TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Khoa: Cơng Trình Bộ mơn: Cơng nghệ QLXD BÀI GIẢNG CƠNG NGHỆ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH BÊ TƠNG NÂNG CAO Biên soạn: GS.TS Vũ Thanh Te TS Dương Đức Tiến Năm 2013 Mục lục Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TRÊN THẾ GIỚI Bê tông đầm lăn (RCC - Roller - compacted concrete) xem phát triển quan trọng công nghệ bê tông phần tư kỷ qua Sự đời làm cho số dự án đập trở lên khả thi hạ giá thành từ việc giới hóa cơng tác thi cơng, tốc độ thi cơng nhanh, sớm đưa cơng trình vào sử dụng, giảm thiểu lao động thủ cơng chi phí cho cơng trình phụ trợ chi phí cho biện pháp thi cơng Bên cạnh RCC giải pháp thích hợp kinh tế kỹ thuật sửa chữa nâng cấp đập có vấn đề ổn định Tính kinh tế việc thi cơng thành cơng RCC nhanh chóng cơng nhận tồn giới Từ năm 1960 thí nghiệm ứng dụng loại bê tông dầm lăn thử nghiệm vào đắp đê quai xây dựng đập Thạch Môn Đài Loan, Trung Quốc Sau đó, từ năm 1961- 1964 RCC dùng để thi công đập Aipe Gera Italia Cũng thời gian này, Canada sử dụng khối lượng bê tông nghèo xi măng, san ủi, đầm đầm lăn rung để thi công Blốc khoảng tường cánh cơng trình Manicogan I Đến năm 1968, RCC dùng để làm lớp lót bê tơng thường cho đáy kênh xả móng cống lấy nước đập Cochiti New Mêxico Một phương pháp khả thi để thi công đập kinh tế kiến nghị áp dụng năm 1965, sử dụng thiết bị đắp đất bao gồm máy đầm lăn cỡ lớn cho công tác đầm để thi công nhanh đập bê tông trọng lực Tuy nhiên, phương án không nhận ý Raphanel giới thiệu “đập trọng lực tối ưu” vào năm 1970 Trong năm 1970, số cơng trình đưa vào thí nghiệm trường Những lỗ lực tạo tảng cho việc xây dựng đập RCC năm 1980 Năm 1972 Cannin đưa luận văn “Dùng đầm lăn rung nén chặt bê tông khối lớn” cơng bố kết thí nghiệm dùng xe ô tô tự đổ, máy gạt san, dùng đầm lăn rung đầm nén bê tơng, hình thành khái niệm sơ bê tông đầm lăn Hiệp hội kỹ sư Quân đội Hoa Kỳ tiến hành nghiên cứu công tác thi công RCC Cơ quan chuyên ngành đường thủy vào năm 1973 trường đập Lót Creek năm 1974 Trong thời kỳ đó, họ thiết kế thi công “một đập trọng lực tối ưu” cho đập Zintel Canyin theo công nghệ RCC không ủng hộ, từ kết ban đầu trở thành kinh nghiệm cho đập Willow Creek đập trở thành đập RCC Hoa Kỳ Trên giới cơng trình sử dụng lượng lớn bê tông đầm lăn cơng trình sửa chữa nen tháo lũ đập Tarbela Pakistan binh đoàn Lục quân Mỹ nhận thầu năm 1975 Cơng trình sử dụng đá cuội, cát thêm vào xi măng trộn thành bê tơng, dùng đầm lăn rung đầm nén sửa chữa phần bị xói trơi Trong 42 ngày đổ lượng bê tơng 351.680m 3, cường độ bình quân ngày đổ 8.371m 3, cường độ ngày đổ nhiều 13.438m 3, thể ưu việt tốc độ thi công bê tông đầm lăn Dunstan thực nghiên cứu phịng thí nghiệm thử nghiệm trường năm 1970 RCC có cường độ cao Anh Nghiên cứu thực Anh Quốc tài trợ Hiệp hội Nguyên cứu Thông tin Công Nghệ Xây Dựng (CIRIA - Construction Industry Research and Information Association) Nhật Bản nước có tốc độ phát triển RCC sớm nhanh giới Tính đến nay, Nhật Bản thi cơng 40 đập RCC, đập cao 156m Nhật Bản xây dựng hoàn chỉnh thiết kế mặt cắt đập, tỷ lệ phối hợp nguyên vật liệu, công nghệ thi công khống chế nhiệt độ… gọi phương pháp RCD (Roller Compacted Dam) Đập Willow Creek Mỹ đập Shimajigawa Nhật Bản kết cấu mở đầu cho nhanh chóng ghi nhận đập RCC giới Trong năm 1980 thành công với tốc độ thi công RCC cao, gần 1,1 triệu m RCC đổ đập Upper Stillwater vòng 11 tháng Đập Stagecoach cao 46m xây dựng 37 ngày đổ liên tiếp, với tốc độ trung bình đạt chiều cao 1,2m/ngày Tại đập Elk Creek, tốc độ đổ RCC vượt 9200m3/ngày RCC nhanh chóng xuất nước phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu điện nước ngày tăng Những đập RCC vòm trọng lực xây dựng Nam Phi Bộ Thủy Lợi Lâm Nghiệp thực cho đập Knekkport Wolwedans Đập Willow Creek Đập Upper Stillwater Đập Shimajigawa Đập Wolwedans Từ năm 1980, Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu bê tông đầm lăn mặt thiết kế, thi công lựa chọn sử dụng loại nguyên vật liệu Năm 1986, Trung Quốc xây dựng đập RCC đập Khanh Khẩu, cao 56m tỉnh Phúc Kiến để phát điện Đến năm 1988 thi công RCC cơng trình thủy điện Diệp Thán Tuy nghiên cứu sau, Trung Quốc nhanh chóng phát triển cơng nghệ RCC so với nước giới Đến nay, Trung Quốc xây dựng gần 60 đập RCC thiết kế nhiều đập RCC khác Trung Quốc nước đứng đầu giới loại đập Nhiều đập lớn xây dựng công nghệ RCC đập trọng lực Long Than sông Hồng Thủy (1998) đợt đầu đập cao 190m, đợt đập cao 216,5m; Đập vòm Cổ Định ngã ba Điểu Giang cao 75m Trong năm tới, Trung Quốc xây dựng đập vòm Cao Đường cao 110m nhiều đập khác RCC Ở Tây Ban Nha xây dựng 20 đập RCC, chiều cao đập lớn 99m, xây dựng tiếp đập Công nghệ RCC Tây Ba Nha khởi xướng Hội nghị lần thứ XI hội đập lớn giới Mandrit (1973) Việc áp dụng RCC lần vào năm 1984 đập Erizana thi công đập RCC Castibolanco de los Anoyos hoàn thành năm 1985 Ở Angiêri, nơi có nhiệt độ cao lên tới 43 oC xây dựng đập RCC cao 121m, khối lượng 1.690.000m3 Ở Chi Lê, nơi có mưa nhiều tới 4.430mm/năm xây dựng đập RCC cao 113m, khối lượng đến 660.000m3 Một số nước khác Anh, Nga… có số nghiên cứu RCC áp dụng công nghệ RCC vào thi công đập trọng lực Đến nay, việc xây dựng cơng