nghiên cứu nguyên nhân hư hỏng và để xuất giải pháp sửa chữa, nâng cấp các cống ngầm dẫn nước trong thân đập trên địa bàn tỉnh thanh hóa

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH
CỦA CÁC CỐNG DẪN NƯỚC NẰM TRONG THÂN ĐẬP. ....................... 3
1.1. Tổng quan về tình hình xây dựng của các hồ đập vừa và nhỏ trên địa bàn
tỉnh Thanh Hóa. ................................................................................................. 3
1.2. Thực trạng xuống cấp của các cống nằm trong thân đập......................... 12
1.3. Phân tích nguyên nhân các sự cố do thiết kế, thi công, quản lý vận hành
các cống trong thân đập................................................................................... 14
1.4. Kết luận Chương 1. .................................................................................. 15
CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ LUẬN TRONG VIỆC SỬA
CHỮA, NÂNG CẤP CÁC CỐNG TRONG THÂN ĐẬP ............................. 17
2.1. Các giải pháp thường dùng để sửa chữa, nâng cấp các cống trong thân
đập. .................................................................................................................. 17
2.2. Yêu cầu về vật liệu khi sửa chữa, nâng cấp các cống trong thân đập...... 20
2.3. Lựa chọn công nghệ thi công sửa chữa, nâng cấp các cống ................... 32
2.4. Kết luận chương 2. ................................................................................... 56
CHƯƠNG III: VẬN DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ XÂY DỰNG
GIẢI PHÁP NÂNG CẤP CỐNG NGẦM CỦA HỒ YÊN MỸ, HUYỆN
NÔNG CỐNG, TỈNH THANH HÓA............................................................. 58
3.1. Giới thiệu chung về hồ Yên Mỹ, huyện Nông Cống ............................... 58
3.2. Diễn biến của các hư hỏng, nguyên nhân. ............................................... 61
3.3. Giải pháp công nghệ dùng để sửa chữa, nâng cấp cống trong thân đập
chính hồ Yên Mỹ. ............................................................................................ 63
3.4. Lựa chọn vật liệu để sửa chữa, nâng cấp. ................................................ 69


3.5. Xây dựng quy trình công nghệ để sửa chữa, nâng cao tuổi thọ các cống
ngầm trong thân đập trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa.......................................... 75
3.6. Kết luận Chương 3. .................................................................................. 83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 87


DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hồ Cửa Đạt huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa .......................... 6
Hình 1.2: Hồ Sông Mực, huyện Như Thanh, tỉnh Thanh Hóa.......................... 8
Hình 1.3: Hồ Yên Mỹ huyện Nông Cống, tỉnh Thanh Hóa .............................. 9
Hình 1.4: Hồ Cống Khê huyện Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hóa.............................. 9
Hình 2.1: Bê tông tường cánh và tường tiêu năng cống bị bong tróc. ............ 18
Hình 2.2: Dàn đóng mở kẹt và tường đầu, tường cánh bị nứt to. ................... 19
Hình 2.3: Cống hồ Pen Chim, huyện Cẩm Thủy-thân cống bị hư hỏng......... 20
Hình 2.4: Do hiện tượng co ngót của vật liệu sửa chữa phát sinh ứng lực trượt
tại bề mặt tiếp xúc và xuất hiện các khe nứt trên bề mặt. ............................... 22
Hình 2.5: Quan hệ N/X; C/X với mức độ với mức độ co ngót của bê tông ... 23
Hình 2.6: Ứng lực trong kết cấu dưới tác dụng động của nhiệt độ khi hệ số nở
nhiệt của hai vật liệu khác nhau. ..................................................................... 23
Hình 2.7: Sơ đồ chịu tải của trụ pin cống được sửa chữa bằng vật liệu Ebm bé
hơn Ebc của vật liệu trụ pin cống ................................................................... 24
Hình 2.8: Cấp phối cỡ hạt cho bê tông và vữa chống thấm. ........................... 27
Hình 2.9: Sơ đồ các vết nứt co ngót dẻo trên bề mặt bê tông. ........................ 34
Hình 2.10: Vết nứt “sụt dẻo”phía trên cốt thép(a) và tại các góc trụ pin(b). .. 35
Hình 2.11: Các tư thế đổ bê tông vào ván khuôn............................................ 38
Hình 2.12: Các tư thế đổ bê tông bằng phương pháp đắp khô. ...................... 39
Hình 2.13: Sơ đồ công nghệ phun khô............................................................ 39
Hình 2.14: Sơ đồ công nghệ phun ướt. ........................................................... 40
Hình 2.15: Các vị trí đổ bê tông bằng phương pháp bơm áp lực.................... 41
Hình 2.16: Đổ bê tông bằng bơm vữa vào cốt liệu đã sắp xếp sẵn. ................ 42
Hình 2.17: Sự xuất hiện trở lại những khe nứt nếu không triệt tiêu nguyên
nhân gây nứt. ................................................................................................... 42
Hình 2.18: Sự lan toả của chất kết dính trong khe nứt dưới áp lực phụt. ....... 46

