Thiết kế đập đất mới nhất

Bảng 1 - Phân cấp công trình đập hỗn hợp đất đá Đập đắp trên loại đất nền có chiều cao, m: 4.2.1.1 Theo cấu tạo mặt cắt ngang của đập, đập đất được phân thành các loại thông dụng như tro

2

Mục lục

Trang

Lời nói đầu 4

1 Phạm vi áp dụng 5

2 Tài liệu viện dẫn 5

3 Thuật ngữ và định nghĩa 6

4 Phân loại và phạm vi áp dụng 8

4.1 Phân loại theo cấp đập và theo chiều cao đập 8

4.2 Phân loại theo vật liệu làm đập 9

4.3 Loại đập áp dụng trong tiêu chuẩn 14

5 Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế đập hỗn hợp đất đá 14

5.1 Yêu cầu chung 14

5.2 Điều kiện làm việc 14

5.3 Hệ số an toàn 15

5.4 Yêu cầu về tài liệu địa hình 15

5.5 Yêu cầu về tài liệu địa chất và địa chất thủy văn 15

6 Lựa chọn vị trí đập và tim tuyến xây dựng đập 16

7 Yêu cầu về vật liệu đắp đập 16

7.1 Yêu cầu chung 16

7.2 Vật liệu đắp là đất 17

7.3 Vật liệu đắp là đá 18

7.4 Vật liệu đắp đập lấy từ đất thải hố móng 19

7.5 Vật liệu đắp đập là cát cuội sỏi 19

8 Thiết kế mặt cắt ngang của đập 20

8.1 Cao trình đỉnh đập 20

8.2 Lựa chọn hình dạng và kết cấu mặt cắt ngang đập 21

8.3 Chiều rộng đỉnh đập và cấu tạo đỉnh đập 21

8.4 Lựa chọn độ dốc của mái đập 22

8.5 Kết cấu bảo vệ mái đập 23

8.6 Chống thấm ở thân đập và nền đập 32

8.7 Kết cấu tiêu thoát nước 37

9 Tính toán ổn định 41

9.1 Tính toán thấm qua thân đập và nền đập 41

9.2 Tính toán ổn định mái đập, tường nghiêng và lớp bảo vệ 42

9.3 Tính toán lún 42

10 Yêu cầu về nền đập và thiết kế xử lý nền đập 44

10.1 Yêu cầu chung 44

10.2 Khi nền đập là đá 44

10.3 Khi nền đập không phải là đá 45

11 Nối tiếp đập với nền, hai bờ vai đập và các công trình xây đúc 46

12 Yêu cầu thiết kế thi công xây dựng 47

13 Yêu cầu thiết kế lắp đặt hệ thống thiết bị quan trắc 48

Phụ lục A (Quy định) Xác định chiều cao sóng leo 50

3

Lời nói đầu

TCVN : 2013 Công trình thủy lợi - Đập hỗn hợp đất đá đầm lăn - Yêu cầu

thiết kế, được xây dựng mới trên cơ sở tham khảo tiêu chuẩn thiết kế đập đất

đá của nước ngoài và một số tài liệu hướng dẫn khác có liên quan, theo quy

định tại khoản 2 điều 13 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a,

khoản 1 điều 5 của Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 01 tháng 8 năm 2007

của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và

Quy chuẩn kỹ thuật

TCVN : 2013 do Trung tâm Khoa học và Triển khai kỹ thuật thủy lợi thuộc

trường Đại học Thủy lợi biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề

nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và

Công nghệ công bố

4

Công trình thủy lợi

Đập hỗn hợp đất đá đầm lăn - Yêu cầu thiết kế

1.2 Có thể vận dụng quy định trong tiêu chuẩn này khi thiết kế xây dựng các công trình chắn nướckhác có điều kiện làm việc tương tự

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này Đối với các tài liệu viện dẫnghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì

áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có):

TCVN 4054 : 2005 Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế;

TCVN 4253 : 2012 Nền các công trình thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 8215 : 2009 Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế bố trí thiết bị quan trắc cụm

công trình đầu mối;

TCVN 8216 : 2009 Công trình thủy lợi - Thiết kế đập đất đầm nén;

TCVN 8297 : 2009 Công trình thủy lợi - Đập đất - Yêu cầu kỹ thuật trong thi công bằng phương pháp

đầm nén;

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN : 2013

TCVN 8421 : 2010 Công trình thủy lợi - Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu;

TCVN 8422 : 2010 Công trình thủy lợi - Thiết kế tầng lọc ngược công trình thủy công;

TCVN 8477 : 2010 Công trình thủy lợi - Yêu cầu về thành phần, khối lượng khảo sát địa chất trong các

giai đoạn lập dự án và thiết kế;

TCVN 8478 : 2010 Công trình thủy lợi - Yêu cầu về thành phần, khối lượng khảo sát địa hình trong các

giai đoạn lập dự án và thiết kế;

TCVN 8479 : 2010 Công trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật khảo sát mối, một số ẩn hoạ và xử lý mối gây

hại;

TCVN 8644 : 2011 Công trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật khoan phụt vữa gia cố đê;

TCVN 8645 : 2011 Công trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật khoan phụt xi măng vào nền đá;

TCVN 9143 : 2012 Công trình thủy lợi - Tính toán đường viền thấm dưới đất của đập trên nền không

Đập nhiều khối (Multi-blocked dams)

Đập chắn nước được làm bằng nhiều loại vật liệu không có cùng nguồn gốc, có đặc trưng cơ lý lựchọc không giống nhau, được sắp xếp thành nhiều khối trong thân đập

3.6

Đập đất, đá đầm lăn (Rolled earth-rock fill dam)

Đập chắn nước làm bằng vật liệu đất, đá hoặc hỗn hợp đất và đá, được thi công bằng phương phápđầm nén

3.7

Chiều cao đập (Dam body height)

Khoảng cách thẳng đứng tính từ mặt nền thấp nhất sau khi dọn móng (không kể phần chiều cao chânkhay) đến đỉnh đập

3.8

Vùng tuyến công trình (Region of construction alignment)

Đoạn sông và khu vực xung quanh có thể bố trí được một số tuyến xây dựng công trình đầu mối nhưđập chắn nước, đập tràn, công trình lấy nước, v.v để hình thành hồ chứa nước

3.9

Vị trí đập (Dam location)

Vị trí có thể xây dựng được công trình đầu mối đập chắn nước

3.10

Tim tuyến (Center line)

Đường nối liền các điểm giữa của đỉnh đập và chạy dọc theo chiều dài đập Tim tuyến có thể là đườngthẳng, đường gẫy khúc hoặc đường cong trơn

3.11

Tuyến áp lực (Pressure line)

Tuyến bố trí các công trình ngăn dòng chảy để tạo thành hồ chứa hoặc tổ hợp các công trình chịu áplực nước trực tiếp từ hồ chứa như đập chắn nước, công trình xả nước, công trình lấy nước, v.v

3.12

Mực nước thiết kế (Design water level)

Mực nước dùng để xác định các thông số thiết kế công trình, bao gồm mực nước thấp nhất thiết kế,mực nước dâng bình thường, mực nước lớn nhất thiết kế và mực nước lớn nhất kiểm tra Theo mụcđích sử dụng, một số công trình đập chắn nước tạo hồ có thể có thêm mực nước đón lũ thiết kế

Độ vượt cao của đỉnh đập (Freeboard)

