Đề xuất giải pháp về quản lý và kỹ thuật bảo đảm chất lượng thi công bê tông đầm lăn (RCC) công trình thủy điện xekaman 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN VĂN THI

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VỀ QUẢN LÝ VÀ KỸ THUẬT BẢO
ĐẢM CHẤT LƯỢNG THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN (RCC)
CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN XEKAMAN 1

Chuyên ngành: QUẢN LÝ XÂY DỰNG
Mã số: 60580302

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS. LÊ VĂN HÙNG

HÀ NỘI, NĂM 2018



LỜI CAM ĐOAN
Tác giả cam đoan đây là công trình nghiên cứu của mình. Các kết quả nghiên cứu và
các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và
dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích
dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Thi

3

i


LỜI CÁM ƠN
Sau một thời gian thu tập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay luận văn thạc sỹ kỹ
thuật “Đề xuất giải pháp về quản lý và kỹ thuật đảm bảo chất lượng thi công bê tông
đầm lăn (RCC) Công trình thủy điện Xekaman1” đã được hoàn thành.
Trước hết, tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo và cán bộ Trường
Đại học Thủy lợi, khoa Công trình và bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng đã
giảng dạy, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thiện nâng cao kiến thức và trong
suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tác giả xin gửi lời cám ơn chân thành tới PGS.TS. Lê Văn Hùng đã trực tiếp tận tình
hướng dẫn, cung cấp tài liệu, thông tin khoa học và giúp đỡ tác giả vượt qua khó khăn
để hoàn thành luận văn.
Tác giả trân trọng cảm ơn tập thể Đảng ủy, Lãnh đạo và cán bộ nhân viên Công ty cổ
phần điện Việt Lào đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tác giả trong suốt thời gian
học tập và thực hiện luận văn này.
Trong quá trình thực hiện để hoàn thành bài luận văn, tác giả khó tránh khỏi những
thiếu sót và rất mong nhận được những ý kiến góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô và cán
bộ đồng nghiệp để tác giả hoàn thiện tốt hơn bản luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày…….. tháng ……. năm …….
Tác giả

Nguyễn Văn Thi

4

i

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.....................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU.......................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................. viii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG VÀ QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN.............................................5
1.1. Một số loại công trình thường gặp trong hệ thống các công trình thủy lợi – thủy
điện ..................................................................................................................................5
1.1.1. Đập đất...................................................................................................................6
1.1.2. Đập đá đổ bản mặt bê tông ....................................................................................8
1.1.3. Đập bê tông đầm lăn............................................................................................11
1.2. Khái niệm về quản lý chất lượng và hệ thống quản lý chất lượng công trình xây
dựng ...............................................................................................................................15
1.2.1. Khái niệm chất lượng ..........................................................................................15
1.2.2. Quản lý chất lượng xây dựng ..............................................................................16
1.2.3. Hệ thống quản lý chất lượng xây dựng ...............................................................17
1.3. Các chủ thể trực tiếp tham gia quản lý chất lượng công trình xây dựng................18
1.3.1. Đối với Chủ đầu tư ..............................................................................................18
1.3.2. Đối với đơn vị tư vấn...........................................................................................18
1.3.3. Đối với doanh nghiệp xây dựng ..........................................................................19
1.3.4. Đối với đơn vị khảo sát xây dựng .......................................................................20
1.3.5. Đối với đơn vị giám sát xây dựng .......................................................................21
1.4. Công tác quản lý chất lượng công trình xây dựng đối với các giai đoạn của dự án
đầu tư theo quy định của Việt Nam hiện nay ................................................................22
1.4.1. Quản lý nhà nước về chất lượng công trình xây dựng ........................................23
1.4.2. Thực hiện việc xã hội hóa công tác giám sát chất lượng công trình xây dựng ...24
1.5. Những vấn đề về quản lý chất lượng các công trình xây dựng áp dụng công nghệ

thi công bê tông đầm lăn (RCC) ở Việt Nam và trên thế giới.......................................27
1.5.1. Về chất lượng bám dính giữa các lớp..................................................................27
1.5.2. Về vấn đề thấm ....................................................................................................28
1.5.3. Về chất lượng thi công ........................................................................................28

3

3


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ CƠ SỞ PHÁP LÝ TRONG QUẢN LÝ CHẤT
LƯỢNG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN ........................................30
2.1. Các giai đoạn phát triển nhận thức về quản lý chất lượng công trình xây dựng tại
Việt Nam .......................................................................................................................30
2.1.1. Thời kỳ trước năm 1954......................................................................................30
2.1.2. Thời kỳ từ năm 1954 đến năm 1994 (Thời kỳ bao cấp)......................................31
2.1.3. Thời kỳ từ năm 1994 đến 2003 (Những tìm kiếm ban đầu cho cơ chế thị trường)
.......................................................................................................................................32
2.1.4. Thời kỳ từ cuối năm 2003 đến nay......................................................................36
2.2. Vai trò của công tác quản lý chất lượng công trình xây dựng trong công cuộc phát
triển kinh tế - xã hội ......................................................................................................38
2.2.1. Đặt vấn đề............................................................................................................39
2.2.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng thi công.................................................41
2.2.3. Kiểm soát chất lượng thi công ............................................................................44
2.3. Hệ thống văn bản pháp quy liên quan trong lĩnh vực quản lý dự án đầu tư xây
dựng công trình .............................................................................................................47
2.3.1. Quản lý dự án ......................................................................................................47
2.3.2. Quy hoạch xây dựng............................................................................................48
2.3.3. Quản lý chi phí ....................................................................................................48
2.3.4. Quản lý đấu thầu .................................................................................................49

