chuyên đề 2 : Một số tiêu chuẩn của nước ngoài để thiết kế đập bê tông đầm lăn và vận dụng vào điều kiện việt nam

Lựa chọn Tiêu chuẩn thiết kế và công nghệ thi công để áp dụng Như trên đã nêu, hiện nay Việt nam chưa ban hành qui chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật riêng về dê tong đầm lăn và thiết kế, thio

Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn

Trường Đại học Thủy lợi

BáO CáO KếT QUả

TổNG KếT THIếT Kế - THI CÔNG ĐậP BÊ TÔNG ĐầM LĂN ĐịNH BìNH

Chuyên đề số 2

Một số tiêu chuẩn của nước ngoài để thiết kế đập Bê tông đầm

lăn và vận dụng vào điều kiện việt nam

Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Phạm Văn Quốc Chủ trì chuyên đề: TS Nguyễn Cảnh Thái

PGS TS Phạm Văn Quốc ThS Quách Đăng Khoa

NỘI DUNG

I ĐẶT VẤN ĐỀ

II TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT VIỆT NAM VỀ BÊ TÔNG VÀ ĐẬP BÊ TÔNG

1 Tiêu chuẩn kỹ thuật về vật liệu

III MỘT SỐ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT NƯỚC NGOÀI VỀ BÊ TÔNG VÀ ĐẬP

BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

1 Một số quy phạm của Trung Quốc

2 Một số tiêu chuẩn của Mỹ

3 Một số tài liệu của ICOLD và các nước khác

IV CÁC CHUYÊN ĐỀ ĐỂ THIẾT KẾ ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

1 Lựa chọn Tiêu chuẩn thiết kế và công nghệ thi công để áp dụng

2 Tính toán ổn định và ứng suất đập theo Tiêu chuẩn thiết kế lựa chọn

3 Phòng chống thấm và tác hại của nó đối với thân và nền đập

4 Lập điều kiện kỹ thuật thi công cho đập BTĐL được thiết kế

5 Lập quy trình thí nghiệm bê tông đầm lăn

V CÁC TIÊU CHUẨN ĐƯỢC LỰA CHỌN ĐỂ THIẾT KẾ ĐẬP BTĐL

VI KHÓ KHĂN KHI SỬ DỤNG TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT NƯỚC NGOÀI ĐỂ THIẾT KẾ ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

1 Đặc điểm phát triển đập bê tông đầm lăn ở mỗi nước

2 Tính phong phú và phức tạp về công nghệ bê tông đập đầm lăn

3 Một số vướng mắc, khó khăn khi áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn

4 Vận dụng tiêu chuẩn của nước ngoài để thiết kế phòng thấm cho đập BTĐL

a) Theo tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam

c) Theo quy phạm thiết kế đập bê tông trọng lực Trung Quốc DL5108-1999: d) Theo quy phạm thiết kế đập bê tông đầm lăn Trung Quốc SL314-2004: e) Theo Sổ tay thiết kế đập trọng lực Cục Công binh Mỹ EM1110-2-2200 f) Theo Sổ tay thiết kế bê tông đầm lăn cục Công binh Mỹ EM1110-2-2006 g) Theo tài liệu bê tông đầm lăn dùng cho đập trong dự án BaCaRa

h) Theo Sổ tay thiết kế và xây dựng đập của ACERTM-08USA

i) Theo tài liệu về bê tong đầm lăn ACI-207.5R-99

j) Một số nhận xét về áp dụng các tiêu chuẩn của nước ngoài để thiết kế phòng thấm cho đập bê tông trọng lực

VII KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận

2 Kiến nghị

Một số tiêu chuẩn của nước ngoài để thiết kế đập Bê tông

đầm lăn và vận dụng vào điều kiện việt nam

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Thỏng 4-2007, Cụng ty Tư vấn Xõy dựng Điện 1 đó biờn soạn bản Dự thảo:

Hướng dẫn sử dụng Tiờu chuẩn thiết kế, thớ nghiệm và nghiệm thu đập RCC Hiện

nay Việt nam chưa ban hành qui chuẩn, tiờu chuẩn kỹ thuật riờng về BTĐL Nghiờn cứu để tiến tới biờn tập qui chuẩn, tiờu chuẩn kỹ thuật Việt Nam về vật liệu, thiết kế, thi cụng, nghiệm thu đập BTĐL đang là vấn đề lớn đặt ra

Một số tài liệu của nước ngoài đó được biờn dịch, nhưng cũng cũn nhiều tài liệu khỏc Một số danh mục tiờu chuẩn và tài liệu kỹ thuật về bờ tụng thường và bờ tụng đầm lăn đó đang được sử dụng trong thiết kế và thi cụng đập rất đỏng được quan tõm tham khảo nghiờn cứu để ỏp dụng

II TIấU CHUẨN KỸ THUẬT VIỆT NAM VỀ Bấ TễNG VÀ ĐẬP Bấ TễNG

1 Tiờu chuẩn kỹ thuật về vật liệu

a) Xi măng

- 14 TCN67-2002 “Xi măng dựng trong bờ tụng thủy cụng – Yờu cầu kỹ thuật”

- Xi măng Pooc Lăng TCVN 2682-1992

- Xi măng Pooc Lăng ớt tỏa nhiệt TCVN 6069-1995

- Xi măng dựng cho BT thủy cụng-Yờu cầu kỹ thuật 14 TCN 66-2000

- 14TCVN 65-2002-TCVN 67-2002 Thớ nghiệm tớnh chất của xi măng

b) Cốt liệu

- 14 TCN 68-2002 “Cỏt dựng cho bờ tụng thủy cụng – Yờu cầu kỹ thuật”

- 14TCN 70-2002 “ Đỏ dăm, sỏi dựng cho bờ tụng Thủy cụng –Yờu cầu kỹ thuật”

- Cỏt dựng cho bờ tụng thủy cụng và yờu cầu kỹ thuật 14-TCN-68-88

- Đỏ dă, sỏi và sỏi dăm dung trong xõy dựng TCVN1771:1987

- Cỏt dung cho bờ tụng thủy cụng -Yờu cầu kỹ thuật 14TCN 70-88

- 14TCVN 68 69-2002 Thớ nghiệm cấp phối và cỏc chỉ tiờu cơ lý của cỏt

- 14TCVN 70-2002 Thớ nghiệm cấp phối và cỏc chỉ tiờu cơ lý của đỏ

c) Nước

- 14 TCN 72-2002 “Nước dựng cho bờ tụng Thủy cụng - Yờu cầu kỹ thuật”

- Nước cho bờ tụng và vữa-Yờu cầu kỹ thuật TCVN 4506-87

- Nước dựng cho bờ tụng thủy cụng và bờ tụng cốt thộp thủy cụng 14TCN 2002)

c) Phụ gia

- Phụ gia hóa sử dụng cho bê tông khối lớn (TCXDVN 305:2004)

- Phụ gia cho bê tông và vữa- Phận loại và yêu cầu kỹ thuật (14TCN 104-1999)

- Phụ gia hóa học cho BT và vữa-Phân loại và yêu cầu kỹ thuật(14TCN 104-1999)

- Phụ gia khoáng hoạt tính nghiền mịn cho BT và vữa-Phân loại và yêu cầu kỹ thuật

(14TCN 105-1999)

- Phụ gia chống thấm cho BT và vữa –Phân loại và yêu cầu kỹ thuật

- Phụ gia hóa học cho bê tông và vữa-Phương pháp thử (14TCN 107-1999)

