Nổ mìn khai thác đá đắp đập Cửa Đạt và những bài học kinh nghiệm (Luận văn thạc sĩ file wowrd)

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

HUỲNH HỒNG SƠN

NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ ĐẮP ĐẬP CỬA ĐẠT VÀ NHỮNG
BÀI HỌC KINH NGHIỆM

LUẬN VĂN THẠC SĨ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

HUỲNH HỒNG SƠN

HÀ NỘI, NĂM 2016


NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ ĐẮP ĐẬP CỬA ĐẠT VÀ NHỮNG
BÀI HỌC KINH NGHIỆM

Chuyên ngành: QUẢN LÝ XÂY DỰNG
Mã số: 60580302

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS. LÊ VĂN HÙNG

HÀ NỘI, NĂM 2016

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. 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 (nếu có) đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn

Huỳnh Hồng Sơn

iii


LỜI CÁM ƠN
Để hồn thành chương trình cao học và viết luận văn này, ngoài nỗ lực học tập của bản
thân, tác giả nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của q thầy cơ của
Trường Đại học Thủy lợi. Lời đầu tiên, tác giả xin chân thành cám ơn đến quý thầy cô
giáo Trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là thầy cô đã tận tình giảng dạy tại khóa học
23C12.
Tác giả xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Lê Văn Hùng đã dành nhiều thời gian,
quan tâm hướng dẫn tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cám ơn đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi, cùng quý
thầy cơ Khoa Cơng trình và q thầy cơ Phịng Đào tạo đại học và sau đại học đã tạo
điều kiện cho tơi học tập và hồn thành khóa học.
Cuối cùng tơi xin cám ơn tấm lịng của những người bạn bè. Đồng nghiệp trong cơ
quan đã động viên, khích lệ tơi trong suốt q trình học tập và làm luận văn này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng hồn thiện luận văn, nhưng khơng tránh khỏi những thiếu
sót, rất mong nhận được những đóng góp quý báu của quý Thầy, Cô giáo và các bạn.
Xin chân thành cám ơn./.
Hà Nội, tháng 2 năm 2017

Tác giả luận văn

Huỳnh Hồng Sơn


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG BIỂU.......................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................. vii
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NỔ MÌN TRONG XÂY DỰNG VÀ YÊU CẦU
KỸ THUẬT VỀ THI CÔNG ĐẬP ĐÁ ĐỔ................................................................... 4
1.1

Tổng quan về ứng dụng nổ mìn trong xây dựng thủy lợi ở Việt Nam..............4

1.2

Tổng quan về phát triển đập đá đổ.................................................................... 7

1.2.1

Sự phát triển đập trên thế giới.................................................................... 7

1.2.2

Sự phát triển đập ở Việt Nam..................................................................... 9

1.3

Yêu cầu về thiết kế và thi công đập đá đắp đầm nén bản mặt bê tông............11

1.3.1

Yêu cầu về thiết kế.................................................................................. 11

1.3.2

Yêu cầu về thi công đập đá đắp đầm nén bản mặt bê tông.......................12

1.4

Yêu cầu về thi công và công tác khai thác vật liệu......................................... 12

1.4.1

Kỹ thuật thi công đá đổ............................................................................ 12

1.4.2

Kỹ thuật thi công đá đắp đầm nén............................................................ 16

1.4.3

Công tác vật liệu...................................................................................... 19

1.5

Đặt vấn đề nghiên cứu.................................................................................... 25

Kết luận chương 1.................................................................................................... 26
CHƯƠNG 2
ĐẮP ĐẬP
2.1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ
27

Lý luận cơ bản về nổ mìn............................................................................... 27

2.1.1

Khái niệm................................................................................................ 27

2.1.2

Lý luận cơ bản về nổ phá......................................................................... 27

2.1.3

Tác dụng của mặt thoáng và sự hình thành phễu nổ................................29

2.1.4

Tính tốn lượng thuốc nổ......................................................................... 31

2.2

Vật liệu nổ trong xây dựng............................................................................. 34

2.2.1

Thuốc nổ.................................................................................................. 34

2.2.2

Các thiết bị gây nổ................................................................................... 36

2.3

Các phương pháp nổ mìn trong lỗ khoan........................................................ 37


2.3.1

Phương pháp nổ mìn lỗ nơng................................................................... 37

2.3.2

Phương pháp nổ mìn lỗ sâu...................................................................... 38

2.3.3

Phương pháp nổ mìn bầu......................................................................... 39

2.3.4

Phương pháp nổ mìn phân đoạn khơng khí.............................................. 39

2.3.5

Phương pháp nổ mìn vi sai...................................................................... 43

2.4

Tính chất của đá và chỉ tiêu thuốc nổ............................................................. 44

2.4.1

Đặc trưng cơ lý của đá trong công tác nổ phá.......................................... 44

2.4.2

Lựa chọn chỉ tiêu thuốc nổ....................................................................... 48

2.5

Đập đá đầm nén và những yêu cầu cơ bản về vật liệu đắp.............................50

2.5.1

Yêu cầu về vật liệu đắp đập..................................................................... 51

