nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất trong giai đoạn thi công xây dựng

B GIO DC V O TO B NễNG NGHIP V PTNT TRNG I HC THY LI V QUANG TUN Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất trong giai đoạn thi công xây dựng LUN VN THC S H NI - 2013 B GIO DC V O TO B NễNG NGHIP V PTNT TRNG I HC THY LI V QUANG TUN Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất trong giai đoạn thi công xây dựng Chuyờn ngnh: Xõy dng cụng trỡnh thy Mó s: 60.58.40 LUN VN THC S Ngi hng dn khoa hc: NGND. GS. TS Lờ Kim Truyn H NI - 2013 LỜI CÁM ƠN Tác giả luận văn xin chân thành cám ơn giáo viên hướng dẫn NGND.GS.TS. Lê Kim Truyền đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình về chuyên môn trong suốt quá trình nghiên cứu. Xin cám ơn nhà trường và các thầy cô trường Thủy Lợi Hà Nội đã dạy bảo hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình học cao học, cán bộ thư viện trường đã giúp đỡ tác giả trong quá trình tìm kiếm tài liệu để thực hiện luận văn. Cám ơn công ty CPTVXD Thủy lợi 1, tổng công ty XD Thủy Lợi 4, Ban quản lý XD Thủy Lợi 5, Sở NN&PTNT tỉnh Thùa Thiên Huế đã giúp đỡ tác giả có đủ tài liệu phục vụ cho việc thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cám ơn trường CĐN Giao thông Vận Tải Đường thủy 1 Hải Dương đã tạo điều kiện cho tác giả trong quá trình học và thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè và đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ động viên để tác giả hoàn thành luận văn này! Tuy đã cố gắng nhất định xong do thời gian có hạn, trình độ bản thân còn hạn chế, kinh nghiệm còn thiếu nhiều nên luận văn này không thể tránh khỏi thiếu sót. Tác giả kính mong các thầy cô và các bạn đồng nghiệp chỉ dẫn, góp ý xây dựng tạo thêm thuận lợi để tác giả tiếp tục học tập và hoàn thiện đề tài nghiên cứu của mính. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tác giả Vũ Quang Tuấn BẢN CAM KẾT Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất trong giai đoạn thi công xây dựng” Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những kết quả nghiên cứu, thí nghiệm không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác. Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm, chịu bất kỳ các hình thức kỷ luật nào của Nhà trường. Học viên Vũ Quang Tuấn MỤC LỤC 26TMỞ ĐẦU26T 1 26TCHƯƠNG 1: AN TOÀN ĐẬP VÀ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN26T 4 26T1.1. An toàn đập và sự quan tâm của các Quốc gia26T 4 26T1.1.1. An toàn đập và sự quan tâm của các nước trên thế giới26T 4 26T1.1.2. An toàn hồ, đập và sự quan tâm của nước ta.26T 8 26T1.2. Sự cần thiết phải quan tâm đến vấn đề an toàn hồ, đập.26T 11 26T1.3. Vị trí của đập đất trong công tác an toàn đập.26T 12 26T1.5. Kết luận chương 126T 17 26TCHƯƠNG 2 NHỮNG HƯ HỎNG DẪN ĐẾN MẤT AN TOÀN ĐẬP ĐẤT TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG 26T 18 26T2.1. Hư hỏng đập đất liên quan đến phương án dẫn dòng thi công26T 18 26T2.1.1. Nhiệm vụ thiết kế và thi công các phương án dẫn dòng thường dùng trong thi công đập đất 26T 18 26T2.1.2. Hư hỏng của đập đất xuất phát từ dẫn dòng thi công26T 19 26T2.2. Những hư hỏng liên quan đến sự cố nước tràn qua đập trong giai đoạn thi công. 26T 20 26T2.2.1. Nguyên nhân phát sinh sự cố tràn qua đập trong giai đoạn thi công26T 20 26T2.2.2. Hư hỏng liên quan đến sự cố nước tràn qua đập trong giai đoạn thi công. 26T 20 26T2.3. Những hư