2 Bê tông thông thường

- Bê tông thủy công và vật liệu dung cho bê tông thủy công , yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử (14TCN 63-73-2002)

- Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 305: 2004 “Bê tông khối lớn-Quy phạm thi công và nghiệm thu”

- Tiêu chuẩn ngành, từ 14 TCN63-2002 đến 14 TCN73-2002 “Bê tông thủy công và các vật liệu dùng cho bê tông thủy công: Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử”

- TCVN 3118-1993, Thí nghiệm cường độ chịu nén

- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4453-1995 “Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối: Quy phạm thi công và nghiệm thu”

- Tiêu chuẩn ngành QPTL-D6-1978 “Quy phạm kỹ thuật thi công và nghiệm thu các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy lợi”

- Hỗn hợp bê tông phải đảm bảo các yêu cầu theo Tiêu chuẩn ngành 14TCN 64-2002 : “ Hỗn hợp bê tông thủy công – Yêu cầu kỹ thuật”

- Độ chống thấm nước thí nghiệm theo TCVN 3116:1993

- Cường độ nén thử mẫu theo TCVN 3118:1993

- Độ sụt thử theo TCVN 3106:1993

- Vữa xây dựng, yêu cầu kỹ thuật (TCVN 1770:1986)

- Hỗn hợp vữa và vữa dung để phụt cố kết, phụt màng chống thấm, đinh neo, chốt đá

- TCVN 4453-1995 (Quy phạm thi công và nghiệm thu KCBT và kết cấu BTCT)

- QPTL D6-1978 (Quy phạm thi công và nghiệm thu KCBT và kết cấu BTCT)

- Chỉ dẫn đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình (TCXD239:2000)

3 Đập bê tông trọng lực

- 14TCN 56-88, Thiết kế đập bê tông và bê tông cốt thép –tiêu chuẩn thiết kế

- 14TCN 54-87, Qui trình thiết kế kết cấu BT và BTCT công trình thủy công (tập I,II,III)

- 14TCN 90-1995, Qui trình thi công và nghiệm thu khớp nối biến dạng

- TCVN 4116-1985, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công

- TCVN 5574:1991 Kết cấu bê tông cốt thép-Tiêu chuẩn thiết kế

- QPTL–D6-1978, Qui phạm kỹ thuật thi công và nghiệm thu các kết cấu bê tông

- TCVN 4453-1995, Qui phạm thi công và nghiệm thu-Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối

- TCVN 4452-87Quy phạm thi công và nghiệm thu –Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép lắp ghép

- TCVN41 16:1985, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công, TC thiết kế

- Qui trình thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép –Bộ thủy Lợi

- TCXDVN 375:2006, Thiết kế công trình chịu động đất

4 Một số tiêu chuẩn, điều kiện kỹ thuật biên soạn cho từng đập BTĐL

- Tiêu chuẩn thiết kế công trình thủy điện Plêikrông Công ty Tư vấn Xây dựng Điện

1, 2003

- Điều kiện kỹ thuật thi công bê tông đầm lăn công trình thủy điện Plêikrông.Công ty

Tư vấn Xây dựng Điện 1, 2003

- 14TCN 164-2006, Qui định kỹ thuật thi công cụm đầu mối công trình thủy lợi hồ chứa nước Định Bình, tỉnh Bình định

- Tiêu chuẩn thiết kế công trình thủy điện Đồng Nai 4 Công ty Tư vấn Xây dựng Điện 2, 2003

- Tiêu chuẩn thiết kế công trình thủy điện Sơn La, và một số tiêu chuẩn, điều kiện kỹ thuật thi công bê tông đầm lăn của các công trình khác nữa…

III MỘT SỐ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT NƯỚC NGOÀI VỀ BÊ TÔNG VÀ ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

1 Một số quy phạm của Trung Quốc

- Nguyên tắc chỉ đạo và thiết kế đập bê tông đầm lăn (DL/T 5005-92)

- Quy trình thí nghiệm bê tông đầm lăn (Cán) (SL 48-94)

- Quy phạm thi công bê tông đầm lăn thủy công (SL 53-94)

- Quy phạm thiết kế đập bê tông đầm lăn (SL 314- 2004)

- Quy phạm Thiét kế đập Bê tông trọng lực (DL 5108-1999)

- Quy phạm thi công đập BTĐL thủy công (DL/T 5112-2000)

- Quy trình thí nghiệm BTĐL thủy công (SL 48-1994)

- Quy trình thí nghiệm cốt liệu bê tông Thủy công (DL/T 5151-2001)

- Quy trình thí nghiệm về Bê tông thủy công (DL/T 5150-2001)

- Quy phạm thiết kế đập vòm bê tông (SL 282 - 2003)

- Qui phạm thiết kế đập tràn (SL 253-2000)

- Qui phạm thiết kế tuy nen thủy công (SL 279-2002)

- Nguyên tắc chỉ đạo và thiết kế đập bê tông đầm lăn (DL 5005-92)

- Qui trình thí nghiệm bê tông đầm lăn (SL 48-94)

- Qui phạm thiết kế đập trọng lực bằng bê tông (SDJ 21-78)

- Quy phạm kỹ thuật kiểm tra độ an toàn của đập lớn bê tông trọng lực (SDJ 336-89)

- Quy phạm kỹ thuật thi công tường phòng chống thấm bằng bê tông công trình thủy lợi thủy điện

2 Một số tiêu chuẩn của Mỹ

- ASTM C618-97 “Quy định kỹ thuật tiêu chuẩn đối với tro bay và Puzơlan thiên nhiên nguyên chất hoặc đã nung dùng làm phụ gia khoáng cho bê tông”(Standard specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use as a mineral admixture in concrete)

- ASTM C 1170-91, Tính công tác - Thí nghiệm độ VC

- ASTM C 1040, Phương pháp thí nghiệm dung trọng BTĐL

- ACI 207-5R , Tính năng kỹ thuật BTĐL của Hiệp hội bê tông Mỹ

- ASTM D 1556-82, Xác định dung trọng BTĐL bằng phương pháp rót cát

- ASTM C 1064, Thí nghiệm Nhiệt học của BTĐL

- ASTM C 1176-92, Chế tạo mẫu và pp thí nghiệm cường độ chịu nén BT

- ASTM C 496, Thí nghiệm cường độ chịu cắt của Bê tông

- ASTM C311-98b , Thí nghiêm Mô đun đàn hồi

- ASTM C403, Thí nghiệm tính năng của phụ gia

- ASTM C168, C331, Thí nghiệm tính năng của phụ gia hoạt tính

EM 1110 22200, Thiết kế đập bê tông trọng lực (Gravily Dam Design EM 1110 2-2200), Cục Công trình quân đội Mỹ (USACE), xuất bản 1995

EM 1110 2 2006, Sổ tay cho kỹ sư Bê tông đầm lăn thiết kế đập bê tông đầm lăn (Engineer Manual, Roller-Compacted Concrete, US Army Corps of Engineers)

- EM 1110-2-12, Các điều khoản thiết kế động đất cho đập RCC

- ETL 1110-2-343, Thiết kế kết cấu cho đập bê tông đầm lăn

- EM-1110-2-12, Engineering and Design Roller Compacted Concrete

- EM-1110-2-6050, Response Spectra and Seismic Analysis for Concrete hydraulic Structures

