Công nghệ thi công và khống chế chất lượng trong thi công bê tông đầm lăn

LỜI TÁC GIẢ Sau thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu thực hiện, đến luậnvăn Thạc sĩ kỹ thuật:“Công nghệ thi công khống chế chất lượng thicơng bê tơng đầm lăn”đã hồn thành thời hạn theo đề cương phêduyệt Trước hết tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Trường Đại học Thuỷlợi đào tạo quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện cho tác giả trình học tập thực luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơnTS.Nguyễn Như Oanh TS Dương ĐứcTiếnđã trực tiếp tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, thông tin khoahọc cần thiết cho luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Đảng uỷ, Lãnh đạo, Cán công nhân viênCông tytư vấn thủy lợi, thủy diện Thăng Longđã tận tình giúp đỡ tạo điều kiện chotác giả suốt thời gian học tập thực luận văn Tác giả xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ động viênvề tinh thần vật chất để tác giả đạt kết hơm Trong q trình nghiên cứu để hồn thành luận văn, tác giả khó tránh khỏinhững thiếu sót mong nhận góp ý, bảo thầy, cô cán đồng nghiệp luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2012 Tác giả Kiều Văn Hồng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trungthực không trùng lặp với đề tài khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tác giả Kiều Văn Hồng CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BTĐL: Bê tơng đầm lăn CKD: Chất kết dính EVN: Tập đồn điện lực Việt Nam RCD: Bê tơng đầm lăn nhật TDM: Hiệu đầm chặt NDT: Nhân dân tệ ASTM: Tiêu chuẩn thí nghiệm thông số kỹ thuật chủ yếu loại vật liệu Mỹ 14TCN: Tiêu chuẩn ngành Nông nghiệp phát triển nông thôn – Việt Nam PCB: Xi măng Poocland VC: Trị số công tác -1- MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết luậnvăn Bê tơng đầm lăn (BTĐL) xem bước phát triển đột phá cơng nghệ xây dựng đập bê tơng nói riêng, xây dựng cơng trình thủy lợi nói chung Bê tơng đầm lăn loại bê tơng khơng có độ sụt thi công thiết bị thi công đường, đập đất công suất lớn Thiết bị rải xe ủi hay xe rải bê tông asphalt, đầm chặt BTĐL bẳng lu rung bánh thép lu bánh (để hoàn thiện bề mặt) Với ưu điểm bật BTĐL sử dụng xi măng, tốc độ thi công nhanh… nên giảm giáthành Công nghệ thi công BTĐL đem lại hiệu kinh tế cao so với bê tông truyền thống thi công công trình đập bê tơng trọng lực lý sau: + Thi công nhanh: Các kỹ thuật thi công nhanh (so với kỹ thuật thi công bê tông thông thường đắp) giảm số lượng vật liệu (so với đắp) Quy trình thi cơng BTĐL tạo điều kiện cho công tác đổ gần liên tục tạo tốc độ thi công nhanh + Thi công BTĐL giảm giá thành cơng trình từ 25-40% so với thi công bê tông thường Việc hạ giá thành đạt giảm chi phí cốt pha, giảm chi phí cho cơng tác vận chuyển, đổ, đầm bê tông đặc biệt giảm giá thành đơn vị bê tơng + Giảm chi phí cho biện pháp thi cơng: việc thi cơng đập BTĐL giảm chi phí dẫn dịng thời gian xây dựng giảm thiệt hại, rủi ro nước lũ tràn qua đê quai Đối với đập BTĐL, đường ống dẫn dòng ngắn ống dẫn dòng đập đất đắp Hơn thời gian thi công đập BTĐL ngắn nên ống dẫn dòng cho đập BTĐL cần thiết kế để đáp ứng lưu lượng xả nước lớn theo mùa thay lưu lượng lớn theo năm đập bê tông thường đập đất đắp Vì đường kính cống dẫn dịng đập BTĐL nhỏ chiềuc a o Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành xây dựng cơng trình thủy đê quai cho đập BTĐL thấp so với phương án đập bê tông thường đập đất đắp Đập BTĐL dần trở nên phổ biến giới, thống kê cho thấy khu vực Châu Á khu vực phát triển công nghệ mạnh