Hình 2.19: Các thiết bị phụt chất kết dính vào khe nứt. ................................. 47
Hình 2.20: Gắn rốn tiếp nhận. ......................................................................... 47
Hình 2.21: Quá trình phụt chất kết dính vào khe nứt...................................... 48
Hình 2.22: Các hình thức trám khe nứt động. ................................................. 49
Hình 2.23: Biểu đồ tốc độ rò rỉ trong khe nứt. ................................................ 50
Hình 2.24: Trình tự trám lỗ rò rỉ bằng vữa đông cứng nhanh. ....................... 51
Hình 2.25: Nước rò rỉ qua khe co giãn............................................................ 52
Hình 2.26: Một số biện pháp chống rò rỉ khe co giãn. ................................... 52
Hình 2.27: Xử lý tuyến rò rỉ bằng phương pháp phụt trực tiếp. ..................... 54
Hình 2.28: Sơ đồ phụt gián tiếp. ..................................................................... 55
Hình 3.1. Đập chính – Hồ Yên Mỹ - huyện Nông Cống ................................ 59
Hình 3.2. Đập phụ – Hồ Yên Mỹ - huyện Nông Cống ................................... 60
Hình 3.3. Cống lấy nước đập chính – Hồ Yên Mỹ - huyện Nông Cống ........ 60
Hình 3.4. Cống lấy nước đập phụ – Hồ Yên Mỹ - huyện Nông Cống ........... 61
Hình 3.5. Cắt ngang cống lấy nước đập chính – Hồ Yên Mỹ......................... 63
Hình 3.6: Sự lan toả của chất kết dính trong khe nứt dưới áp lực phụt. ......... 65


DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Tỷ lệ các thành phần chính trong các loại xi măng. ....................... 26
Bảng 2.2: Đặc tính cơ lý của một số loại vật liệu sửa chữa. ........................... 31
Bảng 3.1: Các cấp phối vữa dùng cho nghiên cứu.......................................... 72
Bảng 3.2: Cường độ nén vữa sau 7 ngày ........................................................ 72
Bảng 3.3: Cường độ nén vữa sau 28 ngày ...................................................... 72
Bảng 3.4: Cường độ bám dính của vữa........................................................... 73
Bảng 3.5: Kết quả đo độ co nở của vữa .......................................................... 74
Bảng 3.6: Phân loại mức độ hư hỏng của công trình ...................................... 76

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa có 1045 đập và hồ chứa nước
vừa và nhỏ. Từ năm 2000 đến nay đã có 196 hồ đập được sửa chữa, nâng cấp
nhưng theo điều tra công trình năm 2013 trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa còn 442
hồ đập cần tiếp tục phải sửa chữa, nâng cấp để đảm bảo an toàn. Phần lớn các
hồ được xây dựng từ lâu, do dân tự làm, nhiều công trình chưa có hồ sơ thiết
kế và đều có tình trạng chung là: Đập đất, thấp, mặt cắt đập nhỏ, chiều rộng
mặt đập bé có nguy cơ mất an toàn. Tràn xả lũ: Cơ bản là tràn đất, phần dốc
nước, bể và sân sau tiêu năng bị xói lở, có những hồ tạo thành hố xói sâu gây
mất an toàn công trình và vùng hạ du. Đặc biệt là cống lấy nước: Các cống
xây dựng từ lâu, đa số bị lùng mang và đáy cống, cửa cống là cửa van phẳng
đóng không kín, dàn đóng mở, cầu công tác đã bị hư hỏng. lượng nước rò rỉ
qua cống lớn gây mất nước làm cho đập hoạt động thiếu hiệu quả [4].
Cần xem xét đánh giá các nguyên nhân dẫn đến hư hỏng của cống từ đó
đề ra hướng xử lý phù hợp để cống dưới đập có thể vận hành an toàn, hiệu
quả. Do vậy việc nghiên cứu nguyên nhân hư hỏng và đề xuất giải pháp sửa
chữa, nâng cấp các cống ngầm dẫn nước trong thân đập trên địa bàn tỉnh
Thanh Hóa.
2. Mục đích của đề tài:
Xuất phát từ các cơ sở khoa học để đánh giá các hư hỏng từ đó đề xuất
giải pháp sửa chữa, nâng cấp để nâng cao tuổi thọ các cống ngầm trong thân
đập trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa.
Tên đề tài luận văn: Nghiên cứu nguyên nhân hư hỏng và đề xuất giải
pháp sửa chữa, nâng cấp các cống ngầm dẫn nước trong thân đập trên địa bàn
tỉnh Thanh Hóa.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

2

a). Cách tiếp cận:
- Tiếp cận thực tiễn
- Tiếp cận lý luận
- Tiếp cận chuyên gia
b). Phương pháp nghiên cứu:
- Điều tra, thu thập, tổng hợp, phân tích và kế thừa các tài liệu đã có
- Nghiên cứu lý thuyết về các cống ngầm dẫn nước trong thân đập, hồ chứa.
- Phương pháp thực nghiệm, khảo sát thực nghiệm.
- Tính toán cho một công trình thực tế.
4. Kết quả dự kiến đạt được:
- Tổng quan được tình hình làm việc của các cống trong thân đập.
- Đánh giá các nguyên nhân hư hỏng của cống.
- Đề xuất giải pháp và xây dựng quy trình công nghệ thi công các cống
trong thân đập.
- Tổng kết những kết quả đạt được, những điểm còn tồn tại và kiến nghị.