Khoảng cách nhỏ nhất giữa mực nước kiểm tra lớn nhất và cao trình đỉnh đập cần đạt được để đảmbảo mực nước trong hồ chứa không tràn qua đập trong mọi trường hợp thiết kế

3.14

Mác bê tông (Concrete grade)

Cường độ chịu nén của mẫu bê tông ở tuổi 28 ngày được đúc và bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn(mẫu bê tông hình khối lập phương có cạnh 150 mm hoặc hình trụ đường kính 150 mm và chiều caokhông nhỏ hơn 50 mm tuỳ thuộc vào độ lớn nhất của hạt cốt liệu, được bảo dưỡng ở môi trường cónhiệt độ 27 oC  2 oC, độ ẩm không khí từ 95 % đến 100 %) Bê tông được phân thành các mác M10;M15; M20; M25, M30; M40, M45 và cao hơn Đơn vị của mác bê tông là MPa

3.15

Mác chống thấm của bê tông (Antiseepage grade of concrete)

Khả năng chống chịu áp lực nước lớn nhất của mẫu bê tông thủy công ở tuổi 28 ngày được đúc vàbảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn Với áp lực này mẫu bê tông vẫn không bị nước thấm qua Khảnăng chống thấm của bê tông thủy công được phân thành các mác W-2, W-4, W-6, W-8, W-10 vàW-12, tương ứng với các cấp áp lực là 2, 4, 6, 8, 10, 12 (daN/cm2) và thời gian thí nghiệm tiêu chuẩn.Đơn vị của mác chống thấm là MPa

3.16

Hệ số an toàn (Safety coefficient)

Tỷ số giữa sức chống chịu tính toán tổng quát, biến dạng hoặc thông số khác của đối tượng xem xétvới tải trọng tính toán tổng quát tác động lên nó (lực, mô men, ứng suất), biến dạng hoặc thông sốkhác Hệ số an toàn dùng để đánh giá mức độ ổn định, độ bền, ứng suất, biến dạng chung và cục bộcho từng hạng mục công trình và nền của chúng

4 Phân loại và phạm vi áp dụng

4.1 Phân loại theo cấp đập và theo chiều cao đập

4.1.1 Đập đất, đập đá và đập hỗn hợp đất đá được phân thành 5 cấp gồm cấp đặc biệt, cấp I, cấp II,

cấp III và cấp IV Cấp đập (hay cấp công trình đập) phụ thuộc vào chiều cao đập và loại đất nền, đượcquy định trong bảng 1 Cấp đập xác định theo bảng 1 được xem xét nâng lên một cấp (trừ đập cấp đặcbiệt) nếu xảy ra sự cố đập có thể gây thiệt hại to lớn về kinh tế - xã hội và môi trường ở hạ lưu Việcxác định cấp đập do tư vấn thiết kế đề xuất và được cấp có thẩm quyền chấp thuận

4.1.2 Theo chiều cao của đập và cấp công trình đập quy định tại bảng 1, đập đất, đập đá và đập hỗn

hợp đất đá được chia thành ba loại chính sau:

a) Đập loại cao: các đập cấp đặc biệt, cấp I và cấp II;

c) Đập loại vừa: đập cấp III;

c) Đập loại thấp: đập từ cấp IV trở xuống

Bảng 1 - Phân cấp công trình đập hỗn hợp đất đá

Đập đắp trên loại đất nền có chiều cao, m:

4.2.1.1 Theo cấu tạo mặt cắt ngang của đập, đập đất được phân thành các loại thông dụng như trong

hình 1 (các dạng mặt cắt này đều chưa xét đến điều kiện thấm nước của nền đập và được áp dụng đốivới trường hợp nền không thấm nước hoặc ít thấm nước):

Hình 1 - Cấu tạo mặt cắt ngang các loại đập đất thông dụng

a) Đập đồng chất: đập đắp bằng một loại đất có cùng nguồn gốc có các đặc trưng cơ lý lực học gầngiống nhau (dạng mặt cắt a);

b) Đập không đồng chất: đập đắp bằng nhiều loại đất có các tính chất khác nhau, mỗi loại được đưavào một khối đắp riêng biệt và đặt ở vị trí thích hợp trong mặt cắt đập (dạng mặt cắt b và d);

c) Đập có tường nghiêng: tường nghiêng là vật liệu chống thấm (mềm hoặc cứng) bố trí ở mặt ngoàimái thượng lưu (dạng mặt cắt c và e);

d) Đập có tường lõi là vật liệu chống thấm: vật liệu chống thấm bố trí ở lõi đập (dạng mặt cắt f và g);e) Đập hỗn hợp: phần thân đập phía thượng lưu đắp bằng một loại đất hoặc nhiều loại đất, phần thânđập phía hạ lưu là khối đá đổ (dạng mặt cắt h) Thông thường với loại đập này phần đất chiếm quánửa thể tích đập

4.2.1.2 Theo cấu tạo bộ phận chống thấm ở nền và thân đập, đập đất được phân thành các loại thông

dụng nêu trong hình 2 (đập đất đắp trên nền thấm nước có các dạng mặt cắt thông dụng như tronghình 1 nhưng phải bố trí thêm bộ phận chống thấm):

a) Đập có tường răng (hoặc chân khay): tường răng sử dụng khi nền không phải là đá và tầng thấmnước không sâu Tường răng có thể làm bằng chính loại đất đắp thân đập đồng chất (dạng mặt cắt a)hoặc loại đất có tính chống thấm tốt hơn (dạng mặt cắt b), hoặc cắm sâu tường nghiêng và lõi giữaxuống nền bằng chính loại đất làm tường nghiêng và lõi giữa (dạng mặt cắt c và d) Tuỳ thuộc vào độsâu của tầng không thấm nước và kết quả tính toán độ bền thấm, tường răng có thể cắm sâu xuốngtận tầng không thấm hoặc chỉ tới một độ sâu nhất định;

b) Đập có bản cọc: áp dụng trong trường hợp nền thấm nước không phải là đá có bề dầy khá sâu Tuỳthuộc vào bề dầy của tầng thấm nước và kết quả tính toán độ bền thấm mà bản cọc có thể cắm sâuxuống tận tầng không thấm nước (dạng mặt cắt e) hoặc chỉ đóng sâu xuống một giới hạn nhất định(dạng mặt cắt f) Hình thức chống thấm này có thể áp dụng với các loại đập không đồng chất;

c) Đập có sân trước: sân trước thích hợp với trường hợp bề dầy tầng thấm nước rất lớn hoặc vô hạn.Sân trước được làm bằng loại vật liệu có tính chống thấm cao, nối tiếp với tường nghiêng (dạng mặtcắt i) hoặc nối với đập đồng chất;

d) Đập có màng chống thấm: màng chống thấm được tạo ra bằng phương pháp khoan phụt vữa ximăng, vữa xi măng - sét hoặc các loại vật liệu không thấm nước vào trong nền cát cuội sỏi Màngchống thấm có thể cắm sâu xuống tận tầng đá rắn chắc (dạng mặt cắt g) hoặc chỉ cắm đến một độ sâunhất định (dạng mặt cắt h) Với nền đá phong hoá thấm nước mạnh hoặc nền mềm yếu bở rời có thể

