“Nghiên cứu kết cấu và giải pháp thi công dầm van lắp ghép cho Đập trụ đỡ

LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Trần Đình Hòa
đã vạch ra những định hướng khoa học và tận tình hướng dẫn tác giả trong suốt quá
trình hoàn thành luận văn này. Cảm ơn GS.TS Trương Đình Dụ, TS. Trần Văn Thái
là những người tiên phong trong việc nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ
Đập trụ đỡ ở Việt Nam.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường đại học Thủy Lợi,
Phòng đào tạo Đại học và sau Đại học về sự giúp đỡ trong suốt thời gian tác giả học
tập và nghiên cứu tại trường.
Cảm ơn các anh chị em trong Trung tâm công trình đồng bằng ven biển và Đê
điều – Viện Thủy Công - Viện khoa học thuỷ lợi Việt Nam là những người đã sát
cánh cùng tác giả trong quá trình nghiên cứu. Đặc biệt là các đồng nghiệp thuộc Bộ
môn Đập xà lan đã đóng góp nhiều ý kiến bổ ích để tác giả hoàn thiện luận văn này.
Xin cảm ơn lãnh đạo tỉnh Cà Mau, Sở nông nghiệp và PTNT và Ban PPMU
Cà Mau đã tạo điều kiện để ứng dụng thành công công nghệ Đập trụ đỡ cho cống
Bào Chấu và nhiều công trình khác trên địa bàn tỉnh Cà Mau.
Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong
gia đình đã động viên tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn.
Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2014
Tác giả


Lê Sỹ Trọng

BẢN CAM KẾT
Họ và tên học viên : Lê Sỹ Trọng
Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy
Tên đề tài luận văn : “Nghiên cứu kết cấu và giải pháp thi công dầm van
lắp ghép cho Đập trụ đỡ”.
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những kết

quả nghiên cứu, tính toán là trung thực, không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin
nào khác. Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu bất kỳ hình thức
kỷ luật nào của Khoa và Nhà trường.

Hà Nội, ngày tháng 05 năm 2014
Học viên cao học



Lê Sỹ Trọng



MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của Đề tài: 1
2. Mục đích của Đề tài: 3
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3
4. Kết quả đạt được của luận văn. 3
Chương 1. TỔNG QUAN 4
1.1. Tổng quan một số công trình ngăn sông ở Việt nam và trên thế giới. 4
1.2. Đập trụ đỡ và dầm van cống Đập trụ đỡ 8
1.2.1. Công nghệ Đập trụ đỡ 8
1.2.2. Các kết quả nghiên cứu, ứng dụng các loại dầm van Đập trụ đỡ 11
1.3. Kết luận chương 1. 17
1.4. Những vấn đề nghiên cứu của luận văn: 18
Chương 2. NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU DẦM
VAN CHO CÔNG TRÌNH ĐẬP TRỤ ĐỠ 19

2.1. Các giải pháp kết cấu dầm van áp dụng cho công trình Đập trụ đỡ 19

2.1.1. Dầm đỡ van thi công tại chỗ trong khung vây khô. 19
2.1.2. Dầm đỡ van thi công theo phương án lắp ghép trong nước. 21
2.2. Tính toán kết cấu cho các giải pháp dầm van Đập trụ đỡ 28
2.2.1. Một số nhận xét. 28
2.2.2. Yêu cầu và nguyên lý chung trong tính toán kết cấu dầm van 28
2.2.3. Các quy định về tính toán 30
2.2.4. Phương pháp tính toán kết cấu các giải pháp dầm van. 31
2.3. Kết luận chương 2. 42
Chương 3. GIẢI PHÁP THI CÔNG DẦM VAN ĐẬP TRỤ ĐỠ THEO
PHƯƠNG ÁN LẮP GHÉP. 44

3.1. Biện pháp thi công chế tạo dầm van 44
3.1.1. Lựa chọn vị trí đúc dầm van 44
3.1.2. Phương án chế tạo dầm van: 44

3.2. Biện pháp thi công vận chuyển và lắp đặt dầm van 48
3.2.1. Dầm van dạng phao rỗng, có thể nổi và di chuyển trên nước: 48
3.2.2. Dầm van không tự nổi, vận chuyển và lắp đặt bằng thiết bị cẩu nổi. 53
3.3. Biện pháp xử lý kín nước đáy dầm van 59
3.3.1. Biện pháp xử lý kín nước bằng cao su kín nước: 60
3.3.2. Biện pháp xử lý kín nước đáy bằng vữa bê tông hoặc vữa xi măng 61
3.4. Kết luận chương 3. 64
Chương 4. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ DẦM VAN THEO
PHƯƠNG ÁN LẮP GHÉP CHO CỐNG BÀO CHẤU (KHẨU ĐỘ 30M), TỈNH
CÀ MAU 66

4.1. Giới thiệu chung và bố trí tổng thể kết cấu công trình 66
4.1.1. Giới thiệu chung 66
4.1.2. Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, xã hội của dự án 66
4.1.3. Quy mô công trình và bố trí tổng thể công trình. 69

4.2. Tính toán, thiết kế dầm van 73
4.2.1. Cấp công trình, các thông số thiết kế và quy định về tính toán 73
4.2.2. Tính toán thấm dưới đáy dầm van 73
4.2.3. Tính toán kết cấu dầm van 77
4.3. Biện pháp thi công dầm van 87
4.3.1. Một số lưu ý trong quá trình thi công đúc dầm van : 87
4.3.2. Biện pháp thi công lai dắt và hạ chìm dầm van 88
4.3.3. Biện pháp xử lý kín nước đáy dầm van. 91
4.4. Kết luận chương 4. 92
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 94
1. Kết luận: 94
2. Kiến nghị: 94