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG VÀ VẬN
HÀNH CỦA CÁC CỐNG DẪN NƯỚC NẰM TRONG THÂN ĐẬP.
1.1. Tổng quan về tình hình xây dựng của các hồ đập vừa và nhỏ trên địa
bàn tỉnh Thanh Hóa.
Thanh Hoá nằm ở cực Bắc Miền Trung, cách Thủ đô Hà Nội 150 km
về phía Nam, cách Thành phố Hồ Chí Minh 1560 km. Vị trí địa lí nằm trong
khoảng 19°18 - 20°40 vĩ độ Bắc; 104°25 - 106°25 kinh độ Đông. Phía Bắc

giáp với ba tỉnh Sơn La, Hoà Bình và Ninh Bình, phía Nam giáp tỉnh Nghệ
An, phía Tây giáp tỉnh Hủa Phăn (nước Cộng hoà dân chủ nhân dân Lào),
phía Đông là Vịnh Bắc Bộ. Năm 2015 Thanh Hoá có 3,67 triệu người; có 7
dân tộc anh em sinh sống, đó là: Kinh, Mường, Thái, H'mông, Dao, Thổ,
Hoa. Các dân tộc ít người sống chủ yếu ở các huyện vùng núi cao và biên
giới.
Thanh Hoá nằm trong vùng ảnh hưởng của những tác động từ vùng
kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, các tỉnh Bắc Lào và vùng trọng điểm kinh tế
Trung bộ, ở vị trí cửa ngõ nối liền Bắc Bộ với Trung Bộ, có hệ thống giao
thông thuận lợi như: đường sắt xuyên Việt, đường Hồ Chí Minh, các quốc lộ
1A, 10, 45, 47, 217; cảng biển nước sâu Nghi Sơn và hệ thống sông ngòi
thuận tiện cho lưu thông Bắc Nam, với các vùng trong tỉnh và đi quốc tế.
Hiện tại, Thanh Hóa có sân bay Sao Vàng và đang dự kiến mở thêm.
Thanh Hoá có địa hình đa dạng, thấp dần từ Tây sang Đông, chia làm 3
vùng rõ rệt.
Vùng núi và trung du có diện tích đất tự nhiên 839.037 ha, chiếm
75,44% diện tích toàn tỉnh, độ cao trung bình vùng núi từ 600 -700m, độ dốc
trên 25%; vùng trung du có độ cao trung bình 150 - 200m, độ dốc từ 15 20%. Mạng lưới sông suối dày đặc.


4

Vùng đồng bằng có diện tích đất tự nhiên là 162.341 ha, chiếm
14,61% diện tích toàn tỉnh, được bồi tụ bởi các hệ thống Sông Mã, Sông
Bạng, Sông Yên và Sông Hoạt. Độ cao trung bình từ 5- 15m, xen kẽ có các
đồi thấp và núi đá vôi độc lập. Đồng bằng Sông Mã có diện tích lớn thứ ba
sau đồng bằng Sông Cửu Long và đồng bằng Sông Hồng.
Vùng ven biển có diện tích 110.655 ha, chiếm 9,95% diện tích toàn
tỉnh, với bờ biển dài 102 km, địa hình tương đối bằng phẳng. Chạy dọc theo
bờ biển là các cửa sông. Vùng đất cát ven biển có độ cao trung bình 3-6 m, có

bãi tắm Sầm Sơn nổi tiếng và các khu nghỉ mát khác như Hải Tiến (Hoằng
Hoá) và Hải Hòa (Tĩnh Gia) ...; có những vùng đất đai rộng lớn thuận lợi cho
việc nuôi trồng thuỷ sản và phát triển các khu công nghiệp, dịch vụ kinh tế
biển, du lịch.
Thanh Hoá nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với 4 mùa rõ
rệt. Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1600-2300mm, mỗi năm có
khoảng 90-130 ngày mưa. Độ ẩm tương đối từ 85% đến 87%, số giờ nắng
bình quân khoảng 1600-1800 giờ. Nhiệt độ trung bình 23ºC - 24ºC, nhiệt độ
giảm dần khi lên vùng núi cao. Hướng gió phổ biến mùa Đông là Tây bắc và
Đông bắc, mùa hè là Đông và Đông nam.
Thanh Hóa có một mạng lưới sông ngòi tự nhiên khá dày, bình quân
mật độ lưới sông toàn tỉnh đạt từ 0,5-0,6 kh/km2. Bốn hệ thống sông gồm
sông Hoạt, sông Mã, Sông Yên, Sông Bạng. Sông Mã là sông lớn nhất.
Dọc trên 102 km bờ biển có 6 cửa lạch của 4 hệ thống sông, tính từ
Bắc vào Nam là cửa sông Càn, cửa Lạch Sung – cửa ra của sông Lèn, cửa
Lạch Trường – cửa ra của sông Lạch Trường, cửa Hới – cửa ra của dòng
chính sông Mã, cửa Ghép – cửa ra của sông Yên, Lạch Bạng – cửa ra của
sông Lạch Bạng. Ngoài bốn lưu vực sông lớn, Thanh Hóa còn có 173 sông
nhỏ có chiều dài lớn hơn 10km/sông với tổng chiều dài 4806km.


5

Tiềm năng nguồn nước của sông suối khá lớn. Lượng dòng chảy trung
bình hàng năm khoảng 20 tỷ m3, tuy nhiên phân bố không đều trong năm.
Chế độ dòng chảy phân thành hai mùa rõ rệt: mùa kiệt từ tháng XI-IV, trong
đó các tháng II-IV là các tháng có lưu lượng dòng chảy nhỏ nhất trong năm.
Lượng dòng chảy trong mùa kiệt chỉ chiếm khoảng 25% lượng dòng chảy
trong năm. Lượng phù sa chủ yếu có trong mùa lũ, mùa khô hầu như không
có phù sa.