cả, đặc biệt Trung Quốc Nhật Bản quốc gia phát triển mạnh mẽ công nghệ Ngồi việc ứng dụng cho đập, BTĐL cịn ứng dụng xây dựng mặt đường sân bãi Tới có hàng chục triệu m 2đường sân bãi đượcxâydựng công nghệ BTĐL số nước Các cơng trình mặt đường sân bãi BTĐL cho hiệu sử dụng tốt giảm chi phí bảodưỡng Việt Nam nước sau công nghệ liệt vào hàng lớn số lượng đập lựa chọn nghiên cứu ứng dụng, nhiều đập bê tông thiết kế thi cơng theo cơng nghệ BTĐL Bên cạnh dự án bê tơng hóa đường nơng thơn cần cứng hóa hàng ngàn km đường Việt Nam xây dựng xong số đập BTĐL Định Bình, A Vương, PleiKrong, Bản Vẽ, Bình Điền… Qua chứng minh điều cơng nghệ BTĐL với trình độ hiểu biết hồn tồn ứng dụng Việt Nam Tuy nhiên công nghệ thi cơng u cầu bước nâng cao hồn thiện vềquytrình kỹ thuật, chất lượng cơng trình địi hỏi ngày cao đòi hỏi phải nghiên cứu thêm để có cải tiến nhằm ngày hồn thiện cơng nghệ BTĐL Việt Nam, rút ngắn thời gian thi công, giảm nhẹ máy quản lý tăng hiệu đầutư Vì vậy, nghiên cứu công nghệ thi công khống chế chất lượng thi công bê tông đầm lăn điều kiện Việt Nam vừa có ý nghĩa khoa học vừa có giá trị thực tiễn cao II Mục đích luậnvăn Mục đích luận văn đề xuất quy trình thi cơng khống chế chất lượng thi cơng BTĐL cơng trình thủy lợi thủy điện III Cáchtiếp cận phương pháp nghiêncứu: Cách tiếp cận luận văn khảo sát đánh giá tình hình thi cơng BTĐL số cơng trình xây dựng Việt Nam giới, kế thừa thành tựu Khoa học công nghệ BTĐL ngồi nước, từ lựa chọn để nghiên cứu áp dụng vào điều kiện nước ta Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp đúc rút kinh nghiệm thực tế lựa chọn công nghệ hợp lý Tổng hợp tài liệu nghiên cứu có, quy trình quy phạm tính tốn dẫn thi công Thu thập số liệu liên quan CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 1.1 Khái niệm chung bê tông đầmlăn Có nhiều định nghĩa bê tơng đầm lăn, định nghĩa dựa nguyên tắc loại bê tông tạo thành hỗn hợp cốt liệu nhỏ (cát thiên nhiên cát nghiền), cốt liệu lớn (đá dăm), xi măng, phụ gia hoạt tính nghiền mịn (tro bay nhiệt điện Puzolan thiên nhiên), nước phụ gia hóa học Sau trộn đều, vận chuyển, san rải, hỗn hợp đầm chặt máy đầm lăn Dưới tác dụng tải trọng nén ép chấn động dung từ máy đầm lăn, bê tông đầm chặt Công tác đầm bê tông đầm lăn thực hỗn hợp vữa bê tông chưa bắt đầu đơng kết Có thể định nghĩa ngắn gọn Bê tông đầm lăn (BTĐL) loại bê tơng khơng có độ sụt rải đầm chặt thiết bị thi công đường, đập đất công suất lớn Thiết bị rải đầm chặt BTĐL: + Xe ủi hay xe rải bê tông asphalt; + Lu rung bánh thép; + Lu bánh (để hoàn thiện bề mặt) Bê tông đầm lăn - gồm hai dạng chính: + Bê tơng đầm lăn dùng cho đập + Bê tông đầm lăn dùng cho mặt đường; Điểm khác biệt lớn bê tông đầm lăn với bê tông thường lượng xi măng lượng nước dùng thấp so với bê tơng thường Lượng chất kết dính dùng BTĐL thay đổi phạm vi rộng từ 59 đến 297 kg/m 3, phần xi măng đươc thay Puzolan, tro bay… nhằm giảm nhiệt thủy hóa, hạn chế phát sinh vết nứt bê tông làm ảnh hưởng đến chất lượng tuổi thọ cơng trình Tùy theo lượng dùng chất kết dính mà phân loại BTĐL sau: +Bê tông đầm lăn nghèo chất kết dính (CKD) (hàm lượng CKD < 99kg/m3) USACE - Mỹ phát triển dựa công nghệ thi công đất đắp; + Bê tông đầm lăn có lượng CKD trung bình (hàm lượng CKD từ 100 đến 149 kg/m3); + Bê tông đầm lăn giàu CKD: (hàm lượng CKD > 150 kg/m 3) phát triển Anh Việc thiết kế thành phần BTĐL cải tiến từ bê tông thường việc thi công dựa vào cơng nghệ thi cơng đập đất đắp; Ngồi cịn hướng phát triển BTĐL khác hướng phát triển RCD Nhật (Japannese Roller Compacted Dams), chuyển từ đập trọng lực bê