MỤC LỤC HÌNH VẼ MINH HỌA
Hình 1.1. Bản đồ dự án Delta – Hà Lan. 4
Hình 1.2. Tổng thể đập Ems Barrier - Đức 5
Hình 1.3. Tổng thể Đập Thames Barrier - Anh 5
Hình 1.4. Tổng thể đập Braddock – Mỹ 5
Hình 1.5. Đập ngăn triều của dự án Moses – Italia 6
Hình 1.6. Cống đập Ba Lai – Bến Tre 7
Hình 1.7. Cống Nghi Quang – Nghệ An 7
Hình 1.8. Cống Phước Long – Bạc Liêu 7
Hình 1.9. Cống Rạch Lùm – Cà Mau 7
Hình 1.10. Lai dắt Đập xà lan trên sông lớn từ Hố đúc về vị trí công trình 7
Hình 1.11. Kết cấu chung Đập trụ đỡ 8
Hình 1.12. Cống Sông Cui – Long An 9

Hình 1.13. Tổng thể cống Hiền Lương – Quảng Ngãi 9
Hình 1.14. Cống Thảo Long – Thừa Thiên Huế 10
Hình 1.15. Cống Biện Nhị - Cà Mau 10
Hình 1.16. Cống Cái Lớn – Kiên Giang 10
Hình 1.17. Cống Hà Giang - Kiên Giang 10
Hình 1.18. Cống Bà Đầm C – Hậu Giang 10
Hình 1.19. Hình vẽ kết cấu dầm van Sông Cui 13
Hình 1.20. Dầm đỡ van - phai cống Sông Cui (úp ngược) 13
Hình 1.21. Cẩu lắp dầm van Sông Cui vào vị trí. 13
Hình 1.22. Kết cấu dầm đỡ van Hiền Lương 14
Hình 1.23. Thi công trụ pin và dầm van đập Thảo Long trong khung vây cừ ván
thép. 14

Hình 1.24. Kết cấu dầm đỡ van cống Thảo Long 14
Hình 1.25. Cấu tạo dầm đỡ van cống Hà Giang. 15
Hình 1.26. Khung vây thi công dầm van cống Bà Đầm C 16

Hình 1.27. Lắp đặt cốt thép dầm đỡ van trong khung vây khô sau khi đổ bê tông bịt
đáy cống Bà Đầm C 16

Hình 1.28. Hoàn thiện dầm đỡ van Biện Nhị trong khung vây khô 16
Hình 1.29. Cắt ngang dầm đỡ van Biện Nhị trong khung vây thi công 16
Hình 1.30. Dầm đỡ van đập chắn sóng Ems Barrier. 17
Hình 2.1. Phương án dầm van kết cấu đặc, thi công tại chỗ trong khung vây 19
Hình 2.2. Phương án dầm van kết cấu dạng hộp rỗng, thi công tại chỗ trong khung
vây khô 20

Hình 2.3. Kết cấu dầm van lắp ghép dạng đặc 22
Hình 2.4. Cao su kín nước đầu cừ và dầm van (đặt trong hốc dầm) 22
Hình 2.5. Cắt ngang dầm van 22

Hình 2.6. Cấu tạo dầm van dạng phao rỗng, có thể nổi và lai dắt trên sông 24
Hình 2.7. Kết cấu dầm van dạng hộp rỗng, trọng lượng lớn, lắp đặt bằng hệ thống
cẩu nổi hiện đại, tải trọng lớn. 27

Hình 2.8. Mô hình tính kết cấu dầm trường hợp dầm không gia cố cọc 31
Hình 2.9. Mô hình tính kết cấu dầm trường hợp dầm có gia cố cọc 32
Hình 2.10. Áp lực nước ngang lên dầm 33
Hình 2.11. Trọng lượng nước trên dầm van 33
Hình 2.12. Áp lực nước thấm dưới dầm van 34
Hình 2.13. Moment trong dầm trường hợp cẩu lắp 39
Hình 2.14. Sơ đồ tính các ô bản 40
Hình 3.1. Hố móng chế tạo dầm van 45
Hình 3.2. Ụ nổi chế tạo dầm van 45
Hình 3.3. Hệ ray chế tạo và hạ thủy dầm van 46
Hình 3.4. Thi công chế tạo nhiều đơn nguyên dầm van dạng hộp rỗng, tải trọng,
kích thước lớn trên bãi khô. 48

Hình 3.5. Hạ thuỷ dầm van trong hố đúc 48
Hình 3.6. Hạ thuỷ dầm van trên ụ nổi 48
Hình 3.7. Sơ họa cắt ngang biện pháp hỗ trợ lai dắt dầm van 49

Hình 3.8. Di chuyển, lai dắt dầm van trên sông 50
Hình 3.9. Sơ đồ hệ thống dẫn hướng và các thiết bị hỗ trợ, căn chỉnh để hạ chìm
dầm van 51

Hình 3.10. Hệ thống lai dắt, định vị và hạ chìm hầm Thủ Thiêm trên sông Sài Gòn.
53

Hình 3.11. Cần cẩu nổi Kaisho – Nhật Bản, sức nâng 4.100 tấn. 54
Hình 3.12. Cần cẩu Yoshida, sức nâng 3.700 tấn của Mitsubishi. 54

Hình 3.13. Cẩu nổi hỗ trợ lắp đặt cửa van đập Hartel Barrier (Hà lan) và Ems
Barrier (Đức) 55

Hình 3.14. Một số hình ảnh các hệ cẩu nổi lớn trên thế giới. 55
Hình 3.15. Cẩu nổi Biển Đông, sức nâng 600 tấn của Nhà máy đóng tàu Bạch Đằng
56

Hình 3.16. Cẩu nổi 1000T của Nhà máy cơ khí Hà Nam. 56
Hình 3.17. Cẩu nổi Yết Kiêu P3, sức nâng 280T của Công ty trục vớt cứu hộ Việt
Nam 56

Hình 3.18. Cần cẩu 100 tấn trên thị trường. 56
Hình 3.19. Thi công lắp ghép dầm van loại vừa và nhỏ vào vị trí công trình (kết cấu
dầm dạng đặc) 58