hỏng liên quan đến thấm nền, thân đập và vai đập26T 21 26T2.3.1. Nguyên nhân phát sinh dòng thấm.26T 21 26T2.3.2. Các nguyên nhân gây ra cố thấm mạnh qua nền đập.26T 22 26T2.3.3. Các nguyên nhân gây ra sự cố thấm và sủi nước ở vai đập26T 22 26T2.3.4. Các nguyên nhân gây ra sự cố thấm và xói rỗng ở mang các công trình xây đúc. 26T 22 26T2.3.5. Các nguyên nhân gây ra thấm mạng, sủi nước qua thân đập26T 23 26T2.3.6. Hư hỏng do sự cố thấm mạnh qua các bộ phận công trình.26T 23 26T2.4. Hư hỏng do xử lý tiếp giáp trong thi công đất26T 24 26T2.4.1. Hư hỏng do xử lý tiếp giáp thân đập với công trình xây đúc.26T 24 26T2.4.2. Hư hỏng do xử lý tiếp giáp khớp nối thi công thân đập.26T 28 26T2.5. Những hư hỏng liên quan đến biến dạng, lún nền và công trình.26T 30 26T2.5.1. Các biến dạng trong đập đất26T 30 26T2.5.2. Các loại vết nứt và nguyên nhân hình thành26T 33 26T2.6. Kết luận chương 226T 41 26TCHƯƠNG 3 BIỆN PHÁP BẢO ĐẢM AN TOÀN ĐẬP26T 43 26T3.1. Biện pháp an toàn đập trong thiết kế tổ chức thi công.26T 43 26T3.2. Biện pháp nâng cao khả năng chống thấm cho đập.26T 44 26T3.2.1. Biện pháp nâng cao khả năng chống thấm cho nền đập.26T 44 26T3.2.2. Biện pháp nâng cao khả năng chống thấm cho thân đập.26T 56 26T3.3. Giải pháp hạn chế biến dạng.26T 78 26T3.3.1. Các biện pháp phòng ngừa26T 78 26T3.3.2. Biện pháp sửa chữa26T 78 26T3.4. An toàn đập trong công tác lập tiến độ và bố trí mặt bằng26T 79 26T3.4.1. An toàn đập trong công tác lập tiến độ26T 79 26T3.4.2 An toàn đập trong công tác bố trí mặt bằng26T 82 26T3.5. An toàn đập và công tác quản lý chất lượng thi công26T 84 26T3.5.1. Trình tự thực hiện và quản lý chất lượng thi công xây dựng26T 84 26T3.5.2. Trách nhiệm của các bên liên quan26T 85 26T3.5.3. Công tác nghiệm thu và lưu trữ hồ sơ26T 90 26T3.6. Kết luận chương 326T 91 26TCHƯƠNG 4 ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG ĐẬP ĐẤT HỒ TẢ TRẠCH - THỪA THIÊN HUẾ 26T 93 26T4.1. Giới thiệu công trình Hồ Tả trạch26T 93 26T4.1.1. Giới thiệu chung26T 93 26T4.1.2. Các hạng mục công trình26T 94 26T4.2. Phương án dẫn dòng thi công.26T 102 26T4.2.1. Tiêu chuẩn thiết kế dẫn dòng26T 102 26T4.2.2. Phương án26T 103 26T4.3. Phân đợt đắp đập và tiến độ thi công26T 104 26T4.3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng26T 104 26T4.3.2. Các yêu cầu đối với công tác thi công đập đất26T 105 26T4.3.3. Biện pháp đắp đập đất26T 106 26T4.4. Quản lý chất lượng quá trình xây dựng đập26T 113 26T4.5. Kết luận chương 426T 119 26TKẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ26T 121 26T1. Kết luận26T 121 26T2. Kiến nghị26T 121 26TTÀI LIỆU THAM KHẢO26T 123 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 26TUHình 2.1: Hố móng cống thực tế thi công.U26T 26 26TUHình 2.2: Quá trình diễn biến sự cốU26T 27 26TUHình 2.3: Mặt cắt ngang đập sau khi vỡU26T 27 26TUHình 2.4: Mặt cắt dọc đập sau khi vỡU26T 28 26TUHình 2.5: Mặt bằng các hang ở đoạn bị sự cốU26T 29 26TUHình 2.6: Một số biến dạng khác nhau của đập được thể hiện trong các hìnhU26T32 26TUHình 2.7: Vết nứt vuông góc với trục đậpU26T 33 26TUHình 2.8: Vết nứt nằm ngangU26T 34 26TUHình 2.9: Vết nứt dọc theo trục đậpU26T 38 26TUHình 2.10: Ứng suất tại vai đập giảm xuống có thể dẫn đến nứt gãy thuỷ lựcU26T 39 26TUHình 2.11: Mặt phẳng cần kiểm tra nứt gãy thủy lựcU26T 40 26TUHình 2.12: Nứt gãy thuỷ lực gây hư hỏng đập Stockton CreekU26T 41 26TUHình 3.1: Sơ đồ các chân khay