- Tiêu chuẩn ACI 207.5R-89, Bê tông khối lớn đầm lăn của Viện bê tông Hoa kỳ (Roller- Compacted Mass Concrete-ACI 207.5R-99)

- ACERTM-08USA, Hướng dẫn thiết kế và xây dựng đập bê tông đầm lăn (tài liệu dịch từ tài liệu của “cục khai hoang –Bộ Nội vụ Mỹ”

- USACE-194, Hướng dẫn thiết kế bê tông đầm lăn,

- USACE.EM 1110-2-1603.1990, Gravity Dam Design

- USACE ER 1110-2-1806.1995, Earthquake Design and Evaluation for Civil Works

- USACE.ETL1110-2-307, Flotation Stability Criteria for Concrete Hydraulic

Structures

- USACE.EM 1110-2-1602.1980, Hydraulic Design for Reservoir Outlet Works

- USACE EM 1110-2-2102, Waterstops and Other Preformed Joint Materials for Civil Works Structures

- ASTM C31, Method for making and curing concrete test specimens in the Field

- ASTM C33, Specification for concrete Aggregates

- ASTM 39, Test for Compressive Strength of Cylindrical concrete Specimens

- ASTM C40, Orgnic Impurities in sands and Testing Concrete

- ASTM C42/42, Standard Test Method for Obtaining and Testing Drilled Cores and Saved Beam of Concrete

- ASTM C70, Test for surface Moisture in Fine Aggregate

- ASTM C88Test for Soundness of Aggregate by Use of Sodium Sulfate or

- Test for specific Gravity and Absorption of coarse Aggregate (ATSM C127)

- Test for specific Gravity and Absorption of fine Aggregate (ASTM C128)

- Test for resistance to Abration of Small size coarse Aggregate by Use of Los

Angeles Machine (ASTM C131)

- Standard test Method for Potential Alkali Reactivity of Cement-Aggregate

Combinations

- Standard test Method for Potential Alkali-silica Reactivity of Aggregate

- Standard test Method for Sampling and testing Fly Ash or natural

Pozzoland-Cement specimen (ASTM C311)

- Standard test Method for Splitting Tensile Strength of Cylindrical concrete

- Standard specification for Coal Fly Ash and Raw or calcined Natural Pozzoland for Use as Mineral Admixture in concrete ASTM C618)

- Standard test Method for Determining Consistency and Density of

Roller-Compacted Concrete Using a Vibrating Table (ASTM C1170)

- Standard test Method for Bulk Density (“Unit Weight”) and Voids in Aggregate

- Standard guide for Petrographic Examination of Aggregates for concrete (ASTM C295)

- Standard test Methods for Effect of Organic impurities in Fine Aggregate on

Strength of Mortar (ASTM C87)

- Test for Sieve of Dcreen Analysis of Fine and Coarse Aggregate (ASTM C136)

- Standard test Method for Clay Lump and Coarse Aggregate (ASTM C142)

- Standard test Method for Lightweight Particles in Aggregate (ASTM C123)

- Standard test Method for flat or Elonggate Particles in Coarse Aggregate

- Standard test Method for index of Aggregate particle shape and texture

(ASTM C535)

- Standard test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson’s Ratio of

Concrete in Concrete in Compression (ASTM C469-94)

- Standard test Method for time of setting of Concrete Mixtures by Penetration

3 Một số tài liệu của ICOLD và các nước khác

- Dams Monitoring (ICOLD)

- Selecting Seismic Parameters for Large Dams (ICOLD.1989)

- Design criteria for Large Dams (JNCOLD.1976)

- Dam Safety Guideline from the Canadian Dam Association

- Bê tông đầm lăn dùng cho đập trong dự án Ba Ca Ra (Pháp)

- Hướng dẫn tính toán xâm thực đập tràn và công trình thủy công (P38-75 BHUUG)

- CHuП II - 7- 81: Tiêu chuẩn thiết kế công trình trong vùng có động đất

- CHuП 2.02.02.85: Tiêu chuẩn nêu các công trình thủy công

- CHuП 2.06.06.85: Tiêu chuẩn thiết kế đập bê tông và bê tông cốt thép

- CHuП 2.06.01.86: Các quy định chủ yếu về thiết kế

IV CÁC CHUYÊN ĐỀ ĐỂ THIẾT KẾ ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

1 Lựa chọn Tiêu chuẩn thiết kế và công nghệ thi công để áp dụng

Như trên đã nêu, hiện nay Việt nam chưa ban hành qui chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật riêng về dê tong đầm lăn và thiết kế, thio công đập BTĐL Vì vậy, khi thiết kế và thi công phải sử dụng các Tiêu chuẩn kỹ thuật của nước ngoài Do công nghệ bê tông đầm lăn đã được phát triển từ những năm 60 của thế kỷ 20, đến nay đã được nửa thế

kỷ Để thấy rõ lý do phải lựa chọn Tiêu chuẩn thiết kế và công nghệ thi công đập bê tông đầm lăn cần tóm tắt tình hình phát triển công nghệ bê tông trên thế giới như sau:

- Đài Loan, 1961-1962, đã thi công tường tâm của đập Thạch Môn bằng BTĐL

- Italia, 1961-1964, đã xây dựng thành công đập Alpe Gera bằng bê tông khô, nghèo chất kết dính với độ dày mỗi lớp đổ là 70cm, đã rút ngắn thời gian thi công và kinh phí xây dựng công trình

- Mỹ, 1970, hội nghị “Thi công đập bê tông với tốc độ nhanh” Asilomar người Italia cũng đã đề xuất sử dụng bê tông khô, nghèo để thi công đập 1972, Tại hội nghị “Thi công kinh tế đập bê tông” Robert W Canon “ Dùng phương pháp đầm đất để xây dựng đập bê tông”, hình thành khái niệm đầu tiên về “ Bê tông đầm lăn - RCC” 1972-1973 cũng tại Mỹ, đập Tims Ford, đập Jackson Dam và đập Lost Creek Dam đã thí nghiệm hiện trường về bê tông đầm lăn Mỹ có tổng cộng 29 đập BTĐL, độ cao trung bình của các đập là 36m, thấp hơn so với các đập của Trung Quốc và Nhật Bản Tổng lượng bê tông là 19.36x104m3, trong đó khối lượng BTĐL là 17.37x104m3 (chiếm 89,7% tổng lượng bê tông, cao hơn so với các đập của Trung Quốc và Nhật Bản.(chỉ chiếm 54-60% tổng lượng bê tông)

