Tiêu chuẩn này áp dụng bắt buộc trong các bước thiết kế của các giai đoạn đầu tư xây dựng công trình thủy lợi. Tiêu chuẩn này cũng có thể dùng để sơ bộ xác định các thông số cơ bản của Đập đất trong giai đoạn quy hoạch khai thác nguồn nước
TIÊU CHUẨN NGÀNH 14TCN 157:2005 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN (ban hành theo Quyết định số 3060/QĐ-BNN-KHCN ngày 04 tháng 11 năm 2005 Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp PTNT) QUY ĐỊNH CHUNG 1.1 Đối tượng phạm vi áp dụng 1.1.1 Tiêu chuẩn quy định yêu cầu kỹ thuật công tác thiết kế mới, thiết kế sửa chữa nâng cấp Đập đất loại từ cấp I đến cấp V (theo TCXDVN 285-2002) thi công theo phương pháp đầm nén (gọi chung Đập đất đầm nén) 1.1.2 Tiêu chuẩn áp dụng bắt buộc bước thiết kế giai đoạn đầu tư xây dựng cơng trình thủy lợi Nội dung mức độ thiết kế thực theo quy định có liên quan tiêu chuẩn “Thành phần, nội dung khối lượng lập dự án đầu tư thủy lợi (14 TCN118-2002)” “Tiêu chuẩn thành phần, nội dung khối lượng lập thiết kế cơng trình thủy lợi (14 TCN-119-2002)” Tiêu chuẩn dùng để sơ xác định thông số Đập đất giai đoạn quy hoạch khai thác nguồn nước 1.2 Định nghĩa phân loại đập đất 1.2.1 Định nghĩa Đập đất đầm nén đập xây dựng loại đất (kể vật liệu đào từ hố móng cơng trình, loại đá phong hóa mạnh, phong hóa hồn tồn) thi cơng phương pháp đầm nén có tác dụng dâng giữ nước không cho phép để nước tràn qua 1.2.2 Phân loại Đập đất Theo kết cấu mặt cắt ngang Đập a Đập đồng chất: Đập đắp chủ yếu loại đất có nguồn gốc có đặc trưng lý lực học gần giống b Đập nhiều khối: Đập đắp nhiều loại đất khơng có nguồn gốc, có đặc trưng lý lực học khơng giống xếp thành nhiều khối (2, 4, khối) c Đập có tường lõi chống thấm vật liệu mềm cứng d Đập có tường nghiêng chống thấm thượng lưu vật liệu mềm cứng Theo yêu cầu chống thấm kết hợp chống thấm thân đập, có dạng mặt cắt a Đập có sân phủ kết hợp tường nghiêng tường lõi chống thấm b Đập có chân khay kết hợp tường lõi chống thấm tường nghiêng chống thấm c Đập có màng vữa chống thấm kết hợp tường lõi chống thấm d Đập có tường hào chống thấm (vật liệu mềm cứng), thường kết hợp với lõi chống thấm Theo tính chất Đập a Đập đất đá b Đập đất khơng phải đá, phân theo mềm cứng - Nền cứng đá phong hóa vừa, nhẹ, tươi - Nền mềm đá phong hóa mạnh đất Theo chiều cao đập, phân Đập cao – đập cao – đập vừa đập thấp Phạm vi xác định loại đập phụ thuộc chiều cao lớn đập tính chất đất (theo bảng 2-2-2 “Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam – Cơng trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu thiết kế” – TCXDVN 285 – 2002) 1.2.3 Một số từ ngữ thuật ngữ sử dụng tiêu chuẩn Mức độ áp dụng tiêu chuẩn - “Phải”, “cần phải”: có ý nghĩa “bắt buộc tuân thủ” - Cần: có ý nghĩa “Nói chung phải tuân thủ” trừ trường hợp cá biệt (khi có luận chứng rõ tính khơng hợp lý) - “Nên” “có thể”: có ý nghĩa “khuyến cáo” Điều kiện làm việc Đập đất a Làm việc bình thường: - Thời kỳ thấm ổn định, ứng với mực nước hồ nằm phạm vi từ mực nước dâng bình thường (MNDBT), đến mực nước chết (MNC) - Hồ mực nước lớn thiết kế (MNLTK) có xét đến điều kiện rút nước nhanh phát sinh khai thác bình thường b Làm việc khơng bình thường: Một trường hợp sau: - Thời kỳ thi công - Hồ mực nước lớn kiểm tra (MNLKT) hình thành thấm ổn định - Mực nước hồ giảm nhanh từ MNLKT từ MNDBT xuống đến mực nước đảm bảo an toàn cho đầu mối hồ có nguy cố vỡ đập khơng thấp MNC - Các thiết bị tiêu nước làm việc không theo thiết kế (hư hỏng phần) MNDBT - Có động đất MNDBT Tên ký hiệu số phận đập đất - Đỉnh đập (ĐĐ) - Mái đập: Được thể hệ số mái m tỷ số chiều đứng chiều ngang mái, ví dụ: m = : 2, : 2,5, : 3,0 Mái thượng lưu ký hiệu mt, mái hạ lưu ký hiệu mh - Tường chắn sóng (TCS) - Lõi chống thấm (LCT) - Tường nghiêng chống thấm (TNCT) - Khối gia tải (KGT) - Chân khay (CK) Các tượng hư hỏng cố thường gặp - Sạt, trượt mái đập (thượng hạ lưu) đập - Lún, sập cục mặt đập - Thấm mạnh trôi đất đập, phần tiếp giáp với hạ lưu Đập - Thấm sủi nước mái đập - Thấm sủi nước vai đập - Thấm sủi nước phần tiếp giáp Đập mang công trình (Cống, Tràn xả lũ) - Lún chênh lệch lún mức cho phép - Có tượng chuyển vị phía hạ lưu - Nứt thân đập: bao gồm nứt ngang nứt dọc - Vỡ đập: Đập bị phá hoại khơng có khả giữ nước Dung trọng khô đất (khối lượng thể tích khơ đất) NHỮNG U CẦU KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN 2.1 Yêu cầu chung 2.1.1 Đập đất phải đáp ứng yêu cầu ổn định điều kiện làm việc, thời gian thi công đến khai thác sử dụng 2.1.2 Đập đất phải đảm bảo điều kiện ổn định thấm đập, thân đập, hai vai đập vùng bờ tiếp giáp mang cơng trình đặt đập để không gây thấm vượt lưu lượng vận tốc cho phép, gây xói ngầm, bóc trơi vật liệu uy hiếp tính bền vững tuổi thọ cơng trình 2.1.3 Đập đất phải có đủ chiều cao an tồn, chiều cao phịng lún kể thân đập 2.1.4 Khi đập đất phải làm nhiệm vụ dâng giữ nước hồ chứa cơng trình xả lũ phải có đủ lực, kể cơng trình dự phịng (nếu có) để xuất lũ kiểm tra khơng xảy tình trạng nước tràn qua đỉnh đập 2.2 Yêu cầu điều kiện địa chất công trình 2.2.1 Chất lượng đập có ảnh hưởng định đến việc lựa chọn vị trí tuyến đập, loại hình kết cấu đập, phải đảm bảo yêu cầu sau đây: Đối với đá - Cần làm rõ tình hình nứt nẻ chất lấp nhét hạt nhỏ dễ bị rửa trơi, mức độ phong hóa, độ bền chịu nén, chống cắt, độ bền thấm, tính chất hịa tan khống vật nham thạch, lớp xen kẹp mềm yếu bị phá hủy thấm bão hòa nước, phá hủy đứt gãy kiến tạo vùng đập; tượng Cacxtơ đá vôi, độ dốc mái vai bờ đập… để có biện pháp xử lý thích hợp quy định dẫn điều - Khi vai bờ mái đá cao, để đảm bảo ổn định lâu dài an tồn thi cơng cần phải xử lý để có độ dốc thoải Đối với đá - Cần làm rõ nguồn gốc thành tạo, chiều dày, độ nghiêng, thành phần cấp phối hạt, tính thấm nước, độ ép lún, khả chịu tải, khả sụt lở tiềm ẩn bão hịa, khả bị xói ngầm, độ bền chống cắt địa tầng, độ dốc vai bờ đập,… để đánh giá độ ổn định biến dạng có biện pháp xử lý thích hợp quy định dẫn điều Khi đất đập có chứa tạp chất hòa tan nước vượt tiêu chuẩn nêu điều 3.2 phép xây dựng có nghiên cứu chun đề giải pháp phịng ngừa tin cậy, sau tiến hành công tác nghiên cứu thí nghiệm - Các cuội sỏi, sét cát mịn, sét, không đồng khơng có