(Luận văn thạc sĩ file word) Điều chỉnh các thông số đầm nén khi có sự thay đổi về cấp phối và thiết bị trong thi công đập đá đổ bê tông bản mặt

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành chương trình cao học và viết luận văn này, ngoài nỗ lực
học tập của bản thân, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt
tình của các thầy cơ trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội.
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo trường Đại
học Thủy Lợi, đặc biệt là các thầy, cơ đã tận tình giảng dạy tại khóa cao học
20C22.
Tơi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến TS. Dương Đức Tiến đã dành nhiều
thời gian, quan tâm hướng dẫn nghiên cứu và giúp tơi hồn thành luận văn tốt
nghiệp.
Tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi
cùng quý thầy cơ trong Khoa Cơng trình, Lãnh đạo Ban Quản lý đầu tư và
Xây dựng Thủy lợi 3 đã tạo điều kiện để tơi học tập và hồn thành khóa học.
Cuối cùng tơi xin cảm ơn tấm lịng của những người thân trong gia
đình, bạn bè, đồng nghiệp trong cơ quan đã động viên, khích lệ tơi trong suốt
q trình học tập và hoàn thành luận văn này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng hồn thiện luận văn bằng theo năng lực
của mình, tuy nhiên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận
được những đóng góp qúy báu của các thầy giáo, cô giáo và các bạn.
Xin chân thành cảm ơn./.
Hà Nội, tháng 5 năm 2015
Tác giả luận văn

Nguyễn Anh Tuấn


LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Nguyễn Anh Tuấn, học viên cao học khóa 20C22, xin cam đoan
rằng kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa hề
được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tác giả luận văn

Nguyễn Anh Tuấn


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐÁ ĐỔ...................................................4
1.1. Phân loại đập đá đổ.................................................................................4
1.1.1. Phân loại theo cấu tạo mặt cắt đập..................................................4
1.1.2 Phân loại theo chiều cao đập..........................................................21
1.1.3 Phân loại theo cấp cơng trình.........................................................21
1.2 Cấu tạo của đập đá đổ bê tông bản mặt.................................................21
1.2.1 Tuyến chống thấm............................................................................24
1.2.2 Thân đập..........................................................................................25
1.3 Quá trình phát triển của CFRD trên thế giới và ở Việt Nam............29
1.4. Ưu, Nhược điểm của CFRD.................................................................31
1.4.1 Ưu điểm........................................................................................... 31
1.4.2 Nhược điểm..................................................................................... 32
1.5. Khả năng ứng dụng và phát triển của CFRD ở Việt Nam và các nghiên
cứu đã có trong việc lựa chọn thơng số đầm nén và thiết bị thi công..........32
1.5.1 Khả năng ứng dụng và phát triển CFRD ở Việt Nam..................... 32
1.5.2 Tổng quan về cơng tác đầm nén và nghiên cứu đã có trong việc lựa
chọn thông số đầm nén và thiết bị thi công
34
1.6. Kết luận chương 1.................................................................................35
CHƯƠNG 2 YÊU CẦU VỀ VẬT LIỆU ĐẮP ĐẬP ĐÁ ĐỔ BÊ TÔNG BẢN
MẶT (CFRD)
.........................................................................................................................
36

2.1 Khái qt về quy trình cơng nghệ thi cơng CFRD................................36


2.1.1. Thi công đắp đập............................................................................37
2.1.2. Thi công tấm bản chân và bản mặt................................................ 38
2.1.3. Thi công chắn nước khớp nối.........................................................39
2.2. Giới thiệu chung về các vùng vật liệu đắp đập.....................................41
2.3 Yêu cầu vật liệu với các khối đắp..........................................................44
2.3.1 Vật liệu đắp lớp đệm IIA................................................................. 44
2.3.2 Vật liệu đắp lớp đệm đặc biệt IIB....................................................46
2.3.3 Vật liệu đắp lớp chuyển tiếp IIIA.................................................... 47
2.3.4 Vật liệu đắp vùng đá chính IIIB...................................................... 49
2.3.5 Vật liệu đắp vùng đá đổ hạ lưu IIIC...............................................51
2.3.6 Vật liệu đắp lớp IA, IB, IIID, IIIE, IIIF và các lớp khác................52
2.4 Những khả năng đáp ứng khi khai thác thực tế và những vấn đề gặp
phải khi khai thác vật liệu khả năng đáp ứng về thiết bị thi công...............54
2.5 Cơ sở lý luận lựa chọn và điều chính các thông số đầm nén.................55
2.6 Kết luận chương II.................................................................................58
CHƯƠNG 3 QUY TẮC ĐIỀU CHỈNH ĐẦM NÉN CÁC KHỐI ĐẮP TẠI HIỆN
TRƯỜNG.............................................................................................................60
3.1 u cầu thiết bị đầm nén và tính tốn thơng số thiết bị........................60
3.1.1 Thiết bị thí nghiệm đầm nén hiện trường........................................60
3.2 Khái niệm về cơng tác thí nghiệm đầm nén hiện trường cho các khn
đắp................................................................................................................63
3.2.1 Mục đích làm thí nghiệm.................................................................63
3.2.2 Phương pháp tiến hành thí nghiệm đầm nén hiện trường...............64
3.2.3 Các bước làm thí nghiệm đầm nén hiện trường..............................65
3.2.4 Thiết bị thí nghiệm đầm nén hiện trường........................................65
3.3 Yêu cầu thí nghiệm hiện trường và yêu cầu lấy mẫu thí nghiệm tại một
số cơng trình CFRD.....................................................................................65