- 1974, Nhật Bản đã nghiên cứu một cách hệ thống về Bê tông đầm lăn Năm 1976,

đã tiến hành thí nghiệm hiện trường đê quai thượng lưu đập Đại Xuyên Năm 1978, thân đập Shimajigawa đã sử dụng bê tông đầm lăn Năm 1979, bắt đầu sử dụng bê tông đầm lăn cho phần tiếp giáp nền của đập Đại Xuyên - là đập đầu tiên dùng Bê tông đầm lăn cho thân đập Tiếp theo đã xây dựng thành công một số đập bê tông đầm lăn như: Shimajigawa Dam, Tamagawa Dam, Pirika Dam, Mano Dam v.v…Nhật Bản là nước có tốc độ phát triển đập Bê tông đầm lăn rất nhanh Tính đến năm 1992, Nhật Bản đã xây dựng thành công 30 đập bằng Bê tông đầm lăn Phương pháp thi công đập bê tông đầm lăn của Nhật Bản gọi là RCD (Roller Compacted Dam) Bê tông dầm lăn của Nhật Bản được phát triển trên cơ sở nghiên cứu và thí nghiệm kỹ thuật xây dựng đập BTĐL của Mỹ và quan điểm thiết kế của Anh Từ năm 1974 đến nay đã phát triển rất nhanh Tất cả các đập BTĐL của Nhật Bản đều là loại hình đập RCD, độ cao trung bình các đập là 85,3m, tổng lượng bê tông là 65.7x104m3, trong đó khối lượng RCC là 35.55x104m3(chiếm 53,8% tổng lượng bê

tông) Lượng chất kết dính trong RCD là 120kg/m3- 130kg/m3 (chỉ có 1 đập cao 98m, đập Chiya, lượng BTĐL là 39.5x104m3 có lượng dùng chất kết dính là 110kg/m3)

- 1975, Viện Nghiên cứu khoa học Thủy công Liên xô nghiên cứu sử dụng bê tông nghèo xi măng để xây dựng đập bê tông trọng lực 1979-1980, một bộ phận công trình Curpxai Hydaulic Electric Staition đã sử dụng bê tông đầm lăn Đến năm 1984, Liên xô đã chính thức sử dụng bê tông đầm lăn để xây dựng các nhà máy Thủy điện Tashkumr, Bureixo và Cuvinsc, v.v…

- 1978 Trung Quốc bắt đầu tiến hành nghiên cứu xây dựng đập bằng BTĐL 1983, tại

Hạ Môn tỉnh Phúc Kiến đã tiến hành thí nghiệm hiện trường BTĐL 1984-1985, Bê tông đầm lăn đã chính thức được dùng để xây dựng đê quai và tường cửa lấy nước của nhà máy thủy điện Cát Khê Khẩu 1985, phần giáp nền của tường âu thuyền đập Cát Châu trên sông Trường Giang cũng đã tiến hành thí nghiệm 2 lần đầm nén hiện trường Sau đó đập Đồng Nhai Tử và đập phụ của Nhà máy Thủy điện Ngưu Nhật Khê cũng đã sử dụng BTĐL Trên cơ sở thí nghiệm rộng rãi tại Trung Quốc, đập đầu tiên bằng BTĐL đã xây dựng thành công là đập Keng Khẩu tại huyện Đại Điền tỉnh Phúc Kiến Tính đến cuối năm 2003, Trung Quốc là nước xây dựng nhiều đập BTĐL nhất trên thế giới, đã xây dựng thành công 41 đập, đang xây dựng 12 đập và đang quy hoạch thiết kế và chuẩn bị thi công 17 đập {SHEN, Chonggang-1999} Độ cao trung bình đập BTĐL của Trung Quốc là 73,8m, tổng khối lượng bê tông khoảng 47.7 x104m3, gồm 28.9 x104m3 là BTĐL, chiếm 60,6% tổng lượng bê tông các loại

- Tính đến 2005, tổng cộng 278 đập BTĐL được xây dựng, trong đó Châu A có 156 đập BTĐL, Châu Âu là 36 đập, Bắc Mỹ là 40 đập, Trung và Nam Mỹ là 38 đập, Châu Phi có 26 đập và Châu Úc 10 đập

Bảng 1 Tình hình xây dựng đập BTĐL của 5 nước dẫn đầu thế giới (đến năm 2005)

Độ cao của đập RCC (m)

Khối lượng RCC ( 104m3)

Tổng khối lượng

BT ( 104m3) Quốc gia

Số lượng đập

Trung bình

Cao nhất

Trung bình

Cao nhất

Trung bình

Cao nhất Trung Quốc 125 73.8 216.5 28.9 495.0 47.7 750.0 Nhật Bản 43 85.3 156 35.55 153.7 65.69 331.7

Mỹ 38 37.9 97 17.37 112.5 19.36 141.0 Brazil 36 46.6 80 26.76 143.8 56.70 880.0 Tây Ban

Nha

22 42.9 99 13.19 98.0 15.16 101.6

Rõ ràng cần phải lựa chọn Tiêu chuẩn thiết kế và công nghệ thi công đập bê tông đầm lăn áp dụng cho một trường hợp cụ thể Hơn thế nữa, cần phải nghiên cứu thực nghiệm bê tông đầm lăn với các điều kiện vật liệu cát, đá, xi măng, phụ gia cho từng trường hợp cụ thể Ví dụ, Công ty Tư vấn Xây dựng điện 1 đã lập Tiêu chuẩn thiết kế cho công trình thủy điện Plâykrông nói chung và đập bê tông đầm lăn nói riêng

2 Tính toán ổn định và ứng suất đập theo Tiêu chuẩn thiết kế lựa chọn

Cũng giống như đập trọng lực bằng bê tông thường, chuyên đề này bắt buộc phải thực hiện Nhưng vì phải lựa chọn Tiêu chuẩn kỹ thuật của một nước ngoài để thiết kế thi công đập, nên việc tính toán ổn định và ứng suất cho đập phải đáp ứng các qui định của Tiêu chuẩn kỹ thuật đã lựa chọn

3 Phòng chống thấm và tác hại của nó đối với thân và nền đập

Nhược điểm của BTĐL là tính chống thấm thường kém hơn so với bê tong thường Vì vậy, các đập bê tông đầm lăn kiểu cũ chỉ sử dụng BTĐL làm lõi đập, bao bọc xung quanh là lớp vỏ bê tông thường chống thấm dày 2 - 3 m Kết cấu đập kiểu này thường gọi là “vàng bọc bạc” Nó được sử dụng phổ biến ở hầu hết các nước cho đến cuối thế kỷ XX

Trong quá trình nghiên cứu phát triển công nghệ BTĐL, Trung Quốc đã nghiên cứu và áp dụng thành công loại BTĐL có tính chống thấm cao thay cho bê tông thường Năm 1989, Trung Quốc là nước đầu tiên trên thế giới xây dựng thành công đập trọng lực Thiên Sinh Kiều, cao 61 m, hoàn toàn bằng bê tông đầm lăn Tính đến

2004, Trung Quốc có hơn 10 đập bê tông mới kiểu này Việc sử dụng BTĐL chống thấm thay cho bê tông thường đem lại hiệu quả kinh tế cao nhờ đơn giản hoá quá trình thi công Trung Quốc đã xây dựng thành công hàng chục công trình đập BTĐLcao từ 57 đến 132 m, sử dụng BTĐL chống thấm cấp phối 2 thay bê tông thường, cường độ phổ biến 200 daN/cm2, chống thấm đến W12

Kết quả lấy mẫu khoan bê tông đầm lăn để thí nghiệm tại 4 công trình Plêykrông, Định Bình, Sê San 4 và Sơn La đều cho thấy độ chống thấm thực tế của

bê tông đầm lăn của nước ta không cao Điều này cho thấy việc nghiên cứu các giải pháp để tăng khả năng chống thấm của BTĐL ở nước ta là cần thiết và cấp bách

4 Lập điều kiện kỹ thuật thi công cho đập BTĐL được thiết kế

Để đảm bảo đạt được yêu cầu chất lượng của đập BTĐL, cần phải tiến hành nghiên cứu, lập Qui định kỹ thuật thi công, hay còn gọi là Điều kiện kỹ thuật thi công, nhằm có kế hoạch, thực hiện dây chuyền công nghệ, kiểm tra và khống chế chất lượng thường xuyên đối với BTĐL trong quá trình thi công