trình bê tơng công nghệ RCC nước giới phát triển với tốc độ nhanh, diễn hầu khắp vùng châu lục vùng khí hậu RCC có ưu điểm chính: giảm đáng kể lượng xi măng bê tông, làm giảm ứng suất nhiệt khối bê tông có tốc độ thi cơng nhanh Số đập BTĐL giới đến 2005 bảng 1.1 Bảng 1.1: Thống kê số lượng đập BTĐL xây dựng nước TT Tên nước Số đập xây dựng TT Tên nước Số đập xây dựng Trung Quốc 57 17 Pháp Nhật Bản 43 18 Hy Lạp 3 Tazikistan Thái Lan 19 20 Italia Rumani Inđônêxia 21 Nga 105 22 Tây Ban Nha 22 Cộng Châu Âu 35 Cộng Châu Á Canada Mỹ Cộng Bắc Mỹ Achentia 39 41 23 24 Algieri Angola 1 Braizil 36 25 Ertroria 10 Chile 26 Maroc 11 11 Colombia 27 Nam Phi 14 12 CH Đôminica Cộng Châu Phi 28 13 Guyana Australia 28 TT Tên nước Số đập xây dựng TT 29 14 Onđurat 15 Mêhico 16 Vênzuyala Cộng Nam Trung Mỹ Tên nước Nơi khác Cộng Châu Úc nơi khác Số đập xây dựng 15 24 52 1.2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ĐẬP RCC TẠI VIỆT NAM Công nghệ RCC nghiên cứu ứng dụng vào Việt Nam muộn so với nước giới Tuy vậy, với tính ưu việt so với bê tông truyền thống đồng thời với phát triển nhanh chóng RCC Trung Quốc, đất nước liền kề có nhiều đặc điểm gần giống với Việt Nam nên năm gần công nghệ RCC Bộ ngành đạo để thiết kế thi công với nhiều dự án thủy lợi thủy điện lớn Việt Nam Mới vòng sau năm kể từ năm 2004, loạt cơng trình lớn xây dựng chuẩn bị xây dựng khắp đất nước, đưa Việt Nam trở thành nước thứ giới tốc độ phát triển đập RCC Bảng 1.2: Danh sách đập RCC Việt Nam đến năm 2013 STT Tên cơng trình 10 PlêiKrơng Định Bình A Vương Sê San Bắc Hà Bình Điền Cổ Bi Đồng Nai Đồng Nai Đakring 11 Thượng Kontum 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Nước Sơn La Bản Chát Bản Vẽ Hủa Na Sông Bung Sông Tranh Sông Côn Bản Uôn Huội Quảng Chiều cao (m) 71 54 70 80 100 75 70 110 129 100 70 138 70 138 95 100 50 85 Địa điểm XD Năm dự kiến hồn thành Ghi Kontum Bình Định Quảng Nam Gia Lai Lào Cai Thừa Thiên Huế Thừa Thiên Huế ĐắcNông ĐắcNông Quảng Ngãi 2007 2007 2008 2008 2008 2008 2008 2008 2008 2008 Đã xây dựng Đang XD Đang XD Đang XD Kontum 2009 Chuẩn bị Quảng Ngãi Sơn La Lai Châu Nghệ An Nghệ An Quảng Nam Quảng Nam Quảng Nam Thanh Hóa Sơn La 2010 2010 2010 2010 2010 2010 2010 2010 2011 2012 Chuẩn bị Đang XD Đang XD Đang XD Chuẩn bị Chuẩn bị Đang XD Chuẩn bị Chuẩn bị Chuẩn bị Đang XD Đang XD Đang XD STT Tên công trình 22 23 24 Chiều cao (m) Lai Châu Nậm Chiến Tào Pao 130 Địa điểm XD Năm dự kiến hồn thành Lai Châu Sơn La Bình Thuận 2012 2013 Ghi Chuẩn bị Chuẩn bị Chuẩn bị 1.2.1 Tính ưu việt bê tông đầm lăn Đập bê tông đầm lăn tổng hợp đặc tính vận hành an tồn đập bê tơng thường đặc tính thi công nhanh đập đất đá, quy tụ hai tính ưu việt thi cơng nhanh kinh tế Tốc độ thi cơng nhanh: Kích thước mặt cắt bê tông đầm lăn tương tự bê tơng thường, lượng xi măng hơn, thân đập có kết cấu đơn giản, khơng có khe dọc, khơng tạo khe ngang ván khuôn, sử dụng thiết bị thi cơng đập đất đá; tốc độ xây dựng nhanh nhiều so với bê tông thường Ở đập Ngọc Xuyên Nhật Bản dùng xe ben chuyển bê tông tới đập để đổ vào khoảng đổ theo máng dốc Qua 21 tháng thi công đổ 1.000.000m bê tông, rút ngắn thời gian thi công 5~7 tháng so với dùng cẩu đổ vào khoảng Ở đập không thi công vào tháng mùa đông (do băng giá), rút ngắn thời gian thực tế khoảng năm Đê Galesville Mĩ cao 51m tháng thi cơng xong Đập Elk Creek Mĩ có ngày đổ bê tông cao đạt 9.474m3 Ở Trung Quốc, đập trạm thuỷ điện Nham Than ngày 10-111980 lập kỷ lục đổ bê tông cao 1.068m3/ngày So với đập đất đá mặt cắt đập bê tơng đầm lăn nhỏ hơn, khối lượng cơng trình hơn, lại áp dụng thi công giới đập đất đá rút ngắn thời gian thi công Với đập Monksville Mĩ thiết kế so sánh loại đập kết luận dùng đập kiểu bê tông đầm lăn, thời gian thi công nửa đập đất đá Đập Olivettes Pháp tồn cơng trình thi cơng cần 18 tháng, giảm 10 tháng so với phương án đập đá hộc Cường độ thời gian thi công số cơng trình xây dựng ghi bảng 1.3 Bảng 1.3: Tốc độ thi công đập bê tông đầm lăn số cơng trình xây dựng Lượng bê tơng (1000 m ) Thời gian thi công Khối lượng đổ lớn ngày ( m ) 3.320 < tháng 4460 421 45 ngày 1530 Galessville 1.600 70 ngày 5700 Monksville 2.210 < tháng 9760 Copper field 1.400 < tháng 2600 Tên đập Liễu kê Middle Fozk Kinh tế: So với bê tông thường đập bê tơng đầm lăn tiết kiệm khối lượng ván khn; vào tính tốn đập Ngọc Xuyên tiết kiệm 30% chi phí ván khn; đồng thời cịn tiết kiệm chi phí làm lạnh vữa bê tơng Bê tơng đầm lăn dùng xi măng: Đập Ngọc Khê tiết kiệm 11% chi phí xi măng, đơn giá bê tông giảm 10% Đập Kháng Khẩu dùng bê tông đầm lăn có đơn giá 88% đập bê tơng thông thường Đập Thiên Sinh Kiều cấp phối 2, đơn giá bê tông đầm lăn 77% đơn giá bê tông thường Mặt cắt đập bê tông đầm lăn nhỏ nhiều so với đập đất, đá nên giảm vật liệu xây dựng Chiều rộng móng đập nhỏ giảm bớt cơng việc đào xử lý móng Thi công chiều dài kênh dẫn xả lũ giảm bố trí cơng trình xả lũ lịng sơng, khơng đập đất đá (đường xả lũ bố trí ngồi lịng sơng) Đập bê tơng đầm lăn loại vừa nhỏ cần vài tháng xây dựng xong, cho phép giảm nhiều kinh phí dẫn dịng thi cơng Đập bê tơng RCC cho phép nước tràn qua Vì vậy, tần suất thiết kế dẫn dòng chọn lớn dẫn đến lưu lượng thiết kế dẫn dịng nhỏ, quy mơ cơng