3.4 Xây dựng nguyên tắc điều chỉnh tại hiện trường khi các yếu tố đầu vào
thay đổi........................................................................................................67
3.4.1 Nguyên tắc chung............................................................................ 67
3.4.2 Điều chỉnh cho các khối đắp...........................................................68
3.5 Kết luận chương 3..................................................................................80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..........................................................................81
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 84


DANH MỤC HÌNH
ẢNH
Hình 1.1. Mặt cắt lịng sơng đập Ialy...................................................................7
Hình 1.2. Mặt cắt lịng sơng đập Storvant..........................................................11
Hình 1.3. Mặt cắ ngang lịng sơng đập An Sơn - Trung Quốc............................15
Hình 1.4. Mặt cắt ngang lịng sơng đập Cửa Đạt...............................................20
Hình 1.5. Phân vùng thân đập đá đổ..................................................................23
Hình 2.1 : Mặt cắt ngang đập điển hình............................................................36
Hình 2.2 : Cấp phối hạt thiết kế lớp IIA tại đập Cửa Đạt...................................46
Hình 2.3 : Cấp phối hạt thiết kế lớp IIB tại đập Cửa Đạt...................................47
Hình 2.4 : Cấp phối hạt thiết kế lớp IIIA tại đập Cửa Đạt.................................49
Hình 2.5 : Cấp phối hạt thiết kế lớp IIIB tại đập Cửa Đạt..................................51
Hình 2.2: Biểu đồ quan hệ các thơng số đầm nén..............................................56
Hình 2.3: Biểu đồ quan hệ các thơng số đầm nén vật liệu khơng dính...............57
Hình 3.1 Biểu đồ quan hệ số lần đầm và dung trọng điển hình – khi cấp phối hạt
lớn
.........................................................................................................................
69
Hình 3.2 biểu đồ quan hệ số lần đầm và dung trong – dạng đường cấp phối thứ

2.71 Hình: 3.3 Dạng biểu đồ quan hệ ứng với 2 dạng cấp phối..........................72
Hình 3-4: Dạng biểu đồ quan hệ ứng với dạng cấp phối tiệm cận đường bao dưới
74
Hình 3.5: Dạng biểu đồ quan hệ ứng với dạng cấp phối nằm giữa hai đường bao
75
Hình 3.7 Dạng biểu đồ quan hệ ứng với dạng cấp phối gần đường bao dưới......77
Hình 3.8: Dạng biểu đồ ứng với dạng cấp phối sát đường bao trên....................78
Hình 3.9 Dạng biểu đồ ứng với vật liệu có cấp phối tốt, tăng chiều dày............79
Hình 3.10 Dạng biểu đồ quan hệ ứng với 2 dạng cấp phối , 2 chiều dày rải.......79


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật đập Đa Nhim...................................................12
Bảng 1.2 Bảng thơng số kỹ thuật chính của đập An Sơn....................................14
Bảng 1.3 Thơng số kỹ thuật chính của đập Ma Bảng Khánh..............................16
Bảng 1.4 Gradient cho phép của nền.................................................................18
Bảng 1.5 Cấp cơng trình theo chiều cao đập và tính chất nền............................21
Bảng 1.6: Một số CFRD trên thế giới đã và đang xây dựng cao trên 100m........30
Bảng 1.7 Một số CFRD ở Trung Quốc đã và đang xây dựng trên 100m............31
Bảng 2.1. Bảng chọn độ rỗng đá đắp.................................................................40
Bảng 2.2 Độ rỗng cho phép của các vùng vật liệu trong thân CFRD.................43
Bảng 2.3 Tỷ lệ cấp phối lớp đệm IIA theo đề nghị của ICOLD.........................44
Bảng 2.4 Thành phần cấp phối lớp đệm IIA của đập Cửa Đạt...........................45
Bảng 2.5 Thành phần cấp phối lớp đệm đặc biệt IIB của đập Cửa Đạt...............47
Bảng 2.6 Thành phần cấp phối lớp chuyển tiếp IIIA của đập Cửa Đạt...............49
Bảng 2.7 Thành phần cấp phối lớp đá chính IIIB của đập Cửa Đạt....................50
Bảng 2.8 Thành phần cấp phối lớp đá đổ hhạ lưu IIIC của đập Cửa Đạt............52
Bảng 3.1: Các thông số kỹ thuật máy đầm XSM 220.......................................60
Bảng 3.2: Các thông số kỹ thuật máy đầm Dynapac.........................................61
Bảng 3.3: Các thông số kỹ thuật máy đầm CLG622.........................................62

