Nghiên cứu các biện pháp quản lý và nâng cao chất lượng đắp đập đất công trình thủy điện thượng KonTum

LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất đến Ban giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi, cùng các Thầy, Cô đã truyền đạt những kiến thức bổ ích trong quá trình học tập tại trường. Với tất cả sự kính trọng, tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn của mình với sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của Thầy Giáo sư, tiến sỹ Vũ Thanh Te, đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn đến bạn bè, những người thân đã luôn bên cạnh khích lệ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng, con xin cảm ơn gia đình đã luôn hỗ trợ cho con trong suốt thời gian qua, đó là chỗ dựa tinh thần vững chắc để con tập trung và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Tôi đã có nhiều cố gắng để hoàn thiện luận văn bằng tất cả tâm huyết và năng lực của mình, nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong sự góp ý, chỉ bảo của Quý thầy cô và đồng nghiệp, đó chính là sự giúp đỡ quý báu mà tôi mong muốn để cố gắng hoàn thiện hơn trong quá trình nghiên cứu và công tác sau này. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn./. Hà Nội, tháng 5 năm 2014 Học viên Trịnh Vũ Mạnh LỜI CAM KẾT Tôi xin cam đoan luận văn này hoàn toàn do Tôi thực hiện. Các đoạn trích và số liệu trong luận văn đều được dẫn nguồn có độ chính xác cao nhất trong phạm vi hiểu biết của Tôi. Hà Nội, tháng 5 năm 2014 Học viên Trịnh Vũ Mạnh MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐẬP ĐẤT 3 1.1. Tình hình chung về xây dựng đập đất ở nước ta 3 1.2. Những vấn đề liên quan đến chất lượng đập đất 5 1.2.1. Khảo sát 5 1.2.2. Thiết kế 8 1.2.3. Thi công 10 1.2.4. Quản lý, vận hành, bảo trì 15 1.3. Những sự cố xảy ra đối với đập đất 16 1.3.1. Những sự xảy ra với đập đất 16 1.3.2. Một số sự cố đập đất 19 1.4. Kết luận 25 CHƯƠNG 2: CÁC BIỆN PHÁP QUẢN LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG KHI THI CÔNG ĐẬP ĐẤT 27 2.1 Các tính chất của đất ảnh hưởng đến chất lượng thi công đập đất 27 2.1.1. Tính trương nở 27 2.1.2 Tính tan rã 29 2.1.3. Tính lún ướt 31 2.1.4. Hiện tượng co ngót khi độ ẩm giảm 32 2.1.5 Đặc điểm địa chất công trình và guồn vật liệu đất đắp 32 2.2. Các quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng trong quản lý chất lượng thi công đập đất . 39 2.3. Các phương pháp thí nghiệm trong quản lý chất lượng đắp đập 41 2.3.1. Quy định chung về việc lấy mẫu đất 41 2.3.2. Lấy mẫu 41 2.3.3. Bao gói mẫu 44 2.3.4. Vận chuyển và bảo quản 46 2.3.5. Thí nghiệm đầm nén ở trong phòng thí nghiệm 47 2.3.6. Thí nghiệm đầm nén ở hiện trường 56 2.4. Các phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng đắp đập 57 2.5. Kết luận 62 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT ĐỂ QUẢN LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐẮP ĐẬP CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN THƯỢNG – KONTUM 64 3.1 Giới thiệu công trình thủy điện Thượng Kon-Tum. 64 3.1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên của tỉnh Kon Tum 64 3.1.2. Giới thiệu về thủy điện Thượng Kon Tum 67 3.2. Các yêu cầu về chất lượng đập Thượng Kon Tum 73 3.2.1. Công tác chuẩn bị nền đập 73 3.2.2. Công tác đắp thân đập 74 3.3. Xây dựng điều kiện kỹ thuật để quản lý và nâng cao chất lượng đắp đập 75 3.3.1. Lựa chọn độ ẩm của đất đầm nén và dung trọng thiết