trình dẫn dịng nhỏ phức tạp nhiều so với đập đất, đá Chiều cao đập bê tông đầm lăn cần đạt đến mực nước lũ kiểm tra được, dùng tường chắn sóng để chắn sóng, cịn với đập đất, đá cần phải xét tới vượt cao nước lũ không tràn qua nên chiều cao đập phải cao đập bê tơng Tóm lại, từ đặc điểm kể kết luận đập bê tông đầm lăn kinh tế nhiều so với đập đất, đá Bảng 1.4 so sánh kinh tế cơng trình khác Bảng 1.4: So sánh tính kinh tế loại đập (1.000.000 USD) Tên đập Đập bê tơng thường Đập đá đổ Giá tốn đập bê tông đầm lăn 39.1 25.1 14.1 Giá dự tốn Đập bê tơng đầm lăn Đập đất đá Liễu kê 17.3 Galesville 14.7 15.3 17.3 Monksville 18.1 20.5 33.6 Upperstillwater 75.9 12.7 25.6 17 82 60.6 1.2.2 Những vấn đề tồn đập bê tông đầm lăn Đập bê tông đầm lăn phát triển nhanh, số lượng đập xây ngày lớn Loại kiểu đập RCC phát triển theo hướng đập trọng lực vịm đập vịm Hiện cịn khơng tồn mặt kỹ thuật cần phải nghiên cứu, vấn đề tồn chủ yếu gồm điểm sau: Vấn đề chất lượng kết hợp mặt tầng bê tông: Sau xây xong đập Liễu Kê vào mùa xuân năm 1983, hồ lần trữ nước có độ cao đến 15,2m, hành lang mặt đập hạ lưu xuất thấm nước lớn, tổng lượng nước thấm lên đến 170l/s Theo phân tích nước thấm chủ yếu đến từ mặt tầng đầm Qua thí nghiệm chống cắt đứt trường số cơng trình chứng minh lực cắt tầng bê tơng đầm lăn 1,6Mpa, cịn lực cắt mặt tầng khơng xử lý có 0,8Mpa, nghĩa 50% nội tầng Lực cắt mặt tầng rải vữa xi măng cát 1,25Mpa 78% nội tầng Điều chứng tỏ mặt tầng thi công đầm lăn khâu yếu Khi đập cao với tiêu chống cắt mặt tầng tăng, làm để nâng cao chất lượng kết hợp mặt tầng để thỏa mãn chiều cao đập vấn đề cần giải Kết cấu chống thấm bê tơng đầm lăn: Như nói, chất lượng kết hợp mặt tầng đầm không tốt nguyên nhân thấm nước Với nhiều đập bê tông đầm lăn thường dùng bê tông thường mặt thượng lưu đập làm lớp chống thấm Có số đập áp dụng lớp chống thấm thượng lưu chất dẻo tổng hợp, số đập lấy bê tông đầm lăn để chống thấm: ví dụ đập Định Bình, plêikrơng v.v dùng bê tông thường thượng lưu để chống thấm; đập Nước Trong, Sơn La v.v dùng bê tông đầm lăn chống thấm Hiện ưu tiên chọn kiểu cấu tạo chống thấm lấy thân bê tơng đầm lăn, cịn kiểu cấu tạo khác phải tiếp tục nghiên cứu Tuy vậy, tuỳ tình hình cụ thể mà lựa chọn kết cấu chống thấm Khống chế nhiệt độ đặt khe ngang: Để tăng tấc độ thi cơng, thường có xu hướng bỏ khe co giãn ngang, cố gắng thi cơng mùa có nhiệt độ thấp Nhưng khối lượng đập lớn, việc thi công đập bê tông đầm lăn vào mùa hè điều không tránh khỏi vấn đề khống chế nhiệt độ vô quan trọng Việc khống chế nhiệt độ đảm bảo cho bê tơng khơng bị nứt có liên quan mật thiết đến việc bố trí khe co giãn ngang Vì vấn đề: khống chế nhiệt – khoảng cách khe co giãn ngang – tấc độ thi công cần tiếp tục nghiên cứu Vấn đề khe ngang đập vịm bê tơng đầm lăn trở lên quan trọng Với tình hình phải tạo khe ngang? Kết cấu khe ngang sao? Sau tạo khe ngang làm để hồi phục lại tính ngun vẹn đập vịm? Tất vấn đề từ lý luận đến công nghệ cịn phải nghiên cứu tiếp Thi cơng nhanh: Quy mô đập ngày lớn, yêu cầu cường độ thi công cao, việc ứng dụng giới khâu thi công cần tiếp tục nghiên cứu để đảm bảo tính kinh tế chất lượng xây dựng đập Tính bền vững tuổi thọ đập bê tơng đầm lăn: Lượng xi măng ít, trộn nhiều tro bay làm cường độ thời kỳ đầu bê tơng giảm sút, niên hạn tăng cường độ phát triển, thời kỳ sau (như 180ngày, 365ngày) cường độ cao cường độ bê tơng thường Tuy thế, tính bền vững (ví dụ 50năm, 100năm) loại bê tông cịn chưa rõ, cơng trình đập bê tông đầm lăn “già” 20 năm Việc triển khai nghiên cứu tính bền vững tuổi thọ bê tông đầm lăn vấn đề khó, vơ thiết Chương 2: VẬT LIỆU DÙNG CHO BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ THIẾT KẾ CẤP PHỐI Sử dụng nguyên vật liệu có chất lượng tạo bê tơng đầm lăn tốt Tuy nhiên lựa chọn vật liệu cho bê tông đầm lăn vừa thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật vừa kinh tế không thiết dùng nguyên vật liệu tốt được, mà phải xác định cấp phối hỗn hợp bê tông hợp lý Trong chương chủ yếu nói yêu cầu kỹ thuật vật liệu dùng cho bê tông đầm lăn, nguyên lý phương pháp để thiết kế cấp phối 2.1 VẬT LIỆU TẠO THÀNH BÊ TÔNG ĐẦM LĂN Bê tông đầm lăn hỗn hợp tạo thành loại vật liệu: xi măng, chất độn (phụ gia khống hoạt tính), nước, cát, đá chất phụ gia Xi măng chất độn gọi chung vật liệu kết dính Hỗn hợp nước với vật liệu kết dính tạo thành vữa kết dính, chúng bao bọc bên cát lấp vào khe hở cát, với cát tạo thành vữa cát Vữa cát bao bọc bên đá lấp vào khe đá Trong hỗn hợp bê tơng đầm lăn, vữa kết dính có tác dụng “bơi trơn” hạt cát, đá để hỗn hợp đạt đến độ công tác yêu cầu thi cơng Vữa kết dính sau đơng cứng kết dính cốt liệu lại với thành khối chắn Trong hỗn hợp bê tông đầm lăn, cốt liệu (thường khơng xét đến phản ứng hóa học với vữa kết dính) tạo thành “khung xương” bê tơng, có tác dụng định nâng cao số tính bê tơng (ví dụ biến dạng thể tích nhỏ, giảm bớt độ tăng nhiệt bê tơng) Trong bê tơng đầm lăn, chất phụ gia có tác dụng làm chậm đông kết, giảm lượng nước dẫn khí v.v Muốn cho bê tơng đạt tính kỹ thuật tốt mà lại làm giảm giá thành cơng trình, cần phải chọn hợp lý vật liệu tạo thành bê tông đầm lăn 2.1.1 Xi măng Xi măng dùng bê tơng đầm lăn có tiêu kỹ thuật