áp dụng giải pháp tường chống thấm

4.2.1.3 Phạm vi áp dụng của đập đất như sau:

a) Chỉ được sử dụng làm đập không tràn nước trong tuyến áp lực;

b) Thích hợp ở những vị trí xây dựng có sẵn vật liệu đất dễ đắp là sản phẩm bồi tích, tàn tích hoặcsườn tích tương đối đồng nhất như các loại đất á sét, á cát, đất dăm sạn, đá phong hóa hoàn toànhoặc đá phong hoá mạnh Đất đá thải từ hố móng các công trình, sau khi phân loại phần lớn có thể sửdụng để đắp đập;

c) Không xây dựng trên nền thuộc loại đất khi tiếp xúc với nước sẽ phát sinh hiện tượng lún sụt, rửatrôi, chỉ tiêu kháng cắt bị giảm đột ngột hoặc khi chịu tác động của động đất sẽ phát sinh hiện tượng

hóa lỏng Khi bắt buộc phải xây dựng đập trên loại nền này phải có biện pháp xử lý đặc biệt và giảipháp công trình thích hợp;

d) Đập đồng chất chỉ áp dụng cho loại đập loại vừa, loại thấp và khi ở khu vực công trình chỉ có mộtloại vật liệu đất đắp tương đối thuần nhất, có các chỉ tiêu cơ lý lực học tương đối giống nhau

4.2.2 Đập đá

4.2.2.1 Đập đá đắp trên nền không thấm nước (hoặc ít thấm nước) được phân thành các loại thông

dụng sau (xem hình 3):

a) Đập đá đắp (dạng mặt cắt a, b, c của hình 3 và hình 4): vật liệu đắp đập chủ yếu là đá hộc làm

nhiệm vụ của các lăng trụ chịu tải Vật liệu chống thấm là đất sét có hệ số thấm từ 10-5 cm/s trở xuống

để làm lõi hoặc các màng chắn nước bằng vật liệu cứng như bê tông, bê tông cốt thép, bê tông nhựađường, màng nhựa tổng hợp v.v bố trí ở mặt ngoài mái thượng lưu dạng tường nghiêng (dạng mặtcắt a) hoặc trong thân đập theo dạng tường tâm (dạng mặt cắt b và c);

CHÚ DẪN:

1 Thiết bị chống thấm; 2 Đá đắp; 3 Đá xây; 4 Bê tông hoặc bê tông cốt thép.

Hình 3 - Hình dạng mặt cắt ngang một số loại đập đá thông dụng trên nền đá

b) Đập đá xây: loại đập hình thành bởi khối đá xây bằng loại vữa phù hợp, bộ phận chống thấm bố trí ở

mặt ngoài mái đập thượng lưu (xem dạng mặt cắt d) Cho phép làm đập tràn nước khi chiều cao đậpkhông quá 5 m;

c) Đập đá nửa đắp nửa xây: loại đập có phần thân đập thượng lưu là đá xây, phần thân đập hạ lưu là

đá đắp Bộ phận chống thấm bố trí ở mặt ngoài mái thượng lưu (dạng mặt cắt e);

d) Đập hỗn hợp: ngoài loại đập đất và đá hỗn hợp (dạng mặt cắt h của hình 1), có thể dùng loại đậphỗn hợp đá và bê tông (hoặc bê tông cốt thép): khối bê tông được bố trí ở phần thân đập thượng lưudưới dạng tường chắn và chống thấm (dạng mặt cắt f)

4.2.2.2 Đập đá đắp trên nền thấm nước cũng có các dạng mặt cắt cơ bản đã nêu tại 4.2.2.1 nhưng

phải bố trí thêm bộ phận chống thấm qua nền đập Tuỳ từng điều kiện cụ thể của công trình và điềukiện địa chất của nền mà lựa chọn áp dụng dạng mặt cắt phù hợp Hình 4 giới thiệu một dạng mặt cắtngang của đập đá đắp trên nền cát cuội sỏi và bên dưới tầng cát cuội sỏi là tầng không thấm mước(hoặc ít thấm nước)

Tầng cát cuội sỏi lòng sôngNền đá

2

5

33

44

6

CHÚ DẪN:

1 Đỏ đắp; 2 Lừi chống thấm; 3 Khối chuyển tiếp;

4 Lọc chuyển tiếp; 5 Nền đỏ; 6 Màng phụt chống thấm.

Hỡnh 4 - Hỡnh dạng và cấu tạo mặt cắt ngang đập đỏ đắp trờn nền cỏt cuội sỏi

4.2.2.3 Đập đỏ được ỏp dụng thớch hợp cho cỏc trường hợp sau:

a) Vựng hiếm vật liệu đất, hoặc cú đất nhưng chất lượng khụng đỏp ứng được yờu cầu;

b) Thi cụng trong điều kiện hậu khắc nghiệt khụng thể khống chế được độ ẩm thớch hợp trong khi vậtliệu đỏ lại phong phỳ, điều kiện khai thỏc thuận lợi, chất lượng thoả món độ bền, cú thể tạo ra cấp phốithớch hợp thụng qua việc khai thỏc tốn ớt vật liệu nổ;

c) Địa hỡnh tuyến đập là lũng sụng hẹp, dẫn dũng thi cụng khụng thuận lợi

4.2.3 Đập hỗn hợp đất đỏ

Khụng kể bộ phận chống thấm, đập hỗn hợp đất đỏ được đắp bằng hai loại vật liệu chớnh là đất và đỏ.Theo cỏch bố trớ vật liệu trong thõn đập, đập hỗn hợp đất đỏ được phõn thành ba loại chớnh sau đõy:a) Đập là một khối đồng nhất: đập chỉ đắp bằng một loại vật liệu hỗn hợp đất lẫn đỏ khụng phõn chiathành khối riờng biệt, tớnh chất cơ lý, lực học trung bỡnh của từng khối đắp và của toàn bộ thõn đập làtương đối đồng nhất (xem dạng mặt cắt a của hỡnh 1);

b) Đập cú hai khối: đập được đắp bằng hai loại vật liệu đất và đỏ riờng biệt (xem dạng mặt cắt h củahỡnh 1) Mỗi loại vật liệu đắp trong khối (đất hoặc đỏ) cú tớnh chất cơ lý, lực học tuơng đối đồng nhất;c) Đập cú nhiều khối: đập được đắp bằng nhiều loại vật liệu đất, đỏ khỏc nhau khụng cú cựng nguồngốc, cú đặc trưng cơ lý lực học khụng giống nhau Mỗi loại đất, đỏ được sắp xếp thành từng khối riờngbiệt và đặt ở vị trớ thớch hợp trong thõn đập (xem dạng mặt cắt b và d của hỡnh 1) Tớnh chất cơ lý, lựchọc của từng khối đắp trong thõn đập phải tuơng đối đồng nhất

4.3 Loại đập ỏp dụng trong tiờu chuẩn

Tiờu chuẩn này quy định phương phỏp tớnh toỏn thiết kế đập hỗn hợp đất đỏ loại vừa và loại thấp (đập

từ cấp III trở xuống) thi cụng theo phương phỏp đầm nộn cú cỏc dạng mặt cắt nờu tại 4.2.3 Yờu cầu kỹthuật thiết kế cỏc đập hỗn hợp đất đỏ loại cao được quy định trong tiờu chuẩn thiết kế riờng

5 Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế đập hỗn hợp đất đá

5.1 Yêu cầu chung

5.1.1 Thiết kế đập hỗn hợp đất đá loại vừa và loại thấp phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau đây:

a) Đảm bảo điều kiện an toàn và hệ số an toàn tương ứng với cấp công trình, quy định tại 5.3;

b) Có đủ chiều cao (kể cả chiều cao phòng lún của nền và thân đập) đảm bảo đập không bị tràn nướctrong mọi trường hợp làm việc;

c) Thấm qua nền đập, thân đập, hai vai đập, vùng tiếp giáp giữa đập với nền, bờ và mang các côngtrình đặt trong đập không làm ảnh hưởng đến lượng nước trữ trong hồ, không gây xói ngầm, khônglàm hư hỏng đập và giảm tuổi thọ của công trình