khuyết tật lớn ảnh hưởng đến tính kinh tế an tồn cơng trình làm cho loại hình đập đất đầm nén sau xử lý biện pháp thích hợp quy định dẫn điều - Đối với cuội sỏi cần ý tính thấm nước lớn khả lơi kéo vật liệu khối đắp chúng để có biện pháp xử lý thích hợp theo điều quy định điều - Đối với sét cát mịn cần ý tính lún khơng đều, sụt lở đất tiềm ẩn bão hịa, tính thấm nước, khả xói ngầm, khả hóa lỏng cát mịn xói mịn khối đắp hạ lưu chúng để có biện pháp xử lý thích hợp theo điều quy định dẫn điều - Đối với sét cần ý độ bền chống cắt, khả chịu tải trọng tương ứng với đặc trưng cố kết – thoát nước chúng để thiết kế kết cấu đập thích hợp - Đối với khơng đồng nhất, cần ý chiều dày tính chất lý lực học địa tầng để có thiết kế kết cấu đập thích hợp 2.2.2 Vật liệu đắp đập cần phải thỏa mãn yêu cầu làm việc phận thân đập Vật liệu đắp đập đất đồng chất phải đất có tiêu lý lực học tương đối giống nhau, vật liệu làm phận lọc tiêu thoát nước phải thỏa mãn yêu cầu quy định điều Các vật liệu dùng đập đất đầm nén nhiều khối, việc phải đảm bảo yêu cầu chung tính bền vững tính chịu lực, phải thỏa mãn yêu cầu khác phận thân đập, chủ yếu phận sau đây: - Bộ phận chống thấm: vật liệu phải thỏa mãn yêu cầu chống thấm tốt, đảm bảo tính bền vững lâu dài - Bộ phận chuyển tiếp: Ngoài yêu cầu chung, vật liệu phận cần có cấp phối hạt phù hợp để không cho vật liệu khối di chuyển vào kẽ rỗng trình làm việc - Bộ phận gia tải: phải đảm bảo đập ổn định khơng bị trượt, sạt q trình làm việc tác dụng ngoại lực trọng lượng thân - Bộ phận lọc tiêu thoát nước: Phải đảm bảo lọc tiêu thoát nước thấm qua thân đập, hạ thấp đường bão hịa khơng cho mái đập 2.3 Bố trí chung đập đất đầm nén hạng mục cơng trình liên quan 2.3.1 Bố trí Đập đất cụm cơng trình đầu mối cần đạt yêu cầu sau đây: Đảm bảo đầy đủ yêu cầu, nhiệm vụ dự án tận dụng tối đa lợi tự nhiên xã hội khu vực xây dựng cơng trình Loại trừ dịng chảy có vận tốc lớn chảy dọc theo mái thượng lưu dòng nước xói vào chân mái hạ lưu đập Khả tận dụng đê quai vào thân đập Khả phân đoạn, phân đợt để dẫn dịng thi cơng phần hay tồn lưu lượng sơng xây dựng thuận lợi 2.3.2 Cơng trình tháo nước (cơng trình xả đáy, xả lưu lượng lũ thi cơng lũ khai thác) cơng trình lấy nước (tưới, cơng nghiệp) nên bố trí tách rời đập Trường hợp phải bố trí thân đập nên đặt cơng trình trực tiếp thiên nhiên ổn định, đồng thời phải thực biện pháp kết cấu đặc biệt để phòng chống thấm dọc theo mặt tiếp xúc đất đắp đập với cơng trình đảm bảo khơng xói chân đập xả lũ, theo điều quy định điều 2.3.3 Khi bố trí cơng trình lấy nước có áp thân đập nên áp dụng kết cấu sau đây: Ống thép trịn bọc bê tơng đập thấp, lưu lượng lấy nước nhỏ Ống bê tông cốt thép ống thép đặt hành lang kiểm tra đập vừa cao, lưu lượng lấy nước lớn 2.3.4 Khi điều kiện tự nhiên thuận lợi, nên bố trí đường hầm tháo nước cống xả đáy để sử dụng dẫn dịng thi cơng tháo lũ, xả cạn hồ cần thiết khai thác, phải có biện pháp kỹ thuật đảm bảo an toàn cho đập hạng mục cơng trình liền kề (nếu có) 2.3.5 Tuyến đập đất cần điều kiện địa hình khả tạo hồ, địa chất cơng trình vùng tuyến, loại hình đập dự kiến, biện pháp xử lý nền, bố trí hạng mục cơng trình cụm cơng trình đầu mối, qua so sánh kinh tế kỹ thuật để định 2.3.6 Khi chọn loại hình đập cần xem xét đầy đủ yếu tố sau đây, thông qua so sánh kinh tế kỹ thuật để định: Điều kiện địa hình, địa chất: Chủ yếu xem xét địa hình vùng tuyến, đặc trưng nham thạch tầng phủ, cấp động đất Vật liệu xây dựng, trữ lượng chủng loại, vị trí điều kiện khai thác vận chuyển nhằm tận dụng tất vật liệu sẵn có đặc biệt vật liệu nằm lịng hồ ý trữ lượng chất lượng vật liệu đất làm phận chống thấm Khi loại vật liệu tương đối nhiều nên dùng loại đập đồng chất đập nhiều khối Khi có dùng cho loại đập có lõi tường nghiêng, khơng có dùng loại đập có tường lõi tường nghiêng chống thấm vật liệu khác (bê tông cốt thép, bê tông átphan…) Điều kiện thi cơng: Dẫn dịng thi cơng, tháo lũ thời kỳ đầu, tiến độ phân đợt, phân đoạn thi công, cường độ đắp đập, điều kiện khí tượng thủy văn, mặt thi cơng điều kiện vận chuyển thiết bị thi cơng trình độ kinh nghiệm đơn vị thi công Đặc điểm bố trí cụm đầu mối, biện pháp xử lý móng, điều kiện liên kết thân đập cơng trình tháo nước dẫn nước Điều kiện khai thác, tình hình dao động mực nước thượng hạ hưu, yêu cầu bảo vệ vùng hạ lưu Tổng khối lượng, tiến độ thi công tổng giá thành đập đất cụm cơng trình đầu mối 2.3.7 Khi lựa chọn mặt cắt đập, nên theo khuyến cáo sau đây: Đập đồng chất nên áp dụng khu vực cơng trình có loại vật liệu đất tương đối nhất, đáp ứng điều quy định điều 2.2, nên dùng cho đập vừa thấp Bộ phận tiêu nước đập đồng chất cần phải bố trí phù hợp theo quy định điều Đập nhiều khối xu chung cho loại hình đập đất xây dựng nhiều nước giới phổ biến nước ta tận dụng triệt để loại đất đá sẵn có khu vực xây dựng cơng trình kể đất đá đào thải từ hố móng, đảm bảo ổn định bền vững Các vật liệu sử dụng đập đất nhiều khối cần tuân thủ quy định khoản điều 2.2.2 2.4 Yêu cầu công trình xây đúc có ảnh hưởng đến an tồn kinh tế đập đất đầm nén Các cơng trình xây đúc liên kết với đập thường có: Cơng trình tháo nước (tràn, đường hầm, cống xả cát, âu thuyền, …), cơng trình lấy nước (cống ngầm có áp không áp, bê tông cốt thép ống thép bọc bê tông, …), đập bê tông, cần phải đảm bảo an toàn bền vững cho đập đất cho cụm cơng trình đầu mối, biện pháp quy định dẫn điều 2.5 Các yêu cầu môi trường, cảnh quan thẩm mỹ 2.5.1 Việc thiết kế xây dựng đập đất hạng mục cụm cơng trình đầu mối phải chấp hành quy định có liên quan Luật Bảo vệ Môi trường Cần ý vấn đề sau để có biện pháp phịng tránh, khắc phục, giảm thiểu Gây nhiễm dịng chảy mức cho phép sông suối việc thi cơng hố móng cơng trình, khai thác mỏ vật liệu đắp đất, san lấp mặt sinh hoạt ăn người làm việc công trường Nói chung nước thải cần xử lý, giảm bụi tiếng ồn công trường Thay đổi cảnh quan khu vực xây dựng theo chiến hướng xấu hoạt động phát quang, khai thác gia cơng vật liệu, đào móng bãi thải Cần quy hoạch đầu tư để tái tạo thành nơi trồng trọt ni trồng thủy sản sau cơng trình hồn cơng Việc khai thác mỏ vật liệu cát cuội sỏi dễ gây xói lở bờ, lịng sơng suối sau cần xem xét để phòng tránh, hạn chế diễn