chương I 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 bảo đảm 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. Xu hướng phát triển đập CFRD: + Tính toán lựa chọn cấp phối hợp lý giữa các vùng.
13 + Sử dụng máy móc thi công có năng suất lớn. + Nghiên cứu sử dụng bê tông mác cao, phụ gia và chất hộ trỡ khác trong bê tông như phụ gia gốc silica fume dùng kết hợp với phụ gia siêu dẻo để giảm lượng thấm và đạt cường độ cao, tăng độ bền cho bê tông. Nghiên cứu để xây dựng ở các loại nền khác nhau và nghiên cứu sự làm việc giữa nền - đập – bản mặt. Nghiên cứu khắc phục một số sự cố thường gặp trong quá trình thi công như nứt nẻ bề mặt bê tông.
Hiện ở Việt Nam đã có 6 đập được thiết kế và thi công bởi các đơn vị tư vấn và nhà thầu trong nước, trừ đập Sông Bung 2 đang xây dựng, các đập khác đang vận hành an toàn. Đây là bước tiến đáng kể của đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật trong nước trong việc tiếp cận và ứng dụng công nghệ tiên tiến trên thế giới về xây dựng đập. 14 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN HÌNH THỨC CHỐNG THẤM CHO ĐẬP ĐÁ ĐỔ 2.1 Các hình thức chống thấm cho đập đá đổ Đập đá đổ là vật liệu thấm nước với hệ số thấm khá lớn tùy theo độ chặt và thành phần hạt, do vậy trong đập đá đổ cần thiết phải có kết cấu chống thấm. Kết cấu chống thấm, gọi tắt là vật chống thấm (VCT) được làm bằng vật liệu có hệ số thấm nhỏ hơn rất nhiều so với đá đổ ( vật liệu đất) hoặc hầu như không thấm nước ( vật liệu không phải là đất) Về cấu tạo và vị trí VCT trong thân đập có hai loại: tường nghiêng nằm ở mái thượng lưu đập và lõi giữa ( bố trí trong thân đập).
Vật liệu của VCT được sử dụng phổ biến là đất ít thấm gọi là đất dính ( sét, á sét, bê tông sét) Trong trường hợp không có đất ở vùng xây dựng đập thỏa mãn yêu cầu làm VCT ( về khối lượng hoặc chất lượng) thì phải sử dụng VCT làm bằng bê tông, bê tông cốt thép, bê tông atphan, chất dẻo tổng hợp. Đập đá đổ có VCT bằng đất Vật chống thấm bằng đất gồm hai loại chính là tường nghiêng và lõi giữa được cấu tạo bằng các loại đất dính ít thấm nước như á sét, sét hoặc bê tông sét. a) Vật chống thấm bằng đất loại tường nghiêng Chiều dày tường nghiêng được xác định theo yêu cầu về gradian thấm J để đảm bảo không xảy ra biến dạng thấm của vật liệu tường nghiêng J=2-6. Chiều dày tối thiểu ở phần đỉnh của tường nghiêng được lấy theo điều kiện thi công, phụ thuộc vào phương pháp và thiết bị thi công.
Phía mặt ngoài mái thượng lưu của tường nghiêng được phủ lớp bảo vệ gia cố mái để chống sóng. Ví dụ đập đá đổ Miboro: Lớp 1 là lớp đá đổ loại đá granit; lớp 2 tầng lọc ngược bằng cát sỏi; lớp 3 là tường nghiêng bằng đất á sét. Đập đá đổ Miboro b) Vật chống thấm kiểu lõi giữa Lõi giữa là loại kết cấu chống thấm được sử dụng rất phổ biến trong đập đá đổ. Lõi giữa được chia làm hai loại: lõi thẳng đứng và lõi nghiêng.