Khi thiết kế phải nghiên cứu xem xét dùng biện pháp nào để kiểm tra chất chất lượng trong thời gian thi công để có thể đảm bảo công trình đạt chất lượng yêu cầu Các yêu cầu về kiểm tra chất lượng cần được cụ thể hoá trong hợp đồng hoặc trong thoả thuận riêng với một tổ chức kiểm tra chất lượng

Điều kiện kỹ thuật thi công bê tông đầm lăn phải đề cập, làm rõ và xây dựng qui trình chuẩn bị, chế tạo, vận chuyển, đổ rải, đầm, san, đầm, tạo khe, xử lý biến thái, bảo dưỡng Cụ thể như sau:

1 Các tiêu chuẩn áp dụng

2 Yêu cầu kỹ thuật đối với bê tông đầm lăn của công trình

3 Các yêu cầu về vật liệu để sản xuất vữa bê tông đầm lăn

4 Thiết kế cấp phối vữa BTĐL và vữa liên kết

14 Bê tông biến thái

15 Bê tông thường

16 Thí nghiệm hiện trường và thí nghiệm trong phòng

17 Kiểm tra chất lượng thi công và nghiệm thu

18 Các vấn đề khác: Dẫn dòng thi công, định vị và dựng khuôn công trình, lắp dựng kết cấu thép, bảo vệ môi trường, an toàn lao động

Ví dụ, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành 14TCN 164-2006về Quy định kỹ thuật thi công cụm công trình đầu mối công trình thủy lợi Hồ chứa nước Định Bình, tỉnh Bình Định; Công ty Tư vấn Xây dựng điện 1 đã lập Điều kiện kỹ thuật thi công bê tông đầm lăn cho công trình thủy điện Plâykrông

5 Lập quy trình thí nghiệm bê tông đầm lăn

Lập quy trình thí nghiệm bê tông đầm lăn nhằm lựa chọn được thành phần vật liệu, cấp phối, kiểm tra và khống chế nhiệt độ đảm bảo chất lượng trong cả giai đoạn thiết kế và thi công Một số vấn đề chủ yếu như sau:

1 Thí nghiệm kiểm tra chất lượng vật liệu và phụ gia BTĐL

2 Các thí nghiệm trong phòng và hiện trường để lựa chọn tối ưu phụ gia Puzơlan và cấp phối BTĐL

3 Thí nghiệm kiểm tra trị số Vc của hỗn hợp bê tông đầm lăn tại trạm trộn và

tại khối đổ

4 Thí nghiệm kiểm tra dung trọng trước khi đầm chặt của hỗn hợp BTĐL

5 Đo nhiệt độ của vật liệu, hỗn hợp vữa, BTĐL sau khi đầm chặt và kiểm toán

6 Thí nghiệm kiểm tra dung trọng của BTĐL đã đầm chặt

7 Lấy mẫu và thí nghiệm kiểm tra cường độ BTĐL sau 90 ngày (hoặc theo thời

gian qui định)

8 Thí nghiệm mô đun đàn hồi và hệ số poison của BTĐL

9 Thí nghiệm kiểm tra mác chống thấm của BTĐL trong thân đập

10 Qui định tần suất thí nghiệm kiểm tra và các vấn đề khác

V CÁC TIÊU CHUẨN ĐƯỢC LỰA CHỌN ĐỂ THIẾT KẾ ĐẬP BTĐL

Do bê tông đầm lăn là một công nghệ mới được áp dụng vào Việt Nam, chúng

ta chưa có Tiêu chuẩn Việt Nam về thiết kế , thi công bê tông đầm lăn Các đập bê

tông đầm lăn đã và đang thiết kế đều phải sử dụng tiêu chuẩn kỹ thuật của nước

ngoài Các Tiêu chuẩn của nước ngoài được lựa chọn chủ yếu để thiết kế đập bê tông

đầm lăn bao gồm:

Bảng 2 Các Tiêu chuẩn được lựa chọn chủ yếu để thiết kế đập bê tông đầm lăn

1 Công trình thủy lợi – Các qui định chủ

yếu về thiết kế

TCXDVN 285-2002 Việt Nam

2 Thiết kế đập bê tông và BTCT 14TCN 56-88 Việt Nam

3 Tiêu chuẩn thiết kế nền các công trình

6 Tiêu chuẩn thiết kế đập bê tông và bê

tông cốt thép

CHuΠ 2.06.06.85 Liên Xô

7 Các qui định chủ yếu về thiết kế CHuΠ 2.06.01.86 Liên Xô

8 Tiêu chuẩn thiết kế đập bê tông trọng

lực

DL5108-1999 Trung Quốc

9 Quy phạm thiết kế đập bê tông đầm lăn SL314-2004 Trung Quốc

10 Hướng dẫn thiết kế đập trọng lực EM1110-2-2200 Công binh Mỹ

11 Hướng dẫn thiết kế bê tông đầm lăn EM1110-2-2006 Công binh Mỹ

12 Bê tông đầm lăn ACI-207.5R-99 Viện bê tông

Mỹ

13 Hướng dẫn thiết kế và xây dựng đập ACERTM-08USA Mỹ

14 Bê tông đầm lăn dùng cho đập trong

dự án BaCaRa

Pháp

VI KHÓ KHĂN KHI SỬ DỤNG TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT NƯỚC NGOÀI

ĐỂ THIẾT KẾ ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN

Để làm rõ những khó khăn khi sử dụng Tiêu chuẩn kỹ thuật của nước ngoài để

thiết kế đập bê tông đầm lăn, cần phải làm rõ một số vấn đề sau đây:

Do chúng ta chưa có Tiêu chuẩn Việt Nam về thiết kế , thi công bê tông đầm lăn;

Bê tông đầm lăn là một công nghệ mới được áp dụng vào Việt Nam, chúng ta phải sử

dụng tiêu chuẩn kỹ thuật của nước ngoài

Công nghệ xây dựng đập bê tông đầm lăn, về cơ bản có đặc điểm chung là: Bê

tông đầm lăn (Roller Compacted Concrete - RCC) là một loại bê tông nghèo chất kết

dính, vữa bê tông rất khô, được thi công theo phương pháp đầm lăn rung lèn chặt, sau

khi rắn chắc cũng có những tính chất như bê tông thông thường như cường độ và tính

bền

Đi sâu vào thuộc tính vật liệu và các yêu cầu kỹ thuật, thì ở mỗi nước, trong điều

kiện tự nhiên và công nghệ của mình, họ có những bí quyết công nghệ riêng để đạt

được phẩm chất của bê tông đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật để xây dựng đập

bê tông trọng lực đầm lăn có chiều cao lớn Đây là tính phong phú và cũng là nguyên nhân chính của các khó khăn khi chúng ta sử dụng tiêu chuẩn kỹ thuật của các nước

về bê tông đầm lăn và đập bê tông đầm lăn

Các nhóm vướng mắc và khó khăn thường gặp như sau:

- Thực tế rất phong phú về công nghệ bê tông đầm lăn ở các nước làm cho việc nghiên cứu, học tập, tham khảo kinh nghiệm và thành tựu của các nước (Mỹ, Nhật, Tây Ban Nha, Trung Quốc …) trở nên không dễ dàng