phụ để ngăn nước vào hố móng chân khayU26T 47 26TUHình 3.2 : Sơ đồ xây dựng chân khay phụ 2 lầnU26T 48 26TUHình 3.3: Sơ đồ xây dựng chân khay bằng màng chống thấm.U26T 50 26TUHình 3.4: Mặt cắt ngang tường vâyU26T 52 26TUHình 3.5: Sơ đồ tường chống thấm bằng cừ thép.U26T 52 26TUHình 3.6: Cấu tạo ván cừ gỗU26T 54 26TUHình 3.7: Cấu tạo các loại cừ thépU26T 55 26TUHình 3.8: Sơ đồ tường chống thấm bằng cừ thépU26T 55 26TUHình 3.9: Cấu tạo mũ cừ.U26T 56 26TUHình 3.10: Sơ đồ phân vùng đập theo điều kiện thấm nước.U26T 57 26TUHình 3.11: Sơ đồ phân vùng đập theo điều kiện chịu lựcU26T 57 26TUHình 3.12: Mặt bằng bố trí bãi thí nghiệmU26T 62 26TUHình 3.13: Biểu đồ quan hệ giữa dung trọng khô với độ ẩm ứng với số lần đầm và chiều dày lớp rải U26T 63 26TUHình 3.14: Quan hệ giữa h, n, γUR k RU và ω cho loại đất dínhU26T 64 26TUHình 3.15: Quan hệ giữa h, n, γUR k RU và ω cho loại đất không dínhU26T 64 26TUHình 3.16: Quan hệ giữa dung trọng khô và độ ẩmU26T 65 26TUHình 3.17: Quan hệ độ ẩm đầm nện và hệ số thấm kiểm tra mẫu đất đập Cà Giây theo thí nghiệm đầm nện Proctor U26T 67 26TUHình 3.18: Bạt bậc thụt thành mái dốcU26T 72 26TUHình 3.19: Bóc nền để đắp đậpU26T 72 26TUHình 3.20: Sự hình thành các mặt tiếp giáp rất yếu trong thân đập đất khi phân đoạn thi công theo mặt cắt ngang. U26T 75 26TUHình 3.21: Sự hình thành các mặt tiếp giáp rất yếu trong thân đập khi phân đoạn thi công theo chiều dọc đập. U26T 76 26TUHình 3.22: Mặt bằng xử lý khe nối tiếp ngangU26T 77 26TUHình 3.23: Mặt cắt kinh tế thi công vượt lũ trong giai đoạn IIU26T 82 26TUHình 4.1: Vị trí cụm công trình đầu mối Hồ Tả TrạchU26T 94 26TUHình 4.2: Mặt bằng bố trí tổng thể Hồ Tả TrạchU26T 96 26TUHình 4.3: Mặt cắt đập chính tại lòng sôngU26T 101 26TUHình 4.4: Đường biến thiên độ ẩm của đất trầm tích và bồi tíchU26T 109 26TUHình 4.5: Bóc tầng phủ và đào rãnh thoát nước hạ thấp ẩm tại mỏU26T 110 26TUHình 4.6: Cày xới phơi đất tại mặt đập và bóc lớp đất không đạt độ ẩmU26T 111 26TUHình 4.7: Tổ hợp máy thi công và xử lý mặt đập sau mưaU26T 112 26TUHình 4.8: Lấy mẫu thí nghiệm kiểm tra chất lượng lớp đắpU26T 117 DANH MUC CÁC BẢNG BIỂU 26TUBảng 1.1: Thống kê các trường hợp hư hỏng của đập và toàn bộ nguyên nhân hư hỏng trên thế giới từ năm 1799 ÷1931. U26T 4 26TUBảng 1.2: Thống kê các vụ vỡ đập trên thế giớiU26T 6 26TUBảng 1.3: Phân loại mức độ sự cố theo số lượng hồ chứa nướcU26T 9 26TUBảng 1.4: Phân loại sự cố theo số lượng hồ chứa nướcU26T 9 26TUBảng 3.1: Kết quả thí nghiệm đầm nén hiện trường tại một số công trình.U26T 64 26TUBảng 3.2: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau 15cm tại công trình Sông Quao (%/h) U26T 69 26TUBảng 3.3: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau 15cm tại công trình Thác Mơ (%/h) U26T 69 26TUBảng 3.4: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau 15cm tại công trình Lộc Quang 1 (%/h) U26T 69 26TUBảng 3.5: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau 15cm tại công trình Lộc Quang 2 (%/h) U26T 69 26TUBảng 3.6: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau 15cm tại công trình Nam H'ring (%/h) U26T 70 26TUBảng 3.7: Tổng hợp chỉ số thay đổi độ ẩm theo thời gianU26T 70 26TUBảng 4.1: Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu của công trìnhU26T 97 26TUBảng 4.2: Chỉ tiêu đất lớp 2b nguồn gốc bồi tích cổ có chỉ tiêuU26T 105 26TUBảng 4.3: Chỉ tiêu đất lớp 5 nguồn gốc trầm tích có chỉ tiêuU26T 106 26TUBảng 4.4: Quan trắc độ ẩm tại các mỏ vật liệu công trìnhU26T 109 26TUBảng 4.5: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau 15cm tại công trình Hồ Tả Trạch U26T 110 26TUBảng 4.6: Tần suất lấy mẫu thí nghiệm kiểm tra chất lượng đất đắpU26T 117 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Từ nhiều thế kỷ qua, con người đã biết xây dựng các đập để tạo hồ trữ nước tự nhiên, điều tiết dòng chảy phục vụ nhu cầu sử dụng nước theo thời gian và không gian, hạn chế lũ lụt, tạo môi trường sinh thái… Do ưu thế của chúng, số lượng hồ chứa nước trên Thế giới ngày càng nhiều. Bên cạnh tác dụng to lớn của loại công trình này, chúng cũng chứa nhiều tiềm ẩn rủi ro. Trên Thế giới đã có không ít đập đất bị vỡ gây nhiều thiệt hại về người, tài sản và ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường. Với lý do trên, nhiều tổ chức Quốc tế liên quan đến an toàn hồ chứa, đập được hình thành. Tổ chức Quốc tế về an toàn các đập lớn Thế giới (ICOLD) được thành lập từ năm 1928, hiện nay có trên 80 nước tham gia. Theo xu thế phát triển chung, số lượng đập cao trên Thế giới ngày càng được xây dựng nhiều hơn. Việt Nam cũng trong xu hướng đó và đập đất chiếm khoảng 90% các đập tạo hồ chứa: những năm 70-80 của thế kỷ XX chúng ta mới xây dựng được một số đập lớn như đập Thác Bà, Hòa Bình, Phú Ninh, Dầu Tiếng, Kè Gỗ, Thác Mơ… nhưng chỉ trong chục năm đầu thế kỷ XXI hàng loạt các đập lớn được xây dựng với kết cấu đa dạng và thời gian thi công nhanh như đập Ba Hạ, IA Súp thượng, Tràng Vinh, Sê San 3, Sê san 4,… Đập đất là loại đập vật liệu địa phương, phù hợp với nhiều loại nền, dễ thích nghi với sự thay đổi thể tích; dễ thi công, chỉ cần nắm chắc quy trình và tổ chức quản lý chất lượng chặt chẽ là có thể xây dựng được. Thực tế chưa hoàn toàn như vậy, một số nước trên Thế giới có khoa học kỹ thuật phát triển vẫn xẩy ra thảm họa vỡ đập, điển hình như ở Mỹ, Ý…gây thiệt hại nhiều tài sản và tính mạng của nhân dân. Theo điều tra năm 1998, Việt Nam có trên [...]... quan tâm trên, đề tài:’ Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất trong giai đoạn thi công xây dựng mang nhiều ý nghĩa thực tiễn và ý nghĩa khoa học 2 Mục đích của đề tài - Nghiên cứu những hư hỏng gây mất an toàn đập đất Từ đó đưa ra các giải pháp nâng cao an toàn đập đất và nâng cao chất lượng đập trong giai đoạn thi công xây dựng 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu là đập. .. mất an toàn đập để chúng ta có sự quan tâm chú ý trong thi t kế, thi công để không ngừng hạn chế sự cố làm cho đập đưcọ an toàn hơn 18 CHƯƠNG 2 NHỮNG HƯ HỎNG DẪN ĐẾN MẤT AN TOÀN ĐẬP ĐẤT TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG 2.1 Hư hỏng đập đất liên quan đến phương án dẫn dòng thi công 2.1.1 Nhiệm vụ thi t kế và thi công các phương án dẫn dòng thường dùng trong thi công đập đất a Nhiệm vụ thi t kế dẫn dòng thi công: ... mất an toàn đập nhất, công tác an toàn đập đập đất cần phải đóng vai trò chủ chốt, nghiên cứu sâu rộng, rà soát lại các sự cố mất an toàn đập trong thi t kế và thi công đập Từ đó điều chỉnh các tài liệu địa chất, thủy văn, các tiêu chuẩn thi t kế, bổ sung các tiêu chuẩn trong thi công, đảm bảo chặt chẽ hơn trong quản lý chất lượng công trình tốt hơn Dưới đây xin nêu ra một số sự cố xảy ra gây mất an toàn. .. đập đất, loại đập dùng chủ yếu bằng vật liệu địa phương - Phạm vi nghiên cứu: giai đoạn thi công xây