Hình 3.20. Vận chuyển dầm van đến công trình để lắp đặt. 58
Hình 3.21. Thi công chế tạo, vận chuyển và lắp ghép dầm van đập EMS barrier 59
Hình 3.22. Các loại cao su kín nước trong các công trình thủy lợi 60
Hình 3.23. Mặt bằng chi tiết kín nước giữa đầu dầm van và bệ trụ 61
Hình 3.24. Chi tiết gioăng cao su kín nước bệ trụ và dầm van (hình Ω) 61
Hình 3.25. Lắp đặt cao su chống thấm vào hốc dầm van trước khi lắp ghép 61
Hình 3.26. Cắt ngang dầm van công trình và bố trí các ống bơm vữa xuống đáy dầm
van 63

Hình 3.27. Thợ lặn hỗ trợ công tác bơm vữa bê tông chống thấm đáy dầm van 63
Hình 3.28. Xử lý kín nước dưới dầm van bằng cao su kín nước kết hợp với việc
bơm vữa chống thấm. 64


Hình 4.1. Cống Bào Chấu trên bản đồ HTTL Tiểu Vùng X – Nam Cà Mau 67

Hình 4.2. Vị trí cống Bào Chấu nhìn từ bản đồ Google Earth. 67
Hình 4.3. Phối cảnh tổng thể công trình cống Bào Chấu, tỉnh Cà Mau 69
Hình 4.4. Cắt dọc cống Bào Chấu 70
Hình 4.5. Cắt dọc dầm van 71
Hình 4.6. Mặt bằng dầm van 72
Hình 4.7. Kết cấu dầm van cống Bào Chấu 72
Hình 4.8. Cắt dọc hố đúc dầm van 72
Hình 4.9. Cắt ngang hố đúc dầm vam 73
Hình 4.10. Sơ đồ tính toán thấm 75
Hình 4.11. Sơ đồ tính toán thấm dưới dầm van 75
Hình 4.12. Sơ đồ lực lên dầm TH1 78
Hình 4.13. Sơ đồ lực tác dụng lên dầm TH3 79
Hình 4.14. Mô phỏng kết cấu dầm van 81
Hình 4.15. Áp lực nước tổ hợp lai dắt 81
Hình 4.16. Cấu tạo hệ phao kẹp hỗ trợ nổi, lai dắt và hạ chìm dầm van 88
Hình 4.17. Cắt ngang biện pháp căn chỉnh hạ chìm dầm (vị trí sát trụ pin) 89
Hình 4.18. Cắt ngang biện pháp hạ chìm dầm van (vị trí giữa khoang cống) 90
Hình 4.19. Mặt bằng và mặt đứng quá trình thi công hạ chìm dầm van 90
Hình 4.20. Chi tiết chống thấm hốc dầm van trước và sau khi lắp ghép. 91
Hình 4.21. Cắt ngang dầm van cống Bào Chấu sau khi bơm vữa xi măng chống
thấm xuống nền 92





MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 4.1. Bảng tổng hợp kết quả nội lực tính toán 3 tổ hợp 82
Bảng 4.2. Bảng tính toán cốt thép sàn S1 và S2 83
Bảng 4.3. Bảng tính toán cốt thép tường T1 và T2 84

Bảng 4.4. Bảng tính toán vết nứt sàn dầm van 85
Bảng 4.5. Bảng tính toán vết nứt tường dầm van 85

1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài:
Với sự gia tăng về dân số và sự phát triển kinh tế - xã hội, nhu cầu về sử dụng
nước ngày càng gia tăng về số lượng và đa dạng về chất lượng. Trong khi đó dưới
tác động của con người và biến đổi khí hậu toàn cầu, tài nguyên nước đang ngày
càng cạn kiệt. Việt Nam từ một quốc gia có tài nguyên nước dồi dào, hiện đang
đứng trước nguy cơ thiếu trầm trọng nguồn nước ngọt và nước sạch.
Để phát triển ổn định và bền vững Nông nghiệp Nông thôn nói riêng và kinh
tế xã hội nói chung, việc xây dựng các công trình thủy lợi nhằm chủ động tạo
nguồn, điều khiển nguồn nước đáp ứng yêu cầu sản xuất, dân sinh đóng vai trò đặc
biệt quan trọng. Trong đó, việc triển khai các dự án ngăn sông, nhất là ngăn các con
sông lớn đã trở thành một nhu cầu, đòi hỏi cấp bách của thực tế sản xuất.
Trong những năm vừa qua vấn đề ngăn các con sông rộng, cột nước sâu đã
được các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu, cải tiến nhằm mang lại hiệu quả
cao về kinh tế, kỹ thuật. Trong bối cảnh Việt Nam hiện nay đang là một trong
những quốc gia bị ảnh hưởng nghiệm trọng nhất từ tác động của kiện biến đổi khí
hậu và nước biển dâng thì việc nghiên cứu hoàn thiện các công nghệ ngăn sông
vùng ven biển, cửa sông lại càng có ý nghĩa hơn về mặt thực tiễn cũng như về khoa
học kỹ thuật.
Hiện tại ở nước ta đang có 3 công nghệ chính để thi công các công trình ngăn
sông vùng ven biển: Đập trụ đỡ, Đập xà lan và công nghệ truyền thống. Trong đó,
công nghệ Đập trụ đỡ và Đập xà lan đang có nhiều ưu thế hơn so với công nghệ
truyền thống vì giá thành rẻ, thi công nhanh, giảm đền bù giải phóng mặt bằng và ít
ảnh hưởng đến môi trường. Đặc biệt khi ứng dụng cho công trình ngăn sông lớn thì
Đập trụ đỡ tỏ ra ưu việt hơn cả.
Với nhiều ưu điểm nổi bật, công nghệ Đập trụ đỡ đã và đang được áp dụng rất

rộng rãi trên phạm vi cả nước, mang lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế xã hội cao, đóng
góp đặc biệt quan trọng cho sự phát triển của đất nước. Công nghệ này cũng đã đạt