biến xấu khai thác vượt mức cho phép 2.5.2 Toàn cụm cơng trình đầu mối sau hồn thành cần đảm bảo tiêu chuẩn thẩm mỹ xây dựng phù hợp với cảnh quan, truyền thống văn hóa địa phương 2.6 Thiết kế phân đợt, phân đoạn thi công sửa chữa nâng cấp đập đất đầm nén 2.6.1 Đập đất thường có khối lượng đào đắp lớn, phải thi cơng nhiều năm, mùa mưa có thời đoạn phải ngừng thi cơng, thiết kế cần nghiên cứu phân đợt thi công biện pháp xử lý nhằm tránh hư hỏng cố mặt nối tiếp khe thi công 2.6.2 Việc phân đợt, phân đoạn thi cơng cần tình hình cụ thể cơng trình như: loại hình đập, điều kiện địa chất đập, lực tổ chức thi cơng, phận chống thấm tiêu nước, v.v… để xác định Nói chung, cần tuân thủ nguyên tắc sau đây: Không tạo khe thi công đắp đất mặt liên thông từ thượng lưu xuống hạ lưu đập Khi bảo vệ mái đập thượng lưu cần thi công phù hợp với yêu cầu ngăn lũ tích nước hồ Khi cần thiết kế khối gia tải để tăng ổn định chân khay hạ lưu cần coi phận mặt cắt đập thức để tiến hành thiết kế Đỉnh khối gia tải phải nằm điểm đường bão hịa mặt cắt đập thi đơng đợt 2.6.3 Khi chặn dịng cần ý tính tốn vấn đề sau đây: Cần kiểm tra ổn định đoạn đập đất thi công giai đoạn này, phải thi công nhanh để vượt lũ, thân đập có khả xuất áp lực kẽ rỗng lớn, đập đất đồng chất đập có lõi dày với đất có độ ẩm cao Đoạn đập nên thiết kế có mái dốc hướng ngang nhỏ 1:3 ÷ 1:4 để đảm bảo tiếp giáp tốt khối, tránh phát sinh nứt theo chiều ngang đập, dốc lớn 1:3 phải có biện pháp đầm nén đạt độ chặt cao phải qua tính tốn kiểm chứng, cần phải qua thí nghiệm trường để xác định 2.6.4 Cơng tác dọn hố móng đập cần thực phù hợp với tiến độ thi công Các phận chống thấm đập (sân phủ, tường chống thấm) phải hoàn thành toàn phần nằm mực nước tích tương ứng 2.6.5 Tiến độ đắp đập cần phù hợp với tính chất loại vật liệu thân đập tính chất đập để đảm bảo đập khơng bị phá hoại q trình thi công do: Nều bị lún đột ngột mềm yếu Khối đất đắp loại sét, sét bị nứt nẻ, đoạn đập giáp vai đập Áp lực kẽ rỗng đập tăng làm giảm ứng suất hiệu quả, đất có hệ số thấm nhỏ hệ số nén lún lớn Khi thiết kế tổ chức thi công cần khống chế tốc độ lên đập đập cụ thể 2.6.6 Khi lập dự án đầu tư thiết kế sửa chữa lớn nâng cấp tôn cao đập đất đầm nén, cần tuân thủ nguyên tắc sau đây: Khảo sát đánh giá trạng cơng trình (hiện trạng địa hình, địa chất thân đập, trạng làm việc đập cũ công trình có liên kết với đập) Cập nhật số liệu lũ tính tốn lại khả xả lũ cơng trình tháo nước có, nhu cầu cấp nước khả đáp ứng cơng trình theo yêu cầu mới, để kiểm tra lại quy mô kích thước đập hạng mục cụm cơng trình đầu mối Tính tốn lại ổn định thấm trượt, ứng suất biến dạng đập theo trạng theo yêu cầu nhiệm vụ dự án nâng cấp tôn cao đập Khi nâng cấp tôn cao đập đất thường dùng biện pháp tơn cao đắp dày phía hạ lưu thượng lưu Không nên dùng biện pháp tôn cao kiểu đội mũ (tức ốp hai phía ốp đỉnh đập) Khi áp dụng biện pháp cần có tính tốn luận chứng đầy đủ… VẬT LIỆU ĐẮP ĐẬP VÀ TIÊU CHUẨN ĐẦM NÉN 3.1 Công tác điều tra, khảo sát vật liệu đắp đập 3.1.1 Điều tra khảo sát vật liệu đắp đập nhằm xác định vị trí, chất lượng, trữ lượng mỏ vật liệu đất đá thiên nhiên bao gồm vật liệu đào thải từ hố móng cơng trình để thiết kế loại hình đập, kết cấu mặt cắt phù hợp, thi cơng thuận lợi an tồn bền vững Cơng tác khảo sát thí nghiệm đất đá cần tuân thủ Tiêu chuẩn kỹ thuật hành liên quan 3.1.2 Các mỏ vật liệu đất cần khảo sát chủ yếu lòng hồ, hạn chế lấy đất hạ lưu; khơng lấy lớp đất có tác dụng chống thấm phủ cát cuội sỏi hang động vùng hồ tích nước Khơng nên lấy đồi núi có tác dụng chắn sóng bảo vệ bờ hồ thượng lưu đập Không khai thác mỏ đất nằm gần đập, cao trình đỉnh đập phạm vi 10Hmax tính từ chân đập phía thượng hạ lưu hai vai, Hmax chiều cao lớn đập 3.1.3 Khối lượng khảo sát vật liệu theo cấp A, B, C hệ số dự trữ vật liệu tùy theo giai đoạn thiết kế, quy định cụ thể Tiêu chuẩn 14 TCN 115-2000 “Thành phần nội dung khối lượng công tác khảo sát địa chất giai đoạn lập dự án thiết kế cơng trình thủy lợi” Trong trình khảo sát cần lấy đủ loại mẫu đất có tính đại biểu mỏ vị trí hố móng cơng trình để thí nghiệm tính chất lý lực học, hóa học đất đá Đối với đất đặc biệt cần phải làm thí nghiệm bổ sung nhằm xác định tính trương nở, co ngót, lún ướt, áp lực kẽ rỗng… Đối với đất có chứa vật liệu thơ sỏi, dăm sạn…, cần thí nghiệm mẫu lớn thích hợp 3.2 Chọn loại vật liệu dùng đắp đập 3.2.1 Về nguyên tắc, vật liệu đất đá chỗ bao gồm sản phẩm phong hóa hồn tồn, phong hóa vừa dùng để đắp đập Tuy nhiên, vật liệu đắp phải đảm bảo yêu cầu tính bền vững, tính chịu lực tính chống thấm phù hợp với điều kiện làm việc phận thân Đập Các loại đất sau không dùng để đắp đập trừ trường hợp đặc biệt có luận chứng tin cậy biện pháp xử lý thích hợp: - Đất có hàm lượng tạp chất hòa tan muối clorua lớn 5%, muối sunphat muối sunphat clorua lớn 10% tính theo trọng lượng - Đất có hàm lượng chất hữu chưa phân hủy hết lớn 5% có chất hữu phân hủy hồn tồn trạng thái khơng định hình lớn 8% tính theo trọng lượng - Đất cát mịn, đất bụi nặng, đất sét nặng 3.2.2 Đất phận chống thấm cần thỏa mãn yêu cầu sau đây: Hệ số thấm: đập đồng chất không lớn 1.10 -4 cm/s; tường lõi tường nghiêng, sân trước không lớn 1.10 -5 cm/s Chỉ số dẻo tính ổn định thấm tốt Sự thay đổi thể tích bão hịa khô nước tương đối thấp, không ảnh hưởng đến tiêu độ bền biến dạng đập 3.2.3 Khi vật liệu khan phải dùng đất loại sét có tính trương nở để đắp đập làm vật liệu chống thấm đập, cần bố trí mặt cắt đập hợp lý áp dụng biện pháp sau để đảm bảo đập ổn định Các tính chất lý đặc tính trương mở - co ngót phải thơng qua chun đề nghiên cứu riêng để xác định Đắp lớp bảo vệ gia tải lên tạo áp lực lớn áp lực trương nở Giảm nhẹ dung trọng khô, độ chặt không thấp 0,95; tăng độ ẩm đất đắp lên 2÷3% so với độ ẩm tối ưu Wop 3.2.4 Vật liệu đắp khối gia tải bảo vệ phận chống thấm phận chuyển tiếp phải đảm bảo ổn định đập phải có cường độ chống cắt, chống nén tương đối cao Phần nước mái hạ lưu phần khu vực dao động mực nước mái thượng lưu nên đắp vật liệu có tính thấm nước lớn so với phận khối đất bảo vệ 3.2.5 Các loại vật liệu rời cát, đá sỏi, sạn, đá dăm đá khai thác từ mỏ đất đá đào thải từ hố móng cơng trình dùng làm lớp gia tải, làm