- Điều kiện tự nhiên (khí hậu, vật liệu tự nhiên …); Vật liệu nhân tạo (xi măng, phụ gia) và Thiết bị công nghệ sử dụng của các nước khác nhau

- Có nhiều chuyên đề cần phải giải quyết khi thiết kế đập bê tông đầm lăn, mà bí quyết công nghệ để giải quyết các chuyên đề ở mỗi nước có sự khác nhau

- Các tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật chúng ta thu thập được của các nước chưa đầy

đủ Trong mỗi nước, các tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật cũng diễn biến và điều chỉnh qua mỗi thời kỳ phát triển khác nhau; nhiều vấn đề vẫn còn đang thử nghiệm và cần tiếp tục nghiên cứu

Trong chuyên đề này làm rõ các vướng mắc khó khăn khi sử dụng các Tiêu chuẩn của nước ngoài về bê tông đầm lăn, đó là: Đặc điểm phát triển đập bê tong đầm lăn ở một số nước đi đầu trong lĩnh vự này và ở nước ta; Tính phong phú và phức tạp về công nghệ đập bê tông đầm lăn qua thực tế ở một số nước; Một số vướng mắc, khó khăn khi áp dụng công nghệ đập bê ttông đầm lăn; và Các tiêu chuẩn nước ngoài để thiết kế phòng chống thấm cho đập bê tông đầm lăn

1 Đặc điểm phát triển đập bê tông đầm lăn ở mỗi nước

a) Nhật Bản

Nhật Bản là nước có tốc độ phát triển đập Bê tông đầm lăn rất nhanh, tính đến năm 1992, Nhật Bản đã xây dựng thành công 30 đập bằng Bê tông đầm lăn Phương pháp thi công đập bê tông đầm lăn của Nhật Bản gọi là RCD (Roller Compacted Dam) đã trở thành một trường phái kỹ thuật riêng Bê tông dầm lăn của Nhật Bản được phát triển trên cơ sở nghiên cứu và thí nghiệm kỹ thuật xây dựng đập BTĐL của Mỹ và quan điểm thiết kế của Anh Từ năm 1974 đến nay đã phát triển rất nhanh Tất cả các đập BTĐL của Nhật Bản đều là loại hình đập RCD, độ cao trung bình các đập là 85,3m, tổng lượng bê tông là 65.7x104m3, trong đó khối lượng RCC là 35.55x104m3(chiếm 53,8% tổng lượng bê tông) Lượng chất kết dính trong RCD là 120kg/m3- 130kg/m3 (chỉ có 1 đập cao 98m, đập Chiya, lượng BTĐL là 39.5x104m3 có lượng dùng chất kết dính là 110kg/m3) Tất cả các đập RCD cao

đều có lượng chất kết dính là 130kg/m3 Tất cả các đập RCD của Nhật Bản đều sử dụng tro bay có hàm lượng than thấp Chỉ có công trình Satsunaigawa (h=114m, khối lượng BTĐL là 53.6x104m3) là sử dụng xỉ lò cao dạng hạt, đập này có lượng chất kết dính là 120kg/m3 (42kg xi măng pooc lăng và 78 kg bã quặng) đó là đập RCD cao trên 100m duy nhất có lượng chất kết dính là 120kg/m3 Công nghệ xây dựng đập BTĐL của Nhật Bản có những đặc điểm sau:

- Hình thức đập BTĐL của Nhật Bản có đặc điểm là “ vàng bọc kim” hình thức đập này và đập bê tông trọng lực thông thường có kết cấu không có sự khác nhau rõ rệt,

do vậy mà biện pháp thi công gần như giống với đập bê tông thường

- Biện pháp thi công phức tạp, tiến độ thi công chậm hơn, trình tự thi công phức tạp hơn

- Mỗi lớp đổ bê tông từ mỏng sang dày hơn, việc chọn chiều dày lớp đổ được quyết định bởi thiết kế kỹ thuật thi công, cấp phối thi công và chọn máy móc thi công Đập BTĐL cao nhất của Nhật Bản là đập Urayama (cao 156m) đã được hoàn thành vào năm 1999

b) Mỹ

Mỹ có tổng cộng 29 đập BTĐL, độ cao trung bình của các đập là 36m Hàm lượng tro bay trong chất kết dính biến đổi rất lớn, từ 0% đến 69% (nước Mỹ là Quốc gia đầu tiên trên thế giới xây dựng đập BTĐL không dùng tro bay), có đập Upper Stillwater cao 91m, có hàm lượng tro bay là 69% là đập BTĐL cao nhất của Mỹ, có lượng chất kết dính là 138kg/m3 cao hơn tất cả các đập của Nhật Bản nhưng thấp hơn so với các đập của Trung Quốc (173kg/m3) Công nghệ xây dựng đập BTĐL của

Mỹ có các đặc điểm dưới đây:

- Phương thức đổ, san đầm BTĐL thành từng lớp mỏng, đổ lên đều liên tục mỗi lớp

- Giá trị VC khống chế được thiên nhỏ và tối ưu, làm cho bê tông ở trạng thái khô

có khả năng chịu tải trọng của máy móc thi công tốt, lực dính kết giữa các lớp đổ tốt nên tính chống thấm tốt

c) Tây Ban Nha

Chiều cao trung bình của các đập BTĐL của Tây Ban Nha là 43m, cao hơn các đập của Mỹ một chút, nhưng thấp hơn nhiều so với các đập của Trung Quốc và Nhật

Bản Lượng dùng chất kết dính là 204kg/m3 cao hơn một chút so với 3 Quốc gia, nhưng so với các đập của Nhật Bản và Trung Quốc thì tương đương, tất cả các đập BTĐL của Tây Ban Nha đều sử dụng tro bay có hàm lượng than thấp BTĐL của các đập của Tây Ban Nha đều là giàu vữa, lượng dùng chất kết dính nhỏ nhất là 160kg/m3

d) Trung Quốc

Trung Quốc mãi đến năm 1985 mới xây dựng xong đập BTĐL đầu tiên Keng Khẩu tại huyện Đại Điền tỉnh Phúc Kiến, nhưng nay là nước xây dựng nhiều đập BTĐL nhất trên thế giới và có nhiều thành tựu nghiên cứu tiên tiến và độc đáo về xây dựng đập bê tông đầm lăn

Tất cả các đập BTĐL của Trung Quốc đều trộn cùng một loại phụ gia khoáng, hầu hết đều dùng tro bay có hàm lượng than thấp Lượng dùng chất kết dính trung bình của BTĐL Trung Quốc là 173kg/m3, trong đó lượng dùng xi măng là 79kg/m3

và lượng phụ gia khoáng là 94kg/m3 (Chiếm khoảng 54% tổng lượng chất kết dính) Đến nay Trung Quốc là nước đã phát triển kỹ thuật đập BTĐL trên 20 năm, nên

đã tích lũy được kinh nghiệm phong phú, đã đạt được trình độ kỹ thuật dẫn đầu thế giới về lĩnh vực xây dựng đập BTĐL, với những đặc điểm dưới đây:

- Những đập đã và đang xây dựng chủ yếu là đập BTĐL trọng lực với sự phát triển ngày càng nhiều đập cao Tính đến cuối tháng 10 năm 2003, tổng số lượng đập BTĐL đã và đang xây dựng và đang quy hoạch thiết kế là 90 đập, trong đó đã xây dựng thành công 8 đập BTĐL trong lực có chiều cao trên 100m (đập Nham Than, đập Thủy Khẩu, đập Giang Á, Miên Hoa Than, Thạch Môn Tử, Sai Bái và Kiêm Giang), đang xây dựng 6 đập và đang quy hoạch thiết kế 8 đập