1.1.1. Hồ chứa.
Hiện nay trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa có 610 hồ chứa, 1023 đập dâng,
891 trạm bơm (788 bơm tưới, 64 trạm bơm tiêu và 39 trạm bơm tưới tiêu kết
hợp) và 14 cống tiêu lớn [1].
1.1.1.1. Các hồ chứa lớn và vừa:
Tỉnh Thanh Hóa có 12 hồ chứa lớn và vừa, trong đó có 02 hồ quan
trọng quốc gia là hồ Cửa Đạt và hồ Sông Mực. Hồ quan trọng cấp tỉnh có
dung tích trên 3 triệu m3 có 10 hồ gồm: hồ Hao Hao, Hồ Yên Mỹ, hồ Thung
Bằng, hồ Đồng Ngư, Bỉnh Công, Tây Trác, Đồng Bể, Cống Khê, Đồng Chùa,
Kim Giao II.
a). Hồ chứa nước Cửa Đạt [4]:
Hồ chứa nước Cửa Đạt có đầu mối nằm trên đất xã Xuân Mỹ, huyện
Thường Xuân cách thành phố Thanh Hóa 80km về phía Tây. Là hồ chứa
nước đa mục tiêu, công trình thủy lợi lớn nhất Thanh Hóa ở thời điểm hiện
tại. Diện tích lưu vực là 5938 Km2, trong đó có 4905 km2 thuộc địa phận
Lào, chiếm 82,6% diện tích lưu vực. Hồ Cửa Đạt sẽ đảm bảo nước cho sản
xuất nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt của toàn bộ vùng đông bằng phía
nam Sông Mã, cắt lũ sông Chu, phát điện, đẩy mặn cho du hạ sông Mã, tạo ra
cảnh quan, môi trường và điều kiện kinh tế - xã hội của vùng.


6

Nhiệm vụ công trình là: Giảm lũ với tần suất 0,6%, bảo đảm mực nước
tại Xuân Khánh không vượt quá 13,71m (lũ lịch sử năm 1962). Cấp nước cho
công nghiệp và sinh hoạt với lưu lượng 7,715 m3/s. Tạo nguồn nước tưới ổn
định cho 86.862 ha đất canh tác (trong đó nam Sông Chu là 54.043ha và bắc
Sông Chu-Nam Sông Mã là: 32.831 ha), kết hợp phát điện công suất lắp máy
N=97MW.

Hình 1.1: Hồ Cửa Đạt huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa
Bổ sung nước mùa kiệt cho hạ lưu để đẩy mặn, cải tạo môi trường sinh
thái với lưu lượng Q= 30,42 m3/s. Khởi công xây dựng ngày 02/02/2004, tích
nước từ ngày 26/11/2009 và hoàn thành công trình đầu mối vào năm 2010.
Hiện nay hệ thống kênh Bắc sông Chu – Nam sông Mã bao gồm kênh Chính
dài 16,4 km, kênh chính Bắc dài 58,5 km, kênh chính Nam dài 43,3 km, 55
kênh cấp I, 150 kênh cấp II, 72 kênh cấp III đang được triển khai thi công để
đảm bảo cung cấp nước cho 32.831 ha của 6 huyện Ngọc Lặc, Thường Xuân,
Thọ Xuân, Cẩm Thủy, Yên Định và Thiệu Hóa. Sau khi hệ thống kênh Bắc


7

sông Chu – Nam sông Mã hoàn thành sẽ đảm nhận toàn bộ diện tích mà hiện
nay trạm bơm Kiểu và các trạm bơm vùng tả Thọ Xuân đang phục vụ.
Như vậy hệ thống kênh Bắc sông Chu – Nam sông Mã sẽ thay thế khu
tưới của 188 công trình gồm 21 công trình của huyện Ngọc Lặc, 24 trạm bơm
của huyện Thường Xuân, 80 trạm bơm huyện Yên Định và 33 trạm bơm vùng
tả sông Chu thuộc huyện Thiệu Hóa.
b). Hồ Sông Mực [4]:
Hồ Sông Mực được bắt đầu xây dựng từ năm 1977, hoàn thành các
hạng mục chính năm 1981 có diện tích lưu vực 236 km2, hệ số dòng chảy
0,44, dung tích 200.10^6 m3; Whi=187.10^6 m3; Wsc=323.10^6 m3;
Qtk0,5%=267 m3/s; tưới cho 11344ha; cắt giảm lũ với tần suất P=0,5%; giảm
đỉnh lũ từ 2.400 m3/s xuống còn 200m3/s. Hạn chế ngập lụt sông Yên
4540ha, phát điện 1,8 Mw, hệ số lợi dụng kênh mương bằng 0,687, năm 1999
được quy định là 0,7, qtk=1,1 l/s/ha.
Năm 2007 được nâng cấp, các chỉ tiêu thiết kế: MN chết: +18,0m;
MNDBT=+33,0m tương ứng với Whi=180.10^6 m3; cao trình đỉnh đập đất +
39,40m; cao trình tường chắn sóng +40,4m; xây dựng tràn xả sâu cửa van

cung đóng mở bằng thủy lực, cao trình ngưỡng tràn +28,0m; 2 cửa van điều
tiết gồm cửa bxh= 2*(4x5)m, đảm bảo cấp nước cho 11.344 ha, cấp nước cho
nhà máy đường Nông Cống, nhà máy giấy Lam Sơn và khu kinh tế Nghi Sơn,
cắt giảm lũ với tần suất P=0,5%, giảm đỉnh lũ từ 2.400 m3/s xuống còn
200m3/s. Hạn chế ngập lụt sông Yên 4540ha.