khối gia tải hạ lưu đập nhiều khối Ngồi ra, vào tính chất chúng sử dụng thích hợp vào phận khác thân đập nhiều khối 3.2.6 Vật liệu làm tầng lọc ngược, tầng chuyển tiếp phải thỏa mãn yêu cầu sau đây: Cấp phối hạt phù hợp, hàm lượng hạt có đường kính nhỏ 0,10mm khơng lớn 5% Tính thấm nước theo yêu cầu kết cấu đập Có độ cứng lớn, khó hịa tan khó phong hóa Vật liệu làm tầng lọc ngược nên dùng sỏi cát sạn thiên nhiên qua sàng tuyển, thiếu dùng hỗn hợp đá dăm phải dùng loại đá có tính kháng phong hóa khơng hịa tan 3.3 Các đặc trưng lý vật liệu đắp 3.3.1 Để thiết kế đập an toàn kinh tế cần tiến hành khảo sát thí nghiệm địa kỹ thuật, địa chất thủy văn cho đập vật liệu đắp đập nhằm xác định đặc trưng liên quan đến quy trình thiết kế đập 3.3.2 Các đặc trưng lý đập thực theo nội dung yêu cầu Tiêu chuẩn TCVN 4253-86 “Nền cơng trình thủy cơng – Tiêu chuẩn thiết kế” 3.3.3 Các đặc trưng lý đất đắp đập đất dính, đất hạt rời cần xác định bao gồm: Thành phần hạt Độ ẩm tự nhiên đất mỏ ứng với mùa điển hình năm W o Độ ẩm đất đắp Wd Dung trọng khô đất đắp γ; với đất hạt rời cần xác định thêm hệ số rỗng: e max tương ứng với trạng thái xốp emin ứng với trạng thái chặt Khối lượng thể tích khơ đất đắp γd (dung trọng khô) Khối lượng riêng đất đắp γs (≈ tỷ trọng) Độ ẩm tối ưu đất đắp Wd.opt khối lượng thể tích khơ tối ưu đất đắp γd.opt Với đất có sét thí nghiệm xác định đại lượng có xét đến cơng thiết bị đầm sử dụng Giới hạn chảy WL giới hạn dẻo Wp đất có sét Khi cần thiết cịn phải xác định độ ẩm phân tử lớn Wm thành phần khoáng vật hạt sét Các đặc trưng độ bền bao gồm ma sát ϕ, lực dính đơn vị C độ bền chịu kéo trục σt (cho trường hợp cần kiểm tra độ bền nứt phận chống thấm đập đất có sét) xác định từ kết thí nghiệm cắt trực tiếp cho đập từ cấp III trở xuống (trừ đất đất đắp có tính chất đặc biệt) thí nghiệm cắt tương ứng khác nêu bảng cho đập từ cấp II trở lên Với khối đập sử dụng vật liệu hạt thơ có d nhỏ 4,76mm: đất dăm sạn, đất vụn hạt lớn, vật liệu đất đá khai thác từ hố móng, vật liệu đá cần phải tiến hành thí nghiệm mẫu lớn thí nghiệm trường để xác định tiêu nói (theo bảng 3-1) Xác định phương pháp thí nghiệm tiêu kháng cắt đất đắp (có d trị số phải thiết kế tầng lọc ngược Trị số građient trung bình tới hạn [Jk]th phận chống thấm Bảng 4-5 Loại đất Giá trị Građient cột nước cho phép trung bình Sân phủ Tường nghiêng tường tâm Thân lăng trụ Đập Đất sét, bê tông sét 15 12 8÷2 Đất sét 10 ÷ 15 Đất cát 2÷1 4.7.8 Việc tính tốn kết cấu lọc ngược, tiêu thoát nước chuyển tiếp cần thực theo quy định dẫn Tiêu chuẩn ngành thiết kế tầng lọc ngược cơng trình Thủy lợi 4.7.9 Tính tốn ổn định mái đập để đảm bảo cho đập đất không bị phá hoại ứng suất cắt gây trượt phát sinh từ thân đập từ thân đập tác dụng tải trọng đập, áp lực kẽ rỗng đập ngoại lực Tính tốn ổn định mái đập cần tiến hành theo phương pháp mặt trượt trụ trịn Khi thân đập có vùng đất yếu, lớp kẹp bền, tính tốn ổn định tường nghiêng lớp bảo vệ v.v… cần tiến hành tính tốn theo mặt trượt Cần sử dụng phương pháp tính toán thỏa mãn điều kiện cân lăng thể trượt phận theo trạng thái cân giới hạn có xét tới trạng thái ứng suất cơng trình 4.7.10 Đập đất chịu tải trọng khác nhau, đất đắp thân đập có cường độ chống cắt khác thời kỳ làm việc khác từ thi cơng, thi cơng xong, tích nước đến xả lũ, cần tính tốn ổn định đập thời kỳ Nói chung có thời kỳ cần tính tốn cho mái đập thượng lưu hạ lưu Thời kỳ thi cơng (bao gồm hồn cơng): Mái thượng lưu, hạ lưu Thời kỳ thấm ổn định: Mái thượng, hạ lưu Thời kỳ mực nước hồ rút nhanh: Mái thượng lưu Trong tính tốn cần phân biệt điều kiện làm việc bình thường điều kiện làm việc bất thường theo nội dung quy định điều 1.2.3 Ở vùng mưa nhiều, nên hệ số thấm đất đắp khả dẫn thoát thiết bị tiêu nước mặt đập, xem xét tình hình cụ thể để kiểm tốn ổn định mái đập thời kỳ mưa kéo dài, đồng thời chọn hệ số an toàn theo điều kiện làm việc khơng bình thường 4.7.11 Hệ số an tồn ổn định mái đập không nhỏ hệ số an tồn cho phép (K cp) theo cấp cơng trình theo điều kiện làm việc đập quy định bảng 4-7 Hệ số ổn định mái đập, mái bờ vai tính điều kiện làm việc bình thường khơng vượt q 15% đập cấp III trở xuống, không vượt 20% đập cấp I, II so với trị số quy định bảng 4-6 Bảng 4-6 áp dụng để kiểm tra hệ số an toàn cho tường nghiêng, lớp bảo vệ gia cố mái đập mặt trượt khác Đối với đập cao cơng trình quan trọng, trị số cho phép hệ số an toàn nhỏ quy định riêng cấp có thẩm quyền định Hệ số an toàn ổn định nhỏ mái đập [Kcp] Bảng 4-6 Cấp đập Điều kiện làm việc (tổ hợp lực tác dụng) I II III IV ~ V Bình thường (cơ bản) 1,50 1,35 1,30 1,25 Đặc biệt 1,20 1,15 1,10 1,05 4.7.12 Tính tốn ổn định mái đập phải bao gồm thời kỳ làm việc khác đập, thời kỳ thi cơng (kể hồn cơng), thời kỳ thấm ổn định, thời kỳ mực nước hồ rút nhanh làm việc bình thường gặp động đất Nội dung tính tốn bảng 4-7 - Các điều kiện làm việc bình thường làm việc khơng bình thường theo quy định mục b điều 1.2.3 Các trường hợp tính tốn ổn định đập đất Bảng 4-7 TT Thời kỳ tính tốn Trường hợp tính tốn Tổ hợp Mái tính ổn định Căn vào khối đắp hình thành phần mái thượng, hạ lưu phân đợt thi cơng năm kể đắp hồn Thượng, hạ Thi công thành đập chưa đưa vào khai thác chế độ mực Đặc biệt lưu nước bất lợi, tương ứng tiến hành kiểm tra ổn định mái thượng, hạ lưu Thấm ổn Ở thượng lưu MNDBT; hạ lưu có nước ứng với mực Cơ Hạ lưu định nước lớn xảy thời kỳ cấp nước không lớn 0,2 Hđập Ở thượng lưu MNLNTK, hạ lưu mực nước ứng với Qxả thiết kế Cơ Hạ lưu Ở thượng lưu MNLNKT, hạ lưu mực nước ứng với Qxả kiểm tra Đặc biệt Hạ lưu Ở thượng lưu MNDBT, hạ lưu mực nước trung bình thời kỳ cấp nước Bộ phận tiêu nước đập làm việc khơng bình thường Đặc biệt Hạ lưu Ở thượng lưu MNLNTK rút xuống đến mực nước khai thác ổn định phải giữ thiết kế Mực nước hạ lưu tương Cơ Thượng lưu ứng với Qxả thiết kế Ở thượng lưu MNLNKT rút xuống đến mực nước khai Mực nước thác ổn định phải giữ thiết kế Mực nước hạ lưu rút tương ứng với Qxả kiểm tra Đặc biệt Thượng lưu Ở thượng lưu MNDBT rút xuống đến mực nước đảm bảo an tồn cho đập có nguy cố; Mực nước hạ lưu tương ứng với Qxả max tháo nước từ hồ Đặc biệt Thượng lưu Động đất Ở thượng lưu MNDBT, hạ lưu mực nước trung bình thời