2.3.5. Quản lý hợp đồng xây dựng ................................................................................50
2.3.6. Quản lý thi công, xây dựng (chất lượng, tiến độ, nghiệm thu, thanh toán) ........50
2.3.7. Kết thúc xây dựng ...............................................................................................50
2.4. Một số vấn đề trọng tâm trong công tác quản lý chất lượng thi công bê tông đầm
lăn (RCC) đối với công trình thủy lợi – thủy điện ........................................................50
2.4.1. Quản lý chất lượng vật liệu .................................................................................51
2.4.2. Quản lý chất lượng hỗn hợp RCC.......................................................................57
2.4.3. Quản lý chất lượng mặt khoảnh đổ .....................................................................58
2.4.4. Quản lý chất lượng xử lý và thi công liên kết mặt tầng ......................................65
2.4.5. Tạo khe co giãn ngang ........................................................................................71
2.4.6. Chôn thiết bị quan trắc ........................................................................................73
2.4.7. Quản lý chất lượng thi công bê tông trong điều kiện đặc biệt ............................74

4

4


CHƯƠNG 3: VẤN ĐỀ VỀ QUẢN LÝ VÀ KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG
THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN (RCC) CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN XEKAMAN
1 TRONG GIAI ĐOẠN THỰC HIỆN DỰ ÁN............................................................79
3.1. Giới thiệu chung về Dự án thủy điện Xekaman 1 ..................................................79
3.1.1. Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng công trình......................................................79
3.1.2. Vị trí công trình ...................................................................................................81
3.1.3. Nhiệm vụ, quy mô công trình..............................................................................82
3.1.4. Các thông số chính ..............................................................................................83
3.2 Công tác quản lý chất lượng thi công bê tông đầm lăn (RCC) tại Công trình thủy
điện Xekaman 1
.............................................................................................................86
3.2.1. Quản lý chất lượng thiết kế .................................................................................86

3.2.2. Quản lý công tác lập biện pháp thi công và giám sát kỹ thuật của nhà thầu.......88
3.2.3. Quản lý công tác thí nghiệm RCC toàn diện ngoài hiện trường .........................88
3.2.4. Quản lý chất lượng vật liệu đầu vào và vật liệu trong kết cấu RCC ...................89
3.2.5. Kiểm soát cấp phối RCC và vữa liên kết ............................................................96
3.2.6. Thiết bị vận chuyển và chuyên chở RCC ............................................................97
3.2.7. Kiểm soát công tác chuẩn bị đổ bê tông..............................................................98
3.2.8. Kiểm soát công tác đổ bê tông RCC ...................................................................99
3.2.9. Kiểm soát công tác đầm bê tông RCC ..............................................................100
3.2.10. Kiểm soát dung trọng của RCC tại hiện trường ..............................................101
3.2.11. Kiểm soát công tác bảo dưỡng bê tông RCC ..................................................101
3.2.12. Kiểm soát chất lượng các khớp nối .................................................................102
3.3. Bài học kinh nghiệm trong công tác quản lý chất lượng thi công bê tông đầm lăn
tại Công trình thủy điện Xekaman 1............................................................................102
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................107
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................109

5

5


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Đập đất đầu mối tại Công trình thủy lợi Krông H’năng ..................................6
Hình 1.2 Mặt cắt ngang của đập đá đổ bê tông bản mặt .................................................8
Hình 1.3 Chuyển vị của đập Thiên Sinh Kiều (Trung Quốc) khi tích nước ...................9
Hình 1.4 Khớp nối dọc bị ép vỡ ở đập Mohale (Lesotho, Châu Phi) ...........................10
Hình 1.5 Hư hỏng bản mặt đập Tử Bình Phố (Trung Quốc) khi động đất ...................10
Hình 1.6 Thi công đập BTĐL tại Dự án thủy điện Sơn La...........................................14
Hình 1.7 Sơ đồ phương thức quản lý nhà nước về chất lượng xây dựng......................23
Hình 2.1 Vỡ đập thủy điện Đakrông 3 ..........................................................................40

Hình 2.2 Đập thủy điện Đăk Mek 3 bị vỡ, sập..............................................................40
Hình 2.3 Mô hình quản lý của nhà thầu thi công tại công trường ................................45
Hình 2.4 Máy đo thời gian ninh kết ban đầu tại hiện trường ........................................64
Hình 2.5 Công tác vệ sinh, tạo nhám bề mặt bê tông RCC...........................................66
Hình 2.6 Dùng máy cắt bê tông để tạo khe ngang ........................................................72
Hình 3.1 Vị trí công trình thủy điện Xekaman1............................................................82
Hình 3.2 Tuyến đập dâng Công trình thủy điện Xekaman1 .........................................83
Hình 3.3 Trạm nghiền sản xuất đá dăm tại CTTĐ Xekaman1......................................94
Hình 3.4 Vật chắn nước đặt tại các khe biến dạng........................................................95
Hình 3.5 Đặt tấm màng PE tại các khe co ngót nhiệt ...................................................95
Hình 3.6 Vận chuyển bê tông RCC bằng băng tải kết hợp ô tô ....................................98
Hình 3.7 Công tác chuẩn bị nền móng trước khi đổ bê tông RCC ...............................99
Hình 3.8 Máy đo nhiệt độ bê tông...............................................................................100
Hình 3.9 Công tác đầm bê tông RCC..........................................................................101
Hình 3.10 Bảo dưỡng RCC bằng hệ thống phun sương..............................................102
Hình 3.11 Các phương án mặt cắt đập (Phương án 3 là phương án chọn) .................103
Hình 3.12 Sơn chống thấm tại các khe biến dạng phía thượng lưu đập .....................105