Bảng 3.4: Tổng hợp kết quả thí nghiệm điển hình đối với dạng cấp phối thứ nhất.
69
Bảng 3.5: Tổng hợp kết quả thí nghiệm điển hình đối với dạng cấp phối thứ hai
............................................................................................................................70
Bảng 3.6 Tổng hợp kết quả thí nghiệm điển hình đối với dạng cấp phối thứ 3...72
Bảng 3.7 Tổng hợp kết quả thí nghiệm điển hình đối với dạng cấp phối sát
đường bao dưới
.........................................................................................................................
73
Bảng 3.8 Tổng hợp kết quả thí nghiệm điển hình cho dạng đường cấp phối nằm
giữa 2 đường bao


DANH MỤC BẢNG
..........................................................................................................................
74


Bảng 3.9 Tổng hợp kết quả thí nghiệm với dạng cấp phối sát đường dưới.........76
Bảng 3.10 Tổng hợp kết quả thí nghiệm với dạng cấp phối sát đường bao trên..77
Bảng 3.11 Tổng hợp kết quả thí nghiệm với dạng cấp phối giữa 2 đường bao...78


1

MỞ ĐẦU
Đập đá đổ chống thấm bằng bê tông bản mặt (Concrete Face Rockfill
Dams - viết tắt là CFRD) là đập đắp bằngđá cấp phối đầm nện, chống thấm
bằng các tấm bê tông ở mặt thượng lưu, liên kết với bản chân bê tơng và nền
đập. Đây là loại hình đập được phát triển ở nhiều nước trên thế giới như

Trung quốc, Brazil, Mỹ… trong vài ba thập niên gần đây. Đập có kết cấu
khác với các loại đập vật liệu tại chỗ khác là tuyến chống thấm thân đập ln
ln được bố trí ở thượng lưu. Khối đá đổ với cấp phối khác nhau nằm ở phía
sau là bộ phận chịu lưc chính đảm bảo ổn định cho đập.
CFRD ngày càng được hồn thiện hơn về phương pháp tính tốn cũng
như kỹ thuật xây dựng. Loại đập này có ưu điểm là chủ động được thời gian
thi cơng, ít ảnh hưởng đến thời tiết nên rút ngắn được thời gian xây dựng cơng
trình. Loại đập này cịn có thể được sử dụng xả lũ thi công qua đập đang đắp
dở nên giảm được giá thành đáng kể, đạt hiệu quả kinh tế cao và giảm thiểu
rủi ro. Tuy nhiên, để phát huy được chất lượng và lợi thế của CFRD địi hỏi
phải có sơ đồ tổ chức thi cơng mang tính khoa học cao, thiết bị xe máy phải
hiện đại và đồng bộ, công tác khảo sát thiết kế cũng phải đáp ứng được các
yêu cầu rất khắt khe, đặc biệt là công tác đắp đập.
Hiện nay công tác thi công CFRD ở nước ta đã được ứng dụng trong việc
xây dựng một số cơng trình thủy lợi - thủy điện như: thủy điện Tun Quang,
cơng trình thủy lợi - thủy điện Quảng Trị, cơng trình thủy lợi đầu mối hồ chứa
nước Cửa Đạt, tuy vậy công tác thiết kế, thi công chủ yếu vẫn dựa nhiều vào
kinh nghiệm và các tài liệu của nước ngoài, nhất là Trung Quốc, nước có
nhiều thành tựu và kinh nghiệm trong cơng nghệ thi công đập CFRD.
Nội dung của đề tài này tập trung nghiên cứu phân tích đưa ra giải
pháp điều chỉnh một số thông số đầm nén hiện trường khi yếu tố đầu vào
của vật liệu thay đổi so với ban đầu, cụ thể dựa trên cơ sở nghiên cứu và


phân các kết quả thí nghiệm đầm nén của cơng trình đầu mối thủy lợi
Cửa Đạt (Thanh Hố).
I. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1. Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là đập đá đổ chống thấm bằng bản mặt bê
tông. Cụ thể hơn là nghiên cứu thông số đầm nén trong thi công CFRD.

2. Phạm vi nghiên cứu :
Trên cơ sở phân tích và tổng hợp các tài liệu thí nghiệm thực tế tại một
số cơng trình đã thi cơng, luận văn sẽ tập trung vào việc điều chỉnh thông đầm
nén tại hiện trường như số lần đầm nén khi có dự dao động về đường cấp phối
vật liệu, các yếu tố khác xem như khơng đổi do thường ít thay đổi hoặc ảnh
hưởng khơng lớn đến dung trọng của khối đắp.
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Nguyên tắc xuyên suốt cho vật liệu các khối đắp của CFRD là vật liệu có
cấp phối liên tục. Cơng tác đầm nén trong thi công CFRD là một trong những
yếu tố quan trọng quyết định đến tiến độ, chất lượng của đập. Vì vậy việc
phải có được một cơng nghệ đầm nén hợp lý và có quy trình để chủ động điều
chỉnh trong q trình thi cơng trên cơ sở có sự thay đổi của vật liệu và thiết bị
là rất cần thiết và mang tính cấp bách. Cơng nghệ đầm nén hợp lý được xây
dựng trên cơ sở thí nghiệm đầm nén hiện trường. Tuy nhiên ở Việt Nam
CFRD thường có thời gian thi cơng kéo dài, thiết bị thi công chưa đồng bộ,
vật liệu đưa vào đắp đập không phải lúc nào cũng đạt được cấp phối tối ưu
nhất, vật liệu đắp đại trà cũng có thể có cấp phối thay đổi so với cấp phối
trong thí nghiệm mặc dùng đều phải nằm trong đường bao do thiết kế quy
định. Thực tế hiện trường đặt ra khi thi cơng CFRD cấp phối vật liệu sẽ có
những biến động. Trên cơ sở phân tích các tài liệu là kết quả thí nghiệm đã
được thực hiện ở cả giai đoạn thí nghiệm và giai đoạn thi cơng đại trà. Dựa


vào các yếu tố chính ảnh hưởng đến dung trọng đầm nén như cấp phối vật
liệu, loại đầm, chiều dày lớp đầm, số lần đầm, Luận văn tập trung tổng hợp và
phân tích, tìm số lần đầm tối thiểu để đạt dung trọng thiết kế khi đường cấp
phối của vật liệu dao động đến cận trên hoặc cận dưới của đường bao cấp
phối cho phép, các yếu tố khác được xem như không đổi. Tại hiện trường thi
công cần sự điều chỉnh hợp lý, tăng hoặc giảm số lần đầm, kịp thời điều chỉnh
công tác khai thác vật liệu. Thực tế khi thi cơng trong q trình lấy mẫu để

kiểmtra có nhữngmẫuchưađạtcầnxem xétđiềuchỉnhbằngsốlầnđầm.
III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phân tích và tổng hợp các kết quả thí nghiệm hiện trường của giai đoạn
đầm thí nghiệm, kết hợp với tài liệu thí nghiệm trong hồ sơ quản lý chất
lượng của cơng trình đầu mối thủy lợi hồ chứa nước Cửa Đạt, tỉnh Thanh Hóa
đã thi cơng hồn thành bàn giao đưa vào sử dụng, để phục vụ công tác nghiên
cứu.
Tài liệu quản lý chất lượng bao gồm các biên bản nghiệm thu, biên bản
lấy mẫu thí nghiệm, nhật ký thi cơng trong hồ sơ quản lý chất lượng của cơng
trình Cửa Đạt.
Tài liệu thí nghiệm đầm nén do Trung tâm Tư vấn khoa học công nghệ
và Phát triển tài nguyên nước, Tổng hội Xây dựng Việt Nam.


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐÁ ĐỔ
Đập đá đổ có cấu tạo gồm hai bộ phận chủ yếu là khối chịu lực có hệ số
thấm lớn, độ ổn định cao được cấu tạo từ đá đổ, đất đá hỗ hợp có cấp phối
liên tục v.v…) và khối chống thấm có thể là đất hoặc vật liệu nhân tạo khác
có khả năng chống thấm tốt như bê tông, atsphalt. Đập thường có khối lượng
đắp lớn và phần lớn là vật liệu khai thác tại chỗ: đá khai thác ở mỏ, đá đào
móng cơng trình hoặc sỏi đá tự nhiên. Dạng mặt cắt đập đá đổ, được phân ra
nhiều vùng mang tính hợp lý, đảm bảo kỹ thuật và đạt hiệu quả kinh tế cao.
Tuỳ theo điều kiện làm việc của các vùng trong thân đập và căn cứ vào
khả năng khai thác vật liệu trong vùng mà mặt cắt ngang của đập sẽ được tính
tốn để chọn ra mặt cắt hợp lý nhất. Sự hợp lý và kinh tế còn được thể hiện ở
chỗ luôn tồn tại trong mặt cắt đập một hoặc nhiều vùng vật liệu sử dụng lại đất
đá đào móng cơng trình. Đập đá đổ bê tơng bản mặt là một dạng đập trong
nhóm đập đá đổ.
1.1. Phân loại đập đá đổ.

1.1.1. Phân loại theo cấu tạo mặt cắt đập.
1.1.1.1 Đập đá đổ có tường tâm chống thấm.
Đập đá đổ có tường tâm chống thấm có cấu tạo hai bên là lăng trụ đá, lõi
chống thấm ở giữa, vật liệu làm lõi chống thấm rất đa dạng nhưng thường
dùng nhất là đất á sét hoặc sét, bê tông hoặc bê tơng asphalt.
a. Đập đá đổ có lõi chống thấm bằng đất.
Để nói rõ về dạng đập này lấy mặt cắt điển hình là mặt cắt đập của Thủy điện
Ialy tỉnh Gia Lai cao 69m (xây dựng năm 1993-2001), đây là đập duy nhất
loại này do Việt Nam thiết kế, tính đến thời điểm đó. Việt Nam (hình 1.1).
- Yêu cầu về nền móng:


Địa chất nền đập của cơng trình Thủy điện Ialy khá tốt cho việc xây dựng đập
đá đổ, lõi đập ở phần lịng sơng và một phần ở sườn đồi đặt trên nền đá, đây là
loại đá rắn chắc nứt nẻ ít và đá rắn chắc nứt nẻ nhiều.
Lõi chống thấm đặt trên đá rắn chắc nứt nẻ ít có đổ bê tông phản áp
M150 dày 0.5m và tiến hành khoan phụt với 5 hàng khoan, mỗi hàng cách
nhau 3m. Vật liệu lõi chống thấm bằng đất á sét với hệ số thấm k=1x10-5cm/s,
chiều rộng đỉnh lõi b= 4m, hệ số mái của lõi là m=0.35. Bề mặt thượng lưu và
hạ lưu của đập được đắp bằng lớp đá quá cỡ có đường kính từ (0.8  1)m, mặt
thượng lưu là đá đổ tự nhiên, mặt hạ lưu đá xếp khan. Trong thời gian qua, ở
nước ta đa số các đập đá đổ đã thi cơng đều có mặt cắt tương tự như vậy. Các
vùng vật liệu của đập Ialy trên hình 1.1 như sau:
1- Lõi đất chống thấm đất á sét, chiều rộng đỉnh lõi b=4m, mái dốc
thượng hạ lưu của lõi m=0.35, với hệ số thấm k=1x10-5cm/s.
2- Cát lọc được bố trí ở thượng và hạ lưu của khối lõi với chiều dày 3m.
3- Đá dăm lọc bố trí kế tiếp lớp cát lọc ở thượng và hạ lưu với chiều dày
3m. 4a- Đá đắp chuyển tiếp được bố trí ở mặt ngồi lớp đá dăm lọc với
chiều

dày 4m.
4b- Đá đắp chính.
5- Lớp đá bảo vệ là đá có cường độ cao, đường kính hạt lớn thường là từ
(80100)cm, bố trí ở cả mái thượng và hạ lưu.
6- Khoan phụt xử lý nền.
- Các đặc điểm cần chú ý:
Vật liệu chủ yếu để xây dựng đập là vật liệu địa phương. Mặt cắt đập
thiết kế phù hợp với tình hình vật liệu tại chỗ, đất lõi có khả năng chống thấm
tốt nhưng khả năng chịu lực yếu được đặt vào lõi đập, đá đổ là vật liệu có
cường độ chống cắt cao hơn hẳn so với đất, được bố trí ở bên ngồi. Cách bố


trí này đã phát huy được hết các ưu điểm, hạn chế được nhược điểm của các
loại vật liệu. Hệ số ổn định của loại vật liệu này cao do vậy mà hệ số mái của
đập thường nhỏ, chính vì vậy mà hầu hết các đập cao trên thế giới đều là loại
đập này.