kỳ cấp nước, có xét đến động đất Đặc biệt Thượng, hạ lưu 4.7.13 Đập vùng có động đất từ cấp trở lên, cần tuân thủ quy định Tiêu chuẩn ngành thiết kế cơng trình vùng có động đất 4.7.14 Cần tính tốn xác định trạng thái ứng suất biến dạng thân đập đất để đưa vào tính tốn về: - Ổn định mái đập cho đập cấp I, II - Ổn định thấm vùng tiếp xúc phận cách nước với - Độ bền kết cấu chống thấm khơng phải đất 4.7.15 Tính toán ứng suất biến dạng thường dùng phương pháp phân tích quan hệ phi tuyến, có xét tới biến dạng dẻo đất trạng thái giới hạn Đối với đập cấp III, IV tính tốn theo mơ hình vật thể biến dạng tuyến tính, theo phương pháp phân tử hữu hạn 4.7.16 Cần tiến hành tính tốn độ lún thân đập tác dụng tải trọng thân tải trọng bên Để xác định độ đắp gia thăng cần thiết cho đỉnh đập hồn cơng đập, đánh giá độ lún không phận thân đập, phán đoán khả gây nứt lún khơng để áp dụng biện pháp phịng chống nứt cần thiết, đồng thời để kiểm tra lại khối lượng vật liệu đắp đập 4.7.17 Tính độ lún biến đổi lún theo thời gian cần thực đập có chiều cao 20m Đối với đập thấp 20m tiến hành theo công thức gần Đối với đập cao 15m lấy theo kinh nghiệm độ lún ổn định 2% đến 3% chiều cao đập Đối với đập cấp I, II việc tính độ lún biến đổi độ lún theo thời gian cần tiến hành sở kết thí nghiệm nén lún vật liệu đất có xét đến trạng thái ứng suất – biến dạng thân đập, áp lực kẽ rỗng, tính từ biến đất, độ lún ướt trương nở độ ẩm tăng thời kỳ khai thác v.v… Việc tính tốn cần theo quy định dẫn có liên quan XỬ LÝ NỀN ĐẬP 5.1 Công tác khảo sát đập yêu cầu chung đập 5.1.1 Nền cần xem phận cấu thành thống Đập, với thân đập chống lại tác động phá hoại thường xuyên thiên nhiên mà trước hết nước để đảm bảo Đập làm việc an toàn bền vững lâu dài Vì điều kiện địa chất cơng trình Đập có vai trị quan trọng an tồn Đập Cơng tác khảo sát ĐCCT đập cần tuân thủ quy định Tiêu chuẩn 14 TCN 115-2000 thành phần nội dung khối lượng khảo sát địa chất giai đoạn lập dự án thiết kế CTTL, nhằm đánh giá đầy đủ điều kiện sau đây: Cấu tạo địa tầng nham thạch vùng chịu ảnh hưởng lớp cách nước Các tiêu lý lực học lớp nham thạch nền, trường hợp lớp bồi tích phải đánh giá thêm khả xói ngầm chân khay Với đá cần đánh giá khả xói ngầm vùng có đứt gãy mềm yếu, lớp kẹp mềm yếu Các đứt gãy tình trạng hoạt động nó, kẽ nứt lớn, cấp động đất… có khả xảy cố nước qua dâng chứa nước, khả gây xói tiếp xúc thân nước thấm qua khe nứt Khả cường độ thối hóa, biến chất loại nham thạch sau xây dựng cơng trình (tức độ bền nham thạch đập) Khuyến nghị cho Tư vấn thiết kế biện pháp xử lý thích hợp để đảm bảo tăng cường khả chịu lực, chống thấm chống thối hóa cho nham thạch Đập 5.1.2 Nền đập đất đầm nén yêu cầu không cao loại hình đập khác, phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu, cần thiết phải có biện pháp xử lý để gia cố mặt chịu lực mặt chống thấm đồng thời phải đảm bảo liên kết tốt thân đập với đập Đối với đá cần đáp ứng yêu cầu chung sau đây: a Có đủ cường độ chịu lực, lớp nham thạch phong hóa đập cao b Tính hồn chỉnh tầng nham thạch, khơng có đứt gãy hoạt động, có biện pháp tin cậy xử lý lớp đá phong hóa, cà nát nghiêm trọng lớp xen kẹp mềm yếu đập c Tính chống xâm thực, hịa tan nước phạm vi cho phép d Sự liên kết bám dính khối đất đắp với tốt Đối với đá bồi tích đất, cát cuội sỏi cần đảm bảo yêu cầu chung sau đây: a Có đủ cường độ chịu lực, không phát sinh biến dạng mức cho phép, cần có biện pháp xử lý cần thiết, dự báo khả chuyển vị lún sau xây dựng đập b Khơng có xen kẹp lớp dễ bị nước thấm rửa trơi, hịa tan, hóa lỏng, có khả làm giảm sức chịu tăng biến dạng c Không xen kẹp lớp mềm yếu có khả gây trượt d Tính thấm nước khả thấm nước phạm vi cho phép e Khả lún lún f Građient thủy lực đủ khơng gây xói ngầm, không bị đẩy áp lực thấm nước Đối với đập có tính chất sau cần phải đặc biệt ý nghiên cứu xử lý: a Tầng cát cuội sỏi bồi tích dày b Đất mềm yếu, lún ướt c Đất cát sỏi tơi xốp, tính dính (hàm lượng hạt sét nhỏ 15%) d Đá hịa tan e Có đứt gãy, vỡ vụn, thấm nước mạnh, có lớp kẹp lún bùn, khơng ổn định f Tại vị trí chân đập hạ lưu đập thấm nước lại có lớp phủ thấm mỏng kéo dài liên tục 5.2 Yêu cầu chung xử lý đập 5.2.1 Xử lý đập bao gồm xử lý mặt bên xử lý sâu để đảm bảo yêu cầu nêu điều 5.1.2 Công tác xử lý đập cần tuân thủ theo quy định tiêu chuẩn thi công đập đất phương pháp đầm nén (14 TCN 20-2004) 5.3 Xử lý đá 5.3.1 Xử lý đá bao gồm xử lý mặt chủ yếu xử lý thấm gia cố tầng mềm yếu liên tục có phạm vi phân bố rộng, nằm bất lợi đập cao 5.3.2 Mặt cần phải quy định việc bóc bỏ dọn tất sản phẩm đá, vụn nát, long rời, đá tảng mồ côi, đồng thời không gây long rời làm mở rộng thêm khe nứt cấu tạo khối đá biện pháp thi công không phù hợp nổ mìn lớn gần đó, sử dụng máy công cụ, máy nổ lớn đặt gần mặt gây 5.3.3 Các mái đá mặt phải đảm bảo ổn định thời gian thi công sau xây dựng cơng trình điều kiện khai thác lâu dài, bề mặt phải bạt sửa cho phẳng liên tục để giảm lún không tập trung ứng suất khối đắp thân đập 5.3.4 Nền phận chống thấm (tường nghiêng tường lõi): Đối với đập cấp I, II tốt nên đặt lớp đá tươi phong hóa nhẹ, đặt lớp đá phong hóa vừa Đất có cường độ chịu nén cao, bề mặt khơng có hàm ếch, gồ ghề lồi lõm Khối đắp bên ngồi tường lõi (trong đập nhiều khối) đắp vật liệu thấm lớn đắp lớp đá phong hóa mạnh phong hóa hồn tồn 5.3.5 Phần khối đắp bên tường lõi đập nhiều khối đắp vật liệu thấm lớn đập cấp I, II phận chống thấm đập cấp III trở xuống lớp đá phong hóa mạnh, khơng thiết phải bóc bỏ hết đá phong hóa hồn tồn Trên mặt đá, sau xử lý cần dùng bê tơng vữa xi măng trát bít kẽ nứt, gồ ghề, nham nhở Chiều sâu xử lý khe nứt vụn vỡ đứt gãy từ 1÷3 lần chiều rộng Khi cần xử lý khoan chống thấm cho cần đổ bê tơng phản áp đáy chân khay đồng thời để phịng chống xói tiếp xúc mặt đá kết cấu chống thấm đập (tường lõi tường nghiêng) Tấm bê tông phản áp có chiều dày lớn 0,3m 5.3.6 Trong đá phong hóa nứt nẻ có nhiều khả diễn thấm nguy hiểm cần phải làm kết cấu chân khay chống thấm nó, cần vữa gia cố bề mặt vùng tiếp giáp với phận chống thấm đập Trong điều kiện có lượng thấm nước đơn vị lớn 0,05 l/ph-m tình hình cần khoan vữa xi măng khoan hóa chất để xử lý: - Độ rộng khe nứt lớn 0,15 - 0,25mm dùng