2.5.2

Yêu cầu thiết kế vật liệu đắp đập đá đầm nén bản mặt bê tông................53

2.5.3

Yêu cầu về kỹ thuật và chất lượng khối đắp............................................ 54

Kết luận chương 2.................................................................................................... 60
CHƯƠNG 3
NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ Ở CỬA ĐẠT VÀ BÀI HỌC
KINH NGHIỆM62
3.1

Giới thiệu về cơng trình.................................................................................. 62

3.1.1

Qui mơ cơng trình đầu mối thủy lợi Cửa Đạt........................................... 62

3.1.2

Các chỉ tiêu thông số và kỹ thuật lưu vực đập Cửa Đạt...........................67

3.2

Kết quả thí nghiệm và qui trình khai thác....................................................... 69

3.2.1

Thí nghiệm nổ mìn hiện trường đắp đập.................................................. 69

3.2.2

Các bước tiến hành thí nghiệm................................................................ 70

3.2.3

Phân tích, đánh giá kết quả thí nghiệm.................................................... 80

3.2.4

Quy trình khai thác.................................................................................. 81

3.3

Bài học kinh nghiệm....................................................................................... 82

Kết luận chương 3.................................................................................................... 83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................... 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 87
PHỤ LỤC.................................................................................................................... 89


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình1.1 Sơ đồ hệ thống đường hầm thủy điện Hịa Bình............................................. 5
Hình1.2 Nổ mìn viền tạo ta luy đường lên vai trái đập Sơn La..................................... 6
Hình1.3 Nạp thuốc khi nổ mìn thí nghiệm tại mỏ đá 9A, Cửa Đạt của bộ môn Thi
Công, Trường Đại học Thủy lợi 2007............................................................................ 7
Hình1.4 Đường cong thành phần hạt (cấp phối hạt). D10, D30, D60 – Là đường kính
mắt sàng mà đất đá lọt qua chiếm 10%, 30%, 60% khối lượng mẫu đất đá đem sàng. 23
Hình 2.1 Biểu đồ thể hiện biến đổi ứng suất theo thời gian khi nổ mìn......................28
Hình 2.2 Sơ đồ tác dụng nổ phá.................................................................................. 29
Hình 2.3 Sơ đồ phễu nổ. W- đường cản ngắn nhất; r- bán kính phễu nổ; R- bán kính
phá hoại; h- độ sâu nhìn thấy....................................................................................... 30
Hình 2.4 Nổ mìn với bao thuốc hình dài..................................................................... 33

Hình 2.5 Cấu tao kíp nổ.............................................................................................. 36
Hình 2.6 Sơ đồ bố trí nổ mìn lỗ nơng.......................................................................... 37
Hình 2.7 Sơ đồ bố trí nổ mìn lỗ sâu............................................................................ 38
Hình 2.8 Sơ đồ bố trí nổ mìn bầu................................................................................ 39
Hình 2.9 Mức độ phá vỡ tầng phụ thuộc vào thời gian và cấu tạo bao thuốc..............40
Hình 2.10 Sự thay đổi áp lực nổ phá theo thời gian của khơng khí trong lỗ khoan.....41
Hình 2.11 Các thơng số cơ bản của nổ mìn lưu cột khơng khí....................................41
Hình 2.12 Biểu đồ tương quan k theo cơng thức (2-17) với nhóm đá có độ cứng khác
nhau............................................................................................................................. 42
Hình 2.13 Kích thước tương đối của các cục đá phụ thuộc vào tỉ số p =

..............43

Qp

Qc

Hình 2.14 Mặt cắt ngang đập điển hình...................................................................... 51
Hình 3.1 Vị trí cơng trình đầu mối Cửa Đạt................................................................ 62
Hình 3.2 Sơ đồ nạp thuốc vào lỗ khoan và cách xác định đường cản ngắn nhất thực tế
Wt................................................................................................................................. 71
Hình 3.3 Sơ đồ phễu nổ.............................................................................................. 72
Hình 3.5 Sơ đồ nạp thuốc vào lỗ khoan...................................................................... 76
Hình 3.6 Sơ đồ mạng gây nổ hình sóng...................................................................... 77
Hình 3.7 Máy khoan tự hành bánh xích...................................................................... 81


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Một số đập lớn đã được xây dựng trước năm 1970 [1]...................................8
Bảng 1.2 Số lượng và phân loại hồ chứa thuỷ lợi ( theo CTTL).................................... 9

