ĐẬP CAO SU QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN Ở VIỆT NAM

Bài viết giới thiệu đôi nét về đập cao su và quá trình phát triển của nó về số lượng, quy mô; bước phát triển về công nghệ thiết kế, chế tạo, thi công đập cao su theo hướng hoàn thiện quy trình công nghệ và nội địa hóa sản phẩm, từ đó đề xuất một số vấn đề cần khắc phục để có thể ứng dụng rộng rãi công nghệ đập cao su ở nước ta trong thời gian tới

TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008 ĐẬP CAO SU - QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN Ở VIỆT NAM THE RUBBER DAM AND ITS DEVELOPMENT PROCESS AT VIETNAM PGS.TS. Lê Mạnh Hùng TÓM TẮT Bài viết giới thiệu đôi nét về đập cao su và quá trình phát triển của nó về số lượng, quy mô; bước phát triển về công nghệ thiết kế, chế tạo, thi công đập cao su theo hướng hoàn thiện quy trình công nghệ và nội đòa hóa sản phẩm, từ đó đề xuất một số vấn đề cần khắc phục để có thể ứng dụng rộng rãi công nghệ đập cao su ở nước ta trong thời gian tới. ABSTRACT The paper introducing somethings about rubber dam and its development in quantity, scale, developing steps in design, manufacture and contruction technologies to improve technology process and domestize this product. From that some shortcomings need to improve to be able to apply widely ruber dam technology in Vietnam in the coming years are suggested. I. ĐẬP CAO SU I.1. Cấu tạo đập cao su Đập cao su là một loại công trình thủy lợi làm nhiệm vụ ngăn nước, điều tiết mực nước, lưu lượng. Đập cao su là một loại công nghệ mới, xuất hiện vào cuối thập kỷ 60, của thế kỷ 20, cùng với sự phát triển của công nghệ vật liệu tổng hợp cao phân tử. Cấu tạo chung đập cao su được thể hiện trên hình 1, gồm: sân trước, móng đập, sân sau (sân tiêu năng), túi cao su, hệ thống neo cùng tường bên và nhà quản lý. Túi đập cao su, là loại vật liệu vỏ mỏng mềm, bên trong gồm một hay nhiều lớp vải tổng hợp không thấm nước làm cốt chòu lực, bên ngoài phủ lớp cao su nhân tạo có tác dụng giữ kín khí hoặc nước và bảo vệ những tác động bất lợi của môi trường bên ngoài tới các lớp vải tổng hợp chòu lực. VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 81 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008 Hình 1 Về hình dạng trên mặt cắt ngang túi đập cao su khi được bơm căng hoàn toàn gần giống như quả bóng bay một đầu được giữ chặt vào móng còn đầu kia có sườn hay còn gọi là rìa (Fin), xem hình 2. Hình 2 Sườn có nhiều tác dụng, nhưng tác dụng chính là: - Làm cho túi đập cao su nằm sát mặt móng, khi đập xẹp hoàn toàn. 82 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 1. Sân trước 2. Móng đập 3. Sân sau 4. Túi đập cao su 5. Tường bên 6. Nhà quản lý 7. Neo liên kết TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008 - Bảo vệ mép túi đập cao su khi có đá lớn, vật nặng lăn qua trong trường hợp xẹp đập, xem hình 3. Hình 3 - Giảm bớt dao động cho túi đập cao su, trong trường hợp dòng chảy trên đỉnh đập quá lớn (sườn có tác dụng phá chân không phía hạ lưu dưới bụng túi đập cao su), xem hình 4 Hình 4 Hệ thống liên kết túi đập cao su với móng và tường bên là một bộ phận quan trọng của đập cao su, nó có tác dụng giữ kín nước hoặc khí bên trong túi đập khi vận hành, giữ cho túi đập cao su cố đònh tại một vò trí khi chắn nước và giữ ổn đònh túi đập trong mọi trường hợp làm việc. Hệ thống liên kết thường là tổ hợp của nhiều neo dạng