CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÁI KÊNH CÔNG TRÌNH THỦY LỢI VÀ ỨNG DỤNG NEO XOẮN ĐỂ GIA CƯỜNG ỔN ĐỊNH CHO CẤU KIỆN BẢO VỆ MÁI 1.1 Các hình thức bảo vệ mái kênh mương ở Việt Nam, trên thế giới và các tồn tại kỹ thuật 1.1 Các hình thức bảo vệ mái kênh mương ở Việt Nam 1.1 Mái kênh đất có trồng cỏ hoặc gọi tắt là kênh đất Hình 1.1: Hệ thống kênh thủy lợi chưa kiên cố hóa (Nguồn: http://xdcb.vn/khcn/tintuc/Pages/) Kênh đất được xây dựng bằng đất với mái trồng cỏ, có kết cấu đơn giản, thi công nhanh, đáp ứng tốt nhu cầu tưới tiêu trong khu vực nội đồng nên thường được ứng dụng cho các kênh cấp ba, kênh nội đồng. Tuy nhiên loại kênh này thường chịu ảnh hưởng lớn bởi tác động từ thiên nhiên cũng như động vật gây hư hỏng, xuống cấp, ảnh hưởng đến việc dẫn nước phục vụ nông nghiệp. Sau một thời gian hoạt động thì lớp cỏ trên mái kênh phát triển làm cản trở dòng chảy. Chính vì vậy cần định kỳ có những biện pháp nạo vét, dọn dẹp để đảm bảo nhiệm vụ dẫn nước của kênh.2, kênh đất, bảo vệ mái bằng biện pháp trồng cỏ, sau một thời gian sử dụng cỏ mọc cao gây cản trở dòng chảy, sạt lở mái kênh do hang hốc, bùn đất lắng đọng làm giảm hiệu quả dẫn nước và mất mỹ quan.
5 luan an Hình 1.2: Nạo vét kênh để đảm bảo dòng chảy ở tỉnh Bắc Ninh Do kênh bằng đất mái cỏ nhanh bị xuống cấp, thường xuyên phải bảo dưỡng mới đáp ứng được nhu cầu dẫn nước. Ngoài ra, tại các vị trí quan trọng như sau công trình đầu mối hay những nơi có dòng chảy xiết, loại kênh này không đáp ứng được yêu cầu ổn định. Từ đó, đã có nhiều dạng kết cấu kênh mương được đưa ra để kiên cố hóa tại những vị trí này.2 Bảo vệ mái kênh bằng đá xây hoặc đá lát chít mạch Kênh đá lát chít mạch hoặc kênh đá xây vữa cũng là một trong những kết cấu bảo vệ mái kênh phổ biến ở nước ta. Tuy nhiên, hình thức này có yêu cầu địa chất nền cao hơn, thường chỉ áp dụng khi kênh đi qua lớp đất nền tốt.
Ở những vùng có nguồn vật liệu đá lát nhiều, giải pháp kênh đá xây bảo vệ mái là phổ biến.3 là một đoạn kênh đá xây trong chiến dịch làm thủy lợi nội đồng ở Nam Định.3: Thi công đá xây bảo vệ mái kênh ở Nam Định (Nguồn: http://namdinhtv.vn/kinh-te/) 6 luan an 1.3 Bảo vệ mái kênh bằng bê tông tấm lắp ghép Các tấm bê tông đúc sẵn có kích thước thông thường là 600 x 600 x 80mm mác M150 đến M250 được ghép với nhau trên mái kênh. Các tấm này được chế tạo ở một nơi và chở đến nơi khác để gia cố, thuận tiện cho thi công.4 là hình ảnh thi công bảo vệ mái kênh bằng bê tông tấm lắp ghép trên tuyến kênh tưới có hệ số mái kênh m=1,0 tại xã Cát Trinh, huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định.4: Thi công bảo vệ mái kênh bằng tấm lát bê tông đúc sẵn (Nguồn: http://www.vn) Hình thức bảo vệ này có kết cấu đơn giản, thi công nhanh, đảm bảo được khả năng dẫn nước nhưng yêu cầu kỹ thuật khó được như tính toán, một số nguyên nhân được kể đến như sau: - Tấm lát mỏng nên không đảm bảo chất lượng, thép trong tấm lát nhanh chóng bị rỉ và trong quá trình vận chuyển các tấm lát từ cơ sở đúc đến công trình, dễ xảy ra sứt mẻ hay vỡ tấm lát gây tốn kém. - Thi công trong điều kiện phải đảm bảo tưới nên nhiều khi chỉ lát đáy và một số hàng gần đáy kênh, chưa kịp trát kín các góc vát tấm lát đã phải dẫn nước nên bùn đất lấp đầy, sau này trát vữa nhanh bị long tróc. - Do bề mặt mái kênh được ghép bởi các tấm lát nên kẽ hở giữa các tấm lát không được trát kín, sau một thời gian dẫn nước bị bùn lấp, tạo điều kiện cho cỏ mọc đầy mái kênh, việc vệ sinh cắt cỏ khó thực hiện, từ đó độ nhám mái kênh tăng, ảnh hưởng đến việc dẫn nước.