Bảng 1.3 Thống kê đập đá đổ...................................................................................... 10
Bảng 1.4 Cấp phối đá đắp đập chính San Gabriel (1939) cao 114m............................23
Bảng 1.5 Cơ sở tính lượng đá cần thiết và yêu cầu về trữ lượng mỏ [2]......................25
Bảng 2.1 Phân cấp đất đá khi nổ mìn theo mức độ nứt nẻ [15], [14]..........................45
Bảng 2.2 Bảng phân cấp đất đá theo Hội cơ học đá quốc tế - ISRM [17]...................46
Bảng 2.3 Phân loại đất, đá của giáo sư M.M Protodiakonov...................................... 47
Bảng 2.4 Độ rỗng cho phép của các vùng vật liệu trong thân CFRD..........................52
Bảng 2.5 Các chỉ tiêu thiết kế đối với các khối đắp IIA, IIB, IIIA và IIIB.................53
Bảng 2.6 Cấp phối khối đá chính IIIB của đập Cửa Đạt............................................. 54
Bảng 2.7 Cấp phối đá khối hạ lưu IIIC của đập Cửa Đạt............................................ 54
Bảng 2.8 Tỷ lệ cấp phối lớp đệm IIA theo đề nghị của ICOLD................................... 55
Bảng 3.1 Đặc trưng về khí tượng thủy văn.................................................................. 67
Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm hiện trường xác định lượng hao thuốc đơn vị cho đá của
mỏ 9A thuộc lớp 8, cơng trình Cửa Đạt:..................................................................... 72
Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm hiện trường xác định lượng hao thuốc đơn vị của mỏ 9A
thuộc lớp 9,công trình Cửa Đạt:................................................................................... 74
Bảng 3.5 Tổng hợp các ơ nổ thí nghiệm cấp phối cơng trình Cửa Đạt......................... 77
Bảng 3.6 Các thông số khoan nổ cho các loại đá thuộc lớp 8 và lớp 9 của mỏ đá 9A,
cơng trình Cửa Đạt....................................................................................................... 78
Bảng 3.7 Thống kê số lượng mẫu thí nghiệm xác định thành phần cấp phối của cơng
trình Cửa Đạt............................................................................................................... 80


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ĐHTL Đại học Thủy lợi
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
LVThS Luận văn Thạc sĩ


MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Đập vật liệu địa phương nói chung và đập đá đổ nói riêng phát triển rất mạnh do có
nhiều ưu điểm nổi trội. Đặc biệt là tính thích ứng với mọi loại nền và động đất, kỹ
thuật thi cơng khơng địi hỏi phức tạp và phù hợp với phát triển của thiết bị thi công cơ
giới công suất lớn.
Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, phần lớn các đập cao thuộc các hệ thống cơng
trình đầu mối thủy lợi thủy điện là đập đá đổ có tường nghiêng hoặc tường lõi chống
thấm và đập đá đắp đầm nén chống thấm bằng bản mặt bê tông.
Việc xây dựng đập lớn bằng đá đổ hoặc đá đắp đều yêu cầu khối lượng lớn đá đắp đập
(hàng chục triệu m3 đá). Công tác khai thác đá chủ yếu bằng phương pháp nổ mìn om
(nổ mìn tơi) trong lỗ khoan. Do yêu cầu đá đắp phải đạt cấp phối nhất định nên khi nổ
mìn đáp ứng cấp phối là cơng tác rất khó khăn địi hỏi kỹ thuật và phương pháp nổ mìn
phù hợp về mọi phương diện. Những năm xây dựng cơng trình Cửa Đạt, bộ môn Thi
Công (nay là bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dưng) đã thực hiện thành công
phương pháp nổ mìn cấp phối đắp đập, tiết kiệm rất lớn chi phí phối trộn đá đạt cấp
phối thiết kế đắp đập. Các tác giả chủ trì và tham gia dự án đã công bố nhiều bài báo
khoa học nhưng để hồn thiện hơn cũng cịn nhiều nội dung cần đề cập để giúp những
người làm cơng tác nổ mìn khai thác đá trong xây dựng dễ tham khảo ứng dụng. Vì
vậy, tác giả chọn đề tài "Nổ mìn khai thác đá đắp đập Cửa Đạt và những bài học
kinh nghiệm".
2. Mục đích của đề tài
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn, đánh giá và rút ra một số bài học kinh
nghiệm cho cơng tác nổ mìn khai thác đá hiệu quả.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Cách tiếp cận:

10


Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, tác giả luận văn đã dựa trên cách tiếp cận lý thuyết

và thực tiễn sản xuất.
Phương pháp nghiên cứu:
Để thực hiện đề tài, tác giả sử dụng chủ yếu các phương pháp nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu tổng quan về đập đá đổ và khai thác đá phục vụ đắp đập;
- Nghiên cứu lý luận cơ bản về nổ mìn và ứng dụng thực tế;
- Tổng kết kinh nghiệm và phương pháp chuyên gia.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là thi công đập đá đổ và đập đá đắp đầm nén.
Phạm vi nghiên cứu:
Phạm vi nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực tiễn sản xuất cơng tác nổ mìn khai thác
đá đạt cấp phối đắp đập.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Đề tài góp phần làm phong phú ứng dụng nổ mìn trong xây dựng, đặc biệt là nổ mìn
cấp phối đắp đập đá.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Các bài học kinh nghiệm phục vụ công tác nổ mìn khai thác đá.
Kết quả dự kiến đạt được:
- Tổng quan những vấn đề cơ bản về công nghệ thi công đập đá đổ, trọng tâm là công
tác đá;


- Từ cơ sở khoa học và thực tiễn, đánh giá và đề xuất một số giải pháp liên quan đến
nổ mìn khai thác đá hiệu quả.


