Công trình thủy lợi - Chương 6

Chương 6. Đập đá
Chương 6
ĐẬP ĐÁ
6.1. Khái niệm chung
6.1.1. Khái niêm chung
Đập đá là loại đập được xây dựng bằng đá. Đá được đổ tự do hoặc xếp xây khan,
không cần chất dính kết. Đây là một loại đập được xây dựng ở những nơi có nhiều đá
giao thông thuận lợi.
Những đập được xây dựng bằng đá, khai thác ở mỏ không gia công được gọi là đập
đá đổ. Những đập được xây dựng bằng đá theo m
ột trình tự nhất định gọi là đập đá xây
khan.
6.1.2. Phân loại đập đá
Căn cứ vào phương pháp xây dựng và những vật liệu chủ yếu làm thân đập người ta
phân loại như sau:
6.1.2.1. Đập đá đổ
Đập đá đổ gồm hai bộ phận chủ yếu: khối đá đổ và thiết bị chống thấm. Đập đá đổ
có hai loại: đập đá đổ có thiết bị chống thấm kiểu tường nghiêng và kiểu tường tấm.
6.1.2.2. Đập đá xếp (xây khan)
So với đập đá đổ, đập đá xếp yêu cầu hình dạng, kích thước và loại đá khắt khe
hơn.Thi công cần kỹ hơn, mái dốc khoảng 1:0,5 ÷1:0,7. Thiết bị chống thấm thường là
loại tường nghiêng cứng.
6.1.2.3. Đập đá nửa đổ, nửa xếp
Là loại đập phần thân thượng lưu là đá xếp, phần thân hạ lưu là đá đổ. Trên mái đập
thượng lưu bố trí thiết bị chống thấm.
6.1.2.4. Đập hỗn hợp
Thường dùng nhất là loại đập đá, đất hỗn hợp, đất chiếm một nửa hoặc quá nửa thể
tích đập phần thượng lưu thường làm bằng đất để tạo thành thiết bị chống thấm.

Hình 6- 1: cấu tạo đập đá
a: đập đá nửa đổ, nửa xếp b: đập hỗn hợp

Người ta còn dùng đập đá và bêtông hỗn hợp, khối bêtông được bố trí ở thân đập
thượng lưu, có tác dụng là tường chắn, đồng thời có tác dụng chống thấm
6.1.3. Đặc điểm làm việc

6-1
Chương 6. Đập đá
Yêu cầu về nền không cao như đập bê tông trọng lực. Là loại đập thoát nước tốt nên
không gây áp lực đẩy ngược, không gây nguy hiểm đối với thân đập như đập đất. Thi
công cơ giới tốt trong tất cả các mùa. Đập đá thường lún nhiều do đó có thể gây nứt nẻ
hoặc phá hoại thiết bị chống thấm.
6.1.3.1. Biến dạng hình lún của đập đá
Dưới tác dụng của áp lực nước và trọng lượng bản thân, nền đập và thân đập có thể
bi lún, biến hình lún của thân đập chủ yếu là do những chỗ tiếp xúc giữa các hòn đá bị
phá hoại gây ra.Vì vậy kích thước và hình dạng của viên đá xác định bằng phẳng tránh
các điểm và các góc tiếp xúc nhiều.
Biến hình thân đập gồm 3 phần: lún thẳng đứng, di động nằm ngang về phía hạ lưu,
di độ
ng từ hai bờ vào giữa. Hiện tượng lún do nhiều nguyên nhân gây ra: độ cứng cấp
phối hạt hình, dạng viên đá, phương pháp thi công, địa hình và địa chất lòng sông.
Theo tài liệu thực đo: độ lún của đập đá bằng 0,62 ÷5% chiều cao đập, áp lực nước
thượng lưu làm đập di động ngang về phía hạ lưu bằng (0.5÷1) lần độ lún thẳng đứng.
6.1.3.2. Yêu cầu đối với đá làm đập
+ Yêu cầu cơ bản: đủ cường độ, chống được tác dụng phong hoá chịu tải tốt;
+ Đập cao H<15m thì ứng suất nén của đá σ
n
≥ 500 ÷ 600 kg/cm
2
;
+ Đập cao H> 15m thì ứng suất nén của đá σ
n