7 luan an - Khả năng liên kết giữa các tấm lát với nhau và với mái kênh kém nên dễ bị bung, bật các tấm lát. - Việc lót vải địa kỹ thuật dưới tấm lát đối với mái kênh đào chỉ sau một vài trận mưa mái kênh dễ bị sạt. Nguyên nhân chính là vải địa kỹ thuật bị nước ngầm kéo theo bùn đất bịt kín, không có khả năng thoát nước làm tăng áp lực nước ngầm gây sụt lở từng mảng lớn. - Công nghệ gia cố này chủ yếu thi công bằng biện pháp thủ công nên giá thành xây dựng cao.4 Bảo vệ mái kênh bằng bê tông đổ tại chỗ không ván khuôn Bảo vệ mái kênh đổ bê tông trực tiếp không ván khuôn đơn giản tuy nhiên lại khó đạt được yêu cầu kỹ thuật và có nhiều nhược điểm như: - Bê tông khó trải đều trên bề mặt mái nghiêng, thường dồn xuống nền kênh, chất lượng bê tông mái kênh không đồng đều.
Các viên đá nặng hơn sẽ dồn xuống phía dưới. - Độ liên kết mái kênh bê tông và bờ kênh kém dễ xảy ra hư hỏng mái kênh. - Chất lượng công trình nhanh chóng bị xuống cấp bởi các yếu tố từ thiên nhiên và con người.5: Bảo vệ mái kênh bằng bê tông đổ tại chỗ không ván khuôn (Nguồn: https://www.vn) 8 luan an 1.5 Bảo vệ mái kênh bằng bê tông có ván khuôn trượt Ván khuôn được chế tạo dài 5 m, rộng 0,7m, nặng từ 1,0 tấn đến 1,2 tấn. Sau khi phần đất mái kênh, bộ phận lớp lọc, cốt thép (nếu có) đã hoàn thành theo yêu cầu thiết kế thì bê tông mái kênh được đổ từ phía dưới đáy kênh dần lên phía trên đỉnh mái kênh, ván khuôn được kéo trượt theo hai thanh kê có chiều dày bằng độ dày thiết kế của bê tông bằng pa lăng xích kéo tay.
Ưu điểm: bê tông bảo vệ mái kênh được đầm chặt, phẳng, đẹp, quá trình đổ bê tông mái kênh được thực hiện liên tục. Biện pháp này thích hợp khi thi công các kết cấu bê tông bảo vệ mái kênh có chiều dày từ 20cm trở lên, biện pháp này cũng đã áp dụng để thi công bảo vệ mái kênh xả nhà máy nhiệt điện Phả Lại với chiều dày lớp bảo vệ 30cm.6: Đổ bê tông mái kênh Ngàn Trươi bằng ván khuôn trượt (Nguồn:http://xdcb.vn/khcn/tintuc/Pages/) Nhược điểm: đối với hiện trường hẹp, việc vận chuyển ván khuôn trượt khó khăn, hiện tại mới áp dụng đối với mặt cắt kênh kích thước lớn; chưa có định mức, đơn giá phù hợp. - Thiết bị để san đầm bê tông mái phức tạp và tốn kém.6 Bảo vệ mái kênh bằng bê tông không ván khuôn sử dụng thiết bị chuyên dụng (dàn trống lăn rải bê tông cải tiến) Bảo vệ mái kênh bằng bê tông không ván khuôn có sử dụng thiết bị dàn trống lăn rải bê tông được áp dụng ở những nước tiên tiến, công nghệ này của công ty Gomaco-Mỹ, 9 luan an thiết bị thi công đắt, vì vậy công ty xây dựng thủy lợi Lâm Đồng đã nghiên cứu chế tạo thiết bị trong nước (hình 1.7) có cải tiến thành thi công một bên mái kênh để thi công kênh Phước Hòa [4]. Kết quả thi công cho thấy chất lượng bê tông tương đối tốt (hình 1.7: Thiết bị tự chế kiểu dàn trống lăn rải bê tông thi công mái kênh Phước Hòa Hình 1.8: Hoàn thành thi công bê tông mái kênh Phước Hòa Giải pháp thi công này có những ưu điểm và hạn chế như sau: Ưu điểm: bê tông được đầm bằng trống quay, lu, rung nên khối bê tông đặc chắc, mặt bê tông phẳng, đẹp do giàn máy luôn di chuyển trên ray với cao trình đã được định chuẩn theo chiều dày thiết kế; rút ngắn thời gian xây dựng (nếu dùng tấm lát đúc sẵn 10 luan an phải có thời gian đúc, vận chuyển, tập kết, công lát thủ công, chít mạch …); thiết bị, công nghệ có tính tự động hóa cao, cần ít người vận hành.