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NỔ MÌN TRONG XÂY DỰNG VÀ
YÊU CẦU KỸ THUẬT VỀ THI CÔNG ĐẬP ĐÁ ĐỔ

1.1 Tổng quan về ứng dụng nổ mìn trong xây dựng thủy lợi ở Việt Nam
Từ lâu con người đã biết sử dụng năng lượng chất nổ. Đặc biệt từ đầu thế kỷ 20 đến
nay do có nhiều thành tựu về lý thuyết nổ cũng như về công nghiệp chế tạo thuốc nổ
và thiết bị gây nổ nên việc sử dụng năng lượng nổ ngày càng phát triển rộng rãi.
Việt Nam ta ứng dụng nổ mìn được sử rộng rãi như nổ mìn khai thác đá để đắp đập,
đào kênh dẫn nước, đào móng, đào đường hầm vv…. khi xây dựng các cơng trình thủy
lợi và các cơng trình khác có sử dụng đến biện pháp nổ mìn đã đạt được kết quả tốt.
Thực tế đã chứng minh tính ưu việt của phương pháp này về các mặt: Rút ngắn thời
gian thi công, khắc phục được ảnh hưởng của thời thiết, giảm bớt số lượng mấy móc,
thiết bị trong thi cơng và lao động cần thiết, đồng thời giảm giá thành công trình. Vì
vậy cơng tác nổ mìn ở Việt Nam ta tuy cịn non trẻ nhưng nó đã trở thành một trong
những phương pháp thi công hiện đại nhất.
Những năm 1980, thi cơng đào hệ thống đường hầm thủy điện Hịa Bình, nổ mìn khai
thác đá đắp đập Hịa Bình, lực lượng chuyên gia nổ mìn đào hầm và khai thác đá của
Việt Nam đã trưởng thành nhanh chóng, tiền đề cho sự phát triển kỹ thuật thi cơng nổ
mìn của chúng ta ngày nay, tiền đề cho thành tựu đào hầm Hải Vân.


Hình1.1 Sơ đồ hệ thống đường hầm thủy điện Hịa Bình
Ngành Thủy lợi, trước năm 1980, đã ứng dụng nổ mìn đào móng cơng trình thủy lợi.
Điển hình là móng đập tràn Yên Lập, móng đập tràn Kẻ Gỗ, có sự đóng góp quyết
định của đội ngũ giảng viên Bộ môn Thi Công, Trường Đại học Thủy lợi.
Kỹ thuật nổ mìn viền được ứng dụng rộng rãi tại nhiều cơng trình thủy lợi thủy điện
trong thi cơng đào hầm, đào móng cơng trình.


Hình1.2 Nổ mìn viền tạo ta luy đường lên vai trái đập Sơn La


Hình1.3 Nạp thuốc khi nổ mìn thí nghiệm tại mỏ đá 9A, Cửa Đạt của bộ môn Thi

Công, Trường Đại học Thủy lợi 2007
1.2 Tổng quan về phát triển đập đá đổ
Đập đất đá đổ là loại đập chủ yếu sử dụng vật liệu địa phương. Vì nhu cầu sử dụng
nguồn nước tại các sông, suối ngày một tăng và không ngừng phát triển, các đập ngăn
nước để tạo ra các hồ chứa, hoặc nhằm dâng cột nước đầu nguồn được xây dựng ngày
càng nhiều. Do lại đập này có nhiều ưu điểm và lợi thế nên đập vật liệu địa phương,
chủ yếu là đập đất. Đập đất đá đổ bảo vệ mái được ứng dụng nhiều so với các loại đập
khác như đập bê tông, đập đá xây…. Tuy tỉ lệ số lượng đập đất đá đổ so với đập bê
tơng ở mỗi quốc gia trên thế giới có khác nhau nhưng nói chung đập đá đổ ln chiến
tỉ lê cao.
1.2.1 Sự phát triển đập trên thế giới
Lịch sử phát triển đập đất đá có từ rất lâu nhưng trước năm 1900 chưa có đập vật liệu
địa phương nào cao trên 50m, cho đến năm 1930 vẫn chưa có đập nào cao trên 100m.
Trên thế giới vào nửa sau của thế kỷ XIX ở một số nước như (Anh, Pháp, Mỹ) đã bắt
đầu một chương trình xây dựng xây dựng các cơng trình thuỷ lợi lớn. Do đó xuất hiện


các u cầu cần thiết cho việc tính tốn và nghiên cứu những phương pháp xây dựng
phù hợp. Cuối thế kỷ XIX đã có những phương pháp tính khác nhau về ổn định và
thấm cho đập. Phương pháp đắp đập bằng cơ giới thuỷ lực (Phương pháp bồi lắng) đã
được ứng dụng phổ biến ở Mỹ.
Trong những năm 1920 – 1930 việc xây dựng đập rất phát triển. Nhờ ứng dụng cơ giới
hố cao, nhiều đập cao và có khối lượng đào đắp lớn, sử dụng đa dạng vật liệu đất, đá,
cát, sỏi. Đập đá đổ có tường nghiêng chống thấm bằng các loại vật liệu như bê tông,
nhựa đường, gỗ...đã bắt đầu được xây dựng phổ biến.
Ngày nay có rất nhiều đập cao là đập đất, đá hốn hợp như: Đập Anderson Ranch (tại
Mỹ) xây dựng năm 1950 cao 139m; Đập Xerơ Pongxong ( tại Pháp ) xây năm 1961
cao 122m; Đập Bariri ( Brazin) xây năm 1967 cao 112m......( Ngơ trí viềng và nnk,
2004, tr. 108).
ICOLD là một tổ chức phi chính phủ nhưng là tổ chức đại diện cho hơn 80 nước xây

