MỘT SỐ VẤN ĐỀ KẾT CẤU TRONG XÂY DỰNG ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN MẶT BÊ TÔNG GS TS Nguyễn Văn Lệ Tóm tắt báo cáo Đập đá đổ bản mặt bê tông là loại đập mới được xây dựng nhiều trong khoảng vài chục năm trở lại đây v.
MỘT SỐ VẤN ĐỀ KẾT CẤU TRONG XÂY DỰNG ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN MẶT BÊ TÔNG GS TS Nguyễn Văn Lệ Tóm tắt báo cáo Đập đá đổ mặt bê tông loại đập xây dựng nhiều khoảng vài chục năm trở lại xem tiến công nghệ xây dựng đập Ở Việt Nam, loại hình đập đưa vào, đập Na Hang (Tuyên Quang), cao 92,2m, đập Rào Quán (Quảng Trị), cao 78m, đập Cửa Đạt (Thanh Hố), cao 117m Một thành cơng việc ứng dụng công nghệ việc đề xuất giải pháp kết cấu, thiết lập giải toán kết cấu phục vụ cho việc thiết kế thi cơng cơng trình Báo cáo trình bày nét cơng nghệ, vấn đề kết cấu nảy sinh, cách giải, kết thu số kiến nghị Mở đầu Đập đá đổ mặt coi loại đập có nhiều ưu điểm, dễ thích hợp với điều kiện địa hình, địa chất nơi xây dựng, tính an tồn ổn định cao chịu tải trọng động đất lớn, thi công không phụ thuộc vào thời tiết, tận dụng đá thải loại đào hố móng đập, tràn đường hầm cụm cơng trình đầu mối, giá thành xây dựng rẻ Chính vậy, nhiều tài liệu nói giải pháp suy nghĩ chọn lựa có yêu cầu xây dựng đập Bảng Đập đá đổ mặt bê tơng xây dựng giới tính đến năm 2004 Theo [1], tính riêng đập đá đổ mặt bê tông cao 100m, giới xây dựng khoảng 200, có 20 đập cao 150m Trung Quốc nước xây dựng nhiều đập đá đổ mặt bê tông, theo [2], tính đến năm 2004, số lượng Trung Quốc chiếm đến 31,9% tổng số đập đá đổ mặt bê tơng giới, số đập cao 100m chiếm 30,4% (bảng 1) Các nước Châu Mỹ La Tinh Brazil, Columbia, Mehicô số lượng đập xây dựng từ đầu năm 1990 xây dựng đập cao 100m có nhiều đóng góp cho cơng nghệ xây dựng đập đá đổ mặt cao Theo [3], với đập đá đổ mặt cao 100m, đặc biệt đập cao 200m, phải giải nhiều vấn đề phức tạp thiết kế lẫn thi công, phân chia vùng vật liệu thân đập lựa chọn công nghệ thi công đắp đập hợp lý để hạn chế biến dạng thân đập, mặt chịu uốn lớn thân đập bị biến dạng lớn đổ lần, mặt tầng đệm có tượng bị tách rời cục (hiện tượng "thốt khơng") Do mặt bị uốn lớn nên cốt thép mặt bố trí lớp chiều dày mặt đập thấp 100m xây dựng thời ký đầu mà phải bố trí hai lớp chịu uốn Mặt khác, phải phát triển công nghệ phát xử lý tượng khơng để bảo đảm an tồn cho mặt hồ tích nước, biện pháp khắc phục xảy nứt mặt Báo cáo giới hạn trình bày số vấn đề kết cấu ảnh hưởng tầng đệm, khối đá thân đập, thi công đắp đập tượng khơng đến mơ men uốn mặt, ảnh hưởng việc đắp tiếp đập đến phần mặt đổ, trường hợp đập cao, phải chia đợt thi công đắp đập đổ mặt Ảnh hưởng vật liệu thân đập đến mô men uốn mặt H vẽ mặt cắt ngang đập Các lớp vật liệu từ thượng lưu hạ lưu tầng đệm (2A), tầng độ (3A), khối đá thượng lưu (3B), khối đá hạ lưu (3C) H Mặt cắt ngang đập Trong báo cáo trình bày ảnh hưởng mô đun biến dạng vật liệu lớp đến nội lực mặt trường hợp hồ tích nước với giả thiết mặt hồn toàn