bulông chôn vào móng cùng các nẹp, xem hình 5 và dạng nêm bêtông, xem hình 6 Hình 5 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 83 1. Tấm ép trên 2. Cao su gia cường 3. Cao su túi đập 4. Cao su xốp 5. Tấm ép dưới 6. Bulông TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008 Hình 6 I.2. Phân loại đập tạo cao su Trên cơ sở khác nhau về nguyên lý vận hành, hình thức liên kết…. có thể phân đập cao su ra nhiều loại dạng khác nhau như: - Đập cao su vận hành bằng khí và bằng nước. - Đập cao su liên kết một tuyến hay liên kết đơn và đập cao su liên kết hai tuyến hay liên kết kép. - Đập cao su liên kết bằng bu lông tấm ép và đập cao su liên kết bằng nêm bê tông. - Đập cao su với tường bên thẳng đứng và đập cao su mái nghiêng. - Đập cao su thẳng và cong, hình 7 và 8 84 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 1. Nêm sau 5. Cao su túi 2. Nêm trước 6. Đệm cao su 3. Thanh quấn gỗ hình tam giác 7. Bê tông móng 4. Móng đập TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008 Hình 7 Hình 8 Ngoài ra còn có đập cao su nhiều tầng hình 9. Hình 9 I.3. Ưu nhượïc điểm và khả năng ứng dụng * Ưu điểm - Chiều dài không bò hạn chế. - Kết cấu nhẹ, áp lực đáy móng nhỏ phù hợp với vùng đòa chất yếu. - Chòu được chấn động và chòu được hiện tượng lún không đều. - Khả năng chắn nước tốt, khắc phục được sai sót do thiết kế, thi công. - Thời gian thi công nhanh, kỹ thuật thi công không phức tạp. - Vận hành công trình an toàn, thuận lợi. - Tháo vật trôi nổi, khối băng trôi rất tốt. - Chi phí duy tu, bảo dưỡng thấp. - Không gây ảnh hưởng xấu tới môi trường. VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 85 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008 - Giá thành công trình thấp, thường kinh phí xây dựng công trình chỉ bằng 60% so với các công trình cùng đảm nhiệm một chức năng nhiệm vụ nhưng xây dựng bằng các vật liệu truyền thống khác. * Nhược điểm - Túi đập cao su thân đập có tuổi thọ không cao, với điều kiện tự nhiên môi trường ở nước ta túi đập chỉ làm việc tốt trong thời gian 20 năm, sau đó phải thay túi mới; - Dễ bò thủng rách khi bò chân vòt tàu thuyền vướng phải; - Chiều cao đập cao su bò hạn chế, thường chỉ dưới 5m. Trường hợp cần xây dựng đập cao hơn, vấn đề kỹ thuật sẽ trở nên phức tạp. * Khả năng ứng dụng đập cao su ở nước ta - Ngăn sông suối tạo nguồn nước sinh hoạt, tưới tiêu, phát điện nhưng vẫn đảm bảo khả năng xả lưu lượng lũ lớn. - Xây dựng trên đỉnh tràn của các hồ chứa nhằm tăng khả năng tích nước vào cuối mùa lũ nhưng vẫn đảm bảo an toàn hồ chứa trong quá trình vận hành cũng như trong xả lũ. - Đập sự cố khu đầu mối các công trình thủy lợi, thủy điện. - Xây dựng trong các khu vui chơi giải trí tạo cảnh quan đẹp. - Đập ngăn lũ sớm, tháo lũ chính vụ dọc biên giới Việt Nam- Campuchia. II. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ĐẬP CAO SU Ở NƯỚC TA II.1. Về số lượng và quy mô * Về số lượng Đập cao su đầu tiên được xây dựng ở nước ta vào tháng 9/1997. Đập cao su Ngọc Khô huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam, đến nay đã có 15 đập cao su được xây dựng trên lãnh thổ nước ta từ Quảng Trò đến Hà Tiên, tỉnh Kiên Giang. Hình 10 dưới đây là một số đập cao su đã xây dựng ở nước ta. * Về quy mô Từ những đập cao su một khoang, chiều cao nhỏ hơn 2 m, dài không quá 30m xây dựng vào những năm cuối thế kỷ 20, đến nay đã có các đập cao 4 m (đập cao su Đầm