7

10
MNDGC

+518.0

+522.0

MNDBT+515.0

8

MNC

5

+490.0
+482.0

+500.0

4a

5
3

10

8
1
4b

2
4b
+453.5

6

Hình 1.1. Mặt cắt lịng sơng đập Ialy

+480.0

8

b. Đập đá đổ lõi chống thấm bằng bêtông asphalt.
Để nói rõ về dạng đập này lấy mặt cắt điển hình là mặt cắt đập Storvant ở
Nauy (hình 1.2), được khởi cơng xây dựng năm 1981 hồn thành năm 1987.
- u cầu về nền móng:
Lõi bê tơng asphalt phải đặt trên kết cấu bê tông và đặt trên nền đá
cứng, cần phải khoan phụt xử lý nền. Kết cấu bê tơng có thể đơn giản là một
khối bê tơng cốt thép hình chữ nhật, cũng có thể phải là một hành lang
khoan phụt ngầm dưới đáy đập. Nhưng nếu thiết kế theo dạng hành lang
khoan phụt ngầm thì giá thành của đập thường tăng khoảng 10% và thời
gian thi công sẽ kéo dài, theo kinh nghiệm thiết kế đập đất đá của Nauy thì
thời gian này thường là 1 năm.
Hành lang khoan phụt có tác dụng phục vụ cho cơng tác khoan phụt xử
lý nền, đồng thời cũng tốt cho việc quan trắc và theo dõi quá trình làm việc
của đập (ứng suất, biến dạng và thấm). Tuy nhiên theo các kết qủa nghiên cứu
mới đây nhận thấy tác dụng của hành lang khoan phụt là không đáng kể, hoặc
gần như khơng có. Sự thuận tiện chính mà nó mang lại phụ thuộc vào yêu cầu
của nền có thể khoan phụt bổ sung, gia cố thêm nền trong suốt quá trình vận
hành của cơng trình. Do vậy việc luận chứng sự cần thiết của hành lang khoan
phụt dựa chủ yếu vào quá trình gia tăng hệ số thấm theo thời gian của nền.
Ở đập Storvant khoan phụt được tiến hành với 3 hàng khoan, khoảng
cách giữa chúng là 1.5m, lỗ sâu nhất là 75m, tổng chiều dài 32140m, sử dụng
hết 180 tấn vữa. Tuy nhiên do đập Storvant có nền đá tốt, nên người ta không
xây dựng hành lang khoan phụt mà lõi chống thấm asphalt được đặt lên bệ đỡ
bê tông cốt thép đơn giản.
Kết cấu bê tông cốt thép đơn giản trên nền đá thơng thường có bề rộng từ
(4  5)m. Bê tông phải được chôn vào đá cứng ít nhất là 0.5m. Chiều dày tối
thiểu của bệ đỡ là 0.75m và thường thì khơng dày hơn 1.5m trên bề mặt đá.

- Yêu cầu đối với mặt cắt đập:
Mặt cắt của đập nói chung là giống như hình 1.2, lõi được bố trí nghiêng
về hạ lưu để làm giảm biến dạng theo phương ngang cho lõi trong q trình
vận hành có sự thay đổi về tải trọng nước ở thượng lưu. Thơng thường thì
chuyển vị của lõi về phía hạ lưu mà lớn hơn 50mm thì lõi asphalt phải đặt
nghiêng.
Chiều dày của lõi được tăng dần từng cấp 0.1m theo chiều cao của đập,
mỏng nhất ở đỉnh là 0.5m dày nhất ở đáy là 0.8m. Mặt tiếp xúc với bệ đỡbê
tông được đánh xờm bằng cát sau đó quét lên bề mặt một lớp hỗn hợp bitum
để tăng hiệu quả dính kết.
Lớp 2 là vật liệu lọc tự nhiên hoặc cấp phối mặt đá có đường kính hạt từ
(0  60)mm, chiều dày thường là 1.5m, trong q trình thi cơng được rải
thành từng lớp dày 0.2m và đầm nén bằng máy đầm rung.
Giữa lớp 2 và lớp 4a là lớp chuyển tiếp 3, cấp phối đá dăm tuyển chọn,
đường kính hạt từ (0  200)mm có chiều dày 4m, trong khi thi công rải thành
từng lớp dày 0.4m và đầm chặt bằng máy đầm rung. Lớp 4a là đá đổ, đường
kính hạt lớn nhất 0.4m rải thành từng lớp dày 0.8m. Lớp 4b là lớp đá đổ,
đường kính hạt lớn nhất 0.8m, rải thành từng lớp dày 1.2m và được đầm bằng
máy đầm rung.
Các vùng vật liệu của đập Storvant trên hình 1.2 như sau:
1- Lõi bê tơng asphalt có chiều dày thay đổi từ 0.5m ở trên đỉnh đến 0.8m ở
đáy.
2- Vật liệu lọc tự
nhiên. 3- Đá dăm
chuyển tiếp.
4a- Đá chuyển tiếp d= (0 
400)mm. 4b- Đá đắp đập d= (0 
800)mm.