6

6


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng công trình (gây vượt chi phí và chậm
tiến độ) ...........................................................................................................................42
Bảng 2.1 Tiêu chuẩn chất lượng tro bay .......................................................................52
Bảng 2.3 Thành phần cấp phối hạt cát của đập Đakđrinh .............................................54
Bảng 2.4 Thành phần cấp phối hạt của thủy điện Sơn La .............................................55
Bảng 2.5 Tiêu chuẩn đánh giá đá đường kính quá cỡ ...................................................56

Bảng 2.6 Tiêu chuẩn kiểm tra dung sai cân đo phối liệu ..............................................57
Bảng 2.7 Tính năng kỹ thuật chủ yếu của máy chải SM400/800..................................67
Bảng 2.8 Thời gian bóc lộ cho xử lý khe thi công ........................................................69
Bảng 3.1 Bảng thông số chính của công trình thủy điện Xekaman1 ............................83
Bảng 3.2 Bảng các đặc trưng cường độ thiết kế yêu cầu của RCC...............................87
Bảng 3.3 Cường độ kháng nén yêu cầu của mẫu trụ đúc kiểm tra tại hiện trường. ......87
Bảng 3.4 Cấp phối hạt của cát sử dụng trong bê tông RCC tại CTTĐ Xekaman1 .......91
Bảng 3.5 Quy định thành phần hạt của vật liệu dăm cho bê tông RCC tại Công trình
thủy điện Xekaman1......................................................................................................93
Bảng 3.6 Bảng cấp phối bê tông RCC...........................................................................96
Bảng 3.7 Bảng so sánh ổn định đập theo các phương án ............................................104

7

7


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long
CFRD: Đập đá đổ bê tông bản mặt
RCC: Bê tông đầm lăn
GEVR: Bê tông làm giàu vữa
CKD: Chất kết dính
QLCLCTXD: Quản lý chất lượng công trình xây dựng
QLNN: Quản lý nhà nước
XDCB: Xây dựng cơ bản
EVN: Tập đoàn điện lực Việt Nam
CĐT: Chủ đầu tư
TVGS: Tư vấn giám sát
TCXDVN: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

TCN: Tiêu chuẩn ngành
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
ASTM: Tiêu chuẩn của Hiệp hội thí nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ
V c : Trị số công tác
VIETLAOPOWER: Công ty cổ phần điện Việt Lào

viii

8


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong thời gian qua, công tác Quản lý chất lượng công trình xây dựng - yếu tố quan
trọng quyết định đến chất lượng công trình xây dựng đã có nhiều tiến bộ. Với sự tăng
nhanh và trình độ được nâng cao của đội ngũ cán bộ quản lý, sự lớn mạnh của đội ngũ
công nhân các ngành nghề xây dựng, với việc sử dụng vật liệu mới có chất lượng cao,
việc đầu tư thiết bị thi công hiện đại, sự hợp tác học tập kinh nghiệm của các nước có
nền công nghiệp xây dựng phát triển cùng với việc ban hành các chính sách, các văn
bản pháp quy tăng cường công tác Quản lý chất lượng công trình xây dựng, chúng ta
đã xây dựng được nhiều công trình xây dựng, công nghiệp, giao thông, thủy lợi… góp
phần quan trọng vào hiệu quả của nền kinh tế quốc dân.
Hiện nay, trên cả nước có gần 7.000 hồ chứa thủy lợi, thủy điện đang hoạt động, các
hồ chứa này đã phát huy hiệu quả, cung cấp nguồn điện năng để phát triển kinh tế - xã
hội phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, góp phần chống lũ vào
mùa mưa và điều tiết lũ khu vực giúp ổn định đời sống nhân dân. Các dự án điển hình
như: Dự án thủy điện Sơn La do Tập đoàn điện lực Việt Nam làm Chủ đầu tư là Dự án
lớn nhất Đông Nam Á, với công suất phát điện 2.400 MW, áp dụng công nghệ thi công
bê tông đầm lăn; Công trình thủy điện Hòa Bình, công suất 1.920 MW, công trình
mang tầm vóc thế kỷ đối với những người con xây dựng thủy điện ở Việt Nam, công

trình được thi công theo công nghệ truyền thống là đập đất đá kết hợp lõi sét; Công
trình thủy điện Lai Châu, công suất 1.200 MW, sử dụng công nghệ thi công bê tông
đầm lăn; Công trình thủy điện Yaly, Tổng công suất phát điện là 720 MW, là đập đá
đổ kết hợp lõi sét… và còn nhiều công trình thủy lợi, thủy điện lớn khác.
Hầu hết các Dự án thủy lợi, thủy điện đã được đầu tư, xây dựng đảm bảo công năng sử
dụng, an toàn, hiệu quả trong quá trình thi công và quản lý vận hành. Tuy nhiên, bên
cạnh những công trình đạt chất lượng, cũng còn không ít công trình có chất lượng
kém, không đáp ứng được yêu cầu sử dụng, công trình khi đưa vào sử dụng thời gian
ngắn đã hư hỏng gây tốn kém, phải sửa chữa, phá đi làm lại. Đã thế, nhiều công trình