vữa xi măng khoan tạo chống thấm, khe nứt nhỏ 0,15mm dùng hóa chất khoan hóa chất bổ sung nhằm làm tăng thêm mật độ kín nước cho khoan vữa xi măng - Khi nước ngầm khu vực khoan có lưu tốc thực tế nhỏ cm/s dùng vữa xi măng Khi lớn trị số phải có phụ gia đông kết nhanh trộn vào vữa xi măng phải dùng hóa chất Khả hiệu khoan cần phải thơng qua thí nghiệm để định - Nếu nước ngầm vùng đập có tính ăn mịn phải dùng loại xi măng chống ăn mịn dùng vữa hóa chất thích hợp Khi sử dụng vữa hóa chất để khoan phải xem xét vấn đề nhiễm mơi trường 5.3.7 Vị trí khoan cần vị trí phận chống thấm điều kiện địa chất để định, nói chung nên đặt chân khay phận chống thấm đập (tường nghiêng lõi) Màn chống thấm đập đồng chất nên đặt vị trí cách chân đập thượng lưu khoảng 1/3 -1/2 bề rộng đáy đập Thơng thường nên bố trí trùng với trục đập tim thượng lưu (nếu có) để cần khoan sửa chữa nâng cấp chống thấm việc thi công thuận lợi 5.3.8 Phương vữa chống thấm nên thẳng góc với phương mặt lớp khe nứt chủ yếu Khi góc kẹp khe nứt chủ yếu mặt nằm ngang không lớn nên khoan thẳng đứng, ngược lại nên khoan nghiêng, phương nghiêng chống thấm nên ngược với phương nghiêng khe nứt Riêng phương chống thấm hàng tùy thuộc vào điều kiện thi cơng 5.3.9 Độ sâu chống thấm xác định mức độ quan trọng cơng trình, cột nước làm việc, điều kiện địa chất cơng trình tính thấm nước đập yêu cầu chống thấm màng Khi đập có lớp cách nước tương đối rõ rệt nằm không sâu lắm, nên vào sâu lớp cách nước khoảng 5m Khi lớp cách nước nằm sâu phân bổ khơng có quy luật, kết tính tốn thấm, u cầu chống thấm kết hợp kinh nghiệm xử lý cơng trình tương tự để xác định độ sâu Trường hợp thấm lớn, phạm vi khoan tạo quy định sau: - Đối với đập cấp III trở xuống, cần khoan tạo đến vị trí có lượng hút nước từ đến Lu, cộng thêm 3m - Đối với đập cấp I, II, cần khoan đến vị trí thấm từ đến Lu, cộng thêm 5m Chiều sâu khoan tạo thường từ 1/3-2/3 H (H đầu nước điểm xử lý thấm) trường hợp độ sâu khoan không vượt 1H 5.3.10 Chiều dày xác định thơng qua tính tốn cột nước lớn Građient thủy lực cho phép Građient thủy lực vữa xi măng đá điều kiện địa chất bình thường lấy theo trị số sau đây: Chiều dày màng (t, m) Građient thủy lực cho phép (Jc) 2 25 5.3.11 Tại hai vai đập tiếp giáp sườn bờ đồi núi thường có khả xảy thấm vịng qua vai đập khai thác cần phải bố trí chống thấm khoan cắm vào hai vai bờ đập (gọi chống thấm vai đập), nối liền với đập lịng sơng Chiều dài cắm vào hai bờ chống thấm vai đập cần điều kiện địa chất nguyên tắc sau để xác định: Màn kéo dài đến chỗ giao mực nước dâng bình thường hồ chứa với mặt tầng khơng thấm nước tương đối hai bờ Màn kéo dài tới chỗ giao mực nước dâng bình thường với mực nước ngầm hai bờ trước hồ tích nước Căn kết phân tích thấm thí nghiệm theo yêu cầu chống thấm cơng trình 5.3.12 Khi thiết kế xử lý đá khoan vữa tạo chống thấm cần tuân thủ tiêu chuẩn có liên quan 5.3.13 Đối với đá phát triển Cácxtơ: Sau dọn hố móng cần lấp kín hang động, hốc đá rãnh, phễu cácxtơ đất sét đầm chặt, vữa xi măng khoan vữa chống thấm Trường hợp gặp cần lập tiêu chuẩn dẫn riêng 5.4 Xử lý chống thấm bồi tích 5.4.1 Xử lý chống thấm bồi tích chủ yếu khống chế dịng thấm phòng chống nước mức cho phép phòng chống tượng xói ngầm gây ổn định làm phá hoại cơng trình, bao gồm quy định điều 5.2 xử lý thấm theo quy định điều Nghiên cứu áp dụng biện pháp sau đây: Chống thấm theo hướng thẳng đứng, có biện pháp: a Đào đắp tường đất chống thấm b Tường hào xi măng – bentonit c Phụt vữa chống thấm d Cọc cừ loại e Kết hợp biện pháp Sân phủ chống thấm thượng lưu Thiết bị tiêu thoát nước gia tải hạ lưu: a Lớp đệm lọc tiêu nước nằm ngang b Rãnh lọc tiêu nước c Giếng tiêu nước giảm áp d Gia tải thoát nước hạ lưu e Kết hợp rãnh lọc tiêu nước giếng tiêu nước giảm áp Việc lựa chọn biện pháp phải qua tính tốn so sánh kinh tế kỹ thuật cụ thể 5.4.2 Sân phủ thượng lưu nên kết hợp với tường nghiêng chống thấm Nên áp dụng khi: - Nền bồi tích dày gần vơ hạn - Có sẵn đất chống thấm thích hợp gần đập - Đập vừa thấp Sân phủ thượng lưu nên có chiều dài (3-6)H chiều dày khoảng 1/10H không nhỏ 0,5m (H cột nước lớn đập) Chiều dày nên tăng dần từ thượng lưu xuống hạ lưu nối tiếp với tường nghiêng (nếu có) Cần phải qua phân tích thấm để đảm bảo: - Khơng xói ngầm đáy sân phủ - Thỏa mãn nguyên tắc tầng lọc ngược tầng chuyển tiếp đất sân phủ đất tránh tượng biến dạng thấm phá hoại sân phủ đập (nếu điều kiện tự nhiên không thỏa mãn yêu cầu tầng lọc ngược phải bố trí lớp lọc ngược sân phủ nền) Đất đắp sân phủ phải có hệ số thấm nhỏ hệ số thấm 100 lần đồng thời cần đầm chặt đạt dung trọng khô thiết kế với lượng ngậm nước lớn lượng ngậm nước tối ưu +(2÷3%) xác định theo thí nghiệm đầm nén phịng Để tránh sân phủ bị khô nứt bị nước chảy mặt làm xói lở thời gian thi cơng vận hành, cần bố trí lớp bảo vệ lớp phủ cát cuội sỏi, bê tông 5.4.3 Tường biện pháp phổ biến, đơn giản có hiệu thấm có chiều dày 10m cá biệt đến 15m, mực nước ngầm thấp, điều kiện thi công thuận lợi phương pháp đào lộ thiên đắp lại đất chống thấm Tường cần đảm bảo yêu cầu sau: a Đáy tường sau đào đến độ cao thiết kế lớp không thấm cần phải dọn b Đất đắp phải có chất lượng cao c Đất đắp điều kiện khô đầm nén chặt d Đảm bảo không bị phá hoại tác dụng dịng thấm Tường phải cắm vào khơng thấm với độ sâu T sau: a T = 0,5 m đá tươi đá phong hóa nhẹ b T > 0,5m đá phong hóa mạnh, kèm theo có biện pháp xử lý thấm thích hợp đá theo điều 5.3 c T ≥ 1,0m đất Vị trí tường nên đặt phần đáy phận chống thấm đập (đáy tường lõi, đáy tường nghiêng) đập nhiều khối, đặt vị trí cách chân đập thượng lưu khoảng 1/3 đến 1/2 bề rộng đáy đập đập đồng chất Bề rộng đáy chân khay xác định thơng qua tính tốn xói ngầm, đảm bảo Građient thủy lực nhỏ Građient cho phép đất đắp tường răng, Građient cho phép đất điều kiện thi công giới Đất đắp tường phải chọn lọc kỹ, nhằm đảm bảo yêu cầu chống thấm độ bền, có hệ số thấm tương tự hệ số thấm phận chống thấm đập Các biện pháp thi công để đảm bảo chất lượng tường cần tuân thủ tiêu chuẩn thi công đập đất phương pháp đầm nén (14 TCN 20-2004) Cần có biện pháp hỗ trợ làm khô đáy tường răng, như: a Xây dựng tường phụ b Bố trí hệ thống tiêu hạ nước ngầm vị trí đào tường c Các