5.1.2 Nếu công trình tháo nước và công trình lấy nước từ hồ chứa bố trí trong thân đập thì chúng

phải được đặt trên nền nguyên thổ ổn định, phải có giải pháp phòng chống thấm dọc theo mặt tiếp xúcgiữa đất đắp của đập với các công trình này và đảm bảo không xói chân đập khi xả lũ

5.1.3 Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng công trình, nguồn cung cấp vật liệu xây dựng và điều

kiện thi công, tư vấn thiết kế cần đề xuất một số phương án vầ hình dạng và cấu tạo mặt cắt ngangcủa đập để lựa chọn một phương án phù hợp

5.1.4 Đảm bảo sự hài hòa về kiến trúc thẩm mỹ của công trình đập trong hệ thống công trình đầu mối

và sự hòa nhập của chúng với cảnh quan khu vực Trong mọi trường hợp thiết kế đều phải đảm bảoduy trì các điều kiện bảo vệ thiên nhiên, vệ sinh môi trường sinh thái và nghiên cứu khả năng kết hợptạo thành điểm du lịch, an dưỡng

5.1.5 Thiết kế nối tiếp giữa đập với nền và hai bờ vai đập không được phát sinh dòng thấm tiếp xúc

nguy hiểm giữa đáy thân đập với nền, không tạo ra lớp mềm yếu và lún không đều gây nứt và thấmqua vai đập

5.2 Điều kiện làm việc

Các điều kiện làm việc sau đây được sử dụng khi tính toán, thiết kế đập hỗn hợp đất đá thi công bằngphương pháp đầm nén Tuỳ từng trường hợp cụ thể của công trình và điều kiện làm việc mà lựa chọnlực tác dụng và tổ hợp các tải trọng tác động phù hợp1 :

a) Điều kiện làm việc bình thường với chế độ thấm qua thân đập là ổn định, gồm một trong các trườnghợp sau:

- Mực nước hồ ở mức dâng bình thường;

- Mực nước hồ từ mức lớn nhất thiết kế hạ thấp dần đều do khai thác bình thường;

b) Điều kiện làm việc không bình thường, gồm một trong các trường hợp sau:

- Thời kỳ thi công, sửa chữa;

1 Tải trọng tác động và tổ hợp tải trong tác động lên công trình thủy lợi theo QCVN 04:05:2012/BNNPTNT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia – Công trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu về thiết kế.

- Mực nước lớn nhất kiểm tra của hồ duy trì trong thời gian dài có thể hình thành thấm ổn định;

- Mực nước hồ giảm nhanh đột ngột từ mực nước lớn nhất thiết kế hoặc từ mực nước dâng bìnhthường xuống đến mực nước đảm bảo an toàn cho công trình đầu mối trong trường hợp xuất hiệnnguy cơ vỡ đập nhưng không được thấp hơn mực nước chết (tốc độ nước rút trung bình một ngàyđêm từ 1,0 m nước trở lên);

- Các thiết bị tiêu nước trong thân đập bị hư hỏng một phần và vận hành không theo thiết kế khi ở mựcnước dâng bình thường;

- Xuất hiện động đất khi mực nước hồ ở mức dâng bình thường

5.3 Hệ số an toàn

Phải đảm bảo điều kiện an toàn về độ bền và độ ổn định của mái đập, thân đập, nền đập và hai vai đậptrong các trường hợp thiết kế và kiểm tra Kết quả tính toán hệ số an toàn của đập hỗn hợp đất đá loạivừa và loại thấp theo phương pháp trạng thái giới hạn phải đáp ứng yêu cầu sau:

a) Hệ số an toàn về ổn định của bản thân đập cấp III, IV và hệ công trình đập - nền, ký hiệu là K:

- Trong điều kiện làm việc bình thường: K  1,25;

- Trong các điều kiện làm việc không bình thường (đặc biệt): K  1,13;

b) Hệ số an toàn về biến dạng trong mọi trường hợp làm việc đều phải lớn hơn 1,0

5.4 Yêu cầu về tài liệu địa hình

Thành phần, khối lượng và yêu cầu kỹ thuật khảo sát địa hình phụ thuộc vào yêu cầu của từng giaiđoạn thiết kế, thực hiện theo TCVN 8478 :2010

5.5 Yêu cầu về tài liệu địa chất và địa chất thủy văn

Thành phần, khối lượng và yêu cầu kỹ thuật khảo sát địa chất công trình và địa chất thủy văn phụthuộc vào yêu cầu của từng giai đoạn thiết kế, thực hiện theo TCVN 8477 : 2020 Kết quả khảo sát điachất công trình phải làm rõ các vấn đề sau:

a) Loại đất và độ sâu phân bố các lớp đất mềm yếu, các lớp đất cứng và rất cứng;

b) Tính chất cơ lý của từng tầng đất có liên quan đến tính toán cường độ, biến dạng và ổn định thấm;c) Trạng thái và tính chất nước ngầm;

d) Khuyến cáo cơ chế gây hư hỏng công trình và biện pháp xử lý nền;

e) Đánh giá mức độ ổn định bờ hồ, hai vai đập và khả năng thấm mất nước của hồ;

f) Trữ lượng, chất lượng, các chỉ tiêu cơ lý chính, phạm vi khai thác và chiều dày khai thác, cự ly vậnchuyển, khả năng cung cấp của các mỏ vật liệu đất, đá và các loại vật liệu xây dựng khác có khả

năng khai thác để xây dựng công trình đập hỗn hợp đất đá đầm nén.

6 Lựa chọn vị trí đập và tim tuyến xây dựng đập

6.1 Phải nghiên cứu kỹ bản đồ tổng thể lưu vực hồ và nghiên cứu thực địa để đề xuất một sốphương án vùng tuyến và phương án vị trí xây dựng các hạng mục công trình đầu mối như đập chính,đập phụ, đập tràn, cống lấy nước, các hạng mục công trình đầu mối khác, các bãi vật liệu xây dựng,công trình quản lý, đường thi công

6.2 Tuỳ thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất công trình và địa chất thủy văn, mỗi phương án vùngtuyến cần đề xuất một số phương án vị trí đập và phương án vị trí tim tuyến đập để tính toán, thiết kế.Khi lựa chọn vị trí đập và tim tuyến đập cần phân tích đầy đủ các điều kiện sau đây:

a) Điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn của nền đập phải thoả mãn yêu cầu về cường độchịu tải trọng, ít thấm nước, không bị phong hoá, đảm bảo tính chỉnh thể, đồng nhất, không bị đứtgãy Nếu không đáp ứng được tất cả các yêu cầu trên phải có giải pháp xử lý phù hợp Tránh bố tríđập trên nền hang động castơ hoặc đi qua các đứt gãy địa chất;

b) Điều kiện địa hình cho phép thi công xây dựng đập và các công trình đầu mối khác Địa hình lòngsông hẹp có vách bờ dốc được ưu tiên xem xét lựa chọn vị trí xây dựng đập do có khối lượng xâydựng nhỏ và điều kiện địa chất vai đập tốt hơn các khu vực có địa hình thoải;

c) Dẫn dòng thi công, bố trí mặt bằng thi công và các điều kiện phục vụ thi công là thuận lợi