5- Đá bảo vệ mái đập có chọn lọc.


6- Đá bảo vệ đỉnh đập có chọn lọc.
7- Đá tiêu nước có chọn lọc .
8- Khoan phụt xử lý nền.
- Đặc điểm cần lưu ý:
Vật liệu để xây dựng đập chủ yếu là đá có cường độ cao, khả năng chống
cắt lớn do vậy hệ số ổn định lớn dẫn đến hệ số mái đập nhỏ. Do lõi đập bằng
bê tơng asphalt, vật liệu gần như khơng thấm vì vậy rất thích hợp trong trường
hợp có mực nước thượng hạlưu thayđổi lớn. Thời gian thi công loại đập này
rất nhanh, q trình thi cơng ít chịu ảnh hưởng của thời tiết, chủ động được
tiến độ thi cơng.
Tuy có nhiều ưu điểm nhưng cũng có những khó khăn khi xây dựng loại
đập này là: yêu cầu địa chất nền phải tốt, thường phải là nền đá cứng chắc, đòi
hỏi phải có được cơng nghệ thi cơng tiên tiến, máy móc phải đồng bộ. Bên
cạnh đó, hiện nay việc đánh giá sự lão hóa của bê tơng asphalt theo thời gian
vẫn cịn là vấn đề vướng mắc chưa tìm ra lời giải, vì vậy khơng thể khẳng
định được tuổi thọ của đập.


11

MNDBT

+1061.0

6

+1055.0

5
5

3
4b

3

4a
2

2

Chi tiÕt 1

4a
+453.5

8

Hình 1.2. Mặt cắt lịng sơng đập Storvant

4b
7


12

c. Đập đất đá đổ lõi chống thấm bằng đất.

Đập đất đá đổ hỗn hợp là mặt cắt đập được sử dụng sớm ở nước ta, điển
hình là đập của Nhà máy thủy điện Hịa Bình do Nga thiết kế và đập Thủy
điện Đại Ninh do Nhật Bản thiết kế với sự phối hợp của Công ty TVXD Điện
2. Công trình Thủy điện Hịa Bình vừa được các chun gia Nga đánh giá lại
độ an tồn của cơng trình và đi đến kết luận: Hiện nay cơng trình làm việc an
toàn theo thiết kế và cần được tiếp tục theo dõi quan trắc.
Để nói rõ về dạng đập này lấy mặt cắt điển hình là mặt cắt đập Đa Nhim
thuộc cơng trình Thủy điện Đại Ninh, các thơng số thiết kế thống kê ở bảng
1.1.
- Yêu cầu về nền móng:
Nền móng được bóc bỏ hết lớp phong hố mạnh trên tồn bộ phạm vi
móng, riêng phần lõi đất được bóc đến lớp đá phong hoá vừa. Chân khay rộng
15m, được khoan phụt bằng 3 hàng khoan, khoảng cách giữa các hàng khoan
là 5m, khoảng chách giữa các hố trong hàng là 3m, chiều sâu khoan phụt 30m.
- Các thông số chính:
Bảng 1.1 Các thơng số kỹ thuật đập Đa Nhim.
TT

Thơng số Đơn vị

Trị số

1

Cao trình đỉnh đập

M

883.7

2

Chiều cao đập lớn nhất

M

52

3

Chiều rộng đỉnh đập

M

8

4

Mái dốc thượng, hạ lưu

5

Mực nước dâng bình thường

M

880

6

Mực nước chết

M

860

1:3.0

- Phân vùng vật liệu:
Đập Đa Nhim là đập đất đá hỗn hợp, mặt cắt đập được quy hoạch thành
nhiều khối:


- Khối đá đổ ở thượng lưu được khai thác từ mỏ.
- Khối đất đá hỗn hợp ở hạ lưu và một phần ở thượng lưu là tận dụng
khối lượng đào móng tràn xả lũ, đào móng cống dẫn dịng, đào hầm tuyến
năng lượng.
- Cấu tạo lõi đập:
Lõi đập bằng đất sét chống thấm khai thác tại mỏ, chiều rộng lõi ở đỉnh
b= 4m, có mái thoải về thượng và hạ lưu m=0.25, được đặt lên nền đá phong
hóa nhẹ.
- Đặc điểm cần lưu ý:
Loại đập này cũng có được các ưu điểm của đập đá đổ có lõi chống thấm
bằng đất, tuy nhiên nó có thể sử dụng nhiều loại đất tận dụng từ đào hố móng
cơng trình ( tràn, cống…). Nhược điểm của loại đập này là có các hệ số chống
cắt nhỏ hơn đá đổ chọn lọc nên hệ số mái đập thường thoải, khối lượng xây
dựng lớn hơn các loại đập đá đổ khác.
1.1.1.2 Đập đá đổ có tường nghiêng chống thấm.
Đập đá đổ có tường nghiêng chống thấm ở thượng lưu cũng rất thường
xuyên được áp dụng trong xây dựng cơng trình Thủy lợi-Thủy điện. Vật liệu