Chích), dài tới 140m (đập Nam Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trò) và đã có các đập nhiều khoang xuất hiện (đập Lại Giang, tỉnh Bình Đònh 86 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008 4 khoang). Các loại đập có hình thức kết cấu khác nhau cũng ra đời - đập với mặt bên thẳng đứng và mặt bên nghiêng; đập có liên kết bằng bulông và bằng nêm bêtông v.v… VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 87 Hình 10: Một số đập cao su đã xây dựng ở Việt Nam trong mấy năm qua TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008 II.2. Về phát triển công nghệ Trong những năm qua chúng ta đã phát triển công nghệ xây dựng đập cao su theo hướng từng bước nội đòa hóa công nghệ chế tạo vật liệu, nội đòa hóa quy trình và thiết bò công nghệ nhằm giảm nhỏ chi phí, đảm bảo chất lượng, tạo thêm công ăn việc làm và đặc biệt là nắm vững hoàn toàn công nghệ. Theo tinh thần này cùng với sự nhiệt tình, năng nổ của các nhà khoa học công tác tại Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, chúng ta đã thu được kết quả rất khả quan. Các đập cao su xây dựng trước năm 1999 ở nước ta đều có sự tham gia, của các chuyên gia nước ngoài (chuyên gia Trung Quốc hướng dẫn thi công đập Ngọc Khô, đập KrôngBúk…, chuyên gia Nhật Bản theo dõi thi công đập Trà Sư, đập Tha La), từ đầu năm 1999 các công trình xây dựng đã không còn sự hiện diện của các chuyên gia nước ngoài. Đặc biệt từ năm 2001, bộ phận chính của đập cao su - túi cao su, đã được chế tạo tại nước ta với chất lượng cao, được hãng cao su nỗi tiếng thế giới (hãng Bayer Đức) kiểm tra, đánh giá cao. Cùng với sự xuất hiện các túi cao su được chế tạo bằng công nghệ, vật liệu trong nước là những đập cao su mang nhãn hiệu Việt Nam ra đời: đập cao su Sa Cá tỉnh Đồng Nai, cao 1,5m, dài 10m; đập cao su Ông Kinh, tỉnh Ninh Thuận, cao 1,5m dài 20m; đập cao su trên suối Cát, tỉnh Bình Đònh, cao 2m, dài 36m, hình 11; đập Lai Giang tỉnh Bình Đònh, cao 3m, gồm 4 khoang mỗi khoang dài 20m, hình 12. Mặc dù bước đầu chưa có nhiều kinh nghiệm, thiết bò công nghệ còn lạc hậu song các đập cao su xây dựng bằng công nghệ Việt Nam đều làm việc tốt, riêng đập cao su Lại Giang gặp sự cố nhưng đã tìm ra hướng khắc phục. Đây thực sự là những bằng chứng thực tế khẳng đònh khả năng về công nghệ và kỹ thuật trong nước. Hình 11: Đập cao su trên suối Cát tỉnh Bình Đònh 88 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008 Hình 12: Đập cao su Lại Giang tỉnh Bình Đònh * Về khâu tính toán thiết kế - Đã chủ động trong khâu tính toán thiết kế cho các loại hình đập có chiều cao, có hình dạng, kích thước khác nhau, với các hình thức, kết cấu khác nhau. - Công nghệ tính toán thiết kế đập cao su đã được nâng cao thêm một bước đó là việc ứng dụng công nghệ tin học, phần mềm tính toán thiết kế túi cao su, thiết kế hệ thống neo v.v * Về công nghệ chế tạo túi cao su - Đã tìm ra thành phần tỉ lệ chế tạo túi đập đảm bảo chất lượng và ổn đònh chất lượng sản phẩm, tuổi thọ cao trên 20 năm. - Xác đònh được loại vải chòu lực với độ thưa vải, độ săn của sợi v.v… đảm bảo tính bám dính tốt với cao su. - Quy trình công nghệ lưu hóa, dán ghép các tấm đã được cải tiến thay thế từ ép lưu hóa trên bàn phẳng, (hình 13) theo công nghệ Trung Quốc, sang hấp lưu hóa trong lò hơi có nhiệt độ và áp suất lớn theo công nghệ Nhật Bản (hình 14), với chất lượng sản phẩm được khống chế, còn năng suất