biện pháp tường vây bentonit, cừ thép, so sánh kinh tế cho phép 5.4.4 Màn chống thấm khoan dung dịch sét – xi măng, thích hợp bồi tích dày 10m, phía đá nứt nẻ mạnh có lẫn đá dăm, đá tảng lớn, nước ngầm có tính ăn mịn mạnh kim loại Việc khoan tạo chống thấm cần tiến hành chưa hình thành dịng thấm nền, tức xử lý trước đắp đập Vị trí chống thấm bố trí tương tự trường hợp xử lý đá (điều 5.3.7) Màn chống thấm phải cắm sâu vào lớp khơng thấm tương đối bồi tích với độ sâu đảm bảo khơng gây xói ngầm cho lớp không thấm 5.4.5 Để đánh giá khả khoan tạo chống thấm bồi tích, trước tiên xem xét trị số khoan M M = D15/d85 Trong D15 đường kính hạt có 15% trọng lượng hạt tầng cần xử lý nhỏ đường kính hạt này, mm d85 đường kính hạt có 85% trọng lượng hạt dung dịch nhỏ đường kính hạt này, mm Khi M>15 vữa xi măng, M>10 vữa xi măng – sét 5.4.6 Màn chống thấm cần đáp ứng yêu cầu sau: Về độ dày, sơ xác định theo công thức sau: T = H/J Trong + H: cột nước tác dụng lớn nhất, m + J: Građient cho phép phụt, dung dịch xi măng – sét lấy J ≤ 3÷4 Đối với chống thấm nhiều hàng có độ sâu tương đối lớn tùy thuộc građient thấm thiết kế độ dày khác theo độ sâu, trị số tính theo cơng thức độ dày lớn đỉnh Tỷ lệ trộn dung dịch vữa xi măng – sét cần qua thí nghiệm để xác định, thơng thường hàm lượng xi măng nên chiếm 20% ÷ 50% tổng trọng lượng dung dịch vữa Áp lực phải thông qua thí nghiệm trường để định dự kiến theo kinh nghiệm phải bổ sung điều chỉnh q trình thi cơng khoan Việc thiết kế tổ chức thi công khoan chống thấm bồi tích cần tuân thủ quy định dẫn tiêu chuẩn riêng quy trình kỹ thuật khoan cơng trình thủy lợi hành 5.4.7 Tường hào xi măng – bentonit thích hợp với loại bồi tích độ sâu, thành phần hạt, mực nước ngầm v.v…, nên áp dụng cho loại đập cấp I, II bồi tích dày Tường hào xi măng – bentonit dày khoảng 0,6 đến 1,2 m Đáy tường hào cần cắm sâu vào đá có đới thấm từ 0,5 đến 1,0m, gặp tầng phong hóa sâu đới đứt gãy nhàu nát cần cắm sâu nhiều cao đập tình hình nhàu nát đứt gãy Đỉnh tường cắm vào phận chống thấm đập (tường lõi tường nghiêng) tối thiểu 2m Trong trường hợp độ sâu không xử lý không vượt 1H Việc thiết kế tường hào xi măng – bentonit cần theo quy trình dẫn riêng 5.4.8 Tường chống thấm cừ thép, áp dụng khi: đập đất cần chống thấm phạm vi lớp bồi tích, lớp khơng có đá tảng, đá lăn, chiều dày lớp bồi tích phối hợp với chiều dài thơng dụng cừ thép có luận chứng kinh tế Khi sử dụng cừ thép cần có mũ cừ thích hợp bê tơng cốt thép đất sét luyện để chống thấm NỐI TIẾP ĐẬP ĐẤT VỚI NỀN, HAI BỜ VAI VÀ VỚI CÁC CƠNG TRÌNH XÂY ĐÚC 6.1 Nối tiếp với đầp hai bờ vai đập 6.1.1 Việc nối tiếp phải làm cho thân đập đắp đập làm việc thống nhằm đảm bảo an toàn tuổi thọ cơng trình u cầu chung việc nối tiếp khơng cho phát sinh dịng thấm tiếp xúc nguy hiểm đáy thân đập với nền, không tạo lớp mềm yếu lún không dẫn đến nứt đập Sau xử lý mặt đất theo điều quy định điều 5, cần phải đầm kỹ lớp đất mặt trước đắp đập 6.1.2 Tính tốn kiểm tra có biện pháp đảm bảo nguyên tắc yêu cầu lọc ngược vật liệu đắp thân đập với nền, đảm bảo không xảy dịng thấm lơi kéo hạt mịn phận chống thấm gây biến dạng thấm bất lợi ảnh hưởng đến an toàn ổn định cơng trình 6.1.3 Một số biện pháp cần nghiên cứu áp dụng thiết kế nối tiếp đập với đập sau đây: Chống xói ngầm chân khay với bồi tích cách dùng cát có thành phần hạt thích hợp làm lớp lọc lót mái hố móng chân khay trước đắp đất Bề dày lớp từ 0,30m đến 1,0m Có thể dùng vải địa kỹ thuật đập cấp III trở xuống để thi công thuận lợi Khi chân khay đặt vào đá phong hóa nứt nẻ cần đặt lớp lọc mái hố móng chân khay (chủ yếu phía hạ lưu) dày 0,3 đến 1,0m để đảm bảo yêu cầu lọc ngược Thực biện pháp xử lý quy định điều Phần đáy thân đập khối lõi tường nghiêng chống thấm, gần mặt tiếp giáp với nền, cần có lớp tiếp xúc dày 2÷3m đắp đất tốt hơn, thấm có độ ẩm cao khơng vượt q 1÷3% so với đất phần cịn lại bên trên, rải cẩn thận đầm chặt 6.1.4 Hai bờ vai sườn núi cần phải xử lý thân đập khối chống thấm liên kết chặt chẽ, tránh xảy lún không gây nứt thấm qua vai đập gây ổn định cho cơng trình Việc xử lý đào sườn núi vai đập phải đảm bảo yêu cầu sau đây: Vai bờ cần phẳng, khơng có bậc thụt, dốc ngược dốc đột biến Khi vai bờ dốc khơng đều, thoải dốc, góc dốc đột biến phải nhỏ 20 độ Mái bờ vai sườn núi đá nơi tiếp giáp với khối chống thấm không dốc 1:0,5 Nếu để sườn núi dốc trị số phải có luận chứng biện pháp tin cậy chống nứt thân đập lún không gây Mái bờ vai đất thân mái phải đảm bảo ổn định điều kiện thi công khai thác không dốc 1:1,5, không xử lý thành bậc thang, mà phải làm phẳng từ đỉnh đến chân vai bờ 6.1.5 Tại vùng tiếp giáp khối chống thấm đất thấm (tường lõi tường nghiêng) với hai bờ vai nên mở rộng mặt cắt khối chống thấm để tăng khả chống thấm vai bờ đập Việc đắp đất vùng nối tiếp phải cẩn thận, thiết kế cần đề quy trình đắp đất riêng 6.1.6 Đối với đập cao, đá thấm lớn, khoan chống thấm, nên khoan cố kết bê tông phản áp nằm đáy khối chống thấm với đá, nhằm cải thiện điều kiện nối tiếp đập 6.2 Nối tiếp thân đập đất với cơng trình xây đúc 6.2.1 Các vùng thân đập nối tiếp với cơng trình xây đúc cống đập, tường bên tràn xả lũ, âu thuyền, đập bê tông v.v… nơi xung yếu thân đập mặt chống thấm cần phải thiết kế biện pháp nối tiếp để phòng tránh cố dòng thấm tập trung mặt tiếp xúc gây xói ngầm, lún khơng sinh nứt, dịng nước chảy làm xói lở mái chân đập thượng hạ lưu v.v… 6.2.2 Phần cơng trình xây đúc, phía nối tiếp với thân đập cần bố trí tường tường cắm sâu vào khối chống thấm thân đập để kéo dài đường viền thấm, giảm građient thấm tiếp xúc đất thân đập kết cấu xây đúc Cống ngầm đập đất có cần làm tường cắm vào thân đập, đồng thời nên bố trí tầng lọc ngược hạ lưu bao quanh cống sau khối chống thấm để đảm bảo dòng thấm qua mặt tiếp xúc lọc qua tầng lọc không mang theo hạt đất thân đập Chiều dài tường răng, tường cắm xác định sở tính tốn thấm 6.2.3 Khi nối tiếp đập với cơng trình xây đúc kiểu tường bên, độ dốc thẳng đứng mặt kết cấu bê tông nối tiếp thân đập không dốc 1:0,25 đến 1:0,50 thân đập Tại nên mở rộng mặt cắt khối chống thấm tăng thêm tầng lọc ngược hạ lưu khối chống thấm Khi độ dốc mặt tiếp xúc lớn trị số nêu cần có luận chứng áp dụng biện pháp