6.3 Tim tuyến lựa chọn tốt nhất là nằm trên đường thẳng Trường hợp phải bố trí tim tuyến theođường gẫy khúc thì đoạn gấp khúc phải bố trí thành đường cong trơn nhưng không bị uốn cong gấp

6.4 Trên mặt bằng phải bố trí sao cho không xuất hiện dòng chảy song song với tim tuyến đập khiđập tràn vận hành xả lũ Nếu điều kiện địa hình không thể tránh khỏi, bắt buộc phải có biện pháp gia cốchống xói mái đập phù hợp

6.5 Tuyến đập có kết hợp với hệ thống giao thông đường bộ hoặc có liên quan đến an ninh quốcphòng, ngoài yêu cầu đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật của công trình đập chắn nước còn phải tuân thủcác yêu cầu kỹ thuật và quy định của công trình giao thông hoặc của quốc phòng

7 Yêu cầu về vật liệu đắp đập

7.1 Yêu cầu chung

7.1.1 Phải nghiên cứu kỹ các tài liệu đã điều tra, khảo sát về các bãi vật liệu, loại vật liệu xây dựng có

thể khai thác và sử dụng được trong vùng (bao gồm cả về trữ lượng, chất lượng, các chỉ tiêu cơ lýchính, phạm vi khai thác và chiều dày khai thác, cự ly vận chuyển, khả năng cung cấp ) để đề xuất vàlựa chọn phương án hợp lý về cấu tạo mặt cắt ngang của đập, sơ đồ bố trí vật liệu trong thân đập, giảipháp kỹ thuật xử lý khu vực mặt tiếp xúc giữa các khối vật liệu có tính năng khác nhau, giải phápchống thấm và tiêu thoát nước thấm qua đập phù hợp, đảm bảo điều kiện an toàn và ổn định trong mọitrường hợp thiết kế

7.1.2 Nếu vật liệu dùng để đắp đập có một số chỉ tiêu về chất lượng không đáp ứng được yêu cầu

thiết kế nhưng bắt buộc phải sử dụng thì phải nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý phù hợp

7.2 Vật liệu đắp là đất

7.2.1 Tất cả các loại đất đều có thể dùng để đắp đập, trừ những loại đặc biệt được liệt kê dưới đây.

Khi bắt buộc dùng các loại đất này để đắp đập thì phải có nghiên cứu thực nghiệm khoa học và có biệnpháp xử lý phù hợp trước khi đắp, có biện pháp thi công và giải pháp kết cấu công trình đủ tin cậy:a) Đất có hàm lượng tạp chất hòa tan trong nước là các muối clorua lớn hơn 5,0 %; các muối sunphát

và muối sunphát clorua lớn hơn 10,0 %; hoặc có hàm lượng hữu cơ chưa phân hủy hết lớn hơn 5,0 %hoặc đã phân hủy hoàn toàn nhưng ở trạng thái không định hình lớn hơn 8,0 % tính theo trọng lượng;

b) Đất cát mịn, đất bụi nặng, đất sét nặng, đất bùn, đất than bùn, đất hữu cơ chưa phân giải;

c) Đất có chứa các chất có hại hòa tan trong nước vượt quá quy định bảo vệ nguồn nước;

7.2.2 Vật liệu đất đắp phải đảm bảo các yêu cầu về tính bền vững, tính chịu lực và tính chống chịu

với tác động của dòng thấm phù hợp với điều kiện làm việc của các bộ phận trong thân đập Đất dùnglàm kết cấu chống thấm như tường lõi, tường nghiêng, sân trước phải có hệ số thấm không lớn hơn1x10-5 cm/s, độ thay đổi thể tích nhỏ không làm ảnh hưởng đến độ bền và biến dạng của đập khi mấtnước hoặc khi ngập nước

7.2.3 Không dùng loại đất sét có tính trương nở, đất sét bồi tích, đất sét khô để đắp đập Nếu dùng

loại đất sét có tính trương nở vừa nêu để đắp một phần đập hoặc làm vật liệu chống thấm trong thânđập bắt buộc phải nghiên cứu thí nghiệm xác định tính chất cơ lý, đặc trưng trương nở - co ngót củađất đắp, sơ đồ bố trí khối đất trong mặt cắt đập và giải pháp xử lý phù hợp đảm bảo công trình làm việc

an toàn, ổn định trong các trường hợp thiết kế

7.2.4 Có thể sử dụng đất bazan để đắp đập nhưng chỉ được dùng đất ở đới 1 và đới 2; không dùng

đất bazan có chứa trên 45 % khối lượng hạt kết von laterit nhôm sắt

7.2.5 Khi sử dụng nhiều loại đất để đắp đập nhiều khối (dạng mặt cắt b và d của hình 1), mỗi loại đất

dùng để đắp phải có các chỉ tiêu thiết kế tương ứng và phải có quy trình trộn đất thích hợp

7.2.6 Khối đắp thuộc loại đất dính có thể tích trên 200.000 m3 phải thí nghiệm đầm nén hiện trườngtrước khi thi công để xác định công nghệ đắp thích hợp 2

2 Phương pháp thí nghiệm đầm nén hiện trường theo phụ lục C của TCVN 8297 : 2009;

7.2.7 Không được lấy các lớp đất có tác dụng chống thấm nằm phía trên tầng cát cuội sỏi và hang

động ở vùng lòng hồ tích nước Không lấy đất ở các đồi núi nằm ở vùng thượng lưu đập có tác dụngchắn sóng bảo vệ bờ hồ và bảo vệ đập để đắp đập Chỉ được khai thác các mỏ đất nằm cách chân đập

về phía thượng lưu, về phía hạ lưu và hai vai đập không ngắn hơn 10 lần chiều cao lớn nhất của đập

7.2.8 Độ chặt K của hỗn hợp đất đắp (hệ số đầm nén) đối với đập loại vừa và loại thấp không nhỏ

hơn 0,95 (K ≥ 0,95) Khi đập xây dựng ở vùng có động đất từ cấp VII trở lên, độ chặt K không nhỏ hơn0,97 (K ≥ 0,97)

7.3 Vật liệu đắp là đá

7.3.1 Khối đá đắp thân đập không được lẫn tạp chất khác như rễ thực vật, đất tầng phủ Tỷ lệ hạt có

d  0,075 mm không vượt quá 5 % và tỷ lệ hạt có d  5 mm không vượt quá 20 % trong khối đá đắpsau khi hoàn thành công tác đầm nén Đá đắp phải có khả năng chống phong hóa, ít bị mềm hóa 3 khitiếp xúc với nước và môi trường xung quanh với hệ số mềm hóa Km  0,90

7.3.2 Đá đắp phải đảm bảo có cấp phối liên tục để đạt được độ chặt và dung trọng khô cần thiết Kích

thước lớn nhất của hòn đá không được vượt quá 50 % chiều cao lớp đá rải trong mỗi lần đầm Hìnhdạng của viên đá càng vuông vắn càng tốt, tỷ lệ giữa cạnh dài và cạnh ngắn của viên đá không nênvượt quá 4 lần Nếu không đáp ứng yêu cầu nêu trên phải có giải pháp xử lý phù hợp