kế 76 3.3.2. Khống chế độ ẩm đầm nén cho đất miền Trung 88 3.3.3. Xử lý khe tiếp giáp trong thi công 92 3.3.4. Biện pháp thi công hạn chế tính trương nở của đất 95 3.3.5. Điều kiện kỹ thuật thi công đắp đập Thượng Kon Tum 96 3.4. Kết luận 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 : Đặc tính tan rã của đất có nguồn gốc khác nhau 29 Bảng 2.2 : Ảnh hưởng của độ ẩm ban đầu đến thời gian tan rã với đất đỏ ba zan ở Tây Nguyên 31 Bảng 2.3 : Hệ số “en” của đất đỏ ba zan Tây Nguyên 32 Bảng 2.4: Tính chất cơ lý sườn tàn tích trên đá ba zan trẻ 35 Bảng 2.5: Tính chất cơ lý sườn tàn tích trên đá ba zan cổ lớp 1 36 Bảng 2.6: Tính chất cơ lý sườn tàn tích trên đá ba zan cổ lớp 2 37 Bảng 2.7: Tính chất cơ lý sườn tàn tích trên đá ba zan cổ lớp 3 38 Bảng 2.8 : Các thông số và kích thước cối đầm 48 Bảng 2.9 : Các thông số và kích thước cối đầm 49 Bảng 2.10 : Kết quả thí nghiệm đầm chặt 55 Bảng 2.11 : Bảng kết quả thí nghiệm độ ẩm 55 Bảng 2.12: Số lượng mẫu kiểm tra 60 Bảng 3.1 : Các thông số kết cấu chính mặt cắt đập 68 Bảng 3.2 : Bảng trữ lượng các mỏ vật liệu 72 Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm đầm nén trong phòng thí nghiệm 78 Bảng 3.4 : Kết quả thí nghiệm đầm nén ngoài hiện trường 86 Bảng 3.5: Cường độ giảm độ ẩm tại lớp mặt và lớp giữa cách lớp mặt 15cm 90 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Thiết kế dẫn dòng thi công 11 Hình 1.2 : Dòng thấm phát triển dưới đáy đập 20 Hình 1.3 : Bắt đầu xuất hiện mạch đùn, mạch sủi nền hạ lưu đập 20 Hình 1.4 : Những gì còn lại sau khi nước hồ bị tháo cạn 21 Hình 1.5: Vị trị thấm số 1 22 Hình 1.6: Thấm bùng nhùng ngang thân đập tại vị trí số 2 22 Hình 1.7: Đập vỡ tại vị trí cống lấy nước 23 Hình 1.8 : Vị trí cống bị gãy 24 Hình 1.9 : Toàn cảnh đập Khe Mơ sau sự cố 24 Hình 1.10 : Đoạn thân đập bị vỡ 25 Hình 2.1 : Cối đầm chặt 48 Hình 2.2 :Đường đầm chặt tiêu chuẩn 56 Hình 3.1: Mặt cắt ngang điển hình của tuyến đập 69 Hình 3.2: Mặt cắt ngang điển hình của tuyến đập 70 Hình 3.3: Sơ đồ chọn độ ẩm cho đất đầm nén trong đắp đập 77 Hình 3.4: Biểu đồ đầm nén tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm( mẫu từ bãi vật liệu tràn) 79 Hình 3.5. Biểu đồ đầm nén tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm( mẫu từ bãi vật liệu số 1) 80 Hình 3.6. Biểu đồ đầm nén tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm( mẫu từ bãi vật liệu số 2) 81 Hình 3.7. Biểu đồ đầm nén tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm( mẫu từ bãi vật liệu cửa vào đường hầm) 82 Hình 3.8 : Biểu đồ kết quả đầm nén ở hiện trường ( Bãi vật liệu tràn) 84 Hình 3.9 : Biểu đồ kết quả đầm nén ở hiện trường ( Bãi vật liệu số 1) .85 Hình 3.10 : Biểu đồ kết quả đầm nén ở hiện trường ( Bãi vật liệu số 2) 87 Hình 3.11: Biểu đồ kết quả đầm nén ở hiện trường ( Bãi vật liệu cửa vào đường hầm) 87 Hình 3.12 : Mặt bằng xử lý khe nối tiếp ngang 95 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện tại nước ta đang trong quá trình hội nhập kinh tế quốc tế, diện mạo đất nước không ngừng được đổi mới. Với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế theo hướng đổi mới, hiện đại hoá, công nghiệp hoá.Tuy nhiên, nền nông nghiệp nước ta vẫn đóng vai trò rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế. Từ nhu cầu đó, để nâng cao năng suất và chất lượng thì ngoài việc hiện đại máy móc thì các nhu cầu cấp nước tưới tiêu là hết sức cấp thiết. Trong những năm gần đây