≥ 700 ÷ 800 kg/cm
2
;
+ Đá chọn loại hình cầu hoặc hình tròn tốt nhất vì đá dẹt dễ gãy khi lún, khối đá
càng lớn càng ít lún, mái dốc đứng nên đỡ tốn đá trọng luợng đập giảm.
Quy định: - Cạnh dài nhất /cạnh nắn nhất không lớn hơn 3÷3,5.
- Trọng lượng nhỏ nhất của đá hộc không bé hơn 80kg, đập cao đá
có trọng lượng ≤80kg chiếm 20÷30%. Đá nhỏ
nhét vào khe rỗng làm giảm biến hình thân
đập nhưng nếu dùng nhiều đá nhỏ quá làm tăng lún và giảm ổn định mái đập lượng đá
nhỏ bằng 3÷5% rất ít khi dùng đến 7%.
6.1.3.3. Yêu cầu đối với nền đất
Nền yêu cầu cao hơn đối với nền đập đất trên các nền đá đều xây các đập đá, khi
nền yếu không thích hợp xây đập đá vì sẽ hỏng thiết bị chống thấm. Để đề phòng thấm
khi xây dựng đập đá người ta bố trí một lớp cuội, sỏi trên mặt tiếp giáp giữa nền và đập,
có khi phải làm một tầng lọc ngược, trước khi thi công đổ đ
á người ta xếp một lớp đá dày
1÷1.5 m để bảo vệ nền.
6.2. Hình dạng và kích thước đập đá
Cơ sở để chọn: đảm bảo về độ ổn định, chống thấm tốt đủ độ cao và giá thành hạ.
6.2.1. Đỉnh đập
Chiều rộng xác định theo yêu cầu giao thông ,điều kiện thi công và quản lý khai
thác. Nếu không có giao thông B= 0,1H và không bé hơn 5m, với đập đá xây khan
B=0.1H và không nhỏ hơn 4m.
Cao trình đỉnh đập: không cho tràn nước và độ vượt cao của đập xác định giống đập
đất.
6.2.2. Mái dốc đập

6-2
Chương 6. Đập đá

Độ dốc mái đập phụ thuộc vào tính chất đá, chiều cao đập và cấp động đất tại vị trí
xây dựng.
Đối với đập có tường nghiêng, mái hạ lưu m
1
= 1:1,25÷1:1,5. Độ dốc mái trong
tường nghiêng m = 1:1÷1:1,35 mái ngoài 1:1,25.
Đối với đập có tường lõi chống thấm mềm, để bảo đảm ổn định mái đập thoải hơn
+ Mái thượng lưu 1:1.75÷1:2;
+ Mái hạ lưu 1:1.75÷1:2.5.
Đập đá đổ thì mái dốc xác định bằng thực nghiệm hiện trường thường 1:1,3÷1:1,4.
Nếu cần tăng thêm ổn định ta làm thêm cơ ở mái dốc hạ lưu, c
ơ rộng 1÷2m phục
vụ cho việc đi lại, kiểm tra thi công.
6.3. Thiết bị chống thấm cho đập đá
6.3.1. Tường nghiêng bằng đất
Cấu tạo giống như tường nghiêng bằng đất nhưng khác là dùng 2 tầng lọc ngược.
Một tầng lọc ngược bố trí ở giữa hai khối đá và tường nghiêng có tác dụng chống xói
ngầm, một tầng lọc ngược ở giữa tường nghiêng và lớp phủ bảo vệ để chống tác dụng của
sóng và tăng ổn định của tường.
Vật liệu làm tường nghiêng thường là
đất thịt hoặc đất sét hỗn hợp với vật liệu hạt
thô hơn (bêtông, đất sét). Đất thấm nước ít thì chiều dày tường mỏng nhưng phải để ý
đến điều kiện thi công để bố trí máy đầm, nén và đảm bảo chống thấm tốt khi đập lún
không đều, bề dày mái tường nghiêng không bé hơn 0.1H.

Hình 6- 2: Tường nghiêng bằng đất
1: đất 2: tường nghiêng 3: cát 4: đá chất 5: tầng lọc ngược
6.3.2. Tường nghiêng bằng bêtông bitum
Vật liệu làm tường nghiêng là một hỗn hợp gồm bitum và sỏi hoặc cuội theo một tỷ
lệ nhất định. Nó có ưu điểm ít thấm nước rất mềm dẻo, dễ biến hình theo biến hình của

đập, tường nghiêng bằng bitum có hai loại.
6.3.2.1. Loại có lớp phủ bảo vệ
Trên lớp đệm bằng bêtông hoặc đá cuội là một lớp bêtông dễ thoát nước rồi đến
tầng bêtum chống thấm.Ở mặt ngoài là lớp phủ bảo vệ gồm các bản bêtông hoặc bêtông
cốt thép, phía sau tường nghiêng là lớp đệm đá hộc.