chủ yếu phải phù hợp tiêu chuẩn nhà nước hành Trên nguyên tắc xi măng dùng làm bê tơng thủy cơng thường dùng để pha trộn bê tông đầm lăn Mác chủng loại bê tông phải chọn theo hai phương diện: cường độ thiết kế bê tông đầm lăn theo thời gian; hai yêu cầu đặc biệt điều kiện vận hành phận bê tơng đầm lăn cơng trình (ví dụ chống mịn, va đập, chống thấm) làm chậm phản ứng có hại (như phản ứng hoạt tính kiềm cốt liệu, xâm thực chất độc hại) Bê tơng đầm lăn bên cơng trình quan trọng thể tích lớn phải dùng xi măng porland mác không 40MPa tỏa nhiệt thấp (hoặc vừa) Bê tông đầm lăn bên cơng trình tạm thời nhỏ có yêu cầu thiết kế cường độ tương đối thấp dùng xi măng mác 30MPa 40MPa trộn với vật liệu hỗn hợp Nhưng trộn chất độn cơng trường phải xét đến việc xi măng có lượng vật liệu hỗn hợp trộn sẵn 2.1.2 Cốt liệu Cốt liệu dùng bê tông đầm lăn bao gồm cốt liệu mịn (cát) cốt liệu thơ (đá) Cốt liệu lấy từ thiên nhiên (cát sơng, đá cuội), lấy nghiền từ đá mỏ (cát nhân tạo, đá dăm) Tỷ lệ cốt liệu bê tông đầm lăn chiếm 85% ÷ 90% trọng lượng bê tơng Hình dạng tích chất cốt liệu ảnh hưởng lớn đến tính bê tơng đơng kết 10 A Các loại máy đo cấu tạo: Kiểm tra chất lượng đầm chặt trường bê tông đầm lăn thường hay dùng máy đo hạt Theo nguyên lý đo tham số đo chia máy đo hạt thành: Máy đo phóng xạ đơn; máy đo phóng xạ kép; đo bề đất gọi kiểu bề mặt; khoan lỗ để đo đất gọi kiểu tầng sâu; máy đồng thời thay đổi theo chiều sâu gọi kiểu phân tầng Máy đo hạt thông thường bao gồm phận sau: Nguồn phóng xạ và đầu dị: Nguồn phóng xạ đo dung trọng 137Cs, máy đo thuỷ phân nguồn 241Am-be Nguồn phóng xạ lắp hai lớp thép khơng gỉ để tránh mài mịn học mà làm rò rỉ Mạch đo điện tử: Gồm phận sau: mạch điện biến đổi tín hiệu mật độ thuỷ phân - đem khuyếch đại tín hiệu xung vào đầu dị, chỉnh hình cho phù hợp yêu cầu cổng vào máy vi tính, nguồn cao áp – dùng làm điện áp cơng tác đầu dị, nguồn điện áp thấp - nhóm cung cấp cho máy vi tính xử lý làm việc, nhóm cung cấp tín hiệu chuyển đổi mạch điện máy truy tìm đầu dị Máy đo hạt xách tay thường dùng ắc quy Ni-Cr nạp điện để tiện sử dụng trường nạp điện Máy tính vi xử lý: B Nguyên lý đo đạc: Bộ nhớ liệu lập trình theo thứ tự đọc nội dung Cuối hiển thị liệu dung trọng ướt, lượng hàm nước, tỷ lệ phần trăm nước, trị số độ ép chặt M P Đo tia γ: Nguyên lý đo mật độ tia phóng xạ γ máy đo kiểu bề mặt hình 8-4 Ánh sáng nguồn phát với lượng 0.602MV điện tử xuyên qua môi trường đo, máy đếm hạt lắp máy đo nhận đếm Đưa số đếm vào trình tự tính mật độ để tính dung trọng ướt nguyên liệu cần đo Đây dung trọng trung bình vật liệu đầu đo tới chiều sâu phóng xạ Hình 8-5 ngun lý máy đo dung trọng kép Nguồn phóng xạ γ đầu đo đồng thời thay đổi chiều sâu, dung trọng đo dung trọng trung bình vật liệu vị trí sâu khác 99 Gậy nguồn Gậy đ ầu dò Gậy nguồn Tấm mặ t ổcắ m dâ y cáp Đ ầu dò Đ ầu dò Nguồn Đ ờng tia γ Ngn γ § êng tia γ Hình 8-4: Dùng tia γ thấu xạ để đo vận tốc hạt Hình 8-5: Dùng tia γ thấu xạ để đo mật độ phân tầng Đo dung trọng tia tán xạ γ ngược: Nguyên lý máy đo mật độ hình 8-6 Nguồn phóng xạ γ đầu dị mặt phẳng, đầu dị dị 10% ánh sáng tia γ tán xạ ngược hướng Năng lượng ánh sáng tia γ tán xạ ngược tới đầu dị thấp lượng trung bình phng phỏp phúng x Gậy nguồn ổcắ m dâ y cáp Đ ầu dò Nguồn Đ ờng tia γ Hình 8-6: Dùng tia γ tán xạ ngược để đo mật độ Trong thi công đập bê tông đầm lăn, dung trọng đo phương pháp tán xạ ngược dung trọng trung bình phạm vi bề mặt 7.5cm C Công tác chuẩn bị trước sử dụng máy đo: Lấy số đếm tiêu chuẩn: Bất kỳ nguồn phóng xạ suy giảm theo thời gian Cường độ phóng xạ yếu dần Tất ảnh hưởng đến trị số đếm dung trọng Tuy nhiên biến đổi ảnh hưởng đến việc đếm trường việc đếm nhanh theo tiêu chuẩn, tỷ lệ hai số đếm không thay đổi theo thời gian Như vậy, cần tỷ số đếm không thay đổi đảm bảo tính xác đo thiết bị đo 100 Các thiết bị đo hạt có kèm theo mẫu đối chiều để hịm máy, chúng nhựa PVC Magne nhôm kẹp lại tạo thành, dùng để làm tiêu chuẩn để chỉnh máy ổn định lâu dài Lấy số đếm tiêu chuẩn cần ý điểm sau: Đối chiếu với vị trí đặt mẫu, loại máy có qui định chặt chẽ, cần phải nghiêm chỉnh tuân thủ Đặt ngắn, ổn định thiết bị đo lên mẫu đối chiếu, không hở, vịng chu vi 2m khơng có vật khác, vịng 10m khơng có nguồn hạt nhân khác Để tay cầm nguồn phóng xạ máy đo vào vị trí an tồn, thời gian đo phút Hàng ngày trước làm việc sau đo xong phải tiến hành lần đo số đếm tiêu chuẩn Đồng thời phải ghi tích luỹ lại tất số đếm tiêu chuẩn sử dụng để cần lấy so sánh đối chiếu Phán đốn tình trạng làm việc máy đo: Muốn phán đốn xem máy đo có làm việc bình thường hay khơng phải theo định kỳ đánh giá tính máy Đối tượng đo mẫu đối chiếu, thời gian đo 15 giây, làm thành 10 nhóm số liệu liên tiếp, tiến hành tính tốn theo cơng thức sau: X= σ= ∑X i (8.9) N ∑(X i − X )2 (8.10) N −1 Trong đó: Xi: số liệu đo kiểm tra; N: số lần đo kiểm tra; X: trị số trung bình; σ : tiêu chuẩn dung sai Tính suy giảm phóng xạ tuỳ theo máy, sinh sai số: Một dãy số liệu đo phụ thuộc hồn tồn vào máy có dung sai, mà dung sai tiêu chuẩn dãy số σ = Thơng thường tỷ số X nằm khoảng 0.75~1.25 Chỉ xác nhận số liệu đo kiểm khơng cịn vấn đề tiến hành đo bình phương trị số trung bình dãy số Nghĩa