dựng đập. Tổ chức này xúc tiến trao đổi ý kiến và rút kinh nghiệm giữa các khu vực
trong thiết kế, xây dựng và vận hành, bao gồm cả điều kiện môi trường. Mặt khác hội
đập lớn nhiều nước đã công trên các website của mình danh mục đập và hồ chứa. Cụ
thể. Hội đập lớn Nhật bản (JCOLD) thống kê các đập cao 15 – 30m (chủ yếu là đập
đất ) được xây dựng từ năm 400 đến 2009 có khoảng 2300 đập; Đập cao trên 30m từ
năm 700 đến 2009 ( chủ yếu là đập đất hoặc đập đất đá hỗn hợp )vì đây là loại đạp
chịu động đất tốt nhất mà nhật bản là Quốc gia chịu động đất thường xuyên.
Trước năm 1950, trong tổng số các loại đập đất, đá và đập bê tơng có chiều cao trên
15m đã được xây dựng trên thế giới thì đập đất, đá chiếm tỷ lệ khoảng 62%. Vào
những năm 1951 đến 1977 tỷ lệ là 75% và vao những năm 1978 đến 1982 do sự phát
triển mạnh của các thiết bị cơ giới cỡ lớn mà tỷ lệ này là 83,5%. Những năm trở lại
đây do có sự phát triển của loại đập trọng lực bằng bê tơng đầm lăn thì tỷ lệ trên có
giảm nhưng các đập lớn bằng vật liệu đất đá vẫn phát triển rất mạnh, đập lớn bằng vật
liệu địa phương chiếm 82,9% . [1] (ICOLD, 1988a).
Bảng 1.1 Một số đập lớn đã được xây dựng trước năm 1970 [1]


Chiều

Tên đập

Quốc gia

Sông

Loại đập

Nurek

Nga

Vakhs

Đá đổ tường lõi đất

300

1971

Maika

Canada

Kolumbia

Đá đổ tường lõi đất

240

1971

Oravill

Mỹ

Fezen

Đá đổ tường lõi đất

224

1967

Tepukstepek

Mexico

Lerma

Đá xếp bản mặt bê tông

37

1927

Kuoich

Anh

Gir Gerry

Đá xếp bản mặt bê tông

33

1956

Axuan

Ai cập

Nin

Đá đổ tường lõi đất

125

1970

cao ( m)

Năm

1.2.2 Sự phát triển đập ở Việt Nam
Ở Việt nam, trước năm 1964 việc xây dựng hồ chứa diễn ra chậm, có ít hồ chứa được
xây dựng trong giai đoạn này. Sau năm 1964 dặc biết khi đất nước thống nhất thì việc
xây dựng hồ chứa phát triển mạnh. Cũng từ năm 1976 đến nay số hồ chứa xây dựng
mới chiếm 67%. Không những tốc độ phát triển mạnh, mà về quy mơ cơng trình cũng
được xây dựng lớn lên không ngừng, đến thời gian hiện tại đã có nhiều hồ lớn, đập cao
ở những nơi có điều kiện tự nhiên và công tác thi công phức tạp.
Thống kê (theo CTTL) năm 2012 có 6648; năm 2015 có 6663 hồ chứa nước thuỷ lợi
các loại.
Hồ chứa nước lớn năm 2012 có 551 hồ. Các tính có nhiều hồ lớn như: Lạng sơn: 45
hồ; Nhệ an: 33 hồ; Quảng nam: 23 hồ; Bình định: 28 hồ; Đắc lắc: 38 hồ; Đắc nông: 15
hồ. Chủ yếu đập ở các hồ chứa này là đập đất đập đất, đá hỗn hợp.
Bảng 1.2 Số lượng và phân loại hồ chứa thuỷ lợi ( theo CTTL)
Dung tích hồ
>100

10-100

5-10

3-5

1-3

0,2 -1

<0,2

Tổng

16

87

68

84

459

1752

4182

6648

3

( triệu m )
Thống kê
2012


Thống kê
2015

19

105

179

520

821

1743

3285

6663

Bảng trên cho chúng ta thấy hồ chứa thuỷ lợi thời gian qua nâng cấp rất nhiều hồ chứa,
hồ xây mới ít nên con số thống kê năm 2015 khác nhiều năm 2012 theo CTTL. Tuy
nhiên số lượng đập được thống kê theo chiều cao H = 15- 30m và H> 30m chưa có con
số chính xác. (Theo thống kê của PGS.TS Lê Văn Hùng, Bộ môn Công nghệ xây
dựng, Trường Đại học thuỷ lợi) vê hồ và đập do CTTL quản lý đến năm 2015 số đập