2
giải thưởng VIFOTECH năm 2004, được Cục sở hữu trí tuệ cấp bằng Độc quyền
sáng chế năm 2007, giải thưởng Bông lúa vàng năm 2013. Đặc biệt năm 2012, cụm
công trình ngăn sông Đập xà lan và Đập trụ đỡ đã vinh dự là 1 trong 12 công trình
xuất sắc của cả nước, là công trình duy nhất của ngành nông nghiệp được Nhà nước
xét tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh về Khoa học – Công nghệ.
Mặc dù vậy, Đập trụ đỡ vẫn còn một số tồn tại cần phải tiếp tục nghiên cứu,
cải tiến và hoàn thiện công nghệ. Đến nay đã có nhiều nghiên cứu khoa học như:
cọc xiên, xử lý nền móng, khung vây thi công, cửa van cho Đập trụ đỡ, tuy
nhiên, chưa có nghiên cứu chính thức nào về phần nối tiếp giữa 2 trụ pin đập (còn
gọi là dầm van hay dầm đỡ van). Do đó việc thiết kế, tính toán lựa chọn kết cấu và
giải pháp thi công cũng như việc xử lý kín nước đáy dầm van Đập trụ đỡ là vấn đề
cần phải nghiên cứu, bổ sung để hoàn thiện công nghệ. Đặc biệt là khi ứng dụng
cho các công trình ngăn sông lớn với khẩu độ rộng, cột nước sâu.
Hiện nay, đa số dầm van các cống Đập trụ đỡ đều thi công tại chỗ trong khung
vây giữa lòng sông. Khung vây được tạo thành nhờ các hàng cừ Lassen được đóng
ở giữa lòng sông, có hình chữ nhật trên mặt bằng và được gông bằng hệ thống sàn
đạo, khung chống. Phương án này có ưu điểm là kiểm soát được chất lượng thi công
tuyến cừ và các liên kết của bộ phận chống thấm trong khô. Nhược điểm là tuyến
khung vây sẽ cản trở dòng chảy, ảnh hưởng đến giao thông thủy và có thể gây xói 2
bờ kênh, giá thành công trình cao hơn do chi phí khung vây thi công dầm van.
Phương án thi công lắp ghép dầm van trong nước đã được ứng dụng cho cống
Sông Cui - Long An, cống Hiền Lương - Quảng Ngãi, cống Hà Giang – Kiên
Giang. Phương án này có giá thành rẻ hơn phương án trên, tiến độ thi công nhanh
hơn tuy nhiên nó đòi hỏi kỹ thuật thi công phức tạp, biện pháp lắp đặt với độ chính
xác cao, yêu cầu công nghệ và thiết bị thi công hiện đại.
Do đó, đề tài: “Nghiên cứu kết cấu và giải pháp thi công dầm van lắp ghép

cho Đập trụ đỡ” sẽ tập trung nghiên cứu lựa chọn các loại kết cấu dầm van và đề
xuất giải pháp thi công dầm van theo phương án lắp ghép trong nước. Trên cơ sở
nghiên cứu kế thừa các công nghệ xây dựng đã và đang phát triển ở trong nước và

3
ngoài nước để lựa chọn kết cấu và giải pháp thi công hợp lý cho các cống Đập trụ
đỡ, đặc biệt là ở các công trình có khẩu độ rộng, cột nước sâu.
2. Mục đích của Đề tài:
Nghiên cứu, phân tích lựa chọn các phương án kết cấu dầm van và đề xuất giải
pháp thi công dầm van lắp ghép trong nước cho Đập trụ đỡ. Sau đó ứng dụng tính
toán, thiết kế cho 1 công trình cụ thể (Cống Bào Chấu, tỉnh Cà Mau).
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Cách tiếp cận:
Tiếp cận bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân
khoa học hay các phương tiện thông tin đại chúng; qua các kết quả nghiên cứu công
trình ngăn sông, các giải pháp kết cấu dầm van trên thế giới cũng như trong nước đã
có, kết hợp tìm hiểu, thu thập, và phân tích đánh giá các tài liệu có liên quan, đo đạc
khảo sát thực tế hiện trạng khu vực xây dựng công trình, từ đó đề ra phương án cụ
thể phù hợp với tình hình điều kiện cụ thể của nước ta.
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu.
+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mô hình toán và các phần mềm
ứng dụng.
+ Phương pháp chuyên gia và hội thảo.
+ Phương pháp phân tích, tổng hợp.
4. Kết quả đạt được của luận văn.
- Tổng quan về các dạng công trình ngăn sông; công nghệ Đập trụ đỡ và các
giải pháp thiết kế và thi công dầm van Đập trụ đỡ.
- Phân tích, nghiên cứu, đề xuất phương pháp và nguyên lý tính toán cho các
giải pháp kết cấu dầm van Đập trụ đỡ.

- Đề xuất các giải pháp thi công dầm van theo phương án lắp ghép trong nước.
- Tính toán thiết kế và giải pháp thi công dầm van lắp ghép cho công trình
cống Bào Chấu (khẩu độ 30m), tỉnh Cà Mau.

4
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan một số công trình ngăn sông ở Việt nam và trên thế giới.
Từ những năm giữa thế kỷ XX, các nước trên thế giới có tiềm lực về khoa
học, kinh tế đã bắt tay vào nghiên cứu các giải pháp công trình để xây dựng các
công trình ngăn sông lớn phục vụ phát triển kinh tế và phòng chống thiên tai đặc
biệt là ảnh hưởng của thủy triều, biến đổi khí hậu và nước biển dâng và đến nay đã
có một bề dày kinh nghiệm cũng như đã có rất nhiều công trình ứng dụng vào thực
tế. Hệ thống những công trình ngăn sông lớn trên thế giới rất đa dạng về kết cấu và
phong phú về giải pháp xây dựng, lắp đặt công trình. Các công trình lớn nổi bật
nhất tập trung ở một số nước như Hà Lan, Anh, Italia, Mỹ v.v Trong đó, ấn tượng
nhất là những công trình ngăn sông, ven biển của Hà Lan.
Hà Lan là nước có phần lớn đất tự nhiên có cao độ thấp hơn mực nước biển.
Sau trận lũ lịch sử năm 1953 chính phủ Hà Lan đã quyết định nghiên cứu và triển
khai dự án Delta nhằm bảo vệ dân cư, chống lại sự tàn phá từ biển Bắc. Dự án được
triển khai từ năm 1958 đến 1997, được coi là một hệ thống kiểm soát lũ lụt, ngăn
triều lớn nhất, với công nghệ và quy mô hiện đại bậc nhất thế giới.
Dự án Delta
[20]
gồm 9
công trình ngăn sông lớn ở các
cửa sông chính và hệ thống đê,
đập bãi chắn. Trong dự án này,
nhiều công nghệ xây dựng mới
đã được nghiên cứu, ứng dụng,
mang lại nhiều kinh nghiệm