làm tường nghiêng có thể là đất á sét, sét hoặc bê tông, bê tông cốt thép bản
mặt, bê tơng asphanlt v.v... hình thức kết cấu rất đa dạng. Sau đây là một số
mặt cắt đập điển hình đã được xây dựng trên thế giới:
a. Đập đá đổ có tường nghiêng chống thấm bằng đất.
Đập đá đổ có tường nghiêng chống thấm bằng đất đã được xây dựng ở
nhiều nơi trên thế giới. Điển hình là mặt cắt đập An Sơn, tỉnh Quý ChâuTrung Quốc (hình 1.3). Đập được đặt trên nền đá sa thạch, phiến thạch, khả
năng ngăn nước tốt.
- Các thơng số chính:


Bảng 1.2 Bảng thơng số kỹ thuật chính của đập An Sơn
TT

Thơng số

Đơn vị

Trị số

1

Cao trình đỉnh đập

m

1577,3

2

Chiều cao đập lớn nhất

m

37.3

3

Chiều rộng đỉnh đập

m

6,0

4

Mái dốc thượng, hạ lưu

5

Mực nước dâng bình thường

m

1574,0

6

Mực nước gia cường

m

1575,86

1:2.5; 1:1.2

- Phân vùng vật liệu:
1- Tường nghiêng chống thấm bằng đất sét, chiều rộng đỉnh tường b=3m,
mái nghiêng thượng lưu của tường là mtl=2.5, hạ lưu là mhl=1.2, tường
nghiêng có bố trí chân khay có chiều rộng b=3m.
2- Đất thịt bảo vệ tường
nghiêng. 3- Đá lát khan chống
sóng.
4- Tầng lọc ngược bằng cát dày 20cm, đá dăm dày
30cm. 5- Đá xếp khan.
6- Khối đá đổ.
- Các đặc điểm cần lưu ý:
Để xây dựng loại đập này, nền cơng trình phải là đá có khả năng ngăn
nước tốt, vật liệu đất chống thấm phải đạt yêu cầu về kỹ thuật rất khắt khe.
Việc thi công tường nghiêng tương đối khó khăn và phụ thuộc rất nhiều vào
thời tiết. Thời tiết cũng ảnh hưởng lớn đến khả năng xây dựng của nó.


15

6

MNDGC+1575.85

+1577.3

+1577.7

MNDBT+1574.0

+1565.0

1

1
+1565.0

1

6

+1555.0
1

2

75

+1540.0

5

3

Hình 1.3. Mặt cắ ngang lịng sơng đập An Sơn - Trung
Quốc

1

+1555.0


16

b. Đập đá đổ chống thấm bằng bê tông asphanlt ở thượng lưu.
Với loại đập này điển hình là đập đã được xây dựng ở hồ chứa nước Ma
Bảng Khánh nằm trên sông Mai huyện Mai tỉnh Quảng Đông-Trung Quốc.
- Các thơng số chính:
Bảng 1.3 Thơng số kỹ thuật chính của đập Ma Bảng Khánh
TT

Thơng số

Đơn vị

Trị số

1

Cao trình đỉnh đập

M

140,86

2

Chiều cao đập lớn nhất

M

20,5

3

Chiều rộng đỉnh đập

M

5,0

4

Mái dốc thượng, hạ lưu

mhl=1,32;
mtl=1,2

5

Mực nước dâng bình thường

M

138,8

6

Mực gia cường

M

139,8

- Phân vùng vật liệu:
Tường nghiêng bằng bê tông asphalt là kết cấu kiểu đơn khơng có tầng
thốt nước gồm các lớp:
1- Có cấu tạo đặc biệt ngồi cùng là tầng kín nước dày d<0.2cm, tiếp đến lớp
phịng thấm bê tơng asphalt dày 8cm, lớp keo dính bằng bitum dày 10cm, tiếp
giáp với lớp 2 là lớp sơn bitum nóng.
2- Lớp

đá

xây

khan

dày

100cm. 3- Lớp đá xếp bằng thủ
công.
4- Lớp đá đổ.
Địa chất nền là đá sa thạch ít thấm nước trên là tầng cát sỏi mỏng. Mặt
dưới tại vị trí tường nghiêng tiếp xúc với nền người ta đã xây một tường bê
tông cắm đến tận đá tươi, tường nghiêng chống thấm được liên kết với tường

bê tông.