Đập có lõi giữa thẳng đứng thông thường có khối lượng nhỏ nhất so với đập có tường nghiêng chống thấm và đập có lõi nghiêng. Lõi giữa của đập có thể chia thành lõi mỏng và lõi dày. Lõi mỏng khi tỉ số b/H≤1, còn lõi dày hay còn gọi là lõi trọng lực có tỉ số b/H>1. Đặc điểm của loại đập này: 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 ngoài. Cách bố trí này đó 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 mỏi của đập thường nhỏ, chính vì vậy mà hầu hết các đập cao trên thế giới đều là loại đập này. Đập loại này chịu động đất tốt, khó bị phá hoại do chiến tranh, xây dựng được cả ở trên nền đập có tầng cuội sỏi dày.
Ví dụ đập lõi mỏng Infernilo: lớp 1 gia cố bằng đá lớn; lớp 2 đệm bằng cuội sỏi có cỡ hạt tới 50mm; lớp 3 khối đá đắp chặt bằng đá nhỏ; lớp 4,5 là lớp lọc thứ nhất và thứ hai có cỡ hạt tương ứng là 0,1-10 và 5-150mm; 6,7 đê quay hạ lưu đợt 1 và đợt 2; 8 hầm để khoan phun xi măng; 9 lõi đập; 10 màng phun xi măng chống thấm.2: Đập đá đổ lõi thẳng đứng Infernilo Ví dụ đập đá đổ lõi trọng lực là đập Triniti ( Mỹ): lớp 1 lõi bằng hỗn hợp đất sét và sỏi; 2 vùng chuyển tiếp bằng đất cát sỏi; 3 lăng trụ bên bằng sỏi đá cuội và đá tảng lăn; 4 đá đổ; 5 gia cố mái dốc; 6 đá andehit biến chất; 7 màng phun xi măng chống thấm ở nền; 8 răng bê tông.3: Đập đá đổ lõi giữa Triniti Ở Việt Nam có đập đá đổ chống thấm kiểu lõi giữa như đập Ialy ở tỉnh Gia Lai, đập Hòa Bình tỉnh Hòa Bình. Địa chất nền đập của công trình Thủy điện Ialy khá tốt cho việc xây dựng đập đá đổ, lõi đập ở phần lòng sông 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. Đập Hoà Bình cũng ứng dụng hình thức mặt cắt này, do địa chất ở đây có tầng cuội sỏi dày tới (60 ÷ 70)m.0 Líp läc dµy 1m Hçn hîp c¸t sái 4m nhá dµy 3m §Êt ®¸ hçn hîp Lâi sÐt §Êt ®¸ hçn hîp ®æi +13.0 Khoan phôt xö lý nÒn H×nh 1.2 MÆt c¾t ngang t¹i vÞ trÝ lßng s«ng cña ®Ëp Hoµ B×nh, ®Ëp ®¸ ®æ cã t−êng t©m lµ ®Êt sÐt 10 +522.1 M Æt c¾t ngang t¹i vÞ trÝ lßng s«ng cña ®Ëp Ialy, ®Ëp ®¸ ®æ cã t−êng t©m lµ ®Êt ¸ sÐt Lâi chèng thÊm ®Êt ¸ sÐt, chiÒu réng ®Ønh lâi b=4m , -5 4b- § ¸ ®¾p chÝnh m ¸i dèc th−îng h¹ l−u lâi m =0.10 cm /s 5- Líp ®¸ b¶o vÖ lµ ®¸ cã c−êng ®é cao, ®−êng kÝnh h¹t lín 2- C ¸t läc ®−îc bè trÝ ë th−îng vµ h¹ l−u cña khèi lâi chiÒu dµy 3m. th−êng lµ tõ (80-100)cm , bè trÝ ë c¶ m ¸i th−îng vµ h¹ l−u.