Nạp lượng hiệu chỉnh dung trọng: Trước xuất xưởng, nhà chế tạo chỉnh mẫu tiêu chuẩn dung trọng Các số liệu hiệu chỉnh đường cong mật độ, trình tự tính tốn ghi vào nhớ máy vi xử lý để đo sử dụng Nếu nguyên vật liệu cần đo có chất quặng đặc biệt chất hữu làm cho trị số đo trị số thực có chênh lệch Trước thức sử dụng máy đo phải thơng qua thực nghiệm để tìm dung sai, hiệu chỉnh nạp vào máy đo Dùng tỷ lệ cấp phối tiêu chuẩn bê tông đầm lăn dự kiến để trộn hỗn hợp bê tông 101 đem chia thành lớp đổ vào khuôn thử 40cm x 55cm x 60cm lần đổ lại đầm chặt, lấy tồn trọng lượng hỗn hợp chia cho dung tích khuôn dung trọng lý luận Lấy trọng lượng nước hỗn hợp (bao gồm lượng nước hấp thụ cấp cốt liệu) chia cho dung tích khn để hàm lượng nước thực tế mét khối bê tông Trong trạng thái hiệu chỉnh máy khơng, dùng phương pháp phóng xạ máy đo dung trọng kiểu hạt để đo dung trọng mẫu thử Lượng hiệu chỉnh dung trọng trị số dung trọng tính toán mẫu thử trừ dung trọng đo Cách tìm trị số hiệu chỉnh độ ẩn sau: Dùng phương pháp sấy khơ để tìm tổng hàm lượng nước 1m3 bê tông hàm lượng nước cốt liệu Tổng hàm lượng nước hỗn hợp bê tông tổng lượng nước đem trộn cộng với tổng hàm lượng nước cấp cốt liệu Trị số hiệu chỉnh độ ẩm tổng hàm lượng nước 1m bê tông trừ hàm lượng nước máy đo trừ độ hút nước cốt liệu Trị số máy sau hiệu chỉnh lượng nước dùng hỗn hợp (bao gồm lượng nước để trộn hàm lượng nước cốt liệu) Nó phải xấp xỉ lượng nước dùng cho đơn vị cấp phối tiêu chuẩn bê tơng Thí nghiệm đầm chặt phải tiến hành nhiều lần lấy trị số trung bình Các mơi trường khác độ hấp thụ phóng xạ khác nhau, thay đổi mơi trường đo phải tiến hành đo laị hiệu chỉnh D Đo kiểm trường: “Qui phạm thi công bê tông đầm lăn” Trung Quốc quy định, đổ đợt 100~200 m bê tông đầm lăn có điểm đo kiểm, tầng điểm đo kiểm Đo dung trọng phải tiến hành vòng 1h sau đầm chặt Mỹ quy định, tầng có điểm đo độ chặt khác Căn kinh nghiệm Trung Quốc đập bê tông đầm lăn sử dụng máy đo mật độ hạt trường đưa điểm cần ý sau: Sau mở máy 10 phút, tiến hành đo Mục đích để mạch điện tử máy đo có q trình cân bằng, ổn định để giảm bớt dung sai đo Chú ý số ghi tiêu chuẩn máy đo, đặc biệt cần ý số liệu tiêu chuẩn lúc mở máy lúc kết thúc ngày Cần phải so sánh số đếm ngày với số đếm ngày hôm trước Nếu > 2% phạm vi cho phép phải phân tích ngun nhân chênh lệch Khi đo nên chọn chỗ phẳng làm điểm đo, đo bề mặt gồ ghề trị số bé Khơng độn đất mịn cát vào khe hở bề mặt dùng làm đệm lót mặt đáy đo Kiểm tra chiều sâu đo đạc thời gian đo Để đầu nguồn xuống chiều sâu cần đo Thời gian đo thường 60s phù hợp Đo tầng sâu phương pháp phóng xạ ví dụ 45cm, 50cm thời gian đo phút Khi cần đo nhanh tầng nông nên lấy thời gian đo 30s 102 Khi đo phương pháp phóng xạ, lỗ khoan phải vng góc với mặt đo, đường kính lỗ khơng to, lỗ to đặt gậy nguồn phải áp sát phía đầu dị Nếu lỗ khoan nghiêng phải bỏ để khoan lại lỗ khác, khơng số đo có sai số lớn Để giảm ảnh hưởng tia xạ thể người, sau thao tác xong phải tránh xa máy 2m trở lên Đọc xong rút gậy nguồn cho vào cửa bọc kín phía máy Khi bảo dưỡng làm gậy nguồn phát xạ người bảo dưỡng phải đứng phía sau máy Trong qúa trình đo, khơng tuỳ tiện vất bỏ số liệu mà chưa qua phân tích Nhưng phát số liệu bất hợp lý phải phân tích nguyên nhân, sau đo lại bỏ số liệu ghi chép số liệu đo 8.3.7 Dùng đồng hồ đo đầm chặt để khống chế dung trọng đầm chặt: Dùng máy đo mật độ hạt để đo dung trọng bê tông đầm lăn hạn chế điểm đo phần cục bộ, khơng thể khống chế diện tích rộng bê tơng đầm lăn Vì vậy, Trung Quốc nghiên cứu chế tạo máy đo đầm chặt để khống chế chất lượng đầm chặt bê tông đầm lăn tồn mặt bãi thi cơng Máy đo gia tốc lắp trục bánh xe rung, máy đo đầm chặt coi bánh xe rung chi tiết đo lường để đo độ đầm chặt bê tông đầm lăn Vị trí làm việc máy đo đầm chặt lắp xe đầm rung hình 8-8.Khi bắt đầu đầm lăn, bê tơng đầm cịn tới xốp, bánh xe rung truyền lực rung theo phương thẳng đứng chịu lực phản nhỏ, chuyển động theo hình sin, lượt đầm thứ hình 88 Số lần đầm tăng lên bê tông đầm lăn đặc dần lên dung trọng độ cng cng tng dn lờn Đ ầu chỉthị Do ú lực phản khối bê tông đầm lên bánh xe rung tăng, mà chuyển động cưỡng bánh xe rung làm cho biên độ dao động ngày tăng lần thứ lần thứ 12 hình 8-8 Cũng với mức độ biến dạng sóng dao động mức độ đầm chặt có mối quan hệ đường thẳng, vào mối quan hệ để thiết kế máy o m chc Máy đ ođ ầm chắ c Gia tèc kÕ L t L t L t 12 Hình 8-8: Máy đo đầm và sóng gia cố 8.