7.3.3 Để đảm bảo chỉ tiêu kháng cắt của khối đá đắp ổn định, độ rỗng n của khối đá đắp khi bố trí tại

các khu vực khác nhau trong thân đập phải đảm bảo yêu cầu sau:

a) Khối đắp ở phía thượng lưu: n  20 %;

b) Khối đắp ở phía hạ lưu: n  23 %;

c) Khối đắp ở vùng chuyển tiếp: n  18 %

7.3.4 Các chỉ tiêu cơ lý của khối đá đắp bao gồm tỷ trọng hạt, dung trọng, hệ số mềm hóa, hệ số mài

mòn, khả năng chịu nén, sức kháng cắt (, c), môđun đàn hồi, môđun biến dạng v.v… phải thông quacác thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm hiện trường để xác định

7.3.5 Khi sử dụng đá phong hóa và đá mềm để đắp đập, ngoài yêu cầu xác định các tính chất cơ lý

lực học của vật liệu, cần xem xét kỹ các điều kiện bất lợi phát sinh sau khi bị ngâm nước

7.4 Vật liệu đắp đập lấy từ đất thải hố móng

7.4.1 Các loại đất đá thải ra từ hố móng, khoang đào và từ các công trình xây dựng khác đều có thể

sử dụng làm vật liệu đắp đập Các loại đất đá này trước khi sử dụng để đắp đập bắt buộc phải phânloại về chất lượng, độ bền, cấp phối , đảm bảo từng loại sau khi phân loại có thành phần cơ lý và lựchọc là tương đối đồng nhất

3 Hệ số mềm hoá K m là tỷ số giữa cường độ kháng nén tức thời một trục của đá ở trạng thái bão hòa nước với cường độ kháng nén tức thời một trục ở trạng thái hong khô

7.4.2 Đất dùng để đắp đập có chứa trên 10 % đá sỏi; đất vụn hòn lớn; đất đá trộn thêm đá sỏi hoặc

các loại đất thải nói trên được trộn lẫn với nhau để thành loại đất đắp đồng nhất có thể tích từ 100.000

m3 trở lên bắt buộc phải tổ chức thí nghiệm đầm nén hiện trường để xác định thành phần pha trộn,công nghệ đắp và các chỉ tiêu lực học tương ứng Phải có quy trình tuyển chọn và trộn đất trước khiđưa vật liệu vào đắp

7.5 Vật liệu đắp đập là cát cuội sỏi

7.5.1 Hỗn hợp cát cuội sỏi tự nhiên được xử lý để tạo ra cấp phối làm vùng đệm, vùng chuyển tiếp,

vùng lọc ngược trong đập, làm triệt tiêu sự thay đổi đột ngột ứng suất, biến dạng giữa hai khối đắp cótính chất cơ lý khác nhau và ngăn ngừa dòng thấm phá hoại Hỗn hợp vật liệu này phải có khả năngchống phong hóa cao, chất lượng vật liệu hầu như không bị biến đổi theo thời gian; có cấp phối liên tục

và không lẫn nhiều tạp chất để đảm bảo không xảy ra sự xâm nhập của vật liệu lớp này vào lớp kiagây ách tắc tầng lọc hoặc tạo mạch ngầm chảy tự do trong đập, hoặc gây biến dạng cục bộ Thiết kế

và thi công tầng lọc ngược theo TCVN 8422 : 2010

7.5.2 Vật liệu làm tầng lọc ngược phải phù hợp các điều kiện sau đây:

a) Các hạt có d  0,075 mm không vượt quá 5 % trọng lượng khối đắp, không lẫn nhiều tạp chất, đặcbiệt là tạp chất bị hòa tan trong nước; hệ số không đều của hạt   10, độ rỗng n  15 %;

15 % cỡ đường kính hạt của vật liệu lọc

b)  > 5;

15 % cỡ đường kính hạt của vật liệu được bảo vệ

15 % cỡ đường kính hạt của vật liệu lọc

c)  < 5;

85 % cỡ đường kính hạt của vật liệu được bảo vệ

d) Đường cong của cỡ hạt vật liệu lọc là một đường gần song song với đường cong của cỡ hạt vật liệuđược bảo vệ

7.5.3 Cho phép sử dụng cuội sỏi tự nhiên có cấp phối và chất lượng về độ bền, độ sạch tương

đương với vật liệu đá đắp quy định tại 7.3 để đắp trong đập hỗn hợp đất đá Độ chặt tương đối D củakhối đập đắp bằng cuội sỏi không nhỏ hơn 75 % (D  0,75) Khi đập xây dựng ở vùng có động đất từcấp VII trở lên độ chặt tương đối D không nhỏ hơn 85 % (D  0,85)

8 Thiết kế mặt cắt ngang của đập

8.1 Cao trình đỉnh đập

8.1.1 Cao trình đỉnh đập là cao trình lớn nhất xác định trên cơ sở tính toán độ vượt cao của đỉnh đập

trên các mực nước tính toán của hồ chứa gồm mực nước dâng bình thường, mực nước lớn nhất khi

có lũ thiết kế và lũ kiểm tra, đảm bảo nước không tràn qua đỉnh đập, được xác định theo công thứcsau:

Zđ = Zh + h + Rslp + a (1)trong đó:

Zđ là cao trình đỉnh đập, m;

Zh là mực nước tính toán của hồ chứa, m Zh được tính với ba trường hợp là mực nước dângbình thường, mực nước lớn nhất khi có lũ thiết kế và lũ kiểm tra;

h là chiều cao nước dềnh do gió, m, xác định theo phụ lục A của TCVN 8421:2010;

Rslp là chiều cao sóng leo lên mái đập, m, xác định theo phụ lục A Tần suất gió thiết kế sóngleo lấy theo bảng 2;

a là chiều cao an toàn, m, phụ thuộc vào cấp công trình và mực nước tính toán của hồ chứa,xác định theo bảng 3:

Bảng 2 - Tần suất gió thiết kế

CHÚ THÍCH: Trường hợp ở mực nước lớn nhất kiểm tra không xét đến thành phần sóng leo do gió gây ra.

Bảng 3 - Chiều cao an toàn của đập

8.1.2 Đập có xây tường chắn sóng thì cao trình đỉnh tường được tính toán như cao trình đỉnh đập

hỗn hợp đất đá, xem 8.1.1 Cao trình đỉnh đập ở phía sau lưng tường phải cao hơn cao trình mựcnước tĩnh thiết kế không nhỏ hơn giá trị  sau đây:

a) Ở mực nước dâng bình thường và mực nước lớn nhất thiết kế:   0,50 m;

8.2 Lựa chọn hình dạng và kết cấu mặt cắt ngang đập

8.2.1 Căn cứ vào kết quả khảo sát đánh giá trữ lượng, chất lượng vật liệu, khả năng cung cấp vật

liệu đắp đập và điều kiện thi công, khai thác mà lựa chọn hình dạng và kết cấu mặt cắt ngang phù hợp

được quy định tại 4.3 để tính toán, thiết kế.