có rất nhiều các công trình hồ chứa đã được xây dựng nhằm đáp ứng việc cấp nước tưới cho các vùng sản xuất nông nghiệp cũng như phát điện, đặc biệt là những vùng núi và trung du. Những lợi ích đem lại là rất to lớn, tuy nhiên kèm theo đó cũng có những sự cố xảy ra khi thi công ngăn dòng đắp đập làm thiệt hại tài sản của Nhà nước cũng như tính mạng của người dân do làm chưa tốt công tác quản lý chất lượng và an toàn. Chính vì vậy việc quản lý và nâng cao chất lượng đắp đập là một vấn đề quan trọng và rất cấp thiết. Hiện nay ở nước ta việc quản lý chất lượng công trình xây dựng dựa vào luật xây dựng, các nghị định và thông tư dưới luật. Trong đó nhà nước đã ban hành Luật Xây dựng, Chính phủ ban hành các Nghị định, các bộ ngành liên quan ban hành những thông tư hướng dẫn. Ngoài ra nhà nước còn ban hành định mức dự toán, hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn trong xây dựng công trình thuỷ lợi. Thiết lập bộ máy quản lý tham mưu giúp việc cho công tác quản lý nhà nước về chất lượng xây dựng như ở trung ương có cục quản lý chất lượng xây dựng, ở các tỉnh có các trung tâm kiểm định chất lượng. Tuy vậy trong quá trình xây dựng công trình vẫn còn rất nhiều bất cập trong quá trình quản lý chất lượng. Trong thời gian qua đã xảy ra hàng loạt sự 2 cố công trình thuỷ lợi, thủy điện gây nhiều thiệt hại về con người và tiền của. Trong đó, các sự cố liên quan đến đập đất xảy ra rất nhiều. Chính vì vậy một lần nữa việc quản lý và nâng chất lượng đập đất là một đòi hỏi cấp thiết. 2. Mục tiêu của đề tài Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu tổng quan về quản lý chất lượng đập đất ở Tây Nguyên, đi sâu vào nghiên cứu quản lý và nâng cao chất lượng công trình cụ thể ở Tây Nguyên là đập Thượng KonTum . 3. Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện - Nghiên cứu tổng quan về công tác quản lý chất lượng đập đất. - Điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu thực tế về đập đất. - Phân tích đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng đập đất 4. Kết quả dự kiến đạt được - Thực trạng công tác quản lý chất lượng đập đất hiện nay, đánh giá những kết quả đạt được, những vấn đề bất cập, tồn tại cần khắc phục, hoàn thiện. - Đề xuất một số giải pháp nâng cao chất lượng đập đất ở Tây Nguyên và áp dụng vào một công trình đập đất cụ thể. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐẬP ĐẤT 1.1. Tình hình chung về xây dựng đập đất ở nước ta Từ nhiều thế kỷ qua, con người đã biết xây dựng các đập ngăn sông để tạo hồ trữ nước tự nhiên, điều tiết dòng chảy phục vụ nhu cầu sử dụng nước và hạn chế lũ lụt, phát triển thủy điện, tạo môi trường sinh thái… Với rất nhiều lợi ích mang lại như đã kể trên, nên trong những thập kỷ qua số lượng đập tạo hồ chứa nước trên Thế giới được xây dựng ngày càng nhiều. Nước ta cũng không nằm ngoài xu hướng đó, hầu hết đập đất ở Việt Nam được xây dựng từ năm 1954 ở miền Bắc và từ sau năm 1975 trên cả nước. Ở nước ta, số đập đất tạo hồ chứa nước chiếm khoảng 90%, còn lại là đập bê tông và vật liệu khác. Tính đến nay chúng ta đã xây dựng được trên 6500 hồ chứa thủy lợi với tổng dung tích trữ nước khoảng 11 tỷ m 3 . Trong đó có 560 hồ chứa có dung tích trữ nước lớn hơn 3 triệu m 3 hoặc đập cao trên 15m, 1752 hồ có dung tích từ 0,2 triệu đến 3 triệu m 3 nước, còn lại là những hồ đập nhỏ có dung tích dưới 0,2 triệu m 3 nước [3]. - Các tỉnh đã xây dựng nhiều hồ chứa là: + Nghệ An 625 hồ chứa + Thanh Hóa 618 hồ chứa + Hòa Bình 521 hồ chứa + Tuyên Quang 503 hồ chứa + Bắc Giang 461 hồ chứa + Đắc Lắc 439 hồ chứa + Hà Tĩnh 345 hồ chứa + Vĩnh Phúc 209 hồ chứa + Bình Định 161 hồ chứa 4 + Phú Thọ 124 hồ chứa - Giai đoạn 1960 ÷ 1975: Chúng ta đã xây dựng nhiều hồ chứa có dung tích trữ nước từ 10 ÷ 50 triệu m3 như: Đại Lải (Vĩnh Phúc); Suối Hai, Đồng Mô (Hà Nội); Khuôn thần (Bắc Giang); Thượng Tuy, Khe Lang (Hà Tĩnh); Rào Nan, Cẩm Ly (Quảng Bình); đặc biệt hồ Cấm Sơn (Lạng Sơn) có dung tích 248 triệu m 3 nước với chiều cao đập đất 40m (đập đất cao nhất lúc bấy giờ). - Giai đoạn 1975 ÷ 2000: Sau khi đất nước thống nhất chúng ta đã xây dựng được hàng ngàn hồ chứa trong đó có nhiều hồ chứa nước lớn như: Núi Cốc (Thái Nguyên); Kè Gỗ (Hà Tĩnh); Yên Lập (Quảng Ninh); Sông Mực (Thanh Hóa); Phú Ninh (Quảng Nam); Yazun hạ (Gia Lai); Dầu Tiếng (Tây Ninh)… trong đó hồ Dầu Tiếng có dung tích lớn nhất 1,58 tỷ m 3 . Các địa phương trên cả nước đã xây dựng trên 700 hồ chứa có dung tích từ 1÷10 triệu m 3 . Đặc biệt trong giai đoạn này các huyện, xã, hợp tác xã, nông trường đã xây dựng hàng ngàn hồ chứa có dung tích trên dưới 0,2 triệu m 3 . - Giai đoạn từ năm 2000 đến nay: Bằng nhiều nguồn vốn đặc biệt là nguồn vốn trái phiếu chính phủ, Bộ NN&PTNT đã quản lý đầu tư xây dựng mới nhiều hồ chứa có qui mô lớn và vừa như: Cửa Đạt (Thanh Hóa); Định Bình (Bình Định); Tả Trạch (Thừa Thiên Huế); Nước Trong (Quảng Ngãi); Đá Hàn (Hà Tĩnh); Rào Đá (Quảng Bình); Thác Chuối (Quảng Trị); Kroong Buk Hạ, IaSup Thượng (Đắc Lắc)… Đặc điểm chung của các hồ chứa thủy lợi là đập chính ngăn sông tạo hồ, tuyệt đại đa số là đập đất. - Nhận định chung Hơn một nửa trong tổng số hồ đã được xây dựng và đưa vào sử dụng trên 25 ÷ 30 năm nhiều hồ đã bị xuống cấp. Những hồ có dung tích từ 1 triệu m 3 nước trở lên đều được thiết kế và thi công bằng những lực lượng chuyên nghiệp trong đó những hồ có dung tích từ 10 triệu m 3 trở [...]... dâng nước đột ngột, đất bị sụt lún tạo ra dòng thấm mạnh gây xói rửa đến phá hủy đập + Xử lý không tốt ở các vị trí tiếp giáp như : tiếp giáp ở thân đập với công trình bê tông, tiếp giáp giữa các khối đắp với nhau sau các giai đoạn thi công 27 CHƯƠNG 2: CÁC BIỆN PHÁP QUẢN LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG KHI THI CÔNG ĐẬP ĐẤT 2.1 Các tính chất của đất ảnh hưởng đến chất lượng thi công đập đất 2.1.1 Tính trương... với các hồ thủy điện do các công ty cổ phần tư nhân quản lý Vì vậy công tác quản lý chưa đi vào nề nếp, hiệu quả còn thấp Nguồn nhân lực quản lý đập chưa đáp ứng các yêu cầu về công tác quản lý; nhiều nơi thiếu cán bộ về thủy lợi, đặc biệt là các vùng miền núi Công tác 16 đào tạo không được tiến hành thường xuyên, thiếu cán bộ quản lý đập được đào tạo về quản lý an toàn đập Ở các hồ giao cho xã và các. .. vào công cuộc phát triển kinh tế xã hội cũng như nâng cao đời sống của nhân dân Vì vậy, chất lượng đập đất đóng vai trò rất quan trọng Từ những phân tích về tình hình thực tế các giai đoạn : Khảo sát, thiết kế, thi công, quản lý vận hành Cho thấy việc cần thiết nâng cao chất lượng đập đất vẫn là một vấn đề quan trọng cần được nghiên cứu và xử lý một cách triệt để Từ những ví dụ về những sự cố đập đất. .. xói nền đập do : + Đánh giá sai địa chất nền đập + Biện pháp thiết kế xử lý nền không đảm bảo chất lượng + Thi công xử lý không đúng thiết kế - Thấm và sủi nước ở vai đập do : + Thiết kế sai