3- § ¸ d¨m läc bè trÝ kÕ tiÕp líp c¸t läc ë th−îng vµ h¹ l−u chiÒu dµy 3m. 4a- § ¸ ®¾p chuyÓn tiÕp ®−îc bè trÝ ë m Æt ngoµi líp ®¸ d¨m läc chiÒu dµy 4m m ¸i dèc th−îng h¹ l−u lâi m =0.10 cm /s 18 Đập đá đổ lõi nghiêng là loại kết cấu chống thấm thuộc dạng trung gian giữa tường nghiêng và lõi đứng, được lựa chọn phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể như yêu cầu nối tiếp lõi với kết cấu chống thấm ở nền, vấn đề thi công, các điều kiện kinh tế kĩ thuật. Ví dụ đập lõi nghiêng như đập Tichves: lớp 1 đá lớn gia cố mái đập; 2 đá nhỏ; 3 đá dăm; 4 đá lát; 5 khối đá đổ; 6 hỗn hợp đá núi; 7 lõi và sân trước bằng á sét; 8 màng chống thấm; 9 hành lang khoan phun. Đập đá đổ lõi nghiêng Tichves 2.
Đập đá đổ có vật chống thấm không phải là đất a) Vật chống thấm dạng tường nghiêng Vật liệu tường nghiêng có thể gồm các loại sau: bê tông và bê tông cốt thép; bê tông atphan. Tường nghiêng bê tông và bê tông cốt thép: thường có các loại cứng, nửa cứng và dẻo. hàm lượng cốt thép trong bê tông có thể tới 0. Nếu đá đổ được đầm chặt thì hàm lượng cốt thép trong bê tông có thể giảm tới 0.
Bê tông dùng cho tường nghiêng phải có mác cường độ chịu nén không dưới M200 và mác chống thấm không nhỏ hơn B8. Chiều dày của tường nghiêng bê tông cốt thép ở phần trên đỉnh thường là 20- 30cm, còn ở dưới đáy được tăng lên đến 1% chiều cao đập. Tường nghiêng bê tông cốt thép loại cứng là tường có kết cấu nguyên khối đổ tại chỗ, do đó kích thước tấm có thể lớn với độ dày lớn. Bê tông được đổ trực tiếp lên 19 trên bề mặt lớp đá lát hoặc đá xây khan ( xây không có vữa) và chỉ bố trí khớp nhiệt ( khe co dãn) theo phương thẳng đứng, không có khớp lún theo phương ngang.
Cốt thép được đặt theo cả hai hướng xuyên qua các khe thi công. Hàm lượng cốt thép trong phạm vi 30-70 kg/ m3 bê tông. Chiều dày tường nghiêng được tăng từ 25-35cm ở trên đỉnh đến 1/60 chiều cao đập ở dưới chân tường. Tường nghiêng được néo vào khối đá xây ( tầng đệm dưới đáy tường) với khoảng cách néo 1,2-1,5m.
Tường nghiêng cứng được thi công sau khi hoàn thành thi công thân đập. Loại tường nghiêng cứng ít phổ biến, chỉ sử dụng cho các đập có chiều cao nhỏ và xây dựng trên nền đá khi biến dạng lún không đáng kể. Tường nghiêng nửa cứng là loại kết cấu được chia thành các tấm có khớp nối chống lún và chống co dãn ( gọi là khe nhiệt-lún) được đặt ngang – dọc theo bề mặt mái dốc. Khoảng cách giữa các khớp thay đổi trong phạm vi phổ biến là 4-5m.
Khoảng cách giữa các khớp nhiệt thẳng đứng thường là 12-18m, còn khoảng cách giữa các khớp lún lấy bằng 12-20m ở phần trên và bằng 3-6m ở phần sát nền.5 minh họa cắt ngang đập đá đổ tường nghiêng bê tông cốt thép: 1 đá đổ; 2 đá xây khan dày 3-8.6m; 3 tường nghiêng bê tông cốt thép dày 0.1m; 4 răng bê tông có hành lang khoan phun; 5 màng phun xi măng chống thấm ở nền; 6 đổ cao su trong khớp góc; 7 nút; 8 gỗ; 9 mattit; 10 nhựa đường; 11 lá đồng; 12 bề mặt phủ nhựa đường.