cao từ 30m trở lên là 63 hồ; số hồ cao từ 15m đến dưới 30m là 492 hồ.
Đập lớn có chiều cao trên 50m phổ biến nhất do Bộ công thương và các chủ đạp khác
quản lý chủ yếu là đập thuỷ điện. Ngồi ra loại đập bê tơng và bê tông đầm lăn, đá đổ
và đá đổ bản mặt bê tông chiếm đa số.
Đập đá đổ được ứng dụng rộng rãi cho đập có chiều cao lớn như: Thác bà, hồ bình,
Hàm thuận- Đa mi vv…Các đập này chống thấm chủ yếu là lõi giữa bằng đất sét. Nếu
chống thấm bằng đất sét ở giữa hoặc tường nghiêng cũng bằng đất sét có đặc điểm
chịu động đất tốt, ổn định. Nhưng do hệ số mái quá thoải nên rất tốn kém về vật liệu,
đường tháo nước thi công ta phải làm dài nên cũng tốn kém. Ngoài ra loại đập này cịn
bị hạn chế là khó khăn khi thi cơng trong điều kiên mùa mưa . Do đường thi công,
công tác khoan nổ khó khăn …
Bảng 1.3 Thống kê đập đá đổ
TT

Tên đập

Trên sông

Loại đập

Chiều cao ( m)

Năm

1

Thác Bà

Chảy

Đá đổ tường lõi đất

46

1964- 1975

2

Hồ Bình

Đà

Đá đổ tường lõi đất

128

1979- 1991

3

Tun Quang

Gâm

Đá đắp bản mặt bê tông

93

2002- 2008

4

Cửa Đạt

Chu

Đá đắp bản mặt bê tông

118

2003- 2009

5

Rào Quán

Rào Quán

Đá đắp bản mặt bê tông

75

2003-2008

6

Truồi

Truồi

Đất đá hỗn hợp

49

1996- 2002

7

Vĩnh Sơn

Đất đá hỗn hợp

37

1992- 1994


8

Sông Hinh

Hinh

Đất đá hỗn hợp

42

1995

9

Sông Ba Hạ

Ba

Đất đá hỗn hợp

60

2004-2009

10

Đá Bàn

3 Suối

Đất đá hỗn hợp

42

1976-1985

11

Đại Ninh

Luỹ

Đất đá hỗn hợp

50

2003-2008

12

YAly

Sê san

Đá đổ lõi giữa

69

1993-2002

13

Easoup

Ea Súp

Đất đất

26

2001-2007

14

Trị An

Đồng Nai

Đất đất

40

1984- 1991

15

Thác Mơ

Bé

Đất đá hỗn hợp

46

1991-1995

16

Dầu Tiếng

Sài gòn

Đất đất

27

1981-1985

Ba

Đá đổ bản mặt bê tông

60

2011

Đá đổ bản mặt bê tông

102

2006-2011

Đá đổ bản mặt bê tông

98

2015

17

Ankhê Kanak

18

Sekaman 3

19

Sông Bung

Nậm
PNoi
Bung

1.3 Yêu cầu về thiết kế và thi công đập đá đắp đầm nén bản mặt bê tông
Việt nam đã ứng dụng xây dựng đập đá đổ đầm nén bản mặt bê tông (Concrete Face
Rockfill Dam – CFRD) khá nhiều trong những năm gần đây (Bảng 1.3). Loại đập này
có mặt cắt gọn so với đập đá đổ (không đầm nén), sử dụng các loại lu rung cỡ lớn để
đầm đá theo từng lớp. Đập chống thấm bằng bản mặt bê tông cốt thép.
1.3.1 Yêu cầu về thiết kế
Khi thiết kế đập đá đổ nói chung hay tất cả các loại đập khác yêu cầu về thiết kế phải
tuân thủ nghiêm túc các bước sau đây.


1) Đập và nền đập phải ổn định trong thời gian thi công và đưa vào vận hành khai
thác;
2) Thấm qua nền và thân đập không gây mất nước quá lớn trong hồ chứa, khơng
gây xói ngầm;
3) Khơng cho phép nước tràn qua đỉnh đập;
4) Có các thiết bị bảo vệ đập khỏi bị tác hại của sóng, gió, mưa, nắng…..
5) Lựa chọn loại đập đá đắp dầm nén bản mặt bê tông cấu tạo các bộ phận, thời
gian thi công hợp lý, sử dụng và quản lý thuận lợi, giá thành rẻ.
Tuân thủ đúng QCVN 04-05/ 2012 BNNPTNT. Các quy định chủ yếu về thiết kế cơng

