lưu vực được dồn vào bụng hồ phía trước đập. Lưu vực càng lớn, nước dồn về
càng nhiều; rừng bị phá, mặt đệm trơ trọi, nước dồn về càng nhanh làm cho
đường tràn xả nước không kịp, gây tràn và vỡ đập.
Chúng ta vừa chứng kiến những ngày mưa lũ kinh hoàng ở các tỉnh miền
Trung. Mưa lũ lớn, gây ngập trên diện rộng và gây tổn thất lớn lao về người
và tài sản, nặng nề nhất là ở các tỉnh Hà Tĩnh, Quảng Bình, Nghệ An. Mặc dù
đỉnh lũ đã đi qua, nhưng ngập úng ở các vùng dân cư còn dài, khả năng phát
sinh dịch bệnh, thiếu đói ở các khu vực dân cư vùng ngập lũ đang hiện hữu.
12
Trong thiết kế và xây dựng đập ở nước ta hiện nay, tiêu chuẩn phòng lũ
được xác định theo cấp công trình. Ví dụ đập cấp I chống được con lũ thiết kế
có chu kỳ xuất hiện lại là 500÷1000 năm; trị số tương ứng của đập cấp II là
200 năm; cấp III: 100 năm; cấp IV: 67 năm; cấp V: 50 năm. Như vậy các đập
cấp IV, V khả năng chống lũ thấp, khả năng nước tràn dẫn đến vỡ đập là lớn.
Ngoài ra, số lượng các đập loại này rất nhiều; việc quản lý, bảo dưỡng các đập
nhỏ cũng không được chặt chẽ, bài bản như đối với các đập lớn.
Mặt khác, làm thế nào vận hành khai thác các công trình hồ, đập một
cách hiệu quả, an toàn, có tính hệ thống là một bài toán khó, mang tính thời sự
hiện nay. Việc quản lý và khai thác tốt không những đem lại hiệu quả kinh tế
và còn đảm bảo duy trì tuổi thọ công trình, dự báo được các rủi ro, sự cố và có
biện pháp xử lý kịp thời, giảm thiểu các tổn thất.
Bên cạnh các vấn đề kinh tế, xã hội thì Nhà nước và các cơ quan chuyên
ngành cũng đang tập trung nghiên cứu các vấn đề chuyên môn nhằm đảm bảo
an toàn cho hệ thống cơ sở hạ tầng, nhà cửa và các công trình trong điều kiện
có mưa lũ lớn. Trong đó các công trình hồ, đập Thủy lợi dễ bị tổn thương nhất
khi có mưa lũ lớn, do đó công tác nghiên cứu và triển khai bảo đảm an toàn
cho hồ, đập là một nhiệm vụ cấp bách cần phải được quan tâm hàng đầu trong
quá trình xây dựng phát triển bền vững của ngành thủy lợi và của đất nước.
1.3. Vị trí của đập đất trong công tác an toàn đập.
Theo thống kê các sự cố hư hỏng hồ, đập trên thế giới từ năm 1799 -
1931, có 180 hồ, đập gặp sự cố hư hỏng vỡ đập, trong đó có 106 đập là đập
đất chiếm 58,9%, đập đất có tỉ lệ sự cố hư hỏng cao nhất, nhất là vào mùa
mưa lũ.
Do đặc thù của đập đất có thể xây dựng trên nhiều loại nền, dễ thích ứng
với độ lún của nền, tận dụng được vật liệu địa phương, giá thành giảm, thi
công đơn giản v.v nên ngày càng được phổ biến rộng rãi ở nước ta cũng như
13
thế giới.
Trong lịch sử xây dựng các hồ chứa nước ở nước ta thì những sự cố xảy
ra đa số xảy ra ở những hồ chứa vừa và nhỏ và với đập dâng nước là đập đất.
Tuy là hồ chứa nhỏ nhưng khi có sự cố có sức tàn phá ghê gớm.
Hơn nữa các hồ đập khi thiết kế trước đây đều dựa vào nguồn tài liệu
thủy văn ngắn hạn, tính toán dòng chảy chưa bảo đảm. Thời gian từ thập niên
60 đến 2002. Sai lầm là chỉ duy trì tính toán lũ thiết kế, bỏ qua lũ kiểm tra
nên khả năng cắt lũ của các hồ chứa rất hạn chế. Biến đổi khí hậu là vấn đề hệ
trọng của sự phát triển, là thách thức lớn nhất đối với mục tiêu phát triển bền
vững, hiểm họa tiềm tàng đối với nhân loại.
Mặt khác, trong lịch sử phát triển xây dựng đập đất cho thấy: đập đất đã
được xây dựng rất nhiều nhưng được thiết kế đơn giản, thiết bị tiêu thoát
nước, dẫn dòng không được chú trọng, xử lý lớp tiếp giáp giữa các công trình
đất và công trình xây đúc không tốt1, khi thi công rất nhiều chỗ đều đổ trực
tiếp từ trên xe vận tải xuống thành đống không có biện pháp đầm nện tốt. Do
vậy, đập đất tiềm ẩn nhiều rủi ro mất an toàn đập nhất, công tác an toàn đập
đập đất cần phải đóng vai trò chủ chốt, nghiên cứu sâu rộng, rà soát lại các sự
cố mất an toàn đập trong thiết kế và thi công đập. Từ đó điều chỉnh các tài liệu
địa chất, thủy văn, các tiêu chuẩn thiết kế, bổ sung các tiêu chuẩn trong thi
công, đảm bảo chặt chẽ hơn trong quản lý chất lượng công trình tốt hơn.