viii

9


không tiến hành bảo trì hoặc bảo trì không đúng định kỳ làm giảm tuổi thọ công trình.
Cá biệt ở một số công trình gây sự cố làm thiệt hại rất lớn đến tiền của và tính mạng,
ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả đầu tư. Đối với các công trình thủy lợi, thủy điện các
sự cố thường xảy ra liên quan tới công tác quản lý chất lượng thi công là:
Sạt mái đập ở thượng lưu do: biện pháp gia cố mái không chịu của sóng do bão gây
ra, thi công lớp gia cố kém chất lượng, đất mái thượng lưu đầm nèn không đủ độ chặt;
Thấm mạnh làm xói nền đập do: biện pháp thiết kế nền không đảm bảo chất lượng,
thi công xử lý nền 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, công tác thi công khoan phun không đảm bảo yêu cầu;
Thấm và xói rỗng mang các công trình bê tông do: thi công không đảm bảo chất
lượng, các khớp nối của công trình bê tông bị hỏng;
Vấn đề nhiệt trong bê tông khối lớn: do công tác thi công bê tông và kiểm soát nhiệt
trong bê tông không đảm bảo.
Đối với mỗi dự án tính hiệu quả được thể hiện ở các tiêu chí:

− Thời gian vận hành an toàn đúng với thời gian hoàn vốn của công trình và không
gây mâu thuẫn trong sự nghiệp phát triển kinh tế trong vùng;
− Chi phí cho duy tu bảo dưỡng không vượt quá chi phí đã dự trù;
− Có giá thành rẻ và hiệu quả kinh tế cao;
− Chất lượng công trình đảm bảo đúng theo yêu cầu của thiết kế;
Trong đó tiêu chí chất lượng công trình xây dựng có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả
của dự án. Tình trạng một số công trình chất lượng không đảm bảo đã xảy ra không
chỉ ở trong giai đoạn thi công mà ở trong cả giai đoạn lập dự án đầu tư và thiết kế kỹ
thuật;
Tổng công ty Sông Đà là một đơn vị sự nghiệp nhà nước trực thuộc Bộ xây dựng được
thành lập từ năm 1961. Công ty tập trung vào các lĩnh vực kinh doanh chính là xây
2

2


dựng các nhà máy điện, cơ sở hạ tầng, giao thông, nhà máy công nghiệp, công trình
dân dụng; chế tạo và cung cấp nguyên vật liệu, thiết bị xây dựng; cung cấp dịch vụ
nhân lực, công nghệ xây dựng, kinh doanh bất động sản.
TCT Sông Đà là nhà thầu chính của hầu hết các dự án thủy điện tại Việt Nam, như
Thủy điện Sơn La (2400MW) – dự án thủy điện lớn nhất Đông Nam Á, thủy điện Hòa
Bình (1920MW) – dự án nhà máy thủy điện ngầm của Việt Nam, thủy điện Lai Châu
1200MW), và là nhà thầu EPC của một số dự án khác như Tuyên Quang (324MW), Se
san 3 (260 MW)… Sông Đà chiếm tới 85% thị phần trong nước về xây dựng thủy
điện, trở thành nhà thầu lớn nhất trong lĩnh vực này tại Việt Nam. TCT Sông Đà cũng
mở rộng hoạt động của mình sao Lào với các dự án thủy điện Xekaman 1, Xekaman 3.
Xuất phát về các vấn đề liên quan tới công tác quản lý chất lượng công trình xây dựng
nêu trên, tác giả chọn đề tài “Đề xuất giải pháp về quản lý và kỹ thuật bảo đảm
chất lượng thi công bê tông đầm lăn (RCC) Công trình thủy điện Xekaman 1”.

2. Mục đích của của đề tài
- Đánh giá được thực trạng công tác quản lý chất lượng công trình xây dựng hiện nay
đối với các giai đoạn của dự án đầu tư xây dựng;
- Đề xuất một số giải pháp công tác quản lý và kỹ thuật nhằm đảm bảo chất lượng thi
công bê tông đầm lăn (RCC) đối với Công trình thủy điện Xekaman 1.

3. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn chủ yếu sử dụng kết hợp các phương pháp sau:
− Phương pháp nghiên cứu tổng quan;
− Phương pháp thu thập phân tích tài liệu;
− Phương pháp chuyên gia;
− Phương pháp quan sát trực tiếp;
− Phương pháp lý luận và vận dụng các quy định của pháp luật;
− Phương pháp kế thừa những kết quả đã tổng kết, nghiên cứu.

3

3


4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
Chất lượng công trình xây dựng các dự án thủy lợi, thủy điện và các giải pháp về quản
lý và kỹ thuật bảo đảm chất lượng thi công bê tông đầm lăn (RCC) tại Công trình thủy
điện Xekaman 1.
Phạm vi nghiên cứu:
Công trình đầu mối của dự án thủy lợi, thủy điện mà cụ thể là tuyến đập dâng của
Công trình thủy điện Xekaman1.

5. Kết quả dự kiến đạt được

Đánh giá được thực trạng công tác quản lý chất lượng công trình xây dựng thủy lợi,
thủy điện hiện nay đối với các giai đoạn của dự án đầu tư xây dựng;
Đề xuất một số giải pháp về quản lý và kỹ thuật bảo đảm chất lượng thi công bê tông
đầm lăn (RCC) tại Công trình thủy điện Xekaman 1.