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ NGHIỆM THU “Quy phạm thi công bê tông đầm lăn thuỷ công” Trung Quốc quy định: phải lấy cường độ chống nén kỳ hạn 90 ngày tính đổi sang cường độ chống nén kỳ hạn 28 ngày khối bê tông lập phương tiêu chuẩn 15cm, lấy mẫu miệng máy trộn làm tiêu nghiệm thu 103 chất lượng bê tông đầm lăn Trên thực tế lấy mẫu miệng máy trộn để thử cường độ phản ánh cường độ cấp phối bê tơng Nó biểu thị cường độ nén tỷ lệ cấp phối đầm chặt bảo dưỡng bình thường Nó phản ánh trình sản xuất khống chế khâu trước lúc bê tông khỏi máy trộn, mà phản ánh biến đổi chất lượng hàng loạt khâu thi công sau khỏi máy gây ra, đại diện chất lượng chân thực bê tông đầm lăn thân đập Trong tổng kết thi công đập Willow Creeck Mỹ nhận xét, chế tạo 3000 mẫu thử cơng trình để tích luỹ tài liệu nghiên cứu phương pháp tạo mẫu, không dùng làm để nghiệm thu Vậy với cấp phối thi công, chiều dày đổ bê tông , tốc độ đổ, lượng chất kết dính, hàm lượng nước công tác đầm lăn v.v không kể đến Như vậy, kết nén mẫu lấy miệng máy trộn đủ để thoả mãn yêu cầu tiến hành nghiệm thu chưa? Chính chất cục việc lấy mẫu miệng máy trộn mà nước áp dụng phương pháp lấy mẫu theo kiểu khoan lấy nõn: khoan lấy mẫu phương pháp tổng hợp đánh giá chất lượng bê tông đầm lăn Khoan lấy mẫu tiến hành tháng sau đổ bê tông đầm lăn Số lỗ khoan lấy mẫu xác định theo quy mơ cơng trình Nội dung đánh giá mẫu khoan sau: Quan sát mặt lỗ khoan nõn khoan để đánh giá tính chất đồng tính đầm chặt bê tơng đầm lăn (bảng 8.8) Thí nghiệm ép nước :đánh giá tính chống thấm bê tơng đầm lăn Xác định dung trọng, cường độ chống nén, cường độ chống kéo, cường độ chống cắt, modun đàn hồi biến dạng v.v để đánh giá tính chất lý cường độ kết cấu bê tông đầm lăn Bảng 8.8: Tiêu chuẩn đánh giá ngoại quan ruột mẫu bê tông đầm lăn Tiêu chuẩn đánh giá Cấp Ưu Đạt Kém Mức nhãn bóng bề mặt Trơn nhẵn Cơ trơn nhẵn Không trơn nhẵn Mức bề mặt Chặt Hơi có lỗ Có phận có lỗ Tính đồng phân bố cốt liệu Đều Cơ Không Dùng mũi khoan kim cương để khoan lấy mẫu Với kết thí nghiệm mẫu khoan để đánh giá tính đồng bê tơng đầm lăn cịn có vấn đề Ở số tỷ lệ lấy mẫu khoan bê tông đầm lăn thường khó khăn, có số khơng lấy mẫu, lấy mẫu chưa keo kết, bê tông thành cục vụn tơi, dùng làm mẫu thử Bộ phận dùng để làm mẫu thử thường phận tương đối tốt ruột mẫu Cho nên kết thí nghiệm ruột mẫu khơng hồn tồn đại diện cho chất lượng tổng thể đập bê tơng đầm lăn Vì áp dụng thí nghiệm ép mẫu đúc thí nghiệm ép nước, miêu tả nõn khoan kết hợp với kết thí nghiệm cường độ nõn khoan, để đánh giá tổng hợp chất lượng đập bê tông đầm lăn 104 Chương 9: DÙNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN ĐỂ SỬA CHỮA ĐẬP Năm 1974 đập Tabora dùng bê tông đầm lăn để tiến hành tu sửa cơng trình bờ vách hầm số hai Sau 10 năm 1986 có tổng cộng 2,7 triệu m bê tơng đầm lăn dùng để sửa chữa hạng mục cơng trình đập Tabora Từ kết tu sửa đập Tabora, làm tăng thêm độ tin cậy bê tông đầm lăn, mở hướng áp dụng bê tông đầm lăn vào việc sửa chữa đập Phát triền nhanh lĩnh vực phải kể đến nước Mỹ, tính đến năm 1991 có 25 đập đất đá đập bê tông dùng bê tơng đầm lăn tu sửa hồn tồn thay đập có cố bị hư hỏng Vấn đề dùng bê tông đầm lăn sửa chữa đập hỏng, đập cố cần đưa vào chương nghiên cứu, khả áp dụng bê tông đầm lăn để sửa đập nước ta lớn Vì vậy, chương trình giới thiệu kinh nghiệm ứng dụng bê tông đầm lăn để sửa chữa đập Mỹ 9.1 GIA CỐ ĐẬP ĐẤT ĐÁ Năm 1980, Cục quản lý lưu vực sông Tennesse định nâng cao độ ổn định kết cấu tràn đập Ocoee No.2; Đập xây dựng vào năm 1967 cao 8,2m, đập lồng gỗ nhét đá 8.2 1.5 2.4 Hình 9-1: Đập Ocoee No.2 (đơn vị m) Lồng gỗ; Rỡ bỏ lồng gỗ; Đổ đá Bê tông đầm lăn; Mặt đổ đá bê tơng bọc kín; Ống nước Lúc đầu áp dụng biện pháp gia cố đổ đá sườn hạ lưu lồng gỗ đập Nhưng sau lần mưa lũ tràn đỉnh xô đá theo, làm cho phương án xử lý bị thất bại, buộc phải có phương án xử lý khác Tiến hành đổ bê tông đầm lăn thành bậc thang đỉnh lớp đá, xen hình 9-1 Từ cơng trình xây xong đến nay, qua 10 năm bị nhiều lần đỉnh lũ tràn, ngồi số địa điểm phía hạ lưu bê tông đầm lăn chưa chắc, bị xói mịn ra, cịn lại hồn hảo, khơng bị hư hại 105 9.2 CẢI THIỆN ĐIỀU KIỆN THUỶ LỰC ĐẬP ĐẤT ĐÁ Có nhiều đập đất đá khơng thể dẫn nước lũ an toàn Khi lũ tràn đỉnh đập đất đá, việc dòng chảy phá hoại mặt chân dốc hạ lưu dẫn đến cố cho đập đất đá Do đập đất đá chưa tăng cường bảo vệ dốc hạ lưu thường không cho phép lũ tràn qua Muốn cho lũ tràn qua đập đá, việc áp dụng bê tông đầm lăn để bảo vệ hạ lưu trở thành phương án đầy hấp dẫn Ưu điểm phương pháp giá thành thấp, thi công nhanh, thi công không cần hạ thấp mực nước hồ chứa Đập Brownwood Country Club đập áp dụng bê tông đầm lăn bảo vệ lũ tràn, tiến hành tăng lực chảy qua đập đất đá xây Đập xây dựng năm 1938, cao 5,8m, lực tháo nước mương bờ phải rộng 19,8m 74m3 Theo nhu cầu tháo lũ lớn nhất, lực tháo lũ phải 328m3/s 0.23 4.9 2.4 2 1.2 1 Hình 9-2: Đập Brownwood Country Club Đập sẵn có; Đường mặt đất; Bê tơng đầm lăn; Ống nước φ15cm Mới đầu định đào bờ phải để đổ bê tơng thường tạo thành mương lũ Về sau lại định hạ thấp đỉnh cao đập cạnh mương dẫn lũ xuống 1,2m, mở rộng đường mương sẵn có 91m, đổ bê tông đầm lăn bậc thang theo độ dốc 1:2 hình 9-2 Đề phịng nước chảy ruỗng chân, cho chân dốc cắm vững vào móng đá Phía bê tơng đầm lăn chân đập mở rãnh nước Tồn giá thành vào khoảng 720 nghìn đơla Mỹ, sau tuần lễ thi công xong Với 1070m3 bê tông đầm lăn đổ khoảng hai ngày Kể từ năm 1984, sau hoàn thành sửa lại đập, có lần xảy đỉnh lũ tràn qua đập có tầng bê tông đầm lăn bảo vệ Kết cho thấy đập làm việc ổn định, xả lũ tốt, cơng trình an tồn Ở số cơng trình dùng bê tơng đầm lăn bảo vệ không xây theo kiểu bậc thang Như đập Addicks đập Barker chiều dày tầng bê tông đầm lăn bảo vệ 20cm, dốc thượng lưu 1:3 đỉnh đập rộng 4,6m, dốc hạ lưu 1:3 Mặt dốc thượng, hạ lưu hệ số đầm chặt đạt 90% Đỉnh đập tầng bảo vệ hệ số đầm chặt, đạt 95% Cơng trình có tổng chiều dài tới 10,1km Cơng trình thủy