trình thủy lợi.
1.3.2 Yêu cầu về thi công đập đá đắp đầm nén bản mặt bê tông
Về nguyên tắc dây chuyền thi công rải, san, đầm cho đập đá đắp đầm nén vẫn giống
như dây chuyển thi công cho đập đất hốn hợp. Tuy nhiên trong q trình thi cơng cần
trú trọng mối quan hệ giữa các khối đắp khác nhau như tường tâm, các khối chuyển
tiếp, khối đá đổ về trình tự đắp và chiều dày của mỗi lớp rải. Việc đầm nén thường sử
dụng đầm lu rung bánh hơi hoặc bánh thép, chiều dày của lớp rải 1÷ 2m. Đầm bánh
hơi có bộ phận rung 10÷50T, đầm bánh thép >19÷25T, rung > 32T.
Cường dộ thi công thường chia ra các giai đoạn và trình tự thi cơng các khối đắp khác
nhau trên cơ sở phương án dẫn dòng và thời hạn thi công đã định. Cường độ thi công
của mỗi giai đoạn còn phụ thuộc và khối lượng và thời gian hồn thành khối lượng đó.
Trong suốt q trình thi cơng các khâu phải phối hợp nhịp nhàng, tuần tự, không sảy ra
trường hợp bỏ tróng một cơng đoạn nào. Sẽ dẫn đến làm giảm tiến độ.
1.4 Yêu cầu về thi công và công tác khai thác vật liệu
1.4.1 Kỹ thuật thi công đá đổ
Cấu tạo của đập đá đổ bao gồm hai bộ phận chủ yếu là khối chịu lực có hệ số thấm
lớn, độ ổn định cao và khối chống thấm. Tùy thuộc vào cấu tạo và vị trí của khối


chống thấm mà trình tự thi cơng đập đá đổ có khác nhau và đập có tên gọi khác nhau.
Nhưng nhìn chung cơng nghệ thi cơng đập đá đổ gồm các bước sau:
− Đào móng cơng trình, khoan phụt xử lí nền, chống thấm qua nền
− Nổ mìn cấp phối khai thác đá
− Đắp đá, sử dụng thiết bị đầm lu rung tải trọng ≥ 30 tấn (nếu là đá đầm nén như
đập Tuyên Quang, Đập Cửa Đạt); Đá đổ tự lèn (nếu là đá đổ như đập Hịa Bính,
Đập Thác Bà)
− Thi công khối chống thấm
Giữa khối chịu lực và khối chống thấm có các lớp đệm, chuyển tiếp để tránh
xói ngầm (lọc ngược) hoặc để giảm bớt lún, chuyển dịch của khối chống thấm.
-Trong luận văn này tác giả chỉ nghiên cứu và đi sâu vào chuyên mục kỹ thuật thi công

đập đá đầm nén. Đập đá đổ thường dùng vật liệu tại chỗ, kỹ thuật thi công đơn giản.
Thi công đập đá đổ là một dây chuyền sản xuất liên tục bao gồm các khâu. Nổ mìn
khai thác đá, đào đá vận chuyển, đổ, san, đầm. Trong vận chuyển đá phải xét đến việc
vận chuyển đá lên mặt đập trong các thời kỳ đập nâng cao dần
1.4.1.1 Những điều cần chú ý và những đặc điểm của thi cơng đập đá đổ
-

Khối lượng cơng trình đắp đá thường rất lớn.

-

Kỹ thuật thi công đập đá đổ tương đối đơn giản có thể thi cơng bằng cơ giới
hoặc thủ cơng.

-

Khi thi cơng ta có thể cơ giới hố toàn bộ các dây chuyền sản xuất nhờ vậy ta
đắp được nhiều đập cao.

-

Thi công đập đá đổ ta cần chú ý và coi trọng cơng tác đẫn dịng thi công để bảo
đảm tiến độ thi công nhịp nhàng đặc biệt ở giai đoạn lấp sông (hạp long) là
phức tạp nhất.

-

Trong khu vực đập và bãi khai thavs vật liệu phải có cơng trình tháo nước để
đảm bảo tồn bộ khu vực thi công luôn khô, ráo.

1.4.1.2 Nguyên tắc thi công cơ giới đối với đập đá đổ
-

Phải đảm bảo cho các máy chủ yếu phát huy được tác dụng cao nhất do đó các
máy dào, xúc đá như máy đào 1 gàu và công tác khoan nổ mìn là nhiện vụ hồn
thành trong khâu khai thác vật liệu.

-

Số lượng các máy và phương tiện vận chuyển trong một đây chuyền đồng bộ
được xác định bởi năng xuất của máy chủ yếu. Số lượng đây chuyền được xác
định bởi khối lượng công việc và thời gian hoàn thành.

-

Việc lựa chọn thành phần thiết bị máy thi công, nhân công cho một dây chuyền
đồng bộ được tiến hành cho từng cơng trình bằng cách so sánh các phương án
theo chỉ tiêu thiết kế kỹ thuật.