8.2.2 Khi lựa chọn hình dạng và kết cấu mặt cắt ngang đập có từ hai khối trở lên, khối đắp có hệ số

thấm nhỏ phải bố trí ở phía thượng lưu, khối đắp có hệ số thấm lớn bố trí ở phía hạ lưu Vùng tiếp giápgiữa hai khối đắp phải bố trí lớp chuyển tiếp đảm bảo không phát sinh hiện tượng phá hoại đất do thấmđất từ vùng này vào vùng kia quá mức cho phép, không phát sinh vết nứt, không tạo ra những vùng có

sự thay đổi ứng suất, biến dạng đột ngột trong đập và nền

8.3 Chiều rộng đỉnh đập và cấu tạo đỉnh đập

8.3.1 Ngoài yêu cầu đảm bảo độ ổn định chung và ổn định thấm của đập, khi xác định chiều rộng

đỉnh đập còn phải xét đến điều kiện giao thông trong khu vực và điều kiện thi công và quản lý khai thác.Trong điều kiện bình thường, chiều rộng đỉnh đập không nhỏ hơn 5,0 m (chỉ áp dụng đối với đập cấp III

và cấp IV) Một số trường hợp sau đây cần lưu ý khi lựa chọn bề rộng đỉnh đập:

a) Đỉnh đập có bố trí tường chắn sóng thì bề rộng phần còn lại của đỉnh đập (không kể phạm vi củatường chắn sóng) cũng phải thỏa mãn quy định nêu trên;

b) Đập có kết hợp làm đường giao thông, bề rộng đỉnh đập phải phù hợp với TCVN 4054 : 2005 nhưngkhông được nhỏ hơn quy định nêu trên

8.3.2 Chiều rộng đỉnh đập ở vị trí nối tiếp với công trình khác cần xác định phù hợp với kết cấu nối

tiếp và thường nên tạo ra một mặt bằng rộng hơn Phần đỉnh ở hai đầu vai đập nên làm loe ra để cóchiều rộng đỉnh đập tại khu vực này rộng hơn vừa có lợi cho ổn định của đập cũng như chống thấm ởvai đập, vừa giúp các phương tiện thi công và giao thống đi lại thuận lợi hơn

8.3.3 Trong mọi trường hợp thiết kế, đỉnh đập đều phải làm dốc về hai phía thượng lưu và hạ lưu để

8.3.4 Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, yêu cầu quản lý khai thác, khả năng đầu tư mà

lựa chọn một trong các giải pháp sau đây để bảo vệ đỉnh đập:

a) Đất cấp phối cát cuội sỏi đầm chặt;

b) Dăm sỏi xâm nhập nhựa đường;

c) Bê tông thông thường;

d) Bê tông nhựa đường.

8.3.5 Khi đỉnh đập có kết hợp sử dụng làm đường giao thông, khi thiết kế kết cấu đỉnh đập ngoài yêu

cầu tuân theo TCVN 4054 : 2005 còn phải thực hiện các quy định sau:

a) Bố trí đủ cọc tiêu và thanh chắn ở hai bên đường (hoặc làm gờ cao ở hai bên lề đường) để đảm bảo

an toàn cho người và phương tiên qua lại Nếu không kết hợp giao thông cũng cần có các cọc tiêu chỉdẫn để đảm bảo an toàn cho công tác quản lý khai thác;

b) Có biển quy định rõ tải trọng giới hạn của xe cơ giới được phép đi trên đỉnh đập;

c) Có hệ thống chiếu sáng phù hợp đảm bảo an toàn cho các phương tiện giao thông và người qua lạivào ban đêm

8.3.6 Những đập không kết hợp sử dụng làm đường giao thông nhưng ở khu vực công trình đầu mối

có nguồn điện thì trên mặt đỉnh đập cũng nên bố trí hệ thống đèn cao áp chiếu sáng để phục vụ côngtác quản lý khai thác

8.4 Lựa chọn độ dốc của mái đập

8.4.1 Độ dốc mái đập được thể hiện qua hệ số mái dốc m = cotgα, với α là góc giữa mái đập và mặt

phẳng nằm ngang Độ dốc mái đập được xác định thông qua tính toán ổn định chống trượt, có xét đếnđặc điểm cấu tạo địa chất nền đập, chiều cao đập, hình dạng và kết cấu mặt cắt ngang đập, tính chất

cơ lý của từng loại vật liệu đắp đập, các lực tác động lên mái đập (như trọng lượng bản thân, áp lựcnước, lực thấm, lực mao dẫn, lực động đất, lực thủy động ), biện pháp gia cố bảo vệ mái đập

8.4.2 Tương ứng với hệ số độ dốc của mái đập được lựa chọn, khi tính toán hệ số an toàn ổn định

chống trượt của đập phải có kết quả phù hợp với quy định tại 5.3 Trong điều kiện bình thường, khithiết kế có thể sơ bộ chọn hệ số độ dốc mái theo độ dốc mái của các đập tương tự đã xây dựng trongkhu vực, sau đó kiểm tra bằng tính toán theo các quy định tại 9.2

8.4.3 Đập có chiều cao trên 15 m phải làm cơ Chênh lệch độ cao giữa hai cơ liên tiếp trên cùng một

mái đập không quá 15 m Chiều rộng của cơ không nhỏ hơn 3,0 m Nếu cơ đập phía hạ lưu có kết hợplàm đường giao thông thì bề rộng và kết cấu của cơ cũng như các hạng mục công trình đảm bảo antoàn giao thông thực hiện theo quy định của đường giao thông (theo TCVN 4054 : 2005) Mái thượnglưu phải bố trí cơ ở giới hạn dưới của lớp gia cố chính để tạo thành gối đỡ cần thiết, hoặc lợi dụng đỉnh

đê quai mái thượng lưu nằm trong thân đập để làm cơ

8.5 Kết cấu bảo vệ mái đập

8.5.1 Quy định chung

Mái đập, thân đập và chân đập được bảo vệ bằng các loại kết cấu và vật liệu phù hợp để bảo đảm antoàn trong mọi trường hợp thiết kế Thiết kế kết cấu bảo vệ mái đập phải đáp ứng các yêu cầu cơ bảnsau đây:

a) Đảm bảo bền vững dưới tác động phá hoại của áp lực sóng, mưa cũng như các yếu tố phá hoạikhác; không bị ăn mòn, biến dạng trong điều kiện môi trường khô ướt liên tục;

b) Tiêu thoát nước mặt nhanh;

c) Thuận lợi cho quản lý vận hành, duy tu bảo dưỡng;

d) Dưới lớp bảo vệ mái phải có cơ cấu lọc ngược đảm bảo ngăn ngừa vật liệu đất trong thân đập vàcác hạt nhỏ của lọc bị kéo hút ra ngoài;

e) Có tính thẩm mỹ cao, đặc biệt là ở mái hạ lưu và phần lộ thường xuyên bên trên mực nước ở máithượng lưu

8.5.2 Thiết kế bảo vệ mái thượng lưu

8.5.2.1 Các hình thức bảo vệ mái đập

8.5.2.1.1 Kết cấu gia cố bảo vệ mái thượng lưu của đập thường bao gồm các bộ phận chính sau đây:

a) Kết cấu gia cố chính để bảo vệ mái dốc chống xói lở do tác động thường xuyên của sóng gió, dòngchảy và các tác động cơ học khác;

b) Kết cấu gia cố nhẹ hoặc lớp che phủ bố trí ở phần trên của mái dốc và ở phần chân mái dốc nằmngoài phạm vi bảo vệ bởi kết cấu gia cố chính, ở vùng chịu tác động yếu và không thường xuyên hoặcvùng chịu ảnh hưởng gián tiếp của các tác động cơ học nêu trên;

c) Kết cấu chuyển tiếp có dạng là lớp đệm lót hoặc tầng lọc ngược bố trí phía dưới các bộ phận gia cốchính và gia cố nhẹ để liên kết các bộ phận gia cố với mái dốc đập và bảo vệ các hạt đất, đá của thânđập không bị xói ngầm, đồng thời có nhiệm vụ tiêu thoát nước thấm ở mái đập khi mực nước ngầmcao hoặc khi mực nước hồ chứa dao động với biên độ lớn;

d) Kết cấu tựa đỡ bố trí ở dưới chân của bộ phận gia cố chính để chống trượt cho bộ phận gia cốchính và nối tiếp giữa bộ phận gia cố chính với gia cố nhẹ

CHÚ THÍCH: Khi đỉnh đập có bố trí tường chắn sóng thì tường chắn sóng cũng là một bộ phận của kết cấu gia cố bảo vệ mái thượng lưu đập.