6. Nội dung của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo và phụ lục. Kết cấu của
luận văn bao gồm 3 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về chất lượng và quản lý chất lượng xây dựng công trình thủy
lợi – thủy điện.
Chương 2: Các cơ sở khoa học về quản lý và kỹ thuật bảo đảm chất lượng công trình
xây dựng thủy lợi – thủy điện.
Chương 3: Vấn đề về quản lý và kỹ thuật đảm bảo chất lượng thi công bê tông đầm
lăn
(RCC) Công trình thủy điện Xekaman1 trong giai đoạn thực hiện Dự
án.

4

4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG VÀ QUẢN LÝ CHẤT
LƯỢNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN
1.1. Một số loại công trình thường gặp trong hệ thống các công trình thủy lợi –
thủy điện
Theo thống kê đánh giá chưa đầy đủ, các công trình thủy lợi đang được khai thác gồm:
5.656 hồ chứa, 8.512 đập dâng, 5.194 trạm bơm điện, cống tưới tiêu các loại; 10.698
các công trình khác và trên 23.000 bờ bao ngăn lũ đầu vụ hè thu ở ĐBSCL, cùng với
hàng vạn kilomet kênh mương và công trình trên kênh mương. Tuy các hệ thống thủy

lợi đã phát huy hiệu quả phục vụ dân sinh, kinh tế nhưng trong quá trình quản lý vẫn
còn một số tồn tại, cụ thể:
− Đầu tư xây dựng không đồng bộ từ đầu mối đến kênh mương nội đồng;
− Năng lực phục vụ của các hệ thống đạt bình quân 50% so với năng lực thiết kế.
Hiệu quả phục vụ chưa cao, chất lượng việc cấp thoát nước chưa chủ động và chưa
đáp ứng được so với yêu cầu của sản xuất và đời sống;
− Nhiều cơ chế, chính sách quản lý khai thác hệ thống thủy lợi còn bất cập, không
đồng bộ, nhất là cơ chế chính sách về tổ chức quản lý, cơ chế tài chính;
− Tổ chức quản lý các hệ thống chưa đồng bộ và cụ thể, đặt biệt quản lý các hệ thống
thủy lợi nhỏ. Việc phân cấp tổ chức, quản lý ở nhiều địa phương còn chưa rõ ràng.
Để ổn định và phát triển dân sinh kinh tế, trong những thập kỷ qua công tác phát triển
thủy lợi đã được quan tâm đầu tư ngày càng cao. Phát triển thủy lợi nhằm mục tiêu bảo
vệ, khai thác và sử dụng tổng hợp nguồn nước nhằm bảo vệ dân sinh, sản xuất đáp ứng
nhu cầu nước cho phát triển tất cả các ngành kinh tế, xã hội, Sự nghiệp phát triển thủy
lợi đã đạt được những thành tựu to lớn, góp phần vô cùng quan trọng cho sự phát triển
của mọi ngành kinh tế - xã hội trong thời gian qua và nhất là trong thời kỳ đổi mới của
đất nước, đặc biệt là phát triển sản xuất lương thực.
Trong góc độ nghiên cứu hạn hẹp, tác giả xin trình bày một số loại công trình thường
gặp trong hệ thống thủy lợi, thủy điện của Việt Nam và trên thế giới:

5

5


1.1.1. Đập đất
Đập đất là một loại công trình dâng nước rất phổ biến. Nó thường có mặt ở các hệ
thống đầu mối thủy lợi – thủy điện với chức năng tạo ra hồ chứa để điều tiết chế độ
dòng chảy tự nhiên của sông suối phục vụ các mục đích khác nhau như phát điện,
chống lũ, cấp nước tưới, vv… [1]

Hình 1.1 Đập đất đầu mối tại Công trình thủy lợi Krông H’năng
Tính phổ biến của đập đất là nhờ những ưu điểm sau đây:
− Có cấu tạo đơn giản nhưng rất phong phú;
− Cho phép sử dụng các loại đất có sẵn ở khu vực công trình;
− Có thể xây dựng trên mọi loại nền và trong mọi điều kiện khí hậu;
− Cho phép cơ giới hóa các công đoạn thi công từ khai thác vật liệu, chuyên chở, đắp,
đầm nén, vv…;
− Làm việc tin cậy kể cả ở vùng có động đất.
Đập đất không cho phép nước tràn qua, do vậy còn gọi là đập khô. Trường hợp cá biệt,
ví dụ đập rất thấp ở miền núi, có thể cho nước tràn qua khi tháo lũ, nhưng phải có các

6

6


bộ phận gia cố mặt tràn để chống xói lở, đồng thời mái dốc phải đủ thoải.
Chính vì vậy, trong đầu mối thủy lợi đi đôi với đập đất còn có công trình tháo nước
bằng bê tông với các hình thức tháo như tháo mặt (còn gọi là tràn mặt), tháo dưới sâu,
tháo kết hợp (có cả tràn mặt và xả sâu, có thể là xả nhiều tầng) và xả đáy.
Những yêu cầu cơ bản khi thiết kế và xây dựng đập đất là:
1. Có mặt cắt hợp lí thể hiện ở khối lượng vật liệu, chi phí thi công xây lắp và quản lý
vận hành hợp lý;
2. Đảm bảo các mái dốc, nền đập và toàn bộ đập làm việc ổn định trong mọi điều kiện
thi công và khai thác;
3. Đỉnh đập và mái dốc đập phải có lớp bảo vệ để chống các tác động phá hoại của
sóng, gió, mưa, vv…
4. Các kết cấu thoát nước đảm bảo thu và thoát được nước thấm, tránh hậu quả biến
dạng thấm ở trong thân đập và nền đập;

