Mở đầu Khi thiết kế các đập cao tại các tuyến hẹp (hình 1.1), cần tính đến khả năng bố trí đường hầm 1 trong bờ đá nhằm dẫn nước đi tránh công trình đang xây dở. Khi chưa hoàn thành xây dựng các đường hầm này (với mục đích tháo nước mùa kiệt và 9 mùa lũ trong quá trình thi công), không thể bắt tay vào việc ngăn dòng, thực hiện các công việc chính liên quan đến đào kênh sau dốc nước tháo lũ cố định 2 và đổ đá vào thân đập 5. Điều này làm cho công trình chậm hoàn thành ít nhất một năm. Ngoài ra việc bố trí đường hầm tháo lũ thi công và công tác lấp một phần hoặc toàn bộ những đường hầm này cần kinh phí đáng kể, điều này dẫn đến chi phí xây dựng sẽ tăng lên.1:Lựa chọn bố trí công trình tháo trong công trình đầu mối.
1-Đường hầm thi công tháo lũ; 1’- đường hầm thi công tháo nước mùa kiệt; 2-Công trình tháo bên bờ (dốc nước); 3- công trình tháo lòng sông (có lỗ xả đáy); 4- đập đá đổ xây dở; 5- đập đã xây xong. Khi thiết kế đập trên các sông có lũ lớn, kích thước của các đường hầm thi công tạm thời nhiều khi lớn đến mức cần phải xem xét phương án bố trí công trình tháo cố định trong các đường hầm thi công 1 hoặc trong lòng sông 3 để trước mắt có thể tháo lũ thi công. Tuy nhiên kể cả trong trường hợp này những công việc chính liên quan đến xây dựng đập dâng sẽ bị chậm lại, ảnh hưởng đến tiến độ thi công. Ngoài ra bản thân công trình tháo cũng đắt hơn nhiều so với dốc nước hở trên bờ 2 có kết cấu đơn giản hơn nhiều trên nền đá.
Do đó việc bố trí công trình tháo theo điều kiện tháo lũ thi công thường không thực tế và dẫn đến việc kinh phí xây dựng tăng lên rất nhiều, lưu lượng lũ càng lớn thì giá thành càng tăng cao. Chi phí và thời gian phát sinh có thể được giảm xuống nếu như tháo cơn lũ thi công đầu tiên qua thân đập đá đổ xây dở. Điều này cho phép tránh được việc phải xây dựng đường hầm tháo lũ thi công tạm thời cũng như tránh được việc xây công 10 trình tháo cố định trên lòng sông (3) mà chỉ cần bố trí tại những cao trình thấp một đường hầm nhỏ hoặc cống dẫn nước (1’). Cống dẫn nước này về sau có thể sử dụng như lỗ xả đáy hoặc cửa lấy nước.
Trong thời gian xây dựng công trình, nó chủ yếu được sử dụng để tháo các lưu lượng nhỏ vào mùa kiệt. Để tháo những lưu lượng lũ lớn bằng những biện pháp phù hợp sử dụng đập đá đổ đang xây dở có vai trò như một công trình tháo lũ tạm thời. Sau khi tháo lũ năm đầu tiên và mực nước sông hạ xuống, việc xây dựng đập dâng (5) được tiếp tục với dự tính tháo lũ năm sau qua kênh dốc nước đã chuẩn bị trước (2) (hoặc qua đường hầm tại những cao trình cao hơn, đường hầm này được coi như công trình tháo cố định). Việc tháo lũ năm sau qua kênh dốc nước (2) cũng có thể thực hiện trong trường hợp khi đỉnh đập dâng (5) đã được nâng đến những cao trình không ngập nước nhưng tường chống thấm chưa hoàn thành, và vì lý do đó chỉ có lưu lượng thấm được thoát qua thân đập đá đổ.
Phương pháp tháo lũ thi công tràn qua đập xây dở là một phương pháp tương đối mới và chưa đề cập nhiều. Tuy nhiên trong một số điều kiện thuận lợi, phương pháp này đã được ứng dụng như ở đập Karachunovskaya,thủy điện Nurek, Toktogun…Trong tương lai, ở những công trình hồ chứa lớn của vùng Xi-bê-ri (Nga) và khu vực phía nam Liên Xô cũ, phương pháp tháo lũ thi công này trong nhiều trường hợp sẽ không những phù hợp mà còn cần thiết nữa. Nghiên cứu về kết cấu gia cố bảo vệ Thực tế xây dựng các công trình thủy lực, thủy điện ở Liên Xô cũ đã rút ra các kết cấu gia cố sau: + Gia cố đá hộc trên mái dốc hạ lưu đê quai hay đập đắp dở. a-Cắt dọc gia cố 11 b-Mặt bằng gia cố Hình 1.2: Tính toán dốc nước gia cố lòng dẫn bằng đá lớn, đá khối.
2- gia cố bằng đá lớn; Δl- dải đá được liền khối bằng bê tông Qua thí nghiệm và thực tế thi công một số công trình đã rút ra kết luận: Gia cố bằng đá cỡ lớn (d=1,50m) nhưng vẫn không ổn định khi xả lũ thi công lớn và thi công khó khăn. Do đó Liên Xô cũ đã khuyến cáo không nên áp dụng đá có kích thước lớn gia cố mái hạ lưu đê quai hạ lưu hay đập đá đổ xây dở. + Gia cố mái bằng tấm bê tông nguyên khối không đảm bảo vì tấm sẽ bị phá hoại bởi phản lực, lún không đều gây nứt gãy tấm bê tông. + Gia cố mái bằng các tấm lắp ghép có lỗ (hình 1.3b) có thể áp dụng được, nhưng vì hệ số ma sát giữa tấm và mái đá đổ nhỏ (k=0,6÷0,7), các tấm đặt trên mái tương đối dốc sẽ không ổn định chống trượt, vì thế mái đập cần làm thoải, đồng thời xem xét thêm các biện pháp ngăn trượt cho tấm, dẫn đến gia cố mái sẽ đắt lên.