tiếp xúc với tầng đệm a Ảnh hưởng vật liệu tầng đệm H biểu diễn biểu đồ mô men uốn mặt H biểu diễn quan hệ mơ men uốn vị trí gần chân với mô đun biến dạng vật liệu tầng đệm H Mô men uốn mặt Biểu đồ biểu diễn quan hệ Mô men uốn mặt gần khớp chu vi Mô đun biến dạng tầng đệm Mô men uốn mặt (Tm) 100 90.67 80 60 51.01 Series1 40 25.54 20 12.99 9.75 0 2000 4000 6000 8000 Mô đun biến dạng tầng đệm T/m 10000 12000 H Quan hệ Mô men uốn mặt MĐBD tầng đệm Nhìn vào hình vẽ thấy biểu đồ mơ men uốn mặt xa khớp chu vi phụ thuộc vào giá trị mô đun biến dạng lớp 2A, trị mô men uốn mặt gần khớp chu vi tăng nhanh giá trị giảm nhỏ Do vậy, cần có biện pháp kiểm sốt chất lượng tầng đệm đắp đập có giải pháp tăng cường khả chống uốn cho mặt vị trí gần khớp chu vi b Ảnh hưởng vật liệu tầng qua độ Tương tự trường hợp thay đổi giá trị mô đun biến dạng tầng đệm (2A), thay đổi giá trị mô đun biến dạng tầng độ (3A) mô men uốn mặt vùng gần khớp chu vi thay đổi đáng kể, cịn phía mơ men uốn mặt không thay đổi Điều khác biệt ứng với giá trị tăng giảm mô đun biến dạng so với giá trị 7000 T/m2 giá trị mô men uốn khu vực gần khớp chu vi tăng (h 3) Do vậy, cần có biện pháp kiểm sốt chất lượng tầng độ đắp đập có giải pháp tăng cường khả chống uốn cho mặt vị trí gần khớp chu vi Mơ men uốn mặt (Tm) Biểu đồ biểu diễn quan hệ Mô men uốn mặt gần khớp chu vi Mô đun biến dạng tầng độ 50 40 30 45.28 36.13 31.60 30.03 Series1 25.55 20 10 Series2 2000 4000 6000 8000 10000 Mô đun biến dạng tầng độ T/m 12000 H Quan hệ Mô men uốn mặt MĐBD tầng độ c Ảnh hưởng mô đun biến dạng vật liệu khối đá Mơ men uốn mặt (Tm) Biểu đồ biểu diễn quan hệ Mô men uốn mặt MĐBD khối đá 50 40 30 20 10 -10 -20 -30 Mô men uốn max gần khớp chu vi 25.55 Mô men uốn max vùng 9.41 2000 4000 40.23 34.08 14.44 6.53 6000 4.93 8000 3.92 10000 3.2 12000 14000 -23.65 Mơ đun biến dạng khối đá T/m2 H Quan hệ Mô men uốn mặt MĐBD khối đá Khác với hai trường hợp trình bày trên, thay đổi giá trị mơ đun biến dạng khối đá (3B), mô men uốn mặt suốt chiều dài mặt thay đổi Trị mô men uốn lớn mặt gần khớp chu vị giảm, chí đổi dấu giảm giá trị mơ đun biến dạng khối đá chính, cịn trị mơ men uốn lớn mặt phần lại biến thiên theo chiều ngược lại, tức tăng mô đun biến dạng giảm (h 5) Điều cho thấy khối đá có ảnh hưởng quan trọng đến mô men uốn mặt, cần đặc biệt ý đến chất lượng thiết kế thi công khối đá d Ảnh hưởng mô đun biến dạng vật liệu khối đá hạ lưu Với kích thước khối đá hạ lưu thiết kế (h 1), ảnh hưởng mô đun biến dạng khối đá đến mô men uốn mặt khơng đáng kể Cũng mà vật liệu đắp đập vùng sử dụng đá tận dụng yêu cầu đầm nện khơng cần cao khối đá Ảnh hưởng khơng mặt đến mơ men uốn mặt Thốt khơng mặt tượng mặt không "bám" vào tầng đệm, chịu áp lực nước phần mặt bị khơng khơng tựa vào tầng đệm, làm cho mô men uốn phạm vi tăng lớn, dễ dẫn đến nứt mặt H cho biểu đồ mô men uốn mặt, vị trí cao trình 68 đập vẽ hình 1, bị khơng với phạm vi dài 0,75m dọc theo chiều mái dốc Vị trí khơng