biện pháp tiếp giáp giữa đập và vai + Thi công không đúng thiết kế, bóc bỏ lớp thảo mộc không hết + Đầm nện chỗ tiếp giáp không tốt - Thấm và xói rỗng ở mang các công trình bê tông do: + Thiết kế biện pháp tiếp... công cầm chừng, gần đến mưa lũ phải thi công gấp có khi đắp cả đất ướt, khối đất đắp không đảm bảo chất lượng và cao trình chống lũ, đây cũng là một trong những tiềm ẩn của sự mất an toàn đập - Cần có thời gian dự trữ trong tiến độ, đề cập những bất lợi của thời tiết và hư hỏng thiết bị phải sửa chữa trong giai đoạn thi công với cường độ cao 1.2.3.3 Công tác quản lý chất lượng trong quá trình thi công. .. tiêu đất đắp xung quanh cống, thi công không thực hiện đầy đủ quy trình đắp đất thủ công xung quanh cống và kiểm tra chất lượng đất đắp và không giám sát đầy đủ quá trình đắp quanh thân cống và lấy mẫu kiểm tra chất lượng Thứ hai là mái hố móng bờ trái đào quá dốc, không đảm bảo nối tiếp an toàn giữa thân đập và bờ trái Trong đó, thiết kế có lỗi khi không ghi chú rõ ràng yêu cầu làm chân khay ở đáy đập. .. những bất hợp lý trong hồ sơ thiết kế so với thực tế hiện trường chưa kịp thời 1.2.4 Quản lý, vận hành, bảo trì Mặc dù Nhà nước đã ban hành nhiều văn bản, quy định trách nhiệm quản lý, khai thác và bảo vệ công trình thủy lợi thủy điện nói chung và các hồ đập nói riêng, nhưng nói chung, năng lực về quản lý, theo dõi và vận hành hồ đập tại Việt Nam còn nhiều bất cập Công tác tổ chức quản lý chưa đầy đủ,... được xây dựng năm 1987 và cơ bản hoàn thành vào năm 1992 Hồ có đập đất dài 330 m, cao 24.5 m, cao trình đỉnh đập 37.0 m Sự cố đập xảy ra vào tháng 10/1989 và tháng 10/1992: Do mưa to kéo dài, nước hồ dâng lên nhanh đột ngột, xuất hiện nhiều lỗ rò rỉ, thấm mạnh qua thân đập Nguyên nhân gây ra sự cố là do chất lượng công tác thi công đắp đập Khối đất đắp bị phân tách từng lớp, có các lớp kẹp bụi khô màu... liệu cơ bản như: Địa hình, địa chất, thủy văn, thiết bị thi công, lực lượng kỹ thuật và nhất là đầu tư kinh phí không đủ nên chất lượng đập chưa tốt, mức độ an toàn rất thấp 1.2 Những vấn đề liên quan đến chất lượng đập đất An toàn đập là vấn đề từ lâu đã được nhiều quốc gia quan tâm Đập đất chiếm tỷ lệ cao trong số các đập ngăn sông để tạo hồ chứa ở Việt Nam Hư hỏng của đập đất thường tiềm ẩn sự mất an... trình thi công - Công việc đắp đập bao gồm nhiều khâu từ chuẩn bị hiện trường, thiết bị thi công, kiểm tra bãi vật liệu, phòng thí nghiệm đến các khâu đắp đập, kiểm tra chất lượng đất đắp, xử lý kỹ thuật, nghiệm thu chuyển giai đoạn v,v… nên đòi hỏi có hệ thống quản lý chất lượng đáp ứng yêu cầu hồ sơ mời thầu trước khi đắp đập Nội dung này phải có sự tham gia và phối hợp chặt chẽ giữa các đơn vị: chủ . nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu tổng quan về quản lý chất lượng đập đất ở Tây Nguyên, đi sâu vào nghiên cứu quản lý và nâng cao chất lượng công trình cụ thể ở Tây Nguyên là đập Thượng KonTum. 2.4. Các phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng đắp đập 57 2.5. Kết luận 62 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT ĐỂ QUẢN LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐẮP ĐẬP CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN THƯỢNG – KONTUM. chất công trình và guồn vật liệu đất đắp 32 2.2. Các quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng trong quản lý chất lượng thi công đập đất . 39 2.3. Các phương pháp thí nghiệm trong quản lý chất lượng đắp