Gia cố mái bằng các tấm lượn sóng là giải pháp dễ chấp nhận hơn cả trong trường hợp này.3: Kết cấu gia cố mái hạ của đập đá đổ a, Phủ mái bằng tấm liền khối (sơ đồ tượng trưng) b, Phủ mái bằng đệm bê tông cốt thép có lỗ c, Phủ mái bằng bê tông cốt thép liền khối có các dải thoát nước. 1-Lỗ thoát nước trong tấm. 2- Cốt thép của tấm. 3- Dải thoát nước trong tấm.
4- Các mũi phun để hướng dòng 5- Đá mỏ. 7- Các giá đỡ, nơi đá được kết thành khối nhờ bê tông + Lát mái bằng các tấm bê tông lắp ghép có để chừa lại các lỗ thoát nước có tính thực tế hơn cả, đặc biệt khi khi cần bảo vệ chống xói các dốc nước có độ dốc lớn. Hiện tượng đá bị trôi ra ngoài qua các lỗ thoát nước không xảy ra vì các dải lỗ này khá hẹp và trong các dải này còn có cốt thép. + Gia cố mái bằng các khiên và dầm có neo.
Tấm có neo được làm từ các dầm gỗ hoặc bê tông cốt thép ghép lại với nhau, sắp xếp dọc theo dòng chảy. Khi áp dụng trên các công trình xả tạm thời, các tấm này có thể làm đơn giản hơn. 13 Thay cho các tấm, người ta sử dụng các dầm gỗ hoặc bê tông cốt thép riêng rẽ, sắp xếp trên mái theo phương vuông góc dòng chảy. + Bảo vệ chống xói bằng cách bố trí công trình dâng nước trên mái hạ (hình1.4: Gia cố mái hạ của đập đá đổ a, Gia cố mái bằng dầm có neo.
b, Gia cố bằng bê tông cốt thép 1-Dầm có neo, 2- đá (không có vụn), 3- đá mỏ, 4- Khối đá được liên kết bằng bê tông, 5- Tường dâng- dốc nước, 6- Dầm chống, tạo thành lưới dầm; 7- Khối chống (dạng mũi) nhằm hướng dòng xoáy nước 1. Khái quát Đập đá đổ bê tông bản mặt hiện đại ở Trung Quốc từ năm 1985 đến nay đã xây dựng xong 20 công trình, đang xây 41 công trình, trong đó đập đá đổ bản mặt 47 công trình, 14 công trình đập đá cát cuội sỏi bản mặt, chiều cao 32m ∼ 95m, các 14 công trình đang xây dựng cao 35m ∼ 175m, trong đó về mặt dẫn dòng thi công và vượt lũ đã có nhiều kinh nghiệm. Nhất là xả lũ qua đập đá đổ đang thi công.Về phương án dẫn dòng và vượt lũ Thực tiễn Ở Trung Quốc đập đá đổ bản mặt thường dùng phương án dẫn dòng vượt lũ như sau: Mùa kiệt đê quai ngăn nước dùng tuynen dẫn dòng. Mùa lũ thì lợi dụng thân đập đá đổ đắp dâng cao đến tiêu chuẩn quy định để ngăn nước.
Thân đập là đập đá đổ bản mặt, xả lũ qua có hai hình thức + Một loại là ngăn nước vượt lũ, thì thân đập đá đổ sau khi ngăn sông trước mùa lũ năm thứ nhất (chỉ lũ lớn), thì tranh thủ đắp đến cao trình thiết kế ngăn nước vượt lũ (đập đá đổ đa phần đắp theo mặt cắt kinh tế), dùng tuynen dẫn dòng xả lũ thi công như công trình Chu Thụ Kiều, Hoa Sơn và đập Đông Tân … + Loại thứ hai là xả nước qua đập để vượt lũ, đập đá đổ sau khi chặn dòng mùa lũ năm thứ nhất, thân đập đá đổ thấp sau khi dùng biện pháp bảo vệ chống xói, thì do phần đỉnh đập đá đổ và tuynen dẫn dòng kết hợp tháo nước vượt lũ ; mùa lũ năm thứ hai lại dùng thân đập đá đổ sau khi đắp dâng cao để ngăn nước vượt lũ, như công trình Quan Môn Sơn, Tây Bắc Khẩu, Vạn An Khê, Liên Hoa, Thiên Sinh Kiều. Cũng có một số công trình do bố trí lực lượng thi công, thiết bị, tiền vốn…, sau khi chặn dòng qua hai mùa lũ, đập chính mới đắp đến cao trình thiết kế ngăn nước vượt lũ. Nhưng về tổng thể mà xét, các hạng mục đập bản mặt, về cơ bản đều có thể theo tổng tiến độ của cụm công trình đầu mối yêu cầu và đáp ứng được các hạng mục quan trọng chung hay không, có kế hoạch tiến hành xây dựng để thu được hiệu quả kinh tế kỹ thuật cần có.