tông thường sang sử dụng BTĐL Theo hướng này, BTĐL có lượng CKD nằm loại BTĐL có lượng CKD trung bình loại BTĐL có lượng CKD cao Ưu điểm BTĐL lượng dùng xi măng thấp, lượng nước trộn thấp nhiều so với lượng nước dùng cho bê tông truyền thống mác Do lượng dùng xi măng thấp nên mức độ tỏa nhiệt bê tông đầm lăn nhiệt thủy hóa xi măng gây thấp, giảm thiểu tượng nứt bê tông ứng suất nhiệt Ngồi ra, thi cơng BTĐL giới hóa cao, tốc độ thi công nhanh, đặc biệt với đập lớn làm cho cơng trình sớm đưa vào khai thác vận hành dẫn đến hiệu kinh tế cao nhiều so với đập bê tông truyềnthống Mặc dù công nghệ BTĐL khẳng định công nghệ xây dựng tối ưu áp dụng cho đập trọng lực việc xây dựng đập BTĐL thực phát huy tính ưu việt tạo sản phẩm có chất lượng tương đương với đập bê tơng thường khắc phục điểm yếu loại hình cơng nghệnày: Về chất lượng bám dính lớp Cường độ bám dính lớp đập BTĐL điểm yếu BTĐL Vì cường độ kéo bê tông vùng tiếp giáp lớp đổ mối quan tâm lớn thiết kế kết cấu đập BTĐL Do cần phải có thử nghiệm kỹ mơ hình với điều kiện vật liệu, thiết bị quy trình thi cơng thực tế để xác định tính chất bê tông vùng tiếp giáp lớp thi công đảm bảo giá trị tính chất bê tơng khơng thấp yêu cầu thiếtkế Về vấn đề thấm Do BTĐL thi công thành lớp nên khe tiếp giáp lớp đường để nước thấm qua thân đập Ngồi sử dụng chất kết dính so với bê tơng thường nên BTĐL có tính chống thấm so với bê tơng thường mác Vì cần nghiên cứu kỹ giải pháp cấu tạo chống thấm, thành phần vật liệu quy trình thi cơng thích hợp để đảm bảo khả chống thấm chođập Về chất lượng thi công: Sự phân ly hỗn hợp bê tông đề bất lợi xảy trình sản xuất đổ BTĐL Do đặc thù thi công diện rộng với khối lượng lớn nên việc kiểm soát đồng thành phần tính cơng tác hỗn hợp BTĐL khó so với bê tông thường Điều dẫn đến chất lượng BTĐL dao động lớn 1.2 Sự phát triển bê tông đầm lăn nước thếgiới 1.2.1 ỞViệt Nam Trong vài năm trở lại đây, kinh tế nước ta có bước phát triển đáng kể nhờ có sánh mở cửa Nhà nước Nhiều cơng trình lớn xây dựng để phát triển sở hạ tầng cơng trình giao thơng, thuỷ lợi, thuỷ điện Các dự án bê tơng hố đường nơng thơn cần hàng ngàn km đường cần trải mặt Bên cạnh đó, để đáp ứng nhu cầu phụ tải điện tăng cao giai đoạn 2005-2015, Tập đoàn điện lực Việt nam (EVN) lập dự án xây dựng 32 nhà máy điện có 20 nhà máy thuỷ điện Từ năm 2003, EVN khởi cơng nhiều cơng trình thuỷ điện thủy điện Avương (xây dựng địa bàntỉnh Quảng Nam) công suất lắp máy 170MW khởi công 8/2003, Pleikrông (Kontum) công suất lắp máy 100MW (khởi công 11/22003), Bản Vẽ (Nghệ An) công suất lắp máy 300MW (khởi công 2004), thuỷ điện Sơn La (Sơn La) với công suất lắp máy 2400MW (khởi công năm 2005), đập Tân Mỹ,… Vì cơng trình địi hỏi thời gian thi công ngắn, suất thi công lớn nhiều so với trước nên giải pháp xây dựng đập dâng bê tông trọng lực thi công công nghệ đầm lăn đề nghị lựachọn Bảng 1.1.Một số cơng trình đập BTĐL thiết kế xây dựng nước ta TT Tên công trình Chiều cao (m) Tỉnh Ghi Năm 2007 thí nghiệm TĐ Sơn La 139 Sơn La trường Thi cơng đập từ 7/2007 TĐ Bản Chát 130 Lai Châu Phát điện vào năm 2012 TĐ Huội Quảng 104 Sơn La Theo TKKT TĐ Bản Vẽ 136 Nghệ An TĐ sông Tranh 95 Quảng Nam Phát điện vào năm 2011 TĐ PleiKrong 71 Kon Tum Khởi công 2003 TĐ A Vương 82 Quảng Nam TĐ Sê San 71 Gia Lai TĐ Đồng Nai 100 Lâm Đồng 10 TĐ Đồng Nai 128 Lâm Đồng 11 TĐ Lai Châu 130 Lai Châu Khởi công 2011 12 TĐ Trung Sơn 90 Thanh Hố Dự kiến hồn thành vào Thi công đập dâng BTĐL vào tháng2/2007 Thi công đập BTĐL T3/2006 Khởi công 2004 Thi công BTĐL từ 4/2007 đến 3/2009 Thi công BTĐL từ 12/2007 đến 6/2010