8

Hình 1.2: Hồ Sông Mực, huyện Như Thanh, tỉnh Thanh Hóa
c). Hồ Yên Mỹ [4]:
Hồ Yên Mỹ được xây dựng năm 1978 có diện tích lưu vực 137 km2,
dung tích 61.10^6 m3, Whi=58.10^6 m3, tưới cho 5840 ha, qtk= 1,33 l/s/ha,
qmin= 0,56 l/s/ha, hệ số lợi dụng kênh mương bằng 0,75.
Năm 2003 được nâng cấp, các chỉ tiêu thiết kế như sau, MN chết=
+8,45m; MNDBT= +20,36m tương ứng Whi= 83.10^6 m3; MNSC= +23,03
m ứng với Wsc= 124,6.10^6 m3; cao trình đỉnh đập đất +24,5m; đỉnh tường
chắn sóng +25,03 m; xây dựng tràn xả sâu ba cửa van cung 3*(bxh)=
3*(6x3,86)m; Qtran= 454 m3/s, đảm bảo cấp nước cho 5840 ha và cấp nước
55000 m3/ ngày đêm cho khu kinh tế Nghi Sơn, cắt giảm 50% tổng lượng lũ
của sông Thị Long với tần suất P=1%.


9

Hình 1.3: Hồ Yên Mỹ huyện Nông Cống, tỉnh Thanh Hóa
Ngoài 3 hồ chứa trên thì Thanh Hóa còn một số hồ chứa lớn khác như
hồ Hao Hao, hồ Thung Bằng, hồ Đồng Ngư, Bỉnh Công, Tây Trác, Đồng Bể,
Cống Khê, Đồng Chùa, Kim Giao II có dung tích trên 3 triệu m3.

Hình 1.4: Hồ Cống Khê huyện Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hóa


10

1.1.1.2. Các hồ chứa nhỏ [4]:
Tỉnh Thanh Hóa có 598 hồ chứa nhỏ. Từ năm 2000 đến năm 2014 số
hồ được đầu tư sửa chữa, nâng cấp là 196 hồ, còn lại 402 hồ chưa được sửa
chữa, nâng cấp, trong đó có 108 hồ đã bị hư hỏng nặng, không đảm bảo an
toàn cần được ưu tiên sữa chữa, nâng cấp. Tình trạng chung của các hồ như
sau:
Đập đất thấp, mặt cắt đập nhỏ, chiều rộng mặt đập bé, không có thiết bị
thoát nước hạ lưu, mái thượng hạ lưu bị xói lở nghiêm trọng, mái hạ lưu bị
thấm khi hồ tích đầy nước, mái hạ lưu thấm xuất hiện cung trượt;
Cống lấy nước: các cống xây dựng từ lâu, cửa van vận hành bố trí ở
phía thượng lưu đập nên khó khăn khi vận hành; Đa số bị hiện tượng lùng
mang và lùng đáy cống, cửa cống là cửa van phẳng đóng không kín, dàn đóng
mở, cầu công tác đã bị hư hỏng nhiều, thiếu kinh phí tu bổ sửa chữa, địa
phương chỉ đủ kinh phí để sửa các hư hỏng nhỏ;
Tràn xả lũ: Cơ bản là tràn đất, phần dốc nước, bể và sân sau tiêu năng
bị xói lở, có những hồ tạo thành hố xói sâu phía hạ lưu tràn.
1.1.2. Đập dâng.
Đập Bái Thượng được xây dựng từ năm 1920, đưa vào khai thác năm
1926, công trình đầu mối là đập dâng Bái Thượng trên sông Chu cách thành
phố Thanh Hóa 60km, dâng đầu nước từ +11m, lên +16,8m, để cung cấp
nước cho 50.000ha, của 7 huyện và thành phố: Thọ Xuân, Triệu Sơn, Thiệu
Hóa, Đông Sơn, Nông Cống, Quảng Xương, thành phố Thanh Hóa. Hệ số lợi
dụng kênh mương bằng 0,68, qtk=0,8l/s/ha.
Đến năm 1941, do bị xói lở hạ lưu, tiêu năng bị hư hỏng nặng nên đập
đã được gia cố bằng cách chêm bổ sung các mũi tiêu năng trên thân đập. Trên

kênh chính có nhà máy thủy điện Bàn Thạch công suất 900 Kw là công trình
đầu tiên được xây dựng ở Thanh Hóa sau ngày miền Bắc được giải phóng để


11

đưa điện phục vụ cho trạm bơm Kiểu, hiện nay đã hòa chung mạng lưới điện
quốc gia.
Hệ thống kênh Bắc được thiết kế cho vận tải thủy từ Bái Thượng về
thành phố Thanh Hóa nhằm khai thác lâm sản, hiện nay nhu cầu vận tải theo
đường kênh này hầu như không có. Trong kháng chiến chống thực dân Pháp
đập Bái Thượng đã bị bom phá hỏng 22m đập và cống lấy nước vào năm
1952, phải sữa chữa đến cuối năm 1954 mới cấp nước trở lại.
Công trình đầu mối đã được sửa chữa nhiều lần do hậu quả của chiến
tranh và thiên tai, lần gần nhất là năm 1994-2000 toàn bộ hệ thống được nâng
cấp cả đầu mối và hệ thống kênh mương, tuy vậy do thiếu nguồn nước nên
hàng năm vẫn thiếu nước khoảng 3 tháng, khoảng 8000ha vẫn phải dùng máy
bơm để cấp nước. Năm 2010, hồ Cửa Đạt tích nước, từ đó hệ thống Bái
thượng hoàn toàn được đảm bảo nguồn nước để cấp cho sản xuất nông
nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt [4].
Đối với các đập dâng nhỏ miền núi: Chủ yếu là đập đất, mái lát đá, một
số đập có kết cấu đá xây. Qua kiểm tra hiện có 105 đập dâng bị hư hỏng. Các
hư hỏng chủ yếu: Đập xuống cấp, giữ nước kém, xói lở hai bên vai đập, mặt
đập, chân đập và bể tiêu năng hư hỏng nặng…
Theo số liệu báo cáo mùa mưa lũ năm 2014 có 4 đập dâng bị hư hỏng:
sân tiêu năng và chân mái đập bị xói sâu, mặt đập hư hỏng, đó là đập Tén
Tần, đập Poom Buôi (huyện Mường Lát) và đập đá đổ Phúc Tĩnh, đập Yên
Giang (huyện Yên Định). Hiện tại Công ty sông Chu đã có kế hoạch sửa chữa
cho 2 đập dâng (đập Tén Tần và đập Poom Buôi) còn đập Phúc Tĩnh và đập
Yên Giang do thiếu kinh phí nên Công ty Nam sông Mã chưa sửa chữa được.