cao hơn trước hơn 20 lần. Hình 13: Lưu hóa tấm cao su bằng bàn phẳng VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 89 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008 Hình 14: Lò hấp lưu hóa tấm cao su - Đã và đang từng bước thay thế vật liệu ngoại nhập, cải tiến trang thiết bò và quy trình công nghệ phù hợp với điều kiện nước ta. Hiện nay xưởng chế tạo túi cao su thuộc công ty TECAPRO - Bộ Quốc phòng có khả năng sản xuất 20.000m 2 túi cao su trong một năm. * Công nghệ thi công đập cao su tại hiện trường Công nghệ thi công đập cao su đã được cải tiến theo hướng giảm nhẹ công việc nặng nhọc cho công nhân, rút ngắn thời gian thi công lắp đặt neo và lắp túi cao su, nâng cao chất lượng lắp đặt đảm bảo chắc chắn lâu dài, đảm bảo khả năng chắn nước tốt…. Thực tế thi công đập cao su tại hiện trường cho thấy thời gian lắp đặt neo đã giảm đi 1/3, thời gian lắp đặt túi cao su giảm đi một nửa, độ chính xác đã đạt ở mức cao, hầu như không phải căn chỉnh sau khi vận hành thử. Ngoài ra một số vấn đề kỹ thuật cũng đã được nghiên cứu áp dụng như phủ lớp sơn chống rỉ vào các bộ phận cần thiết, quét Epoxy vào móng và tường bên, nhằm làm giảm độ nhám mặt tiếp xúc, phủ lớp sơn chống tia cực tím bên ngoài túi cao su v.v III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đập cao su là một loại công nghệ mới có nhiều ưu điểm, đặc biệt là đập có khả năng tháo lũ lớn, "đóng mở" nhanh vì vậy sử dụng đập cao su sẽ bảo vệ an toàn cho cụm công trình đầu mối. Lắp đặt đập cao su trên ngưỡng tràn của các hồ chứa đã xây dựng từ trước sẽ đem lại hiệu quả kinh tế rất lớn như: đập cao su Nam Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trò; đập cao su Krông Búk Hạ, tỉnh Đắk Lắk. Với sự giúp đỡ của các ban ngành thuộc Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn, Bộ Khoa học & Công nghệ cùng những cố gắng của các nhà khoa 90 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM [...]... hình đập cao su có chiều cao tới 4m, với giá thành thấp hơn nhiều so với sản phẩm ngoại nhập Để công nghệ đập cao su được ứng dụng rộng rãi hơn, chúng tôi xin đề nghò các cơ quan có thẩm quyền hỗ trợ một phần kinh phí để đổi mới trang bò, đề nghò sớm ra quy trình, quy phạm, đơn giá dự toán TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Bridgestone Rubber Dam Installation Tra Su, Tha La Rubber Dam May 1999 2 Chỉ dẫn kỹ thuật đập. .. Dam May 1999 2 Chỉ dẫn kỹ thuật đập cao su SLJ - 03-88 Bộ Thủy lợi nước Cộng hòa nhân dân Trung Hoa, 7/1989 3 Lê Mạnh Hùng Đập cao su, Nhà xuất bản Nông nghiệp, thành phố Hồ Chí Minh, 2003 4 Zhang Zhaopeng Soft-Shell hydraulic structure Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power Research, Oct 1987 Người phản biện: GS.TS Lê Sâm VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 91 . need to improve to be able to apply widely ruber dam technology in Vietnam in the coming years are suggested. I. ĐẬP CAO SU I.1. Cấu tạo đập cao su Đập cao su l m t loại công trình thủy l i l m nhi m. its development in quantity, scale, developing steps in design, manufacture and contruction technologies to improve technology process and domestize this product. From that some shortcomings need to. m ng m m, bên trong g m một hay nhiều l p vải tổng hợp không th m nước l m cốt chòu l c, bên ngoài phủ l p cao su nhân tạo có tác dụng giữ kín khí hoặc nước và bảo vệ những tác động bất l i của m i