Nhược điểm: thiết bị phù hợp với thi công khối lượng lớn, thiết bị chưa được chế tạo phổ thông để sử dụng với mọi kích thước của kênh. Chưa có đơn giá xây dựng cho thiết bị.7 Bảo vệ mái kênh sử dụng công nghệ vật liệu neoweb Neoweb là các dải bằng vật liệu nhựa Novel Polymeric Alloy tổng hợp được đục lỗ, tạo nhám và liên kết với nhau thành mạng lưới dạng tổ ong. Khi được chèn lấp bê tông tạo ra một kết cấu liên hợp bền vững để bảo vệ mái kênh. Neoweb đã được ứng dụng tại hệ thống kênh công trình Phú Ninh ở Quảng Nam trong dự án cải thiện nông nghiệp có tưới do WB tài trợ (dự án WB7) [5].
Gần đây, công nghệ Neoweb được áp dụng tại tuyến kênh chính Bắc-dự án thủy lợi Krông Pách Thượng-Đắc Lak [6] với các thông số kỹ thuật như thể hiện ở hình 1. Neoweb 445-75, chiều cao ô ngăn 7.5m, kích thước ô 29cm x 34cm, khoảng cách mối hàn 44,5cm, chèn bê tông M200 dày 10cm. Cọc neo thép D10, L=40cm, mật độ trung bình 1cọc/m2. Ống hạ áp được bố trí tại vị trí hai bên mái, và đáy kênh (với mặt cắt ngang đào).9: Mặt cắt ngang kênh ứng dụng công nghệ Neoweb bảo vệ mái.
11 luan an Hình 1.10: Thi công neoweb tại dự án kênh chính Bắc Ưu điểm: đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật của công trình, độ bền vật liệu neoweb cao. Kỹ thuật thi công không quá phức tạp, không đòi hỏi nhiều thiết bị máy móc phức tạp. Bề mặt bê tông phẳng đẹp. Nhược điểm: thi công gặp khó khăn trong việc neo định vị ổn định ô lưới neoweb, công tác bảo dưỡng bê tông đặc biệt vào mùa nắng nóng.
Vì liên kết mảng lớn nên chỉ phù hợp với nền đất tương đối tốt, chưa có định mức xây dựng, một số tư vấn tính giá thành còn cao so với đổ bê tông tại chỗ.2 Một số giải pháp bảo vệ mái kênh mương trên thế giới Trên thế giới có hai quốc gia điển hình trong thiết kế hệ thống kênh mương tưới tiêu là Hà Lan và Ấn độ. Ở các quốc gia này, mái kênh mương thường được bê tông hóa dưới các hình thức rất kiên cố.1 Bảo vệ mái kênh bằng cừ bê tông cốt thép Hình 1.11: Bảo vệ mái kênh tiêu trong các đô thị tại Hà Lan (https://www.com/) 12 luan an Giải pháp này được sử dụng bảo vệ mái kênh tiêu ở các đô thị, khu dân cư tập trung. Ưu diểm của giải pháp này là ổn định, bền vững, tiết kiệm đất. Nhưng nhược điểm của giải pháp này là đắt, đầu tư ban đầu khá cao, kỹ thuật phức tạp.