cơng trình thích hợp 6.2.4 Khi đào hố móng để thi cơng cơng trình thân đập, cần có lưu khơng đủ rộng để việc đắp đất vào mang cơng trình thuận lợi Trường hợp hố móng đá khơng nên đào móng rộng, khơng cần lưu khơng để đổ bê tơng mang cơng trình áp trực tiếp vào mái hố móng, tạo liên kết tốt để chống thấm 6.2.5 Đắp đất mang cơng trình cần đảm bảo chất lượng cao từ việc làm vệ sinh hố móng trước đắp, chọn loại đất tốt đáp ứng yêu cầu hệ số thấm, dung trọng khô đầm nén độ ẩm, chiều dày rải đất, thiết bị phương pháp đầm nén, số lần đầm Thông thường diện hẹp, phải đầm thủ công, cần xử lý tốt vùng phân lớp đầm thủ công đầm giới để đảm bảo đầm nén thích hợp khối đất xung quanh khối đắp gần tường bên cơng trình xây đúc 6.2.6 Bộ phận chống thấm đập cơng trình xây đúc cần phải liên hợp với đảm bảo yêu cầu ổn định thấm cơng trình QUAN TRẮC 7.1 Khi thiết kế đập đất cấp I đến cấp III đập có chiều cao 15m, phải bố trí thiết bị quan trắc cơng trình q trình thi cơng thời kỳ quản lý khai thác, tình trạng cơng trình chúng nhằm mục đích sau đây: Kiểm nghiệm tính phù hợp đồ án thiết kế để kịp thời sửa đổi bổ sung thiết kế q trình thi cơng phục vụ quản lý thi cơng góp phần đảm bảo chất lượng thi cơng Kiểm nghiệm tính xác thiết kế, tính thích nghi kỹ thuật mới, luận chứng vận hành an tồn liên tục cơng trình, dự báo tính vận hành đập tương lai, dự báo nhu cầu xử lý tu, sửa chữa, nâng cấp cơng trình Kiểm nghiệm chất lượng cơng trình, làm pháp lý sở kỹ thuật làm rõ trách nhiệm cơng trình có cố Phục vụ nghiên cứu khoa học, không ngừng nâng cao trình độ cơng nghệ xây dựng Đập 7.2 Về thiết kế quan trắc, giai đoạn lập dự án đầu tư, cần dự kiến kinh phí cơng tác quan trắc để đưa vào Tổng mức đầu tư, khoảng từ 0,2 đến 0,5% vốn hạng mục đập đất Trong bước Thiết kế kỹ thuật phải đề cập đầy đủ yêu cầu nội dung quan trắc phù hợp với cấp, quy mô đặc điểm đập Lập khái toán làm đặt hàng đấu thầu cung cấp lắp đặt thiết bị Trong bước vẽ thi cơng tiến hành thiết kế bố trí thiết bị cụ thể lập quy trình quan trắc quy trình quản lý vận hành cơng trình đơn vị tư vấn thiết kế lập trình cấp có thẩm quyền phê duyệt 7.3 Thiết bị quan trắc cần đảm bảo nguyên tắc: hiệu quả, xác kiên cố lâu bền, đồng thời phải đại hợp lý kinh tế Những vấn đề có liên quan đến thiết kế, lắp đặt, sử dụng, chỉnh lý tài liệu… cần tham khảo quy định có liên quan tài liệu chuyên ngành 7.4 Đập cấp I, II nên lắp đặt hạng mục quan trắc sau đây: Chuyển vị đứng chuyển vị ngang đỉnh đập, mái đập Lún đập, thân đập Chuyển vị đứng nội thân đập Đường bão hòa thân đập, áp lực kẽ rỗng áp lực thấm thân đập Lưu lượng thấm, độ chất lượng nước thấm Có điều kiện, tốt nên quan trắc riêng lưu lượng thấm phận đập thấm nền, thân thấm vai đập Thấm quanh vai đập, mực nước ngầm bờ vai đập Bồi lắng hồ chứa bồi lắng trước đập Mực nước thượng hạ lưu Quan trắc tượng hư hỏng bề mặt cơng trình (như nứt nẻ, sạt sệ, trồi dô, mạch sủi đùn cát, mạch đùn, thấm chân đập, hai bên vai hạ lưu đập) 10 Quan trắc tình hình ổn định bờ vai đập Đối với đập cấp III giảm bớt số hạng mục thiết phải có quy định khoản 1, 4, 5, 6, 8, 9, 10 Đối với đập cấp IV, V đặc điểm nhiệt kế xây dựng để tiến hành quan trắc khoản 1, (đường bão hòa), 8, 9, 10 Cụ thể cần tuân theo quy định tiêu chuẩn kỹ thuật hành liên quan 7.5 Đối với đập cấp I, II đập cao, cần tiến hành thêm số quan trắc chuyên đề, đặc điểm cụ thể cơng trình quan trắc ứng biến, ứng suất biến dạng kết cấu chống thấm cứng đập, quan trắc động đất, sóng, nhiễm nước hồ chứa 7.6 Đo đạc lún tiến hành máy xác loại thăng cấp III Phải đo lún (khi đá), thân đỉnh cơng trình Số lượng mốc đo tùy theo điều kiện địa chất nền, địa hình tuyến đập vật liệu đắp đập Trong thời gian thi công cần đo lún, thời gian đo tùy biện pháp tiến độ thi cơng Khi cơng trình vào khai thác năm đầu quý đo lún lần, sau năm đo lần 7.7 Đo chuyển vị ngang đập cao tiến hành theo phương pháp đo địa hình với độ xác ± 0,5cm Nên tiến hành đo cột nước tác dụng lên đập lớn năm, đo lần lượt 7.8 Đường bão hòa thân đập đo ống đo áp, bố trí ống mặt cắt ngang quan trắc Các ống đo cần đặt vị trí dự kiến mực nước ngầm thay đổi (trước sau phận chống thấm, sau phận tiêu nước thân đập…) Mức độ xác đo ± cm 7.9 Lưu lượng thấm đo máy đo lưu lượng đặt sau đập, với độ xác ± 5% lưu lượng đo Việc đo lưu lượng thấm cần tiến hành lúc với đo mực nước thấm đập MỤC LỤC QUY ĐỊNH CHUNG 1.1 Đối tượng phạm vi áp dụng 1.2 Định nghĩa phân loại đập đất NHỮNG YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN 2.1 Yêu cầu chung 2.2 Yêu cầu điều kiện địa chất công trình 2.3 Bố trí chung đập đất đầm nén hạng mục cơng trình liên quan 2.4 u cầu cơng trình xây đúc có ảnh hưởng đến an toàn kinh tế đập đất đầm nén 2.5 Các yêu cầu môi trường, cảnh quan thẩm mỹ 2.6 Thiết kế phân đợt, phân đoạn thi công sửa chữa nâng cấp đập đất đầm nén VẬT LIỆU ĐẮP ĐẬP VÀ TIÊU CHUẨN ĐẦM NÉN 3.1 Công tác điều tra, khảo sát vật liệu đắp đập 3.2 Chọn loại vật liệu dùng đắp đập 3.3 Các đặc trưng lý vật liệu đắp 3.4 Lựa chọn tiêu thiết kế đầm nén đất đắp đập THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CỦA ĐẬP ĐẤT 4.1 Cao trình đỉnh đập 4.2 Chiều rộng cấu tạo đỉnh đập 4.3 Mái bảo vệ mái đập 4.4 Bộ phận chống thấm thân đập 4.5 Bộ phận tiêu thoát nước 4.6 Tầng lọc ngược tầng chuyển tiếp 4.7 Các tính tốn đập XỬ LÝ NỀN ĐẬP 5.1 Công tác khảo sát đập yêu cầu chung đập 5.2 Yêu cầu chung xử lý đập 5.3 Xử lý đá 5.4 Xử lý chống thấm bồi tích NỐI TIẾP ĐẬP ĐẤT VỚI NỀN, HAI BỜ VAI VÀ VỚI CÁC CƠNG TRÌNH XÂY ĐÚC 6.1 Nối tiếp với đập hai bờ vai đập 6.2 Nối tiếp thân đập đất với cơng trình xây đúc QUAN TRẮC ... dày thích hợp lớp đất rải để đầm - Thiết bị đầm nén - Số lần đầm tối thiểu tốc độ đầm phù hợp để đạt tiêu đầm nén thiết kế Khi kết đầm nén trường có khác biệt so với tiêu thiết kế phải tiến hành... Cấp đập đất thiết kế tác dụng tải trọng khác Cường độ tính ép lún đất đập Ảnh hưởng tiêu chuẩn đầm nén giá thành mức độ khó dễ cho thi cơng 3.4.2 Tiêu chuẩn đầm nén đất dính có d ≤ 4,76mm thể tiêu. .. Lựa chọn tiêu thiết kế đầm nén đất đắp đập 3.4.1 Chỉ tiêu đầm nén thiết kế phải xác định theo kết nghiên cứu tổng hợp yếu tố sau đây: Loại hình đập vị trí phận khác thân đập Đặc trưng đầm chặt