6-3
Chương 6. Đập đá
Hình 6- 3:
a) Lo b) Lo
1.bản bêtông
2. bêt
3. lớp
4.Lớp đệm đá hộc
5.Lớp
nước
1.Bêtông bitum
2..Lớ

ợc ối đấ hộ để tạo mặt bằng dễ thi công.
Trong át nư ệ th
ống ống để tiêu nước thấm và tăng ổn định
lớp bitum
m đựơc đổ trực tiếp lên lớp sỏi cuội dễ thoát nước, lớp đệm có bề dày
,4m được trải
từng
lớp đệm đá xếp, khối đá xếp cần phải được thi công cẩn
ơn 0,2m và tỷ lệ chiều rộng trên bề dày
khôn

ại có lớp phủ bảo vệ ại không có lớp phủ bảo vệ
ông bitum
đệm bêtông
bêtông dễ thoát
p đệm đá dăm
Lớp đệm bêtông đư đổ trực tiếp lên kh
ớc có đặt h
c
lớp bêtông dễ tho
. Lớp bitum đổ thành hai lớp mỗi lớp khoảng 6cm. Loại bitum có độ dẻo lớn có
thể đổ một lớp.
6.3.2.2. Loại tường nghiêng bằng bêtông bitum không có lớp phủ bảo vệ
Bêtông bitu
0,4m với hạt cuội đường kính 2÷8cm, lớp bêtông bitum chống thấm dày 0
lớp khoảng 10cm.
6.3.3. Tường nghiêng bằng bêtông cốt thép
Tường nghiêng nằm trên
thận, phải chọn đá có bề dày nhỏ nhất không bé h
g lớn hơn 3÷4 lần. Độ rỗng khối đá xếp không lớn hơn 25÷ 30%. Bề dày khối đá
xếp lấy bằng 0.5h
x
(h
x
là độ cao từ mặt cắt tính toán đến đỉnh đập).
Có hai hình thức cấu tạo tường nghiêng

Hình 6- 4: Cấu tạo tường nghiêng đắp bằng BTCT

1. Tường ng hụt vữa hiêng 2. Chân đanh bêtông 3. Lỗ p

6-4
Chương 6. Đập đá
bêtông
. Tầng đệm đá xây . .Đá đổ 6.Đá lát bảo vệ mái
. Tấm bêtông cốt thép đúc tr c tiếp trên nền đá xếp, các khe nhiệt độ (thẳng góc
trục đập) và các khe lún (khe ngang) chia tường thành những tấm ô vuông khoảng cách
giữa
ượt dễ dàng trên mặt bitum do đó ít
ảnh h
ấm dưới chân răng ,giữa tường nghiêng và răng
có kh

4

5

1 ự
các khe bằng 10÷20 cm trong khe đặt tấm đồng chắn nước dày 1÷1.5 mm, chỗ nối
tiếp hai tấm đồng cần bố trí dầm bêtông để đỡ
bản mặt, dầm có kích thước
0,4x0,6÷0,7x1,2m được đặt trong khối đá xếp sau tường nghiêng ở chỗ tiếp giáp dầm và
bản phải có bitum. Chiều dày bản mặt ở đỉnh bằng 20÷30cm và tăng dần xuống dưới
nhưng không lớn hơn (1/100÷2/100)h
x
.
2. Tường nghiêng bêtông cốt thép nằm trên tầng đệm bằng bê tông, mặt có quét
bitum. Khi khối đá hạ lưu biến hình tường nghiêng tr
ưởng do khối đá hạ lưu biến hình.
Tường nghiêng nối tiếp với nền bằng răng ,răng cắm vào đá rất sâu hơn 1m ,khi cần
thiết có thể phụt vữa làm màng chống th

e phân cách đủ mềm dẻo để chỗ tiếp xúc không bị phá hoại khi bản mặt di động
nhưng phải chống thấm tốt

Hình 6- 5:
1. Chân răng 2. Cốt thép 3. Khe 4. Đá xây khan 5. Bitum
6.3.4. Tư

ờng lõi

Hình 6- 6: Cấu tạo tường lõi
Tường lõi có thể dùng ốt thép, gỗ hoặc dùng hình
thức mềm bằng đất, hình thức tường bị lún và chịu lực cắt
dễ sinh ra nứt nẻ.
hình thức cứng: thép, bêtông c
lõi cứng ít dùng vì khối đá lún

6-5