điện Boney Falls xây dựng năm 1921, đập dâng đập đất Cơng trình có tràn xả lũ 930m3/s Qua trình vận hành nhận thấy cần thiết phải tăng lực xả lũ lên 1900m3/s 106 Để tăng lực xả lũ nghiên cứu phương án sau: (1) Nâng cao đập không tràn thay cửa cống điều tiết (2) Làm tràn cố đập đất bờ trái (3) Hạ chiều cao đoạn dài 305m đập đất bờ trái đổ bê tông đầm lăn bảo vệ để lũ tràn qua (4) Đổ bê tông đầm lăn mặt bảo vệ đoạn dài 518m đập đất phía bờ trái (5) Hạ chiều cao đoạn dài 518m đập đất phía bờ trái đổ bê tông thường bảo vệ mặt 6.4m 3.0 276.45 276.3 1 2.5 Hình 9-3: Phương án mặt cắt Mặt đất tự nhiên; Mực trữ nước bình thường; Đổ đá; Bê tông đầm lăn; Tường tâm bê tơng; Ống nước φ15 khoảng cách 51cm Qua so sánh cuối chọn phương án kinh tế Mặt cắt đập hình 9-3 Tổng chiều dài đập đất bờ trái cơng trình 1707m Trong có đoạn dài 137m, cao 7,6m, đập đất cát mịn có tường tâm bê tơng Đoạn khác dài 1570m đập đất cát mịn cao 1,8m Lượng nước thấm qua đập đất lớn, nước hồ chứa thấm qua móng chảy xuống hạ lưu Đề phịng nước thấm mang theo vật liệu xây dựng thân đập làm cho đập bị hư hỏng nên đề xuất biện pháp khoan cắt đứt đường thấm chân đập Nhưng chi phí khoan lớn, đào bỏ toàn phần hạ lưu đập đổ bê tông đầm lăn lấp vào phù hợp Bởi vì: (1) Móng đập kiểm tra xử lý (2) Bức tường tâm bê tơng có sẵn dùng làm ván khuôn đổ bê tông đầm lăn (3) Đập đất tường tâm bê tông trở thành đập trọng lực bê tông đầm lăn 107 1.2 3.0 0.9 277.2 3 276.0 1.5 Hình 9-4: Mặt cắt tràn xả lũ bê tông đầm lăn Đường đào; Bê tông đầm lăn; Mặt đá; Đất mặt; Đất đầm chắc; Đổ đá; Đường mặt đất cũ; Tường tâm Đá dăm Thêm bước sửa chữa đem đoạn dài 305m rút xuống cịn 152m, mà hạ thấp đỉnh đập bê tông đầm lăn xuống mức thấp so với mực nước 0,3m, mục đích để tạo thành máng xả cố Trên đỉnh đập tầng bê tông đầm lăn phủ lớp đất dày 1,2m làm bốn cửa khởi động Khi mực nước hồ chứa dâng đến đỉnh 0,15m cửa dẫn nước đẩy lớp đất phủ đỉnh bê tông đầm lăn Đây thực chất kết hợp hữu ích đập trọng lực bê tông đầm lăn với mương dẫn lũ cố Mặt cắt mương dẫn lũ theo phương án cửa khởi động hình 9-4 9-5 108 G F F 2 G 277.1 277.2 3.0 F F 3.0 277.1 277.2 G 276.0 G Hình 9-5: Cửa khởi động (đơn vị m) Hướng dòng chảy; Giới hạn tầng đất mặt; Mặt đỉnh bê tông đầm lăn; Bê tông đầm lăn; Đá dăm mịn; Tầng đất mặt; Đất đầm Đổ đá Thoát nước đá dăm 9.3 THAY THẾ ĐẬP CŨ Đến năm 1991 nước Mỹ sử dụng bê tông đầm lăn trọng lực để thay hoàn toàn sáu đập đất đá đập bê tông Những đập cũ bị sạt trượt, có đập bị đỉnh lũ tràn qua làm hư hỏng nặng, có đập lượng thấm v.v Ưu điểm dùng bê tông đầm lăn để thay là: thi công hoàn thành xong an toàn tràn lũ, chống xâm thực, chi phí thấp, tốc độ thi cơng nhanh, chi phí tu thấp Đập Kerrville Ponding đập đất mặt phủ bê tông xây dựng năm 1980 Đập cao 6,4m, dài 182m, đoạn vai trái đập 60m hạ thấp độ cao 0,3m để làm mương dẫn lũ Vào mùa lũ, tồn đập chìm đỉnh lũ Năm 1984 đỉnh tràn nước lũ cao 3m phá hoại phía hạ lưu đập Sau lũ kiểm tra cho thấy, lại có đợt đỉnh lũ tới đập lớn nguy hiểm, mà chọn phương án thay phận bị sụt bê tông đầm lăn Tiến hành đào bỏ phần hư hỏng hạ lưu, giữ lại phần thượng lưu chưa bị hỏng dùng làm đê quai thi công Đổ bê tông đầm lăn tiếp sát phần lại thượng lưu Đề phịng chân rỗng, 109 đổ bê tơng thường dày 0,6m, dài 6,1m làm phòng hộ Ở phần gần thượng lưu mặt tầng phủ lớp vữa cát xi măng để tăng cường kết hợp tầng bê tông đầm lăn 24.4m 0,85 0,4 6,1 0,76 5,8 14,6 6,8 5,8 Đến tháng năm 1987 lại chịu thử thách lớn Nước lũ trăm năm có lần với lưu lượng tới 4590m3/s, đỉnh lũ cao tới 4,9m, sau lũ chưa thấy có cố khác 4,9 6,8 30 ngày sau xây xong, kết cấu thay chịu thử thách vô nghiêm trọng Tháng 10 năm 1985, mưa to dẫn đến đỉnh lũ cao 4,4m, ngập toàn đập ngày, nước chảy qua mương dẫn phải tuần lễ Trừ số chỗ đầm chưa chặt bị nước xâm thực, phận khác hoàn tồn tốt Hình 9-6: Đập Quail Creek Dike South Dam Mặt cắt rãnh nước bê tông; Mái bảo vệ; Bê tông; Lỗ φ7,6cm khoảng cách 3m; Bê tông đầm lăn; Bê tông Đập Quail Creek Dike đập đất Có ba vết nứt gần thẳng đứng tạo thành đường thông nước thấm từ hồ chứa qua đập, hạ lưu Để khắc phục cố người ta tiến hành xây dựng đập bê tơng đầm lăn thay hình 9-6 9.4 GIA CỐ ĐẬP BÊ TƠNG VÀ ĐẬP ĐÁ Có hai đập bê tông đập đá gia cố bê tơng đầm lăn Mục đích gia cố nhằm tăng khả chịu tải để tăng khả xả nước tăng tính ổn định xả nước Đập Gibraltar xây dựng vào năm 1922, năm 1948 nâng cao đập để cấp nước dùng cho thành phố Đập cao 60m, đỉnh đập dài 183m, chân đập rộng 19,8m, đỉnh đập rộng 2,1m, xả lũ 2550m3/s, đập bê tông trọng lực Đến năm 1983 đánh giá độ an tồn cho rằng, có địa chấn lớn đập bị phá hỏng ứng lực kéo lớn, nên định gia cố Phuong án gia cố đổ bê tông đầm lăn chống đỡ mặt hạ lưu đập cũ Mục đích thay đổi đặc tính động lực, giảm nhỏ ứng lực thân đập có địa chấn Xét tới đập nâng cao để tăng dung tích chứa nước bùn 110 tích tụ, mặt cắt thân đập theo khả thiết kế cao thêm 6m Đỉnh đập tăng rộng 4m Tổng khối lượng chống đỡ lên đến 71100 m3 Xem hình 9-7 Hình 9-7: Đập Gibraltar (đơn vị m) 2.1 4.0 427.3 Lỗ nước móng; 0.8 Đường mặt đất cũ; Hành lang; Thân đập cũ; Thoát nước mặt tiếp giáp; Gia cố bê tông đầm lăn giàu vữa; 7 Bê tông đầm lăn; 424.2 Bê tông tiếp giáp; Bê tơng mặt