quý báu cho việc xây dựng các
công trình ngăn sông lớn ở
nhiều quốc gia trên thế giới,
trong đó có Việt Nam.

Hình 1.1. Bản đồ dự án Delta – Hà Lan.

5
Ngoài ra, ở các nước Anh, Đức, Ý, Mỹ nhiều dự án ngăn sông lớn cũng đã
được xây dựng với nhiều hình thức, quy mô và giải pháp công trình khác nhau.:
Đập Ems Barrier – Đức
[20]
Đập chắn song Ems có tổng
chiều rộng thông nước 476m với
7 khoang. Trong đó 4 khoang
63,5m; một khoang 50m (cửa van
phẳng); một khoang thông thuyền
60m cửa van trụ xoay, một
khoang 50m cửa van viên phân.

Hình 1.2. Tổng thể đập Ems Barrier - Đức
Đập Thames Barrier - Anh
Đập Thames Barrier là công
trình tiêu biểu cho việc ứng dụng
cọc cho giải pháp ổn định trong
xây dựng công trình ngăn sông
Công trình này có tổng cộng
433 m cống gồm 4 khoang 61 m,
6 khoang 31,5 m, cửa van trụ
xoay cao hơn 20 m.

Hình 1.3. Tổng thể Đập Thames Barrier - Anh
Công trình Braddock – Mỹ
Đập Braddock
trên sông
Monongahela là một điển hình
cho việc xây dựng công trình
ngay trên sông với nguyên lý
dạng đập xà lan. Đập gồm 5
khoang, mỗi khoang rộng 33,6m.

Hình 1.4. Tổng thể đập Braddock – Mỹ


6
Dự án Moses - Italia
Dự án xây dựng các đập
ngăn triều ở 3 cửa nhận nước từ
vịnh Venice: Malamocco, Lido,
Chioggia bằng hệ thống gồm 79
cửa van bằng thép trên hệ thống
các xà lan, mỗi cửa cao 18 ÷ 28
m, rộng 20 m, dày 5m. Dự án này
tiêu tốn gần 8,8 tỷ USD, được xây
dựng trong giai đoạn 2006-2016.

Hình 1.5. Đập ngăn triều của dự án Moses –
Italia
Ở Việt Nam hiện nay có 3 công nghệ chính để xây dựng các công trình ngăn
sông vùng đồng bằng, ven biển: công nghệ ngăn sông dạng truyền thống, công nghệ

Đập xà lan và công nghệ Đập trụ đỡ.
Trong đó, cống truyền thống có ưu điểm là dễ kiểm tra chất lượng trong quá
trình thi công, công tác thiết kế và xây dựng đã có nhiều kinh nghiệm. Tuy nhiên
công nghệ này còn tồn tại nhiều nhược điểm như: giá thành cao, ảnh hưởng đến
giao thông thủy, môi trường, khối lượng đền bù, giải phóng mặt bằng lớn, quá trình
thi công phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, tiến độ thi công chậm.
Công nghệ Đập xà lan di động có ưu điểm là giá thành rẻ, tiến độ thi công
nhanh, giảm diện tích chiếm đất, giảm khối lượng đền bù giải phóng mặt bằng, hạn
chế ảnh hưởng và gây ôi nhiễm môi trường, có thể di dời vị trí cống một cách linh
hoạt khi có yêu cầu chuyển đổi về cơ cấu sản xuất. Tuy nhiên, Đập xà lan thường
chỉ ứng dụng cho các công trình ngăn sông vừa và nhỏ.
Một số công trình ngăn sông dạng truyền thống:


7

Hình 1.6. Cống đập Ba Lai – Bến Tre

Hình 1.7. Cống Nghi Quang – Nghệ An
Một số công trình ứng dụng công nghệ Đập Xà Lan:


Hình 1.8. Cống Phước Long – Bạc Liêu
Hình 1.9. Cống Rạch Lùm – Cà Mau

Hình 1.10. Lai dắt Đập xà lan trên sông lớn từ Hố đúc về vị trí công trình
Đập trụ đỡ là công nghệ mới với nguyên lý và giải pháp xây dựng tiên tiến.
Công nghệ hiện nay đã được ứng dụng rất rộng rãi trên phạm vi toàn quốc. Do có
thể giải quyết được nhiều vấn đề kỹ thuật phức tạp trong quá trình xây dựng công
trình ngăn sông, Đập trụ đỡ hiện đang có nhiều ưu thế và tỏ ra ưu việt hơn cả khi

ứng dụng để xây dựng các công trình ngăn lớn với khẩu độ rộng, cột nước sâu.