1.1.3. Tổng quan về các cống tưới tiêu trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa.
Trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa có 14 cống tiêu lớn gồm: Cống Quảng
Châu (thuộc hệ thống tiêu úng Đông Sơn tiêu ra sông Mã), Cống Ngọc Giáp


12

(thuộc hệ thống tiêu sông Lý tiêu ra sông Yên), Cống Trường Lệ (Quảng
Xương)…. Trong 14 cống tiêu, chỉ có 4 cống: Bộ Đầu xây dựng năm 2002,
cống Mộng Giường xây dựng 2007 còn tốt, các cống còn lại có tuổi thọ trên
20 năm nên các công trình thủy công, hệ thống cánh cửa, tời đều xuống cấp
ảnh hưởng đến công tác vận hành tiêu thoát lũ, hệ thống kênh dẫn qua nhiều
năm khai thác sử dụng đã bị bồi lắng, ách tắc. Đặc biệt là 2 cống tiêu Ngọc
Giáp và Quảng Châu, do xây dựng cách đây gần 40 năm, lại là công trình làm
việc trong môi trường nước mặn nên toàn bộ các kết cấu thép xuống cấp
nghiêm trọng.
1.2. Thực trạng xuống cấp của các cống nằm trong thân đập.
Cống lấy nước là hạng mục quan trọng của công trình đầu mối hồ
chứa nước, làm nhiệm vụ điều tiết lưu lượng lấy nước từ hồ chứa đáp ứng
nhu cầu dùng nước ở các thời điểm khác nhau. Theo chế độ thủy lực, cống có
thể chia thành cống có áp, bán áp, không áp; Theo hình dạng kết cấu phân
thành: cống tròn, cống vòm, cống hộp; Theo biện pháp thi công xây dựng:
cống lắp ghép, cống đổ tại chỗ; Theo vật liệu: Cống xây bằng gạch, đá, cống
bằng bê tông cốt thép, ống thép, cống bê tông ống thép bao gồm ống thép ở
trong, phía ngoài bọc bằng bê tông cốt thép.
Có hai cách bố trí cống ngầm: trực tiếp đặt cống trên nền hoặc đặt trong
hành lang bằng bê tông cốt thép. Cách bố trí thứ nhất cần vốn đầu tư ít nhưng
kiểm tra, sửa chữa khó khăn. Nếu khớp nối giữa hai đoạn ống cống không
tốt, để nước rò rỉ sẽ ảnh hưởng nguy hiểm đến an toàn đập. Khi tháo nước với
lưu lượng lớn, tại các chỗ nối tiếp hoặc kẽ nứt sẽ hình thành chân không, có

thể hút các hạt đất ở thân đập vào cống, làm cho đập bị trụt và lún. Vì vậy chỉ
có nền đá mới dùng loại này và thường đặt một phần hoặc toàn bộ đường ống
ở trong nền. Cách bố trí thứ hai tương đối an toàn và đảm bảo kiểm tra, sửa
chữa dễ dàng. Nếu dùng hành lang để dẫn dòng thi công thì hình thức bố trí


13

này càng hợp lý. Trền nền không phải là đá, nền xấu thường dùng hình thức
này. Các cống được xây dựng ở Việt Nam đại bộ phận không có hành lang.
Hầu hết các cống dưới đập đều bị thấm qua thân cống, trần bị dột;
Có cống bị thấm rất nghiêm trọng. Việc sửa chữa vừa khó khăn, vừa kém
hiệu quả. Nguyên nhân của hiện tượng này là do các cống ngầm dưới đập có
chênh lệch cột nước ở hai phía của thành cống lớn, dẫn đến gradien thấm lớn.
Khi gradien thấm lớn hơn gradien thấm cho phép của lớp bê tông thân cống,
dòng thấm sẽ xuyên qua lớp bê tông, thường gây tiết vôi, gây giảm chất lượng
của bê tông. Các cống lấy nước dưới thân đập thường bị hư hỏng ở những bộ
phận sau:
1.2.1. Thân cống hư hỏng
Nguyên nhân gây ra hiện tượng thân cống hư hỏng là do tác động của
thời gian làm giảm khả năng chịu lực của vật liệu thân cống. Mặt khác, nước
trong cống có tính chất xâm thực và ăn mòn, có tác dụng hoá học với lớp
vữa bê tông gây thoái hóa bê tông.
1.2.2. Tấm đáy bị xói tróc
Do trong quá trình thi công hoặc vận hành, trên đáy cống xuất
hiện những chỗ lồi lõm cục bộ hoặc do các khoang cống lún không đều, khi
dòng nước có vận tốc lớn chảy trong cống sẽ gây nên hiện tượng khí thực,
làm bong tróc bê tông đáy cống.
1.2.3. Hỏng khớp nối
Đa số các cống bị hỏng khớp nối, đồng thời việc sửa chữa các khớp

nối vừa rất khó khăn, vừa kém hiệu quả.
1.2.4. Hỏng sân tiêu năng
Nguyên nhân do việc thiết kế tiêu năng không hợp lý hoặc nhiều
công trình chỉ làm tiêu năng theo cấu tạo mà không tính toán. Nên trong quá