- Về loại hình đập, phát triển từ đập trọng lực đến đập vòm và đập vòm mỏng trung Quốc xây dựng thành công đập Phổ Địnhlà đập đầu tiên tại thời điểm đó là đập vòm trọng lực cao nhất thế giới (cao 129m, hoàn thành năm 2002), đập Chao Lai Hà, hiện nay là đập vòm mỏng BTĐL cao nhất thế giới (cao 105,5m, hoàn thành vào năm 2005); hiện nay đang xây dựng đập trọng lực BTĐL cao nhất thế giới là đập Long Than tại tỉnh Quảng Tây (cao 216,5m)

- Trung Quốc là nước có khí hậu thay đổi lớn giữa các miền, nhiệt độ miền Nam

và miền Bắc chênh lệch nhau nhiều, các tỉnh phía Nam như đảo Hải Nam, Quảng Tây, Quảng Đông và Vân Nam, v.v…, có khí hậu gần giống Việt Nam thường có nhiệt độ cao, lượng mưa nhiều, trong khi đó ở các tỉnh phía Bắc như các tỉnh Cát Lâm, Tân Cương, Nội Mông và Hắc Long Giang, v.v…, mùa đông khí hậu rất lạnh, thừong có băng tuyết, vì vậy công nghệ BTĐL ở mỗi vùng miền có những đặc điểm riêng như sử dụng vật liệu, phương pháp thi công, phương thức hạ nhiệt trong bê

tính chống đông, và thường phải dùng loại phụ gia kéo dài thời gian ngưng kết ban đầu của bê tông ở những vùng miền khí hậu có nhiệt độ cao

- Để hạ thấp nhiệt thủy hóa của bê tông, biện pháp khống chế nhiệt đơn giản, thuận tiện cho thi công đã sử dụng hàm lượng tro bay cao hoặc là các loại phụ gia khoáng khác, ngoài một số đập trọng lực như đập Đại Triều Sơn thì các đập khác đều trộn tro bay để tiết kiệm xi măng, không những không ảnh hưởng đến cường độ bê tông mà đã nâng cao chất lượng bê tông rõ rệt

- Về thi công, trộn, vận chuyển , san và đầm lèn bê tông, công tác ván khuôn và bảo dưỡng bê tông đều đã tích lũy được rất nhiều kinh nghiệm

- Mặt thượng lưu đập đã sử dụng các dạng chống thấm bao gồm: kết cấu bê tông thường, vữa bi tum cát, bê tông bản mặt có cốt thép, bê tông chế tạo sẵn, màng chống thấm mỏng bằng PVC, lớp BTĐL có cấp phối 2giàu chất kết dínhvà bê tông biến thái, v.v…Qua so sánh thấy rằng dùng BTĐL cấp phối 2 cho toàn mặt cắt để chống thấm đạt hiệu quả và kinh tế nhất

- Trung Quốc đã sử dụng BTĐL để xây dựng đê quai có tính ưu việt, tốc đọ thi cong nhanh,hạ giá thành công trình tạm

e) Việt Nam

Việt Nam có nguồn vật liệu như cát, đá thiên nhiên và nhân tạo, xi măng, tro bay

và puzơlan, phụ gia hóa học,v.v…, đều đảm bảo chất lượng dùng cho bê tông thông thường và BTĐL

Đến năm 2005 công trình đập Định Bình thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn bắt đầu thi công bằng BTĐL, đồng thời các đập Pleikrông, Avương thuộcTập đoàn Điện lực Việt Nam thuộc Bộ Công Thương cũng bắt đầu ứng dụng BTĐL Tuy phát triển muộn, song công nghệ xây dựng đập BTĐL của Việt Nam phát triển rất nhanh cả về số lượng cũng như quy mô đập về độ cao cũng như khối lượng BTĐL Hiện nay đã và đang thi công, thiết kế và quy hoạch khoảng trên 30 đập BTĐL, trong đó có 10 đập đang thi công và khoảng 20 đập đang giai đoạn thiết

kế Chủ yếu các đập BTĐL của Việt Nam đều là đập bê tông trọng lực, chỉ có 1 đập

có dự định thiết kế là đập vòm trọng lực

Mặc dù Việt Nam là nước ứng dụng công nghệ đập BTĐL muộn, song tính cho đến nay Việt Nam là nước đứng thứ 5 thế giới về số lượng đập đã, đang và sẽ xây dựng, đứng thứ 3 thế giới về số lượng đập cao trên 100m, chỉ sau Trung Quốc và Nhật Bản ( Trung Quốc có 35 đập, Nhật Bản là 13 đập, Việt Nam có 8 đập)

2 Tính phong phú và phức tạp về công nghệ bê tông đập đầm lăn

a) Đập bê tông đầm lăn nghèo chất kết dính (LCRCC)

Từ những năm 30 của thế kỷ 20, chủ yếu dùng BTĐL nghèo chất kết dính, BTĐL trong thân đập thường dùng loại bê tông nghèo chất kết dính Chất kết dính của loại

bê tông này (thường là xi măng silicát phổ thông và phụ gia khoáng puzơlan)

hàmlượng dùng thường nhỏ hơn 100kg/m3, trong đó hàmlượng puzơlan trộn tới 40%so với lượng dùng xi măng Mỗi lớp đổ rải bê tông thường là 30cm

b) Đập bê tông đầm lăn thi công theo phương pháp RCD (RCD)

Đây là phương pháp xuất xứ từ Nhật Bản, nhưng với mỗi địa phương khác nhau thì lại sử dụng phương pháp khác nhau Mỗi lớp đổ rải là 50-100cm, theo mặt cắt từ thượng lưu đến hạ lưu đổ theo khe dọc Bê tông đầm lăn ở bên trong thường là lớp bê tông thường dày từ 2-3m bao bọc bảo vệ, dùng biện pháp tổng hợp để bố trí các khe

và các đường tiêu nước Lượng dùng chất kết dính của loại đập này là 130kg/m3, trong đó hàm lượng puzơlan chiếm từ 20-35% Ví dụ điển hình là đập Đảo Địa Xuyên và đập Ngọc Xuyên

120-c) Đập bê tông đầm lăn giàu chất kết dính (HCRCC)

Loại hình đập bê tông này có độ rỗng rất nhỏ, độ dính kết giữa các lớp đổ rất tôt,

bề mặt mỗi lớp không cần xử lý, độ dày mỗi lớp đỏ là 30cm, hàm lượng chất kết dính thường từ 150kg/m3 trở lên, hàm lượng trộn phụ gia khoáng tương đối cao, thường

từ 60-80%, do đó có lượng dùng xi măng rất thấp

Qua thống kê cho thấy, 4 Quốc gia dẫn đầu Thế giới về BTĐL đều có lượng dùng

xi măng Pooclăng tương đương nhau (từ 75kg/m3-85kg/m3), riêng Việt Nam có lượng dùng xi măng lớn nhất (93kg/m3)

Lượng dùng chất kết dính không giống nhau là do mỗi nước có lượng dùng phụ gia khoáng khác nhau Nhật Bản là Quốc gia có BTĐL có lượng dùng chất kết dính thấp nhất vì sử dụng lượng tro bay thấp nhất, Tây Ban Nha là nước có BTĐL có lượng dùng chất kết dính lớn nhất vì lượng dùng tro bay cao nhất