8
1.2. Đập trụ đỡ và dầm van cống Đập trụ đỡ
1.2.1. Công nghệ Đập trụ đỡ
Đây là công nghệ ngăn sông kiểu mới đã được ứng dụng rất rộng rãi cho các
công trình vùng đồng bằng ven biển và cửa biển trên phạm vi cả nước.
Đập trụ đỡ
[4],[6],[8],[18]
là công trình ngăn sông bao gồm các trụ đỡ bằng bê tông
cốt thép (BTCT), các trụ này chịu lực cho toàn bộ công trình, móng trụ là các cọc
cắm sâu vào nền, giữa các trụ có dầm đỡ van liên kết với trụ, dưới dầm đỡ van và
trụ là cừ chống thấm đóng sâu vào nền, các thanh cừ liên kết với nhau, đỉnh cừ liên
kết với dầm đỡ van và trụ, trên dầm đỡ van là cửa van kết hợp với các trụ để ngăn
và điều tiết nước.
a. Nguyên lý của Đập trụ đỡ
Ổn định công trình: Dựa vào hệ
thống móng cọc cắm sâu vào nền
Ổn định thấm: Chống thấm theo
nguyên lý đường viền đứng bằng bản
cừ, trên hàng cừ là dầm van kín nước
với cửa van;
Ổn định xói: Mở rộng khẩu độ
cống để tăng khả năng thoát lũ, đồng
thời giảm nhỏ và phân bố đều lưu tốc
sau hạ lưu nhỏ hơn lưu tốc xói cho
phép của đất nền.

Hình 1.11. Kết cấu chung Đập trụ đỡ
Đập trụ đỡ chịu lực tập trung ở các trụ bằng hệ cọc nên có thể kết hợp làm cầu

giao thông với tất cả các kết cấu cầu thông dụng, nhịp cầu phụ thuộc vào khả năng
chế tạo cửa van. Đập trụ đỡ được xây dựng dưới lòng sông là để giữ được quy luật
hình thái, cảnh quan môi trường tự nhiên của dòng sông. Đập được thiết kế mở rộng
khẩu độ thoát nước đảm bảo lưu tốc qua công trình nhỏ hơn lưu tốc xói cho phép

9
của đất nền nên kết cấu gia cố chống xói cho thượng hạ lưu chỉ cần bằng thảm đá
hoặc tấm BTCT.
b. Một số công trình đã ứng dụng công nghệ Đập trụ đỡ.
* Cống Sông Cui – Long An
[2]
Cống gồm 2 khoang,
mỗi khoang 8m với 3 trụ pin
(trụ đỡ). Cầu giao thông trên
cống: bằng BTCT tiêu chuẩn
H13, rộng 4,4m; dài 43,5m.
Hệ thống cửa van gồm 2 cửa
dạng cánh cửa tự động hai
chiều, kích thước: 5.7m x 8m.

Hình 1.12. Cống Sông Cui – Long An
* Cống Hiền Lương – Quảng Ngãi
[3]
Cống gồm 16 khoang
cống, mỗi khoang rộng 4m
và
15 trụ giữa + 2 trụ biên.
Chiều dài trụ pin 10m, chiều
dày trụ pin giữa 0.7m. Cao
trình trụ pin: + 2.80 m. Cao

trình ngưỡng cống -1,0m,
cao trình sân thượng lưu và
hạ lưu -1,3m.

Hình 1.13. Tổng thể cống Hiền Lương – Quảng
Ngãi
* Cống Thảo Long – Thừa Thiên Huế
[5]
Công trình Thảo Long nằm trên Sông Hương thuộc huyện Phú Vang - Tỉnh
Thừa Thiên Huế. Nhiệm vụ công trình là ngăn mặn, giữ nguồn nước ngọt của sông
Hương phối hợp với hồ Tả Trạch đảm bảo cung cấp đủ nước cho nông nghiệp, công
nghiệp, môi trường sinh thái, dân sinh và đảm bảo tiêu thoát lũ sông Hương


10
Đây là cống có qui
mô lớn nhất nước ta hiện
nay, tổng
chiều rộng thoát
nước 480,5m gồm 15
khoang, mỗi khoang rộng
31,5m; cửa van Clape trục
dưới, cầu giao thông H30-
XB80, nhịp cầu 33m.

Hình 1.14. Cống Thảo Long – Thừa Thiên Huế
* Một số công trình Đập trụ đỡ khác:


Hình 1.15. Cống Biện Nhị - Cà Mau

Hình 1.16. Cống Cái Lớn – Kiên Giang


Hình 1.17. Cống Hà Giang - Kiên Giang
Hình 1.18. Cống Bà Đầm C – Hậu Giang
Ưu điểm của Đập trụ đỡ
- Thi công ngay trên lòng sông để không cần đào kênh dẫn dòng thi công,
giảm thiểu công tác đền bù, giải phóng mặt bằng.
- Giá thành xây dựng công trình giảm từ 20 ÷ 30%.

11
- Công trình đảm bảo nhiệm vụ điều tiết như công nghệ truyền thống nhưng
tăng khả năng tháo lũ và ít gây biến động môi trường tự nhiên.
- Mở rộng khẩu độ thoát nước đảm bảo lưu tốc qua công trình nhỏ hơn lưu tốc
xói cho phép. Việc gia cố trước và sau cống đơn giản, chỉ cần thảm đá hoặc thảm bê
tông cốt thép.
- Có thể xây dựng cống với khẩu độ lớn, cột nước sâu, cũng như kết hợp làm
cầu giao thông hiện đại theo hình thức trên là cầu dưới là cống.
Với nhiều ưu điểm nổi bật, công nghệ Đập trụ đỡ đã và đang được áp dụng rất
rộng rãi trên phạm vi cả nước, mang lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế xã hội cao, đóng
góp không nhỏ cho sự phát triển của đất nước. Công nghệ này cũng đã đạt giải
thưởng VIFOTECH năm 2004, được Cục sở hữu trí tuệ cấp bằng Độc quyền sáng
chế năm 2007, giải thưởng Bông lúa vàng năm 2013. Đặc biệt năm 2012, cụm công
trình ngăn sông Đập xà lan và Đập trụ đỡ đã vinh dự là 1 trong 12 công trình xuất
sắc của cả nước, là công trình duy nhất của ngành nông nghiệp được Nhà nước xét
tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh về Khoa học – Công nghệ.
1.2.2. Các kết quả nghiên cứu, ứng dụng các loại dầm van Đập trụ đỡ
1.2.2.1. Dầm van cống Đập trụ đỡ
Dầm đỡ van hay dầm van là bộ phận nối tiếp giữa 2 trụ pin của cống Đập trụ
đỡ. Dầm này có thể dầm đơn bằng bê tông cốt thép, BTCT dự ứng lực hoặc bằng