14

trình vận hành, khi có dòng xiết chảy ra khỏi cống sẽ dẫn tới việc phá hỏng
sân tiêu năng.
1.2.5. Cống bị lún
Nhiều đồ án thiết kế không tính đến ứng suất nền cống, có thể là
do người thiết kế cho là cống nhỏ, đập không cao lắm, tải trọng trên cống nhỏ.
1.2.6. Cửa cống không kín nước
Do khi thiết kế cấu tạo cửa van không chuẩn hoặc trong quá trình
vận hành, bùn cát chen vào phần tiếp giáp giữa cửa van và thành cống dẫn
đến cao su chắn nước ở cửa van không ép sát được vào thành cống gây rò rỉ
nước.
1.2.7. Cửa bị kẹt, đóng mở rất nặng
Nguyên nhân là do trong quá trình vận hành cửa van không
thường xuyên được duy tu, bảo dưỡng.
Cống lấy nước: Các cống xây dựng từ lâu, đa số bị lùng mang và đáy
cống, cửa cống là cửa van phẳng đóng không kín, dàn đóng mở, cầu công tác
đã bị hư hỏng. lượng nước rò rỉ qua cống lớn gây mất nước làm cho đập hoạt
động thiếu hiệu quả.
Có những cống cũng đã được sữa chữa, nâng cấp nhưng do nhiều
nguyên nhân khác nhau dẫn đến những hư hỏng và xuống cấp mà không được
sữa chữa kịp thời.
1.3. Phân tích nguyên nhân các sự cố do thiết kế, thi công, quản lý vận
hành các cống trong thân đập.

Độ bền (tuổi thọ) của cống lấy nước là kết quả tổng hợp của các công
đoạn thiết kế, thi công và quản lý vận hành các cống trong thân đập. Vấn đề
này liên quan đến trình độ khoa học - công nghệ xây dựng. Vì vậy để nâng
cao độ bền của cống lấy nước cần đi sâu xem xét và nhìn nhận các nguyên
nhân đã dẫn đến ăn mòn và phá hủy kết cấu thể hiện rõ trên các mặt sau:


15

1.3.1. Nguyên nhân do thiết kế:
Các cống lấy nước được thiết kế cũ một phần do nhà thiết kế chưa tính
toán đảm bảo nhằm giảm giá thành và một số cống do trình độ của nhà thiết
kế chưa có kinh nghiệm dẫn đến những sự cố xảy ra sau khi hoàn thành.
1.3.2. Nguyên nhân do thi công:
Trong quá trình thi công, nhà thầu thi công không thi công đảm bảo
theo đồ án thiết kế, đúng quy trình, quy phạm dẫn đến những sai khác và là
nguyên nhân chính dẫn đến những hư hỏng sau khi đưa vào sử dụng.
1.3.3. Nguyên nhân do quản lý vận hành:
Các công trình thủy lợi nói chung và các cống dưới đập nói riêng được
quản lý vận hành không tốt dẫn đến những hư hỏng và không được sữa chữa
kịp thời. Người trực tiếp quản lý vận hành có chuyên môn yếu hoặc không
được đào tạo dẫn đến những hiểu biết hạn chế về khai thác các cống dưới đập
hiểu quả và an toàn.
1.4. Kết luận Chương 1.
Thanh Hóa với sự quan tâm của Đảng và Nhà nước đã có rất nhiều nỗ
lực trong việc sữa chữa, nâng cấp và xây dựng các công trình thủy lợi, nhưng
với một tỉnh lớn với rất nhiều công trình thì cũng đang còn rất nhiều nhưng
khó khăn, rất nhiều công trình cần được đầu tư để đảm bảo an toàn cho công
trình và phát huy hiệu quả.
Có nhiều nguyên nhân dẫn đến việc hư hỏng, xuống cấp của các cống lấy

nước trong thân đập. Nhiều cống lấy nước đã được xây dựng từ rất lâu, không
có thiết kế mà do địa phương tự làm hoặc đã bị hư hỏng do thời gian. Một số
cống lấy nước đã được sữa chữa, nâng cấp nhưng do thiết kế, thi công hoặc
quản lý vận hành không tốt dẫn đến nhưng hư hỏng, xuống cấp mà không
được sữa chữa kịp thời. Các nguyên nhân dẫn đến hư hỏng, xuống cấp của
cống dưới đập:


16

* Nguyên nhân do thiết kế:
- Vật liệu lựa chọn không phù hợp.
- Tầng bảo vệ cốt thép chưa hợp lý.
- Bê tông mác thấp.
* Nguyên nhân do thi công:
- Công nghệ thi công lạc hậu do khối lượng không lớn, nhà thầu thi công
chủ yếu thi công thủ công.
- Trong quá trình thi công, chưa giám sát chặt chẽ, chưa thi công đảm
bảo chất lượng bê tông.
- Những khuyết tật trong quá trình thi công như nứt, rỗ nhưng chưa được
phát hiện kịp thời để xử lý.


17

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ LUẬN TRONG VIỆC SỬA
CHỮA, NÂNG CẤP CÁC CỐNG TRONG THÂN ĐẬP
2.1. Các giải pháp thường dùng để sửa chữa, nâng cấp các cống trong
thân đập.
Khảo sát để đánh giá tình trạng hư hỏng của kết cấu là bước đầu tiên của

công tác sửa chữa, phục hồi và gia cố cống. Đối tượng khảo sát gồm:
Các bộ phận công trình đã bị xuống cấp qua thời gian sử dụng lâu
ngày…
Các bộ phận bị hư hỏng do các sự cố như gió bão, lụt lội, hoả hoạn,
động đất, cháy nổ, bom đạn.v.v…
Các bộ phận có nghi vấn về chất lượng thiết kế và thi công.
Các bộ phận có yêu cầu thay đổi về công năng sử dụng.
Công tác khảo sát phải đạt được các yêu cầu: Đánh giá đúng tính chất
mức độ hư hỏng của kết cấu cống và tìm ra nguyên nhân gây hư hỏng từ đó
mới đưa ra giải pháp để sữa chữa, nâng cấp cống.
Sửa chữa bề mặt kết cấu bê tông cốt thép nhằm phục hồi khả năng chịu
tải của công trình bao gồm phương pháp xử lý những hư hỏng gây ra trong
quá trình thi công bê tông, nội dung công tác chuẩn bị bề mặt kết cấu cũ để
tiếp nhận vật liệu sửa chữa mới, các phương pháp đổ bê tông trong công tác
thi công sửa chữa.
Các giải pháp xử lý các loại khe nứt với kỹ thuật xử lý bề mặt và kỹ
thuật phụt chất dính kết để trám khe nứt.
Các giải pháp chống thấm, chống rò rỉ, cho các công trình ngầm, chống
dột cho mái bằng, sân thượng…
Các giải pháp bảo vệ kết cấu trước tình trạng cacbonat hoá bê tông, sự
thâm nhập clorit, các hoá chất ăn mòn, bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép chịu
tác động của băng giá, tác động va chạm, bào mòn…


18

2.1.1. Sửa chữa những hư hỏng nhỏ:
Nhằm khắc phục tình trạng xuống cấp của kết cấu, hững hư hỏng này
chủ yếu chỉ xảy ra trong lớp bê tông bảo vệ mà không ăn sâu vào lõi chịu lực
của cống dưới đập như bộ phần thượng lưu và hạ lưu cống. Việc sửa chữa

mang tính chất bảo trì công trình được thực hiện theo định kỳ.

Hình 2.1: Bê tông tường cánh và tường tiêu năng cống bị bong tróc.
Những hư hỏng nhỏ thường xảy ra ở tường cánh, tường đầu, phần bể
tiêu năng cống. Có thể bị nứt, bong tróc bề mặt bê tông nhưng không gây ảnh
hưởng nhiều đến an toàn cũng như công năng của cống. Nguyên nhân có thể
là do phần nền móng không chắc hoặc do quá trình thi công không đảm bảo
mác bê tông hoặc có thể là do bị ăn mòn bề mặt.
Những hư hỏng này có thể được khắc phục đơn giản bằng cách đục bỏ
lớp bê tông bề mặt sau đó vệ sinh sạch rồi trám lại bằng bê tông mác cao.
2.1.2. Sửa chữa khôi phục khả năng chịu tải:
Hiệu năng sử dụng của cống khi mức độ hư hỏng lớn hơn làm giảm sút
khả năng chịu tải hoặc hiệu năng sử dụng của cống. Sau khi sửa chữa, khả


19

năng chịu tải và hiệu năng sử dụng của cống được khôi phục lại trạng thái ban
đầu.
Phần cửa vào, cửa ra cống bị nứt gây mất nước, dàn đóng mở bị kẹt, cầu
công tác bị hư hỏng, cửa cống không kín nước … làm cho đập hoạt động
thiếu hiệu quả. Nguyên nhân có thể là do thiết bị cơ khí cống không được
kiểm tra kỹ trước khi đưa vào sử dụng, do quá trình thi công, lắp đặt không
chính xác ….

Hình 2.2: Dàn đóng mở kẹt và tường đầu, tường cánh bị nứt to.
Những hư hỏng này cần được khảo sát kỹ hơn và xử lý cẩn thận, đảm
bảo cho việc sử lý hiệu quả để không bị mất nước và quản lý vận hành được
dễ dàng hơn.
2.1.3. Sửa chữa những hư hỏng phức tạp ở thân cống :

Sữa chữa những hư hỏng phức tạp, làm cho cống không thể hoạt động
được nữa dẫn đến thấm, mất nước như vết nứt phần bê tông cốt thép đáy ống
cống và tường cống, nứt giữa hai khe co giãn khớp nối …. Nguyên nhân có
thể do thiết kế không tính xử lý triệt để phần nền móng hoặc chủ yếu là do


20

quá trình thi công không đảm bảo chất lượng, giám sát lỏng lẻo dẫn đến
những hư hỏng trên.

Hình 2.3: Cống hồ Pen Chim, huyện Cẩm Thủy-thân cống bị hư hỏng nặng.
Cần thiết phải tiến hành khảo sát thật kỹ nguyên nhân hư hỏng, đánh giá
tình trạng hư hỏng và từ đó mới đề ra phương án sửa chữa để có thể đạt hiệu
quả cao trong xử lý.
2.2. Yêu cầu về vật liệu khi sửa chữa, nâng cấp các cống trong thân đập.
Để thực hiện có hiệu quả việc sửa chữa phục hồi kết cấu bê tông cốt thép
cần giải quyết tốt một số vấn đề có liên quan đến các lĩnh vực khác nhau
thuộc đặc tính của vật liệu bê tông và kết cấu bê tông cốt thép, tác động của
tải trọng và môi trường xung quanh lên kết cấu, công nghệ thi công xây dựng,
phương tiện kỹ thuật kiểm tra khảo sát… nội dung chính cần nghiên cứu bao
gồm: Sửa chữa bề mặt kết cấu bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý
những hư hỏng gây ra trong quá trình thi công bê tông, nội dung công tác
chuẩn bị bề mặt kết cấu cũ để tiếp nhận vật liệu sửa chữa mới, các phương
pháp đổ bê tông trong công tác thi công sửa chữa.