-

Qui hoạch bãi vật liệu:

Vật liệu dùng đắp đập thường là đá, đất làm lõi chống thấm các bãi vật liệu trong các
thời kỳ thiết kế đều phải thăm dò mới mức độ khác nhau, nội dung cơng việc gồm đo
đạc địa hình, khoan thăm dị địa chất lấy mẫu thí nghiệm, tính toán trữ lượng v.v...
-

Nguyên tắc chọn bãi vật liệu

Chất lượng đất, đá phải phù hợp với yêu cầu thiết kế và tương đối đồng nhất. Đối với
đất đắp lõi chống thấm lượng ngậm nước không chênh lệch quá lớn so với lượng ngậm
nước tốt nhất.
Nên chọn bãi vật liệu gần đập để giảm quãng đường vận chuyển, nhưng cũng không
nên quá gần vì quá gần sẽ ảnh hưởng đến ổn định của đập, bãi vật liệu nên chọn cách
chân đập ít nhất là 100m.
Nên chon bãi vật liệu có lớp phủ mỏng, ít cây cối để thuận tiện cho việc khai thác.
Trành chọn bãi vật liệu có địa hình dốc, nơi vật liệu bị chôn quá sâu hoặc nằm dưới
mực nước ngầm. Chú ý địa thế của bãi vật liệu phải thuận tiện cho việc tháo nước mặt
và nước ngầm.


Chia bãi vật liệu thành bãi chủ yếu và bãi dự trữ. Trữ lượng của bãi chủ yếu phải lớn
hơn khối lượng đập tuef 50- 100%. Bãi vật liệu dự trữ nên chon ngồi lịng hồ để đề
phịng vãi chủ yếu bị ngập nước khi hồ trữ nước hoặc mực nước dâng cao làm cho vật
liệu quá độ ảm cho phép, trữ lượng bãi dự trữ thường bằng 20 – 30% bãi củ yếu.
-

Kế hoạch sử dụng bãi vật liệu:

Quá trình khai thác sử dụng bãi vật liệu cần theo nguyên tắc sau:
Lợi dụng đá, đất đào của những công trình khác lân cận để đắp đập, như vậy sẽ giảm
được giá thành cơng trình.
Trình tự sử dụng bãi vật liệu có liên quan đến vị trí đắp đập theo yêu cầu để tận dụng
hết vật liệu và tăng tốc độ đắp đập nên tuân theo quy định sâu: đá, đất chỗ thấp đắp nơi
thấp, chỗ cao đắp nơi cao, chỗ nào gần dùng trước chỗ nào xa dùng sau.
Để tránh trường hợp đường vận chuyển bị ngập nước nên sử dụng bãi vật liệu thượng
lưu trước, bãi vật liệu hạ lưu sau, hoặc để trành bớt vận chuyển chồng chéo nhau. Mở
rộng diện tích cơng tác, có thể đồng thời đùn cả bãi thượng, hạ lưu mục đích sao cho

cao trình mặt đập được đắp nhanh đảm bảo tiến độ thi cơng.
Cao trình của bãi vệt liệu phải phối hợp chặt chẽ với cao trình của các đoạn thân đập,
cần chú ý sắp xếp vận chuyển giữa các loại vật liệu, tránh hiện tượng vận chuyển
ngược chiều hoặc chồng chéo lên nhau.
Các bãi vật liệu ở các vị trí thuận tiện nên giành đến giai đoạn đắp đập đến cao trình
chống lũ.
-

Xúc và vận chuyển đá lên đập:

Trước khi khai thác bãi vật liệu ta cần phải don vệ sinh như chặt cây, bỏ lớp phủ, hoặc
lớp đất, đá khơng phù hợp cho cơng trình, đồng thời làm tốt hệ thống thoát nước đảm
bảo cho vật liêu đạt chuẩn, kết hợp làm cho đường vận chuyển luôn khô ráo.
Việc chọn công cụ hoặc máy đào và vận chuyển chủ yếu dựa vào các nhân tố sau:
+ Khối lượng công trình lớn hay nhỏ.


+ Cự ly vận chuyển xa hay gần.
+ Khối đá cần khai thác dày hay mỏng, nông hay sâu
Đập đá đổ được ứng dụng nhiều trên thế giới và việt nam. Ví dụ: Đập Hồ Bình cao
125m là đập đá đổ có tường tâm đất sét.
Hiện nay đập đá đổ và đá đổ bê tông bản mặt đang được ứng dụng nhiều vì có các ưu
diểm sau: chiều cao có thể > 100m thi cơng nhanh, ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời
thiết, về mùa lũ ta có thể cho nước tràn qua đập…
Ưu điểm:
-

Sử dụng vật liệu tại chỗ.

-

Ít chịu ảnh hưởng của thời tiết trong q trình thi cơng.

-

Kỹ thuật thi cơng đơn giản, trình tự thi cơng khơng phức tạp, mức độ cơ giới
hố cao.

-

Cho nước tràn qua nếu đang thi công vào mùa lũ.

-

Yêu cầu về nền móng khơng cao.

-

Thích hợp cho khu vực hay sảy ra động đất.

Nhược điểm:
-

Thân đập lún trương đối nhiều ( đập cao 100m, ngay sau khi dắp xong lún
70cm).

-

Khối lượng lớn.

-

Thời kỳ thi công thường phải xây dựng công trình dẫn dịng lớn ( vì bề rộng
mặt cắt đập lớn.

1.4.2 Kỹ thuật thi công đá đắp đầm nén
Đắp đập chỉ được tiến hành khi đã xử lý xong nền và vai đập. Công tác đắp tại khu
vực sát bản chân chỉ được tiến hành khi bê tông bản chân tương ứng đã hoàn thành và