thép gác lên hai bệ trụ để đỡ và làm kín nước với cửa van đồng thời liên kết kín
nước với hàng cừ chống thấm và bệ trụ.
Liên kết kín nước giữa dầm đỡ van và hàng cừ chống thấm phụ thuộc vào biện
pháp thi công dầm. Nếu dầm đỡ van được thi công tại chỗ trong khung vây thì cừ
chống thấm được liên kết trực tiếp với cốt thép và ngàm vào dầm đỡ van; nếu dầm
đỡ van được lắp ghép thì cừ có thể được ngàm vào bê tông đổ sau dưới đáy dầm
hoặc giữa đỉnh cừ và đáy dầm có cao su kín nước.
Kích thước dầm đỡ van được xác định phụ thuộc vào quy mô công trình (khẩu
độ khoang thoát nước, độ sâu của ngưỡng cống) và biện pháp thi công dầm (đúc tại
chỗ hay lắp ghép). Liên kết hai đầu dầm đỡ van với các bệ trụ là liên kết khớp,

12
không ngàm vào bệ trụ. Ở đó có thể đặt khớp nối hoặc tấm cao su để chống thấm,
hoặc đổ bê tông chèn sau khi lắp dầm đỡ van. Đó là nguyên lý của đập trụ đỡ để
cho các trụ làm việc độc lập.
Ngoài ra, tính chất của dầm đỡ van phụ thuộc loại cửa van sử dụng cho công
trình: Đối với cửa van phẳng kéo đứng khi đóng đã được tựa lên bệ trụ, nên dầm
van chỉ có tác dụng làm kín khít giữa cửa van và cừ chống thấm, chứ không có
nhiệm vụ đỡ cửa van. Đối với cửa van clape trục dưới, dầm đỡ van ngoài các nhiệm
vụ làm kín khít với cừ chống thấm, còn có nhiệm vụ nhận toàn bộ áp lực nước và
trọng lượng cửa van và truyền vào bệ trụ, đây là dầm đỡ van trực tiếp chịu lực.
Với mỗi công trình cống Đập trụ đỡ, tuỳ thuộc vào phương án, nguyên lý
chống thấm khác nhau mà kích thước và biện pháp tạo liên kết với nền công trình
của dầm van cũng khác nhau. Dầm van cũng có thế được mở rộng theo chiều dòng
chảy để đảo bảo đường viền thấm ngang, lúc này việc xử lý nền đáy dầm van khá
đơn giản, có thể sử dụng cọc hoặc thậm chí đặt trực tiếp trên nền đất trong trường
hợp địa chất cho phép. Trong trường hợp ngược lại, khi sử dụng nguyên lý chống
thấm theo đường viền đứng, kết cấu dầm van sẽ nhỏ hơn, liên kết giữa dầm van và
nền công trình bằng hệ thống cừ chống thấm hoặc lớp vữa bê tông, xi măng liên kết
chống thấm.

1.2.2.2. Tổng quan một số giải pháp dầm van ứng dụng cho Đập trụ đỡ
Sau đây tác giả giới thiệu 1 số dạng kết cấu dầm van và giải pháp thi công
dầm van cống Đập trụ đỡ hoặc dạng Đập trụ đỡ đã được ứng dụng vào thực tiễn.
a. Dầm van cống Sông Cui – Long An
[2]

Cống Sông Cui được thiết kế theo công nghệ đập trụ đỡ với hai khoang, mỗi
khoang rộng 7,5m bằng cửa van cánh cửa tự động. Hệ kết cấu dầm đỡ van – đỡ phai
được thi công theo phương án lắp ghép trong nước.

13
Dầm van bằng BTCT đặc,
dài 7,3m; cao 80cm, chiều rộng
90cm. Phần đáy dầm được khoét
khe có kích thước 28x25cm để đặt
đệm cao su kín nước đầu cừ, trọng
lượng 1 dầm đỡ van là 12,2 tấn.
Dầm đỡ phai bằng BTCT đặc,
chiều rộng đỉnh dầm 110cm,
chiều rộng đáy dầm 90cm. Trọng
lượng dầm đỡ phai là 14 tấn.

DÇm ®ì cõ
Cõ chèng thÊm
DÇm ®ì phai
DÇm ®ì van
KHE PHAI
KHE VAN
Cao su l¸ 13 mm
Cao su l¸ 10 mm

BÖ trô BTCT
80
90
90
110
90
45
45
55
Cao su kÝn níc
®Çu cõ
25

Hình 1.19. Hình vẽ kết cấu dầm van Sông Cui
Dầm đỡ van và đỡ phai được liên kết cố định với nhau, xung quanh các mặt là
các tấm cao su lá để kín nước giữa dầm và bệ trụ. Cừ chống thấm là cừ Larsen dài
7,5m. Cừ chống thấm được giữ để tránh bị tụt bằng dầm đỡ cừ bằng BTCT ngàm
vào bệ trụ.
Dầm đỡ van và phai được thi công lắp đặt vào vị trí xây dựng công trình bằng
cần cẩu nổi thông qua các móc thép bắt cố định sẵn trong quá trình chế tạo dầm van.

Hình 1.20. Dầm đỡ van - phai cống Sông
Cui (úp ngược)

Hình 1.21. Cẩu lắp dầm van Sông
Cui vào vị trí.
b. Cống Hiền Lương – Quảng Ngãi
[3]

Cống Hiền Lương được thiết kế theo công nghệ đập trụ đỡ với 16 khoang, mỗi

khoang rộng 4m, cửa van tự động 1 chiều. Dầm đỡ van được thi công theo phương
án lắp ghép trong nước.

14
Mỗi 1 đơn nguyên dầm đỡ van
có dạng chữ U ngược, bằng BTCT
đặc, dài 4,7 ÷ 4,9m; cao 40cm, chiều
rộng 90cm. Trọng lượng 1 dầm đỡ
van khoảng 3,85 tấn.
Cừ chống thấm Larsen dài 8m
có tai đặt tựa lên dầm đỡ cừ. Dầm đỡ
cừ gối lên cọc BTCT kích thước
40x40cm. Đầu cừ có đặt đệm cao su
kín nước được ép chặt nhờ trọng
lượng dầm van và hệ bulong vít chặt
giữa dầm đỡ van và dầm đỡ cừ.
28
15
Cäc BTCT
Cäc BTCT
DÇm ®ì van
45
30
-1.70
40
21
24
17
10
15

5
25
-1.30
90
Cao su kÝn níc DV
Cõ larsen chèng thÊm
DÇm ®ì cõ

Hình 1.22. Kết cấu dầm đỡ van Hiền Lương
c. Cống đập Thảo Long – Thừa Thiên Huế
[5]

Đập Thảo Long được thiết kế, thi công theo công nghệ Đập trụ đỡ. Cống gồm
15 khoang rộng 31,5m. Trụ cống và dầm van được thi công khô trong khung vây cừ
ván thép. Dầm đỡ van có kết cấu bê tông cốt thép đặc, dưới dầm là bộ phận chống
thấm công trình bằng cừ bản nhựa, được ngàm trong dầm đỡ van. Dầm có bố trí khe
để lắp đặt cửa van Clape. Chiều rộng dầm van là 3m, chiều cao dầm 1,75m, chiều
dài dầm 31,55m. Gia cố dưới đáy dầm van bằng các cọc BTCT 40x40cm.

Hình 1.23. Thi công trụ pin và dầm van đập Thảo
Long trong khung vây cừ ván thép.
Cõ chèng thÊm
Cäc BTCT
40x40cm
Cäc BTCT
40x40cm
DÇm ®ì van

Hình 1.24. Kết cấu dầm đỡ
van cống Thảo Long

d. Cống Hà Giang – Kiên Giang
[11}


15
Cống Hà Giang có khẩu độ B=25m, ngưỡng cống -2.50; cửa van Clape trục
dưới được thiết kế theo công nghệ Đập trụ đỡ. Hai trụ pin cống được thi công độc
lập trong khung vây cừ ván thép giữa lòng sông. Dầm đỡ van được thi công theo
phương án lắp ghép trong nước.
Dầm đỡ van có kết
cấu dạng phao hộp:
chiều dài 24,7m; chiều
cao 1,5m; rộng đáy dầm
2,3m; rộng đỉnh dầm
2,5m. Tổng trọng lượng
của dầm khoảng 85 tấn.

150
230
40 4056
20
57 57
170
90
170
55
79
145
250
145

15

Hình 1.25. Cấu tạo dầm đỡ van cống Hà Giang.
Dầm đỡ van có bố trí hệ thống bơm nước để hạ chìm hoặc làm nổi dầm, bố trí
các ống thép để phục vụ công tác bơm vữa xi măng cát hoặc bê tông.
Dầm đỡ van được thi công trong hố móng khô, sau đó lai dắt đến vị trí công
trình và hạ chìm vào vị trí giữa 2 bệ trụ, kín nước giữa dầm và bệ trụ bằng tấm cao
su. Sau khi hạ chìm dầm vào vị trí, tiến hành bơm vữa xi măng cát dưới đáy dầm,
bê tông vữa dâng 2 bên dầm để đảm bảo chống thấm cho công trình. Sau đó tiến
hành bơm bê tông điền đầy hộp dầm van để cố định công trình. Giải pháp này chi
áp dụng được khi địa chất nền là đất sét cứng, có hệ số thấm nhỏ.
e. Cống Bà Đầm C – Hậu Giang
[7]

Cống Bà Đầm C thuộc Tiểu dự án Ô môn xà no, thuộc các tỉnh Đồng bằng
sông Cửu Long. Cống gồm 1 khoang rộng 16m, cửa van clape trục dưới. Trụ pin
cống được thi công trong khô trong thùng chụp. Dầm đỡ van được thi công khô
trong khung vây cọc ván thép.
Dầm đỡ van có kết cấu bê tông cốt thép đặc, ngàm dưới dầm là hệ cừ chống
thấm bằng BTCT dài 8m. Chiều rộng dầm van là 2,2m, chiều cao dầm 1m, chiều
dài dầm 16m. Gia cố dưới đáy dầm van bằng các cọc BTCT 30x30cm, xiên 1:7.

16

Hỡnh 1.26. Khung võy thi cụng dm van
cng B m C

Hỡnh 1.27. Lp t ct thộp dm van
trong khung võy khụ sau khi bờ tụng
bt ỏy cng B m C

f. Cng Bin Nh - C Mau
[10]

Cng Bin Nh cú tng khu thụng nc 30m, gm 3 khoang rng 10m,
ca van t ng 1 chiu.

90 450 90
Mặt đất tự nhiênMặt đất tự nhiên
Đai ốp ngoài khung vây
2I300, L=3020cm
Đai ốp trong khung vây
2I300, L=2900cm
Cọc định vị ngoài
2I300 L = 1200cm
Cọc định vị trong,
2I300 L = 1200cm
Cừ Larsen IV, L = 1200cm
+2.00
+0.00
-3.50
Văng ngang
I300, L=390cm
Cọc định vị ngoài
2I300 L = 1200cm
Cừ Larsen IV, L = 1200cm
Bê tông M300 dầm đáy
Bê tông lót M100 dày 10cm
Bê tông vữa dâng dày 1,2m
-10.00
630

Mực nớc thi công max
250
100
Cừ chống thấm BTCT

Hỡnh 1.28. Hon thin dm van
Bin Nh trong khung võy khụ
Hỡnh 1.29. Ct ngang dm van Bin Nh
trong khung võy thi cụng
Cng c thit k theo cụng ngh p tr dng b cao. Ton b dm
van v mt phn tr pin cng c thi cụng khụ trong khung võy cc vỏn thộp.