dựng đập đất 4 Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện - Các tiếp cận: + Tiếp cận qua thực tế công trình đã xây dựng + Tiếp cận qua các nghiên cứu, thi t kế xây dựng công trình 3 + Tiếp cận qua các nguồn thông tin khác - Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp tổng hợp, phân tích đánh giá + Phương pháp. .. do đó công tác nghiên cứu và triển khai bảo đảm an toàn cho hồ, đập là một nhiệm vụ cấp bách cần phải được quan tâm hàng đầu trong quá trình xây dựng phát triển bền vững của ngành thủy lợi và của đất nước 1.3 Vị trí của đập đất trong công tác an toàn đập Theo thống kê các sự cố hư hỏng hồ, đập trên thế giới từ năm 1799 1931, có 180 hồ, đập gặp sự cố hư hỏng vỡ đập, trong đó có 106 đập là đập đất chiếm... thương dùng trong thi công đập đất - Đắp đê quai ngăn dòng một đợt + Tháo nước thi công qua máng + Tháo nước thi công qua kênh + Tháo nước thi công qua đường hầm + Tháo nước thi công qua cống ngầm 19 + Dẫn tháo nước thi công bằng bơm kết hợp trữ ở thượng lưu: - Đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt: + Tháo nước thi công qua cống đáy + Tháo nước thi công qua chỗ lõm chừa lại của thân đập + Dẫn dòng thi công qua... quan không có biện pháp xử lý kỹ khe thi công để các tạp chất, đất đá hạt dời, gỗ, ván lăn xuống khe 26 nên chất lượng thi công rất kém Hình 2.1: Hố móng cống thực tế thi công * Nguyên nhân về quan lý chất lượng thi t kế và thi công: - Quản lý chất lượng thi t kế và thi công không chặt chẽ, không giám sát và nghiệm thu khe móng tiếp giáp với công trình xây đúc Không giám sát biện pháp thi công đắp đất. .. tràn qua đập trong giai đoạn thi công 2.2.1 Nguyên nhân phát sinh sự cố tràn qua đập trong giai đoạn thi công Sự cố nước tràn qua đập trong giai đoạn thi công xuất phát từ các nguyên nhân sau: - Lũ vượt tần suất thi t kế do biến đổi khí hậu trong đó hiện tượng mưa lũ vượt ra ngoài các quy luật thông thường - Tính toán dẫn dòng không chính xác, lựa chọn công trình dẫn dòng không thỏa đáng, công trình... của đập đất xuất phát từ dẫn dòng thi công Đa số các công trình thuỷ lợi công tác dẫn dòng có tính chất mấu chốt liên hệ đến nhiều vấn đề quan trọng trong thi t kế tổ chức thi công Bản thân việc dẫn dòng phụ thuộc nhiều nhân tố (thi n văn, địa hình, địa chất, đặc điểm kết cấu sự bố trí công trình thuỷ công, khả năng thi công ) Những người làm công tác thi t kế hay thi công phải thấy được mối quan hệ... Hội thảo đã nêu ra các vấn đề mang tính thời sự hiện nay là làm thế nào để xây dựng và vận hành an toàn, hiệu quả các công trình đập Hội thảo về "quản lý an toàn đập" tại Nha Trang vào tháng 7/2012, hội thảo trao đổi phương thức, cách đánh giá mức độ an toàn hồ, đập và khả năng 11 cảnh báo mất an toàn đập qua số liệu quan trắc thủy văn, địa chất, địa chấn, quan trắc công trình và trách nhiệm của các . an toàn đập đất. Từ đó đưa ra các giải pháp nâng cao an toàn đập đất và nâng cao chất lượng đập trong giai đoạn thi công xây dựng. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu. quan tâm trên, đề tài:’ Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất trong giai đoạn thi công xây dựng mang nhiều ý nghĩa thực tiễn và ý nghĩa khoa học. 2. Mục đích của đề tài - Nghiên cứu. luận văn: Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất trong giai đoạn thi công xây dựng Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những kết quả nghiên cứu, thí