8.5.2.1.2 Phạm vi bảo vệ mái bắt đầu từ đỉnh đập xuống dưới mực nước chết không ít hơn 2,5 m đối

với đập cấp III và 1,5 m đối với đập cấp IV Hình 5 giới thiệu một số sơ đồ kết cấu điển hình về gia cốbảo vệ mái thượng lưu đập

3 Gối tựa của kết cấu gia cố chính;

4 Lớp chuyển tiếp lọc ngược;

5 Lớp lót chuyển tiếp;

6 Lớp đệm lót chuyển tiếp

7 Tường chắn sóng;

8 Đắp lại bằng đá dăm hoặc hỗn hợp đất cát sỏi.

Hình 5 - Một số sơ đồ gia cố bảo vệ mái dốc đập

8.5.2.1.3 Tuỳ thuộc vào điều kiện cung cấp vật liệu của từng trường hợp cụ thể mà lựa chọn một trong

các giải pháp gia cố sau đây để bảo vệ mái đập:

a) Đá đổ;

b) Đá lát khan hoặc đá xây vữa;

c) Bê tông hoặc bê tông cốt thép:

- Đúc bê tông trực tiếp lên mái đập và phủ kín toàn bộ mái đập (hoặc chia thành từng khoang bởi cáckhe co giãn và khớp nối không cho nước thấm qua) khi lớp gia cố có thêm nhiệm vụ hợp kết hợpchống thấm cho thân đập;

- Đúc bê tông tại chỗ thành từng tấm hoặc lắp đặt từ các tấm đúc sẵn, có lỗ thoát nước để chống áplực đẩy ngược do tác động của sóng và mực nước hồ dao động thường xuyên

8.5.2.1.4 Căn cứ vào kết quả tính toán chiều cao sóng leo do gió và tàu thuyền tác dụng lên mái, đặc

tính của vật liệu thân đập, mức độ xâm thực của nước hồ, trữ lượng các loại vật liệu gia cố có ở khuvực xây dựng và điều kiện sản xuất chúng, cấp công trình đập và tính chất đa mục tiêu của công trình

mà lựa chọn hình thức gia cố mái thượng lưu phù hợp:

a) Hình thức gia cố bằng đá đổ có thể áp dụng trong tất cả các trường hợp khi tại khu vực xây dựng có

thể tích đá đủ đáp ứng được yêu cầu và thuận lợi cho việc thi công bằng cơ giới;

b) Hình thức tấm gia cố bằng đá lát khan hoặc đá xây vữa áp dụng khi không có điều kiện thi côngbằng cơ giới;

c) Hình thức tấm bê tông cốt thép và bê tông nhựa đường chỉ nên áp dụng ở vùng hiếm đá và tỏ ra ưuviệt về kinh tế hơn so với các hình thức gia cố khác

8.5.2.2 Thiết kế tầng đệm dưới kết cấu gia cố

8.5.2.2.1 Dưới lớp gia cố bảo vệ mái cần bố trí tầng đệm để nối tiếp giữa lớp gia cố với mái dốc thân

đập Hình thức cấu tạo của lớp đệm phụ thuộc vào điều kiện làm việc của nó:

a) Khi sử dụng lớp gia cố phủ liên tục trên bề mặt mái dốc kết hợp chống thấm cho thân đập như bêtông nhự đường, bê tông cốt thép đổ tại chỗ liền khối hoặc đổ thành từng tấm sau đó bịt lấp khe nối đểkín nước thì lớp đệm phải có chức năng thoát nước ngầm hoặc nước thấm ngược khi mực nước hồdao động thường xuyên với biên độ lớn Trong trường hợp này tầng đệm làm việc theo chức năng tầnglọc ngược Thiết kế và lựa chọn cấu tạo của tầng đệm theo TCVN 8422 : 2010 Cấu tạo của tầng đệmphía dưới các khớp nối nhiệt – lún có dạng nhiều lớp lọc xếp thành băng dài dọc theo đường khớp nối.Khoảng cách giữa các khớp nối tối đa 40 m đối với kết cấu gia cố nguyên khối và 20 m đối với kết cấudạng lớp phủ ghép;

b) Khi dùng tấm bê tông, bê tông cốt thép, bê tông nhựa đường đổ tại chỗ và đá xây vữa để bảo vệmái phải bố trí lỗ thoát nước để giảm áp lực nước bên trong khi mực nước hồ rút nhanh hoặc do cácnguyên nhân khác Tầng đệm của kết cấu bảo vệ mái loại này phải có tác dụng của tầng lọc ngược đểphòng chống xói trôi đất do sóng và khi nước hồ hạ thấp đột ngột Cấp phối và chiều dày các lớp đệmthiết kế theo TCVN 8422 : 2010

8.5.2.2.2 Thông thường tầng đệm dưới lớp bảo vệ bằng đá xây khan hoặc đá xây vữa gồm hai lớp: lớp

dăm sỏi và lớp cát, chiều dày mỗi lớp tối thiểu 15 cm Nếu sử dụng tầng đệm một lớp cho kết cấu gia

cố bằng đá xây, đá xếp hoặc lát khan thì kích thước trung bình của hạt tầng đệm (d50) lấy từ 20 % đến

25 % đường kính trung bình của vên đá dùng để bảo vệ Những vùng khan hiếm cát có thể nghiên cứu

sử dụng vải địa kỹ thuật để làm lớp lọc bảo vệ mái đập nhưng phải tuân theo các tài liệu kỹ thuậthướng dẫn thiết kế và thi công cũng như chỉ dẫn của nhà sản xuất về sử dụng vải địa kỹ thuật trongxây dựng công trình thủy lợi

8.5.2.2.3 Chiều dày của tầng đệm bố trí dưới kết cấu gia cố mái đập bằng bê tông cốt thép lấy theo quy

định sau:

a) Đối với tầng đệm một lớp:

- Khi dùng cho tấm bê tông cốt thép có khớp nối hở hoặc có lỗ thoát nước: không nhỏ hơn 35 cm;

- Khi dùng cho kết cấu bê tông cốt thép đổ liền khối và liên tục hoặc gia cố bằng bê tông cốt thép đổtheo tấm sau đó đổ bê tông lấp kín các khe nối không nhỏ hơn 15 cm;

b) Đối với tầng đệm hai lớp hoặc ba lớp khi thi công bằng cơ giới trên mái dốc, chiều dày của mỗi lớpđệm không nhỏ hơn 20 cm đối với đất hạt thô và đá dăm, không nhỏ hơn 15 cm đối với cát hạt lớn

8.5.2.3 Thiết kế kết cấu gia cố bằng đá đổ

8.5.2.3.1 Kích thước tính toán của viên đá trong khối đá đổ bảo vệ mái được quy đổi thành hình cầu

trên mái dốc của đập có hệ số độ dốc của mái nằm trong phạm vi từ 2 đến 5 được xác định theo cáccông thức sau:

a) Kích thước nhỏ nhất của viên đá ký hiệu là Dmin, đơn vị là m:

Dmin = 0,2023 hpx

)18,1(

)8,08,2(

m x 1,8 1

8,1