5. Những biến dạng trong quá trình thi công và khai thác đập như lún, chuyển vị …
không được gây ra sự phá hủy điều kiện làm việc bình thường của đầu mối các công
trình thủy.
Đập đất được phân loại theo nhiều cách khác nhau như:
− Phân loại theo cấu tạo mặt cắt ngang đập: Đập đồng chất, đập không đồng chất, đập
có tường nghiêng bằng đất sét, đập có tường nghiêng bằng vật liệu không phải là đất,
đập có lõi giữa bằng đất sét, đập có màn chống thấm…;
− Phân loại theo bộ phận chống thấm ở nền như: Đập đất có sân trước, đập đất có
tường răng, đập đất có màn phun bằng các loại vật liệu như vữa sét, vữa xi măng, thủy
tinh lỏng, nhựa đường hoặc hỗn hợp vật liệu chống thấm;
− Phân loại đập đất theo phương pháp thi công: Đập đất thi công bằng đắp và đầm
nén, đập đất thi công bằng đổ đất trong nước, đập đất thi công bằng phương pháp bồi
thủy lực, đập đất thi công hỗn hợp đắp và bồi thủy lực, đập đất thi công bằng bồi định

7

7


hướng…;
− Phân loại theo chiều cao đập: đập thấp, chiều cao tác dụng dưới 20m; đập cao trung
bình, cột nước tạc dụng từ 20 -:- 50m; đập cao, cột nước tác dụng lớn hơn 50-:- 100m;
đập rất cao (hay siêu cao), cột nước lớn hơn 100m.
1.1.2. Đập đá đổ bản mặt bê tông
Đập đá đổ bản mặt bê tông (Concrete Face Rockfill Dam – CFRD) cũng như các đập
đá đổ, đá xếp bản mặt chống thấm bằng các loại vật liệu chống thấm khác nhau đã
được ứng dụng từ lâu. Ví dụ: Đập đá đổ bể tông bản mặt trên sông Lerma (Mexico)
xây dựng 1927-1929, cao 37,50m; Đập đá xếp trên sông OY (Pháp) xây dựng năm
1948, cao 20m… Ngày nay, CFRD được ứng dụng nhiều ở Trung Quốc, Brasil, Việt
Nam. Tại Việt Nam đã xây dựng các đập Rào Quán (tỉnh Quảng Trị), đập Tuyên

Quang (tỉnh Tuyên Quang), đập Cửa Đạt (tỉnh Thanh Hóa). Đập CFRD có ưu thế đến
mức đã được tổng kết trong chương trình giáo khoa về thủy công là “loại đập đầu tiên
được nghĩ đến khi có yêu cầu xây dựng đập”. Tại sao lại như vậy? Vì nó là loại đập có
tính an toàn cao, ít kén chọn điều kiện địa hình, đại chất, có thể thi công ở mọi loại
thời tiết, tận dụng được tối đa các loại đá thải loại đào từ hố móng tràn hoặc đường
hầm tháo lũ, mang lại hiệu quả kinh tế lớn về kinh tế và kỹ thuật. [2]

Hình 1.2 Mặt cắt ngang của đập đá đổ bê tông bản mặt
Về nguyên lý, kết cấu đập bao gồm hai phần chính:
− Một là bộ phận chịu lực với yêu cầu bảo đảm cho đập ổn định dưới tác dụng đẩy
ngang của khối nước chứa trong hồ ở thượng lưu đập. Bộ phận này được cấu tạo chủ
8

8


yếu bởi khối đá IIB và IIIC được đầm nén kỹ như công nghệ làm đường, trong đó khối
IIIB được làm từ đá chọn lọc lấy từ mỏ đá, còn khối đá IIIC được làm từ đá thải loại
tận dụng từ đá đào hố móng tràn hoặc đường hầm tháo lũ để giảm giá thành xây dựng
đập cũng như giảm thiểu tác động xấu đến môi trường;
− Hai là bộ phận chống thấm bao gồm bản mặt và bản chân được làm bằng bê tông
cốt thép với yêu cầu kín nước để hạn chế tối đa rò rỉ nước từ hồ chứa, tránh mất nước
và gây xói thân đập, làm mất an toàn đập. Vì bê tông cốt thép là loại vật liệu dòn, dễ bị
nứt nẻ khi có biến dạng trong quá trình chịu lực. Bản mặt được thiết kế chủ yếu để bảo
đảm yêu cầu chống thấm và đủ “mềm” để có thể biến dạng theo biến dạng của mặt
thượng lưu thân đập, nên có bề dày khá mỏng. Do vậy, khả năng chịu lực của bản mặt
chủ yếu dựa vào sự tiếp xúc chặt chẽ của bản mặt với mặt thượng lưu của thân đập.
Thực tế làm việc của nhiều đập, nhất là đập có chiều cao lớn hơn cho thấy khó thực
hiện để hạn chế biến dạng lớn của thân đập, vì rất khó kiểm soát sự đồng đều của đá
dùng để đắp đập cũng như chất lượng đầm nén các khối đá ở hiện trường với khối

lượng thi công lên tới hàng triệu khối. Mặt khác, mặc dù bản mặt được đổ khi kết quả
quan trắc cho thấy thân đập đã ổn định lún, nhưng trong quá trình tích nước kết quả
tính toán cũng như quan trắc thực tế cho thấy thân đập vẫn tiếp tục bị lún và bị chuyển
dịch về phía hạ lưu (Hình 1.3 biểu diễn kết quả tính toán và quan trắc chuyển vị của
đập Thiên Sinh Kiều (Trung Quốc) sau một năm đưa vào sử dụng).

Hình 1.3 Chuyển vị của đập Thiên Sinh Kiều (Trung Quốc) khi tích nước
Đấy là chưa kể với đập cao, trong quá trình thi công phải phân đợt đắp đập và đổ bản
mặt. Thân đập được đắp và đổ bản mặt ở đợt trước tiếp tục bị lún và chuyển vị về phía

9

9


hạ lưu khi đắp tiếp các khối phía trên ở các đợt thi công sau. Kết quả là mặt thượng
lưu bị võng và bản mặt đập mặt dù được thiết kế có chiều dày mỏng, nhưng lại làm
bằng bê tông cốt thép là loại vật liệu cứng nên không thể uốn theo mặt thượng lưu đập
bị võng như ý định của người thiết kế, dẫn tới hiện tượng mất tiếp xúc giữa bản mặt và
thượng lưu của thân đập. Các nhà nghiên cứu gọi hiện tượng này là hiện tượng “thoát
không”. Chính vì lý do này, nên dưới tác dụng của trọng lượng bản thân bản mặt và
nhất là áp lực nước bản mặt dễ bị nứt, dẫn đến rò rỉ, thẩm lậu nước qua thân đập. Có
thể nói, nứt bản mặt đập đá đổ bản mặt bê tông là điều hầu như không thể tránh khỏi,
chỉ có vấn đề là số lượng vết nứt ít hay nhiều và bề rộng nết nứt to hay nhỏ.

Hình 1.4 Khớp nối dọc bị ép vỡ ở đập Mohale (Lesotho, Châu Phi)

Hình 1.5 Hư hỏng bản mặt đập Tử Bình Phố (Trung Quốc) khi động đất

10

1
0


Đập đá đổ bản mặt bê tông ngày càng khẳng định ưu thế rõ ràng của nó so với các loại
đập khác. Nguyên lý làm việc của đập rất rõ ràng và đơn giản, tuy vậy cần chú trọng
tuân thủ chặt chẽ các qui định về thiết kế, thi công cũng như vận hành đập để đảm bảo
an toàn và nâng cao tuổi thọ cho đập. Mặt khác, cũng cần cập nhật kịp thời các công
nghệ đã được áp dụng ở trong và ngoài nước để nâng cao khả năng an toàn của đập.
1.1.3. Đập bê tông đầm lăn
Các nhà vật liệu xây dựng qua nghiên cứu nhận thấy rằng lượng nước (N) yêu cầu để
đảm bảo quá trình thuỷ hoá xi măng (X) trong khối bê tông là thấp hơn nhiều so với
lượng nước được trộn vào hỗn hợp bê tông truyền thống. Mặt khác qua nghiên cứu lí
luận về cường độ bê tông phát hiện ra rằng cường độ bê tông Rb tỷ lệ thuận với tỷ lệ
N/X (Rb=F(N/X)). Vì vậy, nếu giảm lượng nước trộn thì có thể giảm được lượng xi
măng của hỗn hợp mà cường độ bê tông vẫn không thay đổi. Do giảm lượng nước trộn
nên bê tông khô như đất, muốn đầm phải sử dụng máy đầm rung thay vì đầm dùi như
bê tông truyền thống. Bê tông đầm lăn hình thành từ những ý tưởng rất đơn giản như
vậy. [3]
Công nghệ bê tông đầm lăn là loại công nghệ sử dụng bê tông không có độ sụt, được
làm chặt bằng thiết bị rung lèn từ mặt ngoài (lu rung). Công nghệ này thích hợp sử
dụng cho các công trình bê tông khối lớn, không cốt thép và hình dáng không phức tạp
như lõi đập, mặt đường. Việc sử dụng hỗn hợp bê tông khô hơn (không có độ sụt) và
đầm lèn bê tông bằng lu rung giúp cho thi công nhanh hơn, rẻ hơn so với dùng công
nghệ thi công bê tông truyền thống.
Vào năm 1961, đê quây của đập Thạch Môn ở Đài Loan Trung Quốc, năm 1961-1964
đập Alpe Gera ở Ý đã được áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn. Đến năm 1975, ở
Pakistan trong công việc sữa chữa các công trình, đã áp dụng công nghệ bê tông đầm
lăn để thi công. Đây là lần sớm nhất ở các đập cục bộ xuất hiện bê tông đầm lăn.

Đến năm 1980 - 1984 ở Nhật Bản, Anh, Mỹ cũng đã xây dựng xong các đập bê tông
đầm lăn. Năm 1986 - 1989 ở Trung Quốc xây dựng xong các đập bê tông đầm lăn
Khang Khẩu, Cầu Thiên Sinh, Long Môn Than, Phan Gia Khẩu... [4]

11

1
1


Do hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao mang lại, nên rất nhiều công trình bê tông đầm lăn
được xây dựng khắp nơi trên thế giới. Cùng quá trình phát triển đến nay đã hình thành

12

1
2


3 trường phái chính về công nghệ bê tông đầm lăn trên thế giới: Mỹ, Nhật, Trung
Quốc. Mặc dù công nghệ bê tông đầm lăn được áp dụng muộn hơn so với các nước
phương Tây, song đến nay Trung Quốc với sự nỗ lực và sáng tạo, đã trở thành quốc
gia đầu đàn trên thế giới về công nghệ này, thể hiện qua những yếu tố sau:
- Số lượng đập bê tông đầm lăn được xây dựng nhiều nhất so với các nước trên thế
giới.
- Số lượng đập cao được xây dựng nhiều nhất so với các nước trên thế giới. Đập cao
nhất đã nghiên cứu và thi công là cao gần 200m (đập Long Than).
- Cường độ thi công đạt cao nhất thế giới (thể hiện tính cơ giới hoá cao).
- Đã phát minh ra bê tông biến thái theo đó đã đưa tỷ lệ: bê tông đầm lăn/tổng khối
lượng bê tông đập lên cao nhất thế giới. Trình độ thiết kế đập bê tông đầm lăn được

thể hiện thông qua tỷ lệ này. Tỷ lệ càng cao thể hiện trình độ càng cao.
- Lần đầu tiên trên thế giới đã áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn vào đập vòm trọng
lực và ngay cả vòm mỏng.
Về xây dựng đập trọng lực, tính đến 2005 toàn thế giới đã xây dựng được trên dưới
300 đập bê tông đầm lăn với khối lượng tổng cộng khoảng trên 90 triệu m3 bê tông
đầm lăn. Từ khi ra đời cho đến nay, việc xây dựng đập bê tông đầm lăn đã và đang
phát triển theo các hướng chính, cụ thể như sau:
- Bê tông đầm lăn nghèo chất kết dính (CKD) (hàm lượng CKD < 99kg/m3) do
USACE - Mỹ phát triển dựa trên công nghệ thi công đất đắp;
- Bê tông đầm lăn có lượng CKD trung bình (hàm lượng CKD từ 100 đến 149
kg/m3);
- Bê tông đầm lăn giàu CKD: (hàm lượng CKD > 150 kg/m3) được phát triển ở Anh.
Việc thiết kế thành phần bê tông đầm lăn được cải tiến từ bê tông thường và việc thi
công dựa vào công nghệ thi công đập đất đắp.
Ngoài ra còn một hướng phát triển bê tông đầm lăn khác đó là hướng phát triển RCD
của Nhật bản (Japannese Roller Compacted Dams), chuyển từ đập trọng lực bê tông

13

1
3


thường sang sử dụng bê tông đầm lăn. Theo hướng này, bê tông đầm lăn có lượng chất
kết dính nằm giữa loại bê tông đầm lăn có lượng chất kết dính trung bình và loại bê

14

1
4

tông đầm lăn có lượng chất kết dính cao.
Sau hơn 30 năm ứng dụng trên thế giới, công nghệ xây dựng đập bê tông liên tục được
cải tiến cả về vật liệu chế tạo và kỹ thuật thi công. Cho tới nay, đập bê tông đầm lăn
được thi công xây dựng ở nhiều nước thế giới, ở nơi có nhiệt độ môi trường từ rất thấp
cho đến rất cao và có thể trong cả những vùng thường xuyên có mưa lớn.
Bê tông đầm lăn cũng được ứng dụng trong xây dựng mặt đường và sân bãi. Bê tông
đầm lăn cho mặt đường lần đầu tiên được áp dụng ở Canada vào năm 1976 tại
2

Caycuse trên đảo Vancouver với diện tích tổng cộng 36.000m . Cho tới nay, hàng
chục triệu m2 đường và sân bãi được xây dựng bằng công nghệ bê tông đầm lăn ở các
nước Mỹ, Nhật và một số nước khác. Các công trình mặt đường và sân bãi bằng bê
tông đầm lăn đều cho hiệu quả sử dụng tốt và giảm chi phí bảo dưỡng.
Ngoài việc áp dụng cho xây dựng đập, mặt đường và sân bãi, bê tông đầm lăn còn
được áp dụng được cho các dạng kết cấu khác. Năm 1986 cầu treo lớn nhất thế giới
Akashi được khởi công xây dựng tại Nhật Bản. Cây cầu này nối liền đảo Honshu và
đảo Shikoku với chiều dài nhịp giữa hai tháp chính 1960m. Đây là công trình đã ứng
dụng nhiều công nghệ bê tông tiên tiến như bê tông tự lèn, bê tông đổ trong nước và bê
tông đầm lăn. Móng trụ neo cáp của công trình này được thiết kế là bê tông trọng lực
3

khối lớn. Để thi công khối móng với khối tích khoảng 200.000m trong thời gian ngắn,
công nghệ bê tông đầm lăn đã được lựa chọn áp dụng. [5]
Công nghệ bê tông đầm lăn đặc biệt hiệu quả khi áp dụng cho xây dựng đập bê tông
trọng lực. Khối lượng bê tông được thi công càng lớn thì hiệu quả áp dụng công nghệ
BTĐL càng cao. Việc lựa chọn phương án thi công đập bằng công nghệ BTĐL thường
đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với đập bê tông thường và đập đất đắp bởi các lý do
sau:

− Thi công nhanh: So với đập bê tông thường, đập bê tông đầm lăn được thi công
với tốc độ cao hơn do có thể dùng băng tải để vận chuyển bê tông, dùng máy ủi để san
gạt, máy lu rung để đầm lèn và ít phải chờ khối đổ hạ nhiệt. So với đập đất đắp có
cùng chiều cao, khối lượng thể tích của đập BTĐL nhỏ hơn nên thi công nhanh hơn.

15

1
5