ngồi Phần gia cố chống đỡ phần thân đập cũ thể thống phân tích kết cấu, phần đập cũ phần gia cố phải đảm bảo kết hợp thật tốt Biện pháp áp dụng là: phun cát tạo nhám mặt hạ lưu, đổ bê tông đầm lăn giàu vữa lên mặt tiếp xúc đặt ống thoát nước Để hạn chế lượng phát nhiệt bê tông đầm lăn, quy định nhiệt độ đổ bê tông không 21o C, dùng nước lạnh trộn tưới nước mát lên đống cốt liệu, sử dụng nitơ lỏng để làm mát hỗn hợp Trình tự thi cơng đầm lăn xem hình 9-8 Do mặt cắt chật chội, hạn chế tốc độ thi công, cường độ đổ bê tơng trung bình ngày 760m Tồn 71100m3 bê tơng đầm lăn sau tháng hoàn thành 0.3m E D 0.8 0.3m Hình 9-8: Trình tự đổ bê tông đầm lăn Đổ bê tông thường; Đổ tầng đệm vữa cát 0,6÷ 1,2cm; Bê tơng đầm lăn Mặt tầng; Đầm dùi bê tông đầm lăn giàu vữa; Dùng đầm bàn đầm mặt dốc; ED đập cũ 111 9.5 ĐẶC ĐIỂM DÙNG BÊ TƠNG ĐẦM LĂN ĐỂ SỬA CHỮA CƠNG TRÌNH Quy mơ cơng trình tu sửa chênh lệch lớn, số 35 cơng trình làm Mỹ, cơng trình có khối lượng 800m 3, nhiều vượt q 130.000m3 Đối với cơng trình lớn thay xây bê tông đầm lăn khơng có khác nhau, với nhiều cơng trình tu sửa nhỏ có đặc thù riêng biệt 9.5.1 Đặc điểm kết cấu Khi đập nhỏ dùng bê tông đầm lăn bảo vệ dốc, nên áp dụng gia cố dạng bậc thang Nó thuận tiện cho viêc thi cơng, lại có lợi cho việc tiêu Cho tới với đập đất xây dốc bậc thang bê tông đầm lăn chiều cao lớn đập tới 20m, độ sâu lớn nước qua đỉnh đập 3,7m, lưu lượng đơn vị lớn nước 1,05m 3/s.m Nhưng chưa phải cực hạn kiểu bậc thang, thiết kế có đập đất cao lưu lượng đơn vị lớn dùng hình thức bậc thang để bảo mái hạ lưu Thơng thường tầng đáy bê tơng đầm lăn có đặt nước khơng khối bê tơng đầm lăn phải cần có đủ trọng lượng để triệt tiêu áp lực đẩy ngược 9.5.2 Đặc điểm vật liệu Đã xây dựng 35 cơng trình tu sửa, 80% thiết kế coi bê tông đầm lăn đất, thiết kế tỷ lệ cấp phối lấy quan hệ nước – dung trọng làm sở; cịn lại thiết kế theo ngun tắc bê tơng Vì lượng cơng trình nhỏ, thời gian kinh phí bị hạn chế, khơng thể nghiên cứu sâu tỷ lệ cấp phối, mặt sử dụng keo dính nhiều hơn, thay đổi từ 133kg/m tới 297kg/m3 Trong thiết kế quan tâm nhiều đến cường độ ban đầu, nhiều cơng trình dùng xi măng mà khơng trộn tro bay 9.5.3 Đặc điểm thi cơng Với cơng trình tu bổ, gia cố thường mua cốt liệu có sẵn thị trường, chọn loại thuận tiện cho việc trộn bê tông xưởng, phần lớn dùng xe tải có cấu bốc tải phía trước để vận chuyển, dùng máy ủi san, đầm rung để đầm Đặc điểm cơng trình tu bổ, gia cố thường chật hẹp, máy móc thi cơng khó mà đạt suất cao Cho nên đơng giá bê tông đầm lăn cơng trình tu sửa thường cao cơng trình lớn 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Bộ Nơng nghiệp Phát triển nông thôn, (2006) - Nguyên tắc thiết kế đập bê tông đầm lăn tổng quan thi công đập bê tông đầm lăn (Dịch từ tiếng Trung, để tham khảo ngành); [2].Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (2006), Bê tông đầm lăn dùng cho đập, Dịch từ tiếng Anh tài liệu Dự án cấp quốc gia Pháp 1988-1996, để tham khảo ngành; [3].Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (2006), Chỉ dẫn cho kỹ sư thiết kế thi công bê tông đầm lăn EM 1110-2-2006, Dịch từ tiếng Anh tài liệu Hiệp hội kỹ sư quân đội Mỹ năm 2000, để tham khảo ngành; [4].Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (2006), Nguyên tắc thiết kế đập bê tông đầm lăn tổng quan thi công đập bê tông đầm lăn, Dịch từ tiếng Trung, để tham khảo ngành; [5] Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (2006), Bê tông đặc biệt sử dụng cho đập lớn, Trích dịch từ sách Large Dams in China, A fifty Year Review tác giả Trung Quốc Jiazheng Pan Jing Ha, để tham khảo ngành; [6].Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (1988), Quy trình thí nghiệm bê tơng đầm lăn, Dịch từ tiếng Trung, để tham khảo ngành; [7].Bê tông đầm lăn khối lớn (2004), Tài liệu dịch từ tiếng Trung Người dịch Nguyễn Ngọc Bích, Cơng ty tư vấn xây dựng thuỷ lợi 1, 2004; [8].Nguyễn Trí Trinh (2005), Những nghiên cứu bê tông đầm lăn HEC-1, Trong tuyển tập báo cáo Hội thảo kỹ thuật sử dụng bê tông đầm lăn xây dựng, Hội đập lớn Việt Nam, 12/2005; [9].Quy trình thi cơng bê tơng đập Tân Giang tỉnh Ninh Thuận (1999), Viện Khoa học thuỷ lợi; [10] Lương Văn Đài (2004), Báo cáo tóm tắt tình hình xây dựng đập bê tơng đầm lăn giới Việt Nam nay, Trong tuyển tập báo cáo Hội nghị Công nghệ bê tông đầm lăn thi công đập thuỷ điện Việt Nam, EVN, Hà Nội, tháng năm 2004; [11] Vũ Thanh Te (2005), Thiết kế tổ chức thi công đập bê tông đầm lăn, Trường Đại học thủy lợi, 6.2005; [12] Vũ Thanh Te (2008), Thi công bê tông đầm lăn, Trường Đại học thủy lợi, 2008; 113 ... LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TRÊN THẾ GIỚI Bê tông đầm lăn (RCC - Roller - compacted concrete) xem phát triển quan trọng công nghệ bê tông phần tư kỷ qua Sự đời làm cho số dự án đập trở... lớn giới Mandrit (1973) Việc áp dụng RCC lần vào năm 1984 đập Erizana thi công đập RCC Castibolanco de los Anoyos hoàn thành năm 1985 Ở Angiêri, nơi có nhiệt độ cao lên tới 43 oC xây dựng đập... rộng lớn 49 Chương 5: CÔNG TÁC MẶT ĐẬP 5.1 SAN BÊ TƠNG Bê tơng dầm lăn (RCC - Roller - Compacted concrete) vận chuyển đổ mặt đập sau phải san phẳng với chiều dày định Hình dáng đổ phương tiện vận