Dưới đây xin nêu ra một số sự cố xảy ra gây mất an toàn ở đập đất và
nguyên nhân:
- Lũ tràn qua đỉnh đập do:
+ Tính toán thuỷ văn sai
+ Cửa đập tràn bị kẹt
+ Lũ vượt tần suất thiết kế
+ Đỉnh đập đắp thấp hơn cao trình thiết kế
14
- Sạt mái đập ở thượng lưu do:
+ Tính sai cấp bão
+ Biện pháp gia cố mái không đủ sức chịu của sóng do bão gây ra
+ Thi công lớp gia cố kém chất lượng
+ Đất mái thượng lưu đầm nện không đủ độ chặt
- Thấm mạnh làm xói nền đập do
+ Đánh giá sai địa chất nền đập
+ Biện pháp thiết kế xử lý nền không đảm bảo chất lượng
+ Thi công xử lý không đúng thiết kế
- Thấm và sủi nước ở vai đập do
+ Thiết kế sai biện pháp tiếp giáp giữa đập và vai
+ Thi công không đúng thiết kế, bóc bỏ lớp thảo mộc không hết
+ Đầm nện chỗ tiếp giáp không tốt
- Thấm và xói rỗng ở mang các công trình bê tông do:
+ Thiết kế biện pháp tiếp giáp không tốt
+ Thi công không đảm bảo chất lượng
+ Các khớp nối của công trình bê tông bị hỏng,
- Thấm mạnh, sủi nước qua thân đập do:
+ Vật liệu đắp không tốt
+ Khảo sát vật liệu không đúng với thực tế, thí nghiệm sai các chỉ
tiêu cơ lý lực học của vật liệu đất
+ Thiết kế sai dung trọng khô của đập
+ Không có biện pháp xử lý thích hợp đối với độ ẩm của đất
+ Thi công đầm nén không đảm bảo kỹ thuật
+ Thiết bị tiêu nước qua thân đập không làm việc
- Nứt ngang đập do:
+ Nền đập bị lún
15
+ Thân đập lún không đều
+ Đất đắp đập bị lún ướt lớn hoặc tan rã nhanh
- Nứt dọc đập do:
+ Nước hồ dâng cao đột ngột do lũ về nhanh
+ Nước hồ rút xuống đột ngột gây giảm tải đột ngột ở mái thượng
lưu
+ Nền đập bị lún theo chiều dài tim đập
+ Đất đắp đập khối thượng lưu có tính lún ướt và tan rã nhanh
nhưng khảo sát không phát hiện ra hoặc thiết kế không có biện pháp đề
phòng.
- Trượt mái thượng và hạ lưu đập do:
+ Sóng bão kéo dài phá hỏng lớp gia cố
+ Nước hồ rút nhanh
+ Thiết kế chọn sai sơ đồ tính toán ổn định, tổ hợp tải trọng
+ Địa chất nền xấu không xử lý triệt để
+ Chất lượng thi công không đảm bảo
+ Thiết bị tiêu nước thấm trong thân đập không làm việc, thiết bị
tiêu nước mưa trên mái không tốt
22T1.4. Giai đoạn thi công xây dựng công trình và vấn đề an toàn đâp.
Trong các sự cố xảy ra với hồ đập, nguyên nhân do quá trình thi công
không đảm bảo đúng yêu cầu thiết kế, chất lượng thi công kém là một trong
nhữnng nguyên nhân chủ yếu, dưới đây xin được tổng hợp lại các sự cố mất
an toàn hồ đập do quá trình thi công kém.
- Lũ tràn qua đỉnh đập do:
+ Đỉnh đập đắp thấp hơn cao trình thiết kế hoặc do lún khiến đập
không đạt cao trình thiết kế.
+ Lũ vượt thiết kế.
16
+ Do vật cản gây trở ngại cho đường tràn tháo lũ làm giảm khả năng
tháo lũ.
- Sạt mái đập ở thượng lưu do:
+ Thi công lớp gia cố kém chất lượng
+ Đất mái thượng lưu đầm nện không đủ độ chặt
- Thấm mạnh làm xói nền đập do
Thi công xử lý không đúng thiết kế
- Thấm và sủi nước ở vai đập do
+ Thi công không đúng thiết kế, bóc bỏ lớp thảo mộc không hết
+ Đầm nện chỗ tiếp giáp không tốt
- Thấm và xói rỗng ở mang các công trình bê tông do:
+ Thi công không đảm bảo chất lượng
+ Các khớp nối của công trình bê tông bị hỏng,
- Thấm mạnh, sủi nước qua thân đập do:
+ Vật liệu đắp không tốt
+ Thí nghiệm sai các chỉ tiêu cơ lý lực học của vật liệu đất
+ Không có biện pháp xử lý thích hợp đối với độ ẩm của đất
+ Thi công đầm nén không đảm bảo kỹ thuật
+ Thiết bị tiêu nước qua thân đập không làm việc
- Nứt ngang đập do:
+ Thân đập lún không đều
+ Đất đắp đập bị lún ướt lớn hoặc tan rã nhanh
- Nứt dọc đập do:
Đất đắp đập khối thượng lưu có tính lún ướt và tan rã nhanh nhưng
khảo sát không phát hiện ra hoặc thiết kế không có biện pháp đề phòng.
- Trượt mái thượng và hạ lưu đập do:
+ Chất lượng thi công không đảm bảo