H Mô men uốn mặt mặt bị khơng Phạm vi khơng lớn, mơ men uốn áp lực nước gây lớn Điều nguy hiểm là, mơ men uốn vị trí khơng có chiều làm căng phía mặt nên bị nứt vết nứt bắt đầu xuất mặt dưới, không quan sát thấy Cịn quan sát thấy nứt vết nứt vết nứt xuyên, dẫn đến thẩm lậu nước qua mặt Chính mà cần theo dõi kiểm tra tình trạng khơng để xử lý trước tích nước trước đưa vào vận hành thời kỳ đầu vận hành biến dạng thân đập chưa ổn định Việc bố trí cốt thép hai lớp mặt góp phần tăng khả chống nứt xảy tượng thoát không mặt mức độ định Ảnh hưởng khối đá đắp tiếp đến mô men uốn mặt đổ Với đập cao 100m, điều kiện thi công, thường phải chia đợt đắp đập đổ mặt Sau đắp đập đến cao trình đó, đợi lún ổn định bắt đầu đổ mặt, sau lại đắp tiếp đập Do tác dụng khối đá đắp thêm, phần thân đập đắp bị lún chuyển dịch phía hạ lưu, dẫn đến mặt tựa lên bị uốn H biểu diễn biến dạng thân đập thi công tiếp thân đập đến cao trình đỉnh đập H Biến dạng đập đắp tiếp thân đập H vẽ biểu đồ mô men uốn mặt đắp tiếp thân đập Có thể thấy, mơ men uốn làm căng mặt mặt có trị lớn nằm đỉnh phần mặt đổ, kết phần thân đập đắp đợt trước bị lún có chuyển vị ngang phía hạ lưu Ở nhiều đập xây dựng, không ý đến tốn thi cơng có giải pháp thiết kế thích hợp nên dẫn đến nứt nhiều phạm vi gần đỉnh phần mặt đổ Trường hợp vị trí thân đập bị lún nhiều độ võng mặt, vị trí mặt khơng cịn tiếp xúc vào tầng đệm (các tài liệu Trung Quốc gọi tượng mặt bị khơng) Khoảng cách khơng thường không lớn, vài cm, đủ làm mặt bị nứt chịu áp lực nước khơng có chỗ tựa H Biểu đồ mơ men uốn mặt đổ đắp tiếp thân đập phía Kết luận Những vấn đề kết cấu vấn đề kết cấu quan trọng cần lưu tâm trình thiết kế thi cơng đập Bên cạnh phần mềm tính tốn, vấn đề cần quan tâm tiêu lý vật liệu đắp đập phục vụ cho việc tính tốn thiết bị quan trắc bố trí thân đập mặt để đánh giá hiệu chỉnh kết tính tốn Tài liệu tham khảo [1] Charrette on Key Technology for High CFRD Construction & Celebrating the Foundation of CFRD Int Society Nov 30~Dec.3, 2008 Hong Kong, China [2] Technic Notes 2004, Vol 20, No 7, page 23 [3] Ma H 2.Q., Cao G M.: Key Technical Problems of Extra-heigh CFRD, Science in China Press, 2007 SOME STRUCTURE PROBLEMS IN CONSTRUCTION OF CFRD Prof Dr Nguyen Van Le CFRD is a new type of dams that have been constructed a lot since some decades and that are considered as a progress in dam construction technology In Vietnam, this type of dams has just been applied, firstly is Nahang dam (Tuyenquang province) of 92.2m high, and then Raoquan dam (Quangtri province) of 78m high, and the last is Cuadat (Thanhhoa province) of 117m high One of the successful application of the new technology is proposing structural solutions, establishing and solving structural problems serving for the design and implementation of the dam This paper presents the main features of construction technology, the requiered structural problems, the solving method, the results and some disscusions