Ba trong 4 Quốc gia dẫn đầu Thế giới đã xác định được loại hình đập BTĐL là thích hợp nhất Chỉ riêng Nhật Bản là Quốc gia duy nhất sử dụng loại hình đập RCD Trung Quốc và Tây Ban Nha thấy rằng sử dụng loại BTĐL giầu vữa là thích hợp nhất

Bê tông đầm lăn của 3 Quốc gia đều sử dụng phụ gia khoáng là tro bay, thường là loại tro bay lượng than thấp Riêng Mỹ thường thiết kế nhiều loại hình đập BTĐL, từ loại có lượng chất kết dính rất thấp (64kg/m3) cho đến BTĐL có lượng dùng chất kết dính rất cao (252kg/m3), sử dụng loại BTĐL từ không sử dụng phụ gia khoáng (tro bay) cho đến loại BTĐL có lượng dùng tro bay rất cao, đến mức mà loại hình BTĐL này không phát triển ở Mỹ nữa

Việt Nam đang thi công đập BTĐL có lượng chất kết dính là cao nhất thế giới, nên rất khó khống chế nhiệt trong BTĐL, mặt khác làm tăng giá thành công trình Việt Nam là Quốc gia láng giềng với Trung Quốc, có điều kiện thời tiết, khí hậu gần như Trung Quốc, phong tục tập quán, điều kiện kinh tế tương tự, mặt khác hiện nay, Trung Quốc là Quốc gia đang dẫn đầu thế giới về xây dựng đập BTĐL về cả số lượng và chiều cao đập, đã trải qua hơn 20 năm tích lũy kinh nghiệm và đạt đượ nhiều thành tựu về xây dựng đập BTĐL Vì vậy kiến nghị sử dụng loại hình đập BTĐL giầu chất kết dính như của Trung Quốc và có thể tam khảo thêm một số vấn

đề khác của các nước khác trên Thế giới

3 Một số vướng mắc, khó khăn khi áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn

- Tiêu chuẩn thiết kế, thi công, thí nghiệm vật liệu xây dựng BTĐL của Việt Nam cho đến nay vẫn chưa có Tuy Bộ đã có văn bản đồng ý cho phép áp dụng các tiêu chuẩn Trung Quốc trong nghiên cứu, song quá trình áp dụng cũng gặp nhiều khó khăn đặc biệt các tiêu chuẩn tham chiếu hoặc tính đồng bộ tuyệt đối của hệ thống tiêu chuẩn

- Hình thức mặt cắt (Tiêu chuẩn chống thấm thân đập): Đập BTĐL Định Bình được thiết kế theo hình thức Kim Bao Ngân Việc chống thấm mong chờ vào tường

bê tông chống thấm truyền thống dày 2m nằm về phía thượng lưu Do tường chống thấm là bê tông truyền thống nên tiêu chuẩn chống thấm tường có thể sử dụng Tiêu chuẩn thiết kế 14TCN 56-88 - Thiết kế đập bê tông và BTCT của Việt Nam Khi nghiên cứu biện pháp chống thấm thân đập BTĐL Nước Trong, HEC đã phân tích các giải pháp chống thấm được áp dụng trên thế giới, trong nước, đưa ra 2 phương án hình tức mặt cắt đập BTĐL: Kim bao ngân và BTĐL toàn mặt cắt Trên cơ sở phân tích điều kiện kinh tế- kỹ thuật đã đề xuất chọn hình thức mặt cắt là bê tông đầm lăn toàn mặt cắt Sự khó khăn trong việc chọn hình thức mặt cắt là ở chỗ đã có nhiều ý kiến khác nhau giữa các chuyên gia Việt Nam; Chưa có tiêu chuẩn Việt Nam khống chế chống thấm thân đập cho BTĐL Tuy nhiên khó khăn này cuối cùng đã được giải quyết thông qua các hội thảo nghiêm túc giữa các chuyên gia trong ngoài ngành, với TVTT, TVPB, chủ đầu tư trong quá trình Thiết kế và đã được Bộ đồng ý với đề xuất của TVTK

- Trung Quốc là một trong những nước trên thế giới được tích luỹ nhiều kinh nghiệm thiết kế, thi công đập BTĐL Trình độ Vật liệu xây dựng của Trung Quốc có thể thiết kế BTĐL cấp phối 2 có mác chống thấm lên đến trên B10 Khi thiết kế cho đập BTĐL Nước Trong, việc đảm bảo cho tường chống thấm BTĐL cấp phối 2 sử dụng puzơlan tự nhiên đạt mác chống thấm B8 là một thách thức cho các nhà nghiên cứu VLXD ngành Thuỷ lợi Vì vậy HEC đã hạ mức chống thấm BTĐL cấp phối 2

còn B6 và tăng thêm chiều dày tường chống thấm BTĐL cấp phối 2 đảm bảo an toàn Như vậy, cần mở rộng hợp tác với Trung Quốc để có sự, chuyển giao công nghệ vật liệu xây dựng BTĐL cho đơn vị thí nghiệm VLXD (cấp phối BTĐL) và các đơn vị thi công trong ngành Thủy lợi để nhanh chóng làm chủ được công nghệ thiết kế cấp phối BTĐL ở mức độ sâu hơn đặc biệt vấn đề khả năng chống thấm của BTĐL

- Cần ưu tiên đầu tư các đề tài thí nghiệm bê tông đầm lăn để có thể khai thác các

mỏ vật liệu puzơlan phục vụ cho việc nghiên cứu thiết kế và thi công đập BTĐL

4 Vận dụng tiêu chuẩn của nước ngoài để thiết kế phòng thấm cho đập BTĐL

Khi thiết kế đập bê tông nói chung, phụ thuộc áp lực cột nước trước đập, đều có yêu cầu chống thấm Phần dưới đây trình bày tổng quan yêu cầu và biện pháp chống thấm thân đập khi thiết kế đập bê tông đầm lăn

k) Theo tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam

(áp dụng cho bê tông truyền thống)

Theo 14TCN 56-88 Thiết kế đập bê tông và BTCT, điều 1.9 trang 8/62 14TCN 56-88

có ghi:

“ Trong các đập bê tông, BTCT và các bộ phận của chúng, tuỳ thuộc vào điều kiện làm việc của bê tông ở các phần riêng biệt của đập trong thời kỳ khai thác, cần phải chia ra 4 vùng như sau:

I Vùng ngoài của đập và các bộ phận của chúng chịu tác động của khí quyển, nhưng không ngập nước

II Vùng ngoài của đập nằm trong phạm vi dao động của mực nước thượng, hạ lưu, cũng như các phần và các bộ phận của đập bị ngập nước từng thời kỳ như phần tràn, phần tháo, phần xả nước, bể tiêu năng v.v…

III Vùng ngoài cũng như các phần tiếp giáp với nền, nằm dưới mực nước khai thác nhỏ nhất ở thượng lưu và hạ lưu

IV Vùng trong thân đập, giới hạn bởi vùng I, II, III, kể cả phần bê tông của kết cấu nằm kề các khoang rỗng kín của đập bản chống

Bê tông của các vùng trong đập bê tông và BTCT thuộc tất cả các cấp phải đạt những yêu cầu nêu trong bảng sau: