Nghiên cứu giải pháp công nghệ xây dựng đập đất trong ĐK độ ẩm cao Miền Trung

Học viên : Trần Văn Hiển Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 113 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực hiện, giúp đỡ Giáo sư, Tiến sĩ Trường Đại Học Thuỷ Lợi, công trường đồng nghiệp, tác giả hoàn thành luận văn Tác giả chân thành cảm ơn NGND.GS.TS Lê Kim Truyền, TS Nguyễn Hữu Huế, Trường Đại học Thuỷ Lợi Hà Nội tận tình hướng dẫn giúp đỡ để tác giả hồn thành luận văn Cảm ơn cơng trường Hồ Tả Trạch, Hồ chứa nước Khe Ngang, Hồ chứa nước Thuỷ Yên, Công ty CPTVXD Thuỷ Lợi 2, Công ty CPTVXD Thuỷ Lợi Việt Nam, Tổng công ty XD Thuỷ Lợi 4, Ban Quan lý XD Thuỷ Lợi 5, Sở NN&PTNT Tỉnh Thừa Thiên Huế giúp đỡ tác giả có đủ tài liệu phục vụ cho việc thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô trường Đại học Thuỷ Lợi Hà Nội, thầy khoa Cơng trình tận tụy giảng dạy tác giả suốt trình học đại học cao học trường Tuy có cố gắng định xong thời gian có hạn, trình độ thân hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả kính mong thầy bạn đồng nghiệp dẫn, góp ý xây dựng, tạo thêm thuận lợi để tác giả tiếp tục học tập hoàn thiện đề tài nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2010 Tác giả TRẦN VĂN HIỂN Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC & CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CƠNG ĐẤT 1.1 Đặc điểm cơng tác đất 1.2 Thành phần kết cấu đất phân loại đất 1.3 Các phương pháp thi công đập đất 1.4 Các cố đập đất 1.5 Những học kinh nghiệm thiết kế, thi công đập đất 1.6 Kết luận chương 8 10 11 23 29 31 CHƯƠNG NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THIẾT KẾ & THI CÔNG ĐẬP ĐẤT 2.1Đặc điểm tự nhiên vật liệu đắp Miền Trung 2.2 Đặc tính kỹ thuật đất Miền Trung tiếp xúc với nước 2.3 Những nhân tố tự nhiên, kỹ thuật ảnh hưởng đến thiết kế, thi công đập Miền Trung 2.4 Tiêu chuẩn, quy định thiết kế đập đất 2.5 Kết luận chương 32 43 50 52 53 CHƯƠNG LỰA CHỌN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ, THI CÔNG ĐẬP ĐẤT TRONG Đ/K ĐỘ ẨM CAO 3.1 Ảnh hưởng độ ẩm đến kết cấu làm việc đập 55 3.2 Lựa chọn giải pháp thiết kế đập đất gặp độ ẩm cao 60 3.3 Ảnh hưởng độ ẩm đến q trình thi cơng đập đất 66 3.4 Lựa chọn độ ẩm thích hợp thiết kế đập đất thi công PP đầm 68 3.5 Những giải pháp giảm độ ẩm khống chế độ ẩm đất thi công 73 3.6 Lựa chọn công nghệ thi công đập đất 79 3.7 Kết luận chương 82 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG ĐẬP TẢ TRẠCH TRONG Đ/K ĐỘ ẨM CAO 4.1 Giới thiệu cơng trình Hồ Tả Trạch 4.2 Giải pháp thiết kế Hồ Tả Trạch 4.3 Công nghệ thi công Hồ Tả Trạch 4.4 Lựa chọn độ ẩm giải pháp khống chế độ ẩm tkế, thi công Hồ Tả Trạch 4.5 Kiểm tra giám sát chất lượng thi công đập đất Hồ tả Trạch 4.6 Đánh giá hiệu công nghệ thi công đập đất Hồ Tả Trạch điều kiện độ ẩm cao 4.7 Những học kinh nghiệm thiết kế, tổ chức quản lý chất lượng thi công Hồ Tả Trạch 83 87 89 91 91 94 94 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 98 Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 5.2 Khuyến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung 98 103 Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Quan hệ pha Hình 1.2 ÷ Hình 1.4: Một số hình ảnh máy thi cơng Hình 1.5: Bị xói ngầm thân đập Hình 1.6: Vỡ đập xói ngầm Hình 1.7: Sạt mái hạ lưu Hình 1.8: Sạt mái thượng lưu Hình 3.1: Đường cong quan hệ độ ẩm đất độ chặt Hình 3.2: Mặt cắt đập khối Hình 3.3: Mặt cắt đập khối Hình 3.4: Mặt cắt đập khối Hình 3.5: Biểu đồ quan hệ cơng đầm độ ẩm trường Hình 3.6: Đường cong đầm nén Proctor hệ số thấm Kt Hình 3.8: Đường biến thiên độ ẩm đất tàn tích trầm tích Hình 3.7: Quan hệ dung trọng khơ độ ẩm Hình 4.1: Vị trí cụm cơng trình Hồ Tả Trạch Hình 4.2: Mặt bố trí chung Hồ Tả Trạch Hình 4.3: Bóc tầng phủ đào rãnh nước hạ thấp ẩm mỏ Hình 4.4: Cầy xới phơi đất mặt đập bóc lớp đất khơng đạt độ ẩm Hình 4.5: Xử lý mặt đập sau mưa ủ ẩm bãi trữ Hình 4.6: Tổ chức thi cơng mặt đập Hình 4.7: Thí nghiệm kiểm tra chất lượng khối đất đắp Hình 4.8: Mặt vai phải sau mùa lũ năm 2009 Hình 4.9: Mặt vai phải sau mùa lũ năm 2010 chuẩn bị chặn dòng Nghiên cứu giải pháp & cơng nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG Bảng 1.1 & 1.2 : Phân cấp đất dùng cho đào thủ công & máy Bảng 1.3: Phân loại cố theo số lượng hồ chứa nước Bảng 1.4: Phân loại cố theo quy mô hồ chứa Bảng 2.1: Chỉ tiêu lý lớp Bùn sét, bùn sét Bảng 2.2: tiêu lý lớp cát rời Bảng 2.3: Tính chất lý đất sườn tàn tích đá bazan trẻ (k/ phân chia) Bảng 2.4: Tính chất lý đất sườn tàn tích đá bazan cổ - lớp Bảng 2.5: Tính chất lý đất sườn tàn tích đá bazan cổ - lớp Bảng 2.6: Tính chất lý đất sườn tàn tích đá bazan cổ - lớp Bảng 2.7: Tính chất lý đất sườn tàn tích đá phun trào dacite, riolit, j3-k1 (không phân chia) Bảng 2.8: Tính chất lý đất sườn tàn tích đá trầm tích lục nguyên sét bột kết, cát bột kết j1-2 – lớp Bảng 2.9: Tính chất lý đất tàn tích đá trầm tích lục nguyên sét bột kết, cát bột kết j1-2 – lớp Bảng 2-10: Tính chất lý đất tàn tích đá trầm tích lục nguyên sét bột kết, cát bột kết j1-2 – lớp Bảng 2-11: Tính chất lý đất sườn tàn tích đá xâm nhập granitoit-lớp1 Bảng 2-12: Tính chất lý đất tàn tích đá xâm nhập granitoit-lớp Bảng 2.13: Tiêu chuẩn phân loại theo tiêu chuẩn Liên Xô Bảng 2.14: Tiêu chuẩn phân loại trương nở dựa theo số EI Bảng 2.15: Hệ số trương nở tự loại đất hàm lượng hạt sét khác Bảng 2.16: Hệ số trương nở tự mẫu có hàm lượng sỏi sạn (d >2mm) khác (Mẫu đất Hồ Thuận Ninh – Bình Định) Bảng 2.17: Hệ số lún ướt đất đập sông Quao Bảng 3.1: Mức độ tan rã sau 60 phút mẫu đất chế bị dung trọng khơ γc = 1,75T/m3 có độ ẩm ban đầu khác Bảng 3.2: Sự thay đổi góc ma sát Φ lực dính C đất có hệ số đầm nén (K) khác ứng với độ ẩm tốt sau ngâm bão hoà Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Bảng 3.3: Sự thay đổi góc ma sát Φ lực dính C đất có hệ số đầm nén (K) khác theo thời gian ngâm mẫu Bảng 3.4: Quan hệ độ ẩm công đầm ứng với loại đầm tĩnh 25 tấn, chiều dày lớp rải 30cm Bảng 3.5: Hệ số lún ướt tương đối (am) nhóm mẫu đất chế bị có độ chặt, độ ẩm ban đầu ứng với hệ số đầm nén K=1 ; 0,95; 0,9 thuộc nhánh trái đường đầm nén Proctor Bảng 3.6: Hệ số lún ướt tương đối am nhóm mẫu chế bị có dung trọng khô γyc, ứng với hệ số đầm nén K= 1; 0,95; 0,90 độ ẩm ban đầu W = Won: Bảng 3.7: Quan trắc độ ẩm mỏ vật liệu cơng trình Tả Trạch Bảng 3.8: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) lớp mặt lớp cách 15cm cơng trình Sơng Quao Bảng 3.9: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) lớp mặt lớp cách 15cm cơng trình Thác Mơ Bảng 3.10: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) lớp mặt lớp cách 15cm cơng trình Lộc Quang Bảng 3.11: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) lớp mặt lớp cách 15cm cơng trình Lộc Quang Bảng 3.12: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) lớp mặt lớp cách 15cm cơng trình Nam H’ring Bảng 3.13: Tổng hợp số thay đổi độ ẩm theo thời gian Bảng 3.14: Chỉ tiêu đất lớp 2b nguồn gốc trầm tích cổ có tiêu Bảng 3.15: Chỉ tiêu đất lớp nguồn gốc trầm tích cổ có tiêu Bảng 3.16: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) lớp mặt lớp cách 15cm cơng trình Hồ Tả Trạch Bảng 3.17: Chiều cao tiêu chuẩn khoang đào Bảng 3.18: Kết thí nghiệm đầm nén trường số cơng trình B¶ng 4.1: Tỉng hợp tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu công trình Bng 4.2: Tn sut ly mu thi nghiệm công tác đắp Bảng 4.3: Số ngày mưa tháng năm Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT ĐỀ TÀI Nguồn nước thiếu cho sống, cho phát triển kinh tế xã hội Nhưng nước tập trung nhiều vào vùng gây ngập lụt vùng khác hạn hán Ở Việt Nam, lượng nước phân bố không theo không gian thời gian, nhiều nơi 70÷80% lượng nước năm tập trung chủ yếu vào 3÷5 tháng mùa mưa Việc xây dựng hệ thống thuỷ lợi góp phần vào điều hồ nguồn nước, dẫn nước tới nơi cần thiết giảm nhẹ ngập lụt xẩy mưa lũ Cho nên, xây dựng thuỷ lợi kết cấu hạ tầng quan trọng toàn xã hội Miền Trung vùng đời sống nhân dân nhiều khó khăn bị thiên tai lũ lụt thường xuyên, vùng thiếu nước nghiêm trọng Cho nên hướng đầu tư thuỷ lợi cho Miền Trung chủ yếu xây dựng kho nước đầu nguồn sông để tiếp nguồn giảm lũ cho hạ du Khu vực Miền Trung Đảng Nhà nước ưu tiên đầu tư phát triển kinh tế xã hội, yêu cầu phát triển nguồn nước lớn phải trước bước Sau 20 năm đổi với phát triển ngành kinh tế, nhà nước đầu tư xây dựng nhiều hệ thống thuỷ lợi đặc biệt hồ chứa mà cơng trình đầu mối đập vật liệu địa phương phục vụ cho phát triển kinh tế Trong năm gần tình hình biến đổi thời tiết, mùa mưa thường kéo dài cường độ mưa lớn, rõ nét tỉnh Miền Trung Nếu với thiết kế, thi công nhiều cơng trình như: Hồ Chuồi, Hồ Tả Trạch – Thừa Thiên Huế, Hồ Phú Ninh… Thường bị kéo dài thời gian từ đến năm làm tăng kinh phí đầu tư, giảm hiệu dự án đặc biệt làm chậm phát triển kinh tế xã hội Để rút ngắn thời gian thi công bảo đảm tiến độ đặt cần phải nghiên cứu công nghệ xây dựng đập đất điều kiện độ ẩm cao cần thiết có ý nghĩa lớn kinh tế, kỹ thuật giúp nhà thiết kế có giải pháp phù hợp, chủ đầu tư, nhà thầu, TVGS có phương án xây dựng đập đáp ứng tiến độ đảm bảo điều kiện ổn định kết cấu cơng trình II MỤC TIÊU LUẬN VĂN Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Tìm giải pháp kết cấu đập công nghệ thi công đập đất điều kiện độ ẩm cao Tìm giới hạn độ ẩm tối đa giải pháp xử lý độ ẩm thi công đập đất theo phương pháp đầm nén III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu sở khoa học, lý thuyết liên quan đến đất thi công đất Phương pháp kế thừa: Nghiên cứu tài liệu, đề tài nghiên cứu lĩnh vực thi cơng đất có liên quan, phân tích lựa chọn cơng nghệ phù hợp Phương pháp khảo sát thực địa, thống kê tổng kết kinh nghiệm thực tế cơng trình thi cơng Miền Trung IV NỘI DUNG - Mở đầu - Chương 1: Đặc điểm công tác đất phương pháp thi công đập đất - Chương 2: Những nhân tố ảnh hưởng đến thiết kế thi công đập đất - Chương 3: Lựa chọn giải pháp thiết kế, thi công đập đất đ/k độ ẩm cao - Chương 4: Công nghệ xây dựng đập Tả Trạch điều kiện độ ẩm cao - Kết luận khuyến nghị - Tài liệu tham khảo Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC & CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐẤT 1.1 Đặc điểm công tác đất 1.1.1 Khối lượng lớn thời gian thi công kéo dài Quá trình thi cơng cơng trình thủy lợi phải tiến hành công tác đào đắp đất Dù cơng trình bê tơng, bê tơng cốt thép, cơng trình đá, đặc biệt cơng trình đất khối lượng cơng trình đào đắp chiếm tỉ lệ lớn Ví dụ như: Cơng trình Cửa Đạt đào đắp 40 triệu m3; Hồ Tả Trạch 18 triệu m3… - Khối lượng lớn, cường độ thi công cao - Hiện trường thi công chật hẹp (do nằm phạm vi hố móng) gây trở ngại cho việc đào vận chuyển đất - Mức độ giới hóa thi công phải cao, thời gian thi công hạn chế - Yêu cầu chất lượng khối đắp cao cơng trình có cột nước lớn - Cơng tác thi công đất chịu ảnh hưởng trực tiếp điều kiện tự nhiên điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, thời tiết khả cung ứng nhân lực, vật lực v.v Do để hồn thành nhiệm vụ cần phải có tổ chức hợp lý, cần phải lợi dụng lúc thời tiết thuận tiện để thi công, đặc biệt thi công vượt lũ bảo đảm chất lượng cơng trình theo thiết kế 1.1.2 Ảnh hưởng yếu tố khí hậu, thời tiết đến thi cơng đất a Ảnh hưởng khí hậu Ở nước ta có mùa rõ rệt mùa mưa mùa khô, mùa mưa thường từ tháng đến tháng 11, lượng mưa tập trung lớn chiếm khoảng 70÷80% lượng mưa năm, số ngày thi cơng đất thấp, nhiều tháng đạt 10÷15 ngày có đạt 10 ngày Vì để thi cơng đảm bảo chất lượng đạt tiến độ cần có biện pháp thi công mùa mưa Mùa khô, từ tháng 12 đến tháng lượng mưa ít, thời gian thi cơng dài có tháng đạt từ 23÷26 ngày, nên cần chuẩn bị đầy đủ điều kiện tranh thủ thi cơng, độ ẩm khơng khí nhỏ lượng bốc nhanh cần có giải pháp giữ ẩm để bảo đảm chất lượng cơng trình đẩy nhanh tiến độ thi công vượt lũ Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật b Ảnh hưởng mưa bão Trung bình hàng năm, nước ta bị ảnh hưởng từ 6÷8 bão Thời gian bão kéo dài 2÷5 ngày kèm theo có mưa to gây ngập lụt diện rộng Khi thi cơng khơng có phương án phòng chống cơng trình có khả bị lũ trơi c Ảnh hưởng độ ẩm khơng khí, cường độ nắng, gió Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ ẩm đất đắp đập Khi cường độ nắng lớn, độ ẩm khơng khí nhỏ, có gió nhẹ cần rải đất 1÷2 h đầm nén đạt yêu cầu ngược lại d Ảnh hưởng dòng chảy Dòng chảy lũ, đặc biệt lũ tiểu mãn thường mang theo bùn cát với đặc điểm sông suối Miền Trung ngắn dốc nên lũ tập trung nhanh Khi thi công phải tập trung vượt lũ khơng cơng trình bị phá hoại Mùa khơ dòng chảy nhỏ, số đập phụ thiếu nước phụ vụ thi công 1.1.3 Ảnh hưởng cường độ thiết bị đến thi công đất Đối với thi công đất, để đạt tiết độ phải thực với cường độ thi công lớn thường từ 250.000÷350.000m3/tháng Cho nên tập trung nhiều loại máy móc thiết bị sử dụng máy móc thiết bị có tải trọng lớn, dẫn tới khó khăn tổ chức mặt thi công giao thông công trường Thời gian thi công chủ yếu tập trung mùa khô, nên phải lựa chọn số thiết bị hợp lý để thi công đạt tiết độ giảm giá thành xây dựng (không phải vận chuyển thiết bị nhiều lần) 1.1.4 Ảnh hưởng địa hình Cấu tạo địa hình mặt cơng trường, lòng sơng hai bờ khu vực cơng trình ảnh hưởng trực tiếp đến việc bố chọn giải pháp thi cơng Vì địa hình tương đối dốc chọn đào vận chuyển đất máy cạp kết hợp máy đầm Ngược lại địa hình dốc, có chia cắt chọn tổ hợp thiết bị máy đào vận chuyển ôtô máy ủi máy đầm 1.1.5 Ảnh hưởng địa chất a Độ ẩm đất Thành phần đất trình bày mục 1.2 bao gồm hạt rắn, nước không Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4.2 Giải pháp thiết kế Hồ Tả Trạch 4.2.1 Vị trí hồ chứa vùng ảnh hưởng Hình 4.1: Vị trí cụm cơng trình Hồ Tả Trạch Nghiên cứu giải pháp & cơng nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4.2.2 Tuyến & Mặt cụm đầu mối Hình 4.2: Mặt bố trí chung Hồ Tả Trạch 4.2.3 Kết cấu cụm đầu mối a Đập đất Tồn tuyến đập dài 1.187m, đập có chiều cao lớn 60m, đỉnh rộng 10m, cao trình đỉnh đập kể tường chắn sóng + 56,0m Tường chắn sóng cao 1,0m Nền đập khoan phụ xử lý để tạo màng chống thấm Theo thiết kế khả thi lựa chọn loại đập khối, sang giai đoạn thiết kế kỹ thuật vẽ thi công sau quan trắc biến thiên độ ẩm mỏ vật liệu chọn loại kết cấu khối Trước năm 2008 khối chống thấm lớp đất ký hiệu 2b đắp toàn lõi, sau triển khai thi công không thực đất ướt điều chỉnh lại Khối chống thấm lớp đất ký hiệu 2b đoạn từ MC1÷MC32 từ MC32÷MC63 dùng 2b, 3b, Khối chống thấm thân đập có cao độ đỉnh +53,3m, độ dốc mái 1: 0,5 Nối tiếp khối chống thấm lớp cát lọc cao độ +25,0 dày 1,5m, +25,0 dày 2,5m Khối đắp thượng lưu hạ lưu đá phong hóa mạnh có ký hiệu từ Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật đào móng tuynel tràn có độ ẩm từ W=12÷16% Do khối thi công xử lý độ ẩm Mái thượng lưu có cao trình +28.0, +41.0, độ dốc từ thân lên cao 1:4; 1:3.5 1:3 Mái thượng lưu gia cố bảo vệ lớp BTCT M20 dày 25cm đổ chỗ kích thước 7,5 x 7,5, lớp dăm lọc dày 50cm lớp cát lọc dày 30cm Dưới chân mái thượng lưu đống đá đổ tạn dụng từ đào móng tràn Mái hạ lưu có cao trình +28,0, +41,0m, độ dốc mái theo thứ tự từ thấp lên cao 1:4; 1:3,5 1: 2,75, mái hạ lưu trồng cỏ bảo vệ hệ thống rãnh tiêu nước Dưới chân mái đống đá tiêu nước thân đập, nối với lớp lọc thân đập thảm tiêu nước gồm lớp cát thô cuội sỏi lòng sơng b Tràn xả lũ - Kết cấu tràn giai đoạn thiết kết kỹ thuật vẽ thi công loại xả mặt kết hợp xả đáy nối tiếp dốc nước tiêu phun tự - Kênh dẫn vào có cao độ +13m, mặt cắt hình thang rộng 58m Đầu tràn có dạng mặt cong thực dụng, cao độ ngưỡng +37m, gồm cửa 9,0m, cao độ +16,0m bố trí lỗ xả sâu kích thước x 3,2m Dốc nước dài 79,0m rộng 58,0m lòng có mặt cắt hình chữ nhật chiều dày đáy 1,2m.Thân dốc có độ dốc 8% chia đoạn, đoạn dài 18m Mặt mũi phun uốn cong với bán kính cong R= 30m góc dốc ngược tính tốn cho chiều dài phun dòng nước lớn Mũi có chiều dài 25,0m tính mặt cao độ mũi phun +12,00m - Khi triển khai thi cơng, mở móng địa chất khác sai so với dự kiến ban đầu thiết kế (địa chất xấu so với thiết kế) Để đảm bảo ổn định cho cơng trình chuyển phương án thiết kế từ tiêu mặt sang tiêu đáy c Tuynel dẫn dòng Tồn nen dài 354,76m Trong đoạn cửa nhận nước dài 29,0 đoạn chuyển tiếp dài 47,76m đoạn thân nen dài 260m đoạn cửa dài 18m 4.3 Công nghệ thi công Hồ Tả Trạch 4.3.1 Đặc điểm tự nhiên khu vực xây dựng Cơng trình xây dựng khu vực có điều kiện tự nhiên khơng thuận lợi, cụ thể : Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - Mặt xây dựng chật hẹp, có độ chênh mặt đất lớn - Địa chất cơng trình phức tạp, đa dạng, vị trí quy mô đứt gãy xác định mức độ dự đoán, chưa làm rõ, vật liệu khai thác chủ yếu lòng hồ, khai thác gia cơng khó khăn, phải gia cơng sử dụng - Mưa nhiều, vừa tập trung mùa mưa vừa rải rác nhiều ngày vào tháng năm; lũ lớn cường suất cao - Khí hậu biết động tương đối lớn năm Mùa đông rét nhiều, mùa hạ nóng - Tuyến đường từ đường vào công trường khoảng 20km đường cấp miền núi chưa nâng cấp nên khó khăn vận chuyển thiết bị - Cơ sở hạ tầng khu vực xây dựng chưa phát triển, thiếu khơng đồng 4.3.2 Các yêu cầu công tác đắp đập đất - Công tác thi công phải đảm bảo chất lượng tiến độ với thời gian thi công đập năm khối lượng đắp lớn (8.358.832m3) - Trong thi công phải đảm bảo cấp nước cho hạ du - Đảm bảo yêu cầu giảm thiểu tác động tiêu cực mặt môi trường cho khu vực xây dựng cho hạ du vùng phụ cận - Hạn chế tối đa ảnh hưởng đến sinh hoạt bình thường dân cư khu vực lân cận, đặc biệt dân cư vùng xã Dương Hoà - Chất lượng khối đắp + Khối thượng hạ lưu: độ chặt Kc ≥ 0,97; Kt ≤ 1x 10-4 cm/s; Wđn = 13 ÷17% + Khối lõi: độ chặt Kc ≥ 0,95; Kt ≤ x 10-5 cm/s; Wđn = 15÷18% 4.3.3 Biện pháp đắp đập đất - Phân đoạn thi công Trên sở tài liệu địa hình, mặt tổng thể khu đầu mối, vị trí mỏ vật liệu, trình tự dẫn dòng thi công Đập thi công làm hai đoạn: Đoạn đập bờ phải, đoạn lòng sơng bờ trái Đoạn đập bờ phải thi công năm 1, 2, Đoạn đập lòng sơng bờ trái thi cơng năm thứ - Biện pháp thi công khối thượng lưu, hạ lưu lõi đập Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Đập đập sử dụng vật liệu địa phương; khối lượng thi công lớn; thời gian thi công ngắn, khối thượng lưu lõi dùng đất khai thác mỏ lân cận, khối hạ lưu dùng hỗn hợp đất đá đào móng tràn móng tuynel Vì chọn tổ hợp máy thi cơng máy đào > 2,3m3; máy đầm tĩnh rung trọng lượng >25T; máy ủi 140cv; Ơtơ >22 T 4.4 Lựa chọn độ ẩm giải pháp khống chế độ ẩm thiết kế, thi công Hồ Tả Trạch 4.4.1 Giải pháp thiết kế - Chọn kết cấu loại đập khối phân tích Khối thượng lưu hạ lưu dùng đất tàn tích có hệ số thấm lớn độ ẩm Wtn ≈Wđn - Đối với khối lõi để đảm bảo hệ số thấm phải dùng đất bồi tích cổ, để tăng biên độ ẩm chọn độ chặt K ≥ 0,95 4.4.2 Biện pháp giảm độ ẩm trường Việc giảm độ ẩm đất tiến hành theo sơ đồ phân đoạn luân phiên theo công đoạn sau: Công đoạn 1: giảm độ ẩm mỏ biện pháp đào rãnh xương cá, bóc phủ vào thời đoạn đầu mùa khơ trước khai thác khoảng tháng Công đoạn 2: khai thác vận chuyển đất lên bãi phối trộn tàn tích bồi tích theo nguyên tắc rải lớp tàn tích dày từ 0,5÷1m sau rải tiếp lớp bồi tích 0,25÷0,5m Cứ thực đến kích thước khoang đào ủi khoảng tháng Công đoạn 3: xúc đất sau ủ theo phương đứng để trộn đất vận chuyển đắp 4.5 Kiểm tra giám sát chất lượng thi công đập đất Hồ Tả Trạch Sự an tồn đập đòi hỏi thường xuyên kiểm tra chất lượng đất đắp trình thi cơng Theo quy định đơn vị thi cơng phải hoàn toàn chịu trách nhiệm chất lượng cơng tác thi cơng thực phép thử kiểm tra giám sát TVGS Đơn vị xây lắp phải chuẩn bị mặt để bảo đảm công đoạn kiểm tra đắp đập bao gồm: - Kiểm tra hàng ngày phục vụ thi công - Kiểm tra tổng hợp đánh giá chất lượng phục vụ nghiệm thu cơng trình Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - Các hình ảnh thi cơng đập đất Hồ Tả Trạch Hình 4.3: Bóc tầng phủ đào rãnh nước hạ thấp ẩm mỏ Hình 4.4: Cầy xới phơi đất mặt đập bóc lớp đất khơng đạt độ ẩm Hình 4.5: Xử lý mặt đập sau mưa ủ ẩm bãi trữ Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 4.6: Tổ chức thi cơng mặt đập Hình 4.7: Thí nghiệm kiểm tra chất lượng khối đất đắp Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 4.8: Mặt vai phải sau mùa lũ năm 2009 Hình 4.9: Mặt vai phải sau mùa lũ năm 2010 chuẩn bị chặn dòng Nghiên cứu giải pháp & cơng nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4.5.1 Công tác kiểm tra phục vụ thi cơng hàng ngày Cơng việc phòng LAS nhà thầu có đủ chức nhân viên có trình độ chun mơn địa hình, địa chất, kết cấu thực Kiểm tra, lấy mẫu thí nghiệm thành phần cấp phối, dung trọng, độ ẩm trường a Kiểm tra chất lượng mỏ vật liệu - Vị trí ranh giới mỏ, diện tích, độ sâu, khối lượng có khả khai thác - Khả thực phương pháp khai thác so với thiết kế - Các tiêu lý đất đắp (γTN, WTN, ϕ, C, ε) mỏ vật liệu - Với vật liệu làm tầng lọc, cần xem xét cấp phối hạt phẩm chất vật liệu b Kiểm tra đập - Việc thu dọn đập, bóc tầng phủ, hệ thống nước mưa - Xử lý nước ngầm - Kích thước, vị trí chân khay, xử lý nước mạch hố móng chân khay, chất lượng đắp chân khay - Q trình thi cơng màng chống thấm theo quy trình dẫn kỹ thuật loại c Khi thi công đắp đập - Việc lấy đất mỏ đắp vào vị trí thân đập theo yêu cầu thiết kế - Tổ chức thi công mặt đập so với thiết kế thi công đảm bảo quy trình kỹ thuật - Cơng tác đổ, san, đầm theo yêu cầu thiết kế thi công để đảm bảo độ chặt, dung trọng chất lượng đất đắp - Xử lý độ ẩm đất theo yêu cầu thí nghiệm đầm nén - Đắp đất chung quanh cơng trình xây đúc, vách đá, vai đập - Xử lý tiếp giáp - Xử lý tượng phân lớp, bùng nhùng thân đập d Kiểm tra chất lượng lớp đắp - Độ chặt xác định theo công thức Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 K= Luận văn thạc sĩ kỹ thuật γK γ K max Trong : γK Là dung trọng khơ đất đắp lấy khối đắp γKmax dung trọng khô lớn đạt thí nghiệm đầm proctor ứng với loại đất sử dụng đắp - Xác định dung trọng loại đất thực theo quy định sau + Đối với đất dính (khối thượng lưu, lõi, hạ lưu), dùng phương pháp dao vòng + Các đống đá thượng lưu, hạ lưu, dùng phương pháp rót cát tiêu chuẩn - Thành phần hạt vật liệu lọc xác định theo phương pháp sàng - Tần suất lấy mẫu kiểm tra thực theo bảng 4.2 Bảng 4.2: Tần suất lấy mẫu thi nghiệm công tác đắp Loại đất Đặc tính phải xác định Đất sét sét cát Đất lẫn nhiều cát cuội sỏi Bộ phận cơng trình Độ ẩm thi cơng đất (W Khối thượng lưu TC) Khối lõi Dung trọng khô (γK) Khối lượng đất đắp tương ứng với tổ mẫu kiểm tra (m3) Từ 100 đến 200 100 Hệ số thấm, cường độ chịu cắt, chịu nén ứng với dung Khối thượng lưu trọng khơ (γK) dung trọng bão hồ nước Khối lõi Từ 20.000 đến 50.000 Độ ẩm, dung trọng khô thành phần hạt Từ 200 đến 400 Khối hạ lưu Hệ số thấm, cường độ chịu nén, chịu cắt ứng với γK Khối thượng lưu Vật liệu Thành phần hạt tầng lọc Tầng lọc 20.000 Từ 20.000 đến 50.000 Từ 20 đến 50 - Sau lấy mẫu thí nghiệm, phải lấp hố đào đầm chặt trở lại, thí nghiệm đạt yêu cầu thiết kế triển khai đắp lớp 4.5.2 Kiểm tra tổng hợp phục vụ đánh giá chất lượng nghiệm thu công trình Nghiên cứu giải pháp & cơng nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 113 Công tác kiểm tra chủ đầu tư thuê đơn vị tư vấn độc lập kiểm tra tổng thể sau thi cơng xong cơng trình bao gồm: - Thí nghiệm kiểm tra tính chất lý, thành phần hạt khối đắp - Thí nghiệm kiểm tra thấm phương pháp đổ nước lỗ khoan - Quan trắc độ lún ban đầu trước tích nước - Kiểm tra kích thước hình học yêu cầu khác theo quy định 4.6 Đánh giá hiệu công nghệ thi công đập đất Hồ Tả Trạch điều kiện độ ẩm cao - Tình hình mưa cơng trường sau khởi cơng đắp đập cuối năm 2008 bảng 4.3 Bảng 4.3: Số ngày mưa tháng năm Năm Số ngày mưa tháng 10 11 12 2009 16 10 17 12 14 12 14 16 16 13 2010 13 22 5 11 21 12 - Thi công năm 2009, theo tổng tiến độ duyệt phải đắp tồn vai phải đến cao trình +25 tổng khối lượng đắp 2.600.000 m3 Nhưng chưa có giải pháp xử lý độ ẩm hợp lý (thiết kế loại đập khối, xử lý độ ẩm phương pháp phôi đất) Nên đắp 450.000/2.600.000m3, làm chậm tiến độ năm - Năm 2010, công áp dụng phương pháp trình bày trên, đắp đập đến đạt 2,55 triệu m3 bình quân đạt 230.000m3/tháng, cường độ đạt cao ngành thi công đập đất 4.7 Những học kinh nghiệm thiết kế, tổ chức quản lý chất lượng thi công Hồ Tả Trạch - Trong xây dựng thuỷ lợi, đặc biệt hồ chứa, công tác khảo sát địa chất quan trọng, khơng tác động đến giá thành, hiệu dự án mà tác động đến an tồn cơng trình Song kinh phí dành cho khảo sát nên hạn chế cho việc chọn vật liệu đất đắp, chọn tuyến, đưa giải pháp thiết kế hợp lý Khi khảo sát tràn xả lũ Hồ Tả Trạch duyệt chủ đầu tư cắt khối lượng dẫn đến mở móng địa chất Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật bị sai khác so với thiết kế Phải dừng thi công để khảo sát bổ sung lập điều chỉnh thiết kế làm chậm tiến độ thi công tăng kinh phí xây dựng - Khi chọn giải pháp thiết kế đập đất vùng có độ ẩm cao, nên chọn kết cấu đập nhiều khối Đối với khối lõi chống thấm nên chọn độ chặt K phân bố theo chiều cao đập để tăng biên độ ẩm - Việc đấu thầu rộng rãi có mục tiêu làm tăng tính cạnh tranh, làm cho việc chọn lựa nhà thầu khơng xác, khơng đạt đến mức chuyên nghiệp dẫn đến chất lượng thi công - Việc phân cấp quản lý (làm chủ đầu tư) cho ban quản lý người quản lý khơng đủ trình độ chun mơn nghề nghiệp, thiếu kinh nghiệm xây dựng công trình thuỷ lợi hạn chế hiệu mặt kỹ thuật dự án xây dựng thuỷ lợi, đặc biệt hồ chứa có kết cấu phức tạp 4.8 Kết luận chương - Thi cơng đập đất điều kiện khí hậu có độ ẩm cao gặp nhiều khó khăn, chất lượng đắp đập không cao không lựa chọn công nghệ thi công phù hợp - Lựa chọn công nghệ thi công đập đất đầm nén cần ý đến nội dung sau: + Số lượng chủng loại thiết bị phục vụ thi công + Quy trình khai thác đất mỏ vật liệu + Quy trình đắp đầm nén than đập vị trí tiếp giáp + Giải pháp xử lý độ ẩm đất q trình đắp đập + Cơng tác giám sát kiểm tra chất lượng thi công đắp đập - Khi lựa chọn quy trình đắp đầm nén cần phải tiến hành thí nghiệm trường để lựa chọn tối ưu thông số kỹ thuật chiều dày lớp dải (h), độ ẩm (W) số lần đầm cần thiết loại máy chọn - Công tác giám sát kiếm tra chất lượng thi công cần phải thực nghiêm túc theo quy phạm Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 5.1 Kết luận * Đặc điểm khu vực Miền Trung mưa nhiều, nắng gắt, gió mạnh ảnh hưởng lớn đến khống chế độ ẩm thi công đắp đập Đặc biệt mùa mưa tập trung 70÷80% lượng mưa năm, để vượt lũ cơng tác thi cơng mùa khơ đòi hỏi cường độ cao triển khai khoa học * Lựa chọn giải pháp thiết kế, thi công đập đất gặp độ ẩm cao - Giải pháp thiết kế + Công tác khảo sát: Đối với loại đất đắp trước sử dụng phải thí nghiệm phân tích đầy đủ tính chất, khơng dùng khảo sát cơng trình tương tự nội suy + Chọn kết cấu đập với loại đập nhiều khối, tính tốn phân vùng γTK theo chiều cao đập Tức theo chiều cao đập dung trọng chọn giảm dần + Chọn độ ẩm để đầm nén đạt độ chặt thiết kế, mà chọn cho thực tế thi công cơng trường tiến hành thuận lợi, liên tục để thời gian thi công kéo dài Đối với khu vực Miền Trung chọn bên nhánh ướt tức Wđn = Won + ∆W - Chọn thiết bị công nghệ Ứng với loại đất trước thi cơng phải thí nghiệm đần nén trường tìm giới hạn độ ẩm tốt nhất, tương ứng với loại thiết bị, số lượt đầm, chiều dày lớp rải - Xử lý độ ẩm đất ướt Đối với đất tàn tích sườn dốc dùng biện pháp phới đất, đất trầm tích nên phối trộn ủi 5.2 Khuyến nghị Miền Trung có điều kiện tự nhiên khắc nghiệt, khác với miền khác Đặc biệt thời gian gần biến đổi khí hậu nên khu vực Miền Trung thường xuyên bị ảnh hưởng mưa bão lớn (như trận lụt năm 2010) vậy, để có sở thiết kế thi cơng cơng trình khu vực tác giả xin kiến nghị: Xây dựng tập Tiêu chuẩn thiết kế thi công riêng cho công tác đắp đập đất Miền Trung Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Nghiên cứu thí nghiệm lượng hố đánh giá làm việc đất đắp khối có hệ số đầm chặt khác (γTK khác nhau) Nghiên cứu thí nghiệm ảnh hưởng độ ẩm đến hệ số thấm, lực cắt, góc ma sát … an tồn ổn định lâu dài đập đất Miền Trung Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt Bộ Nông nghiệp &PTNT (2005), 14 TCN 157 Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén Bộ Nông nghiệp &PTNT (2004), 14TCN20 Tiêu chuẩn thi công đập đất đần nén Bộ Nông nghiệp &PTNT(2002), TCVN 285 CTTL Các quy định chủ yếu thiết kế Hoàng Minh Dũng (2003), Lựa chọn kết cấu đập đất hỗn hợp nhiều khối Luận án tiến sĩ kĩ thuật HECI, Hồ sơ thiết kế giai đoạn dự án Hồ Tả Trạch, Hồ Chuồi, Hồ Khe Ngang Tỉnh Thừa Thiến Huế Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội, Giáo trình thi cơng tập 1,2 Phan Sĩ Kỳ, Sự cố số cơng trình Thuỷ Lợi Việt Nam biện pháp phòng trách Nhà xuất Nơng nghiệp, Hà Nội Phan Sĩ Kỳ, Nâng cao chất lượng khảo sát thiết kế thi công kết cấu quan trọng để trách cố công trình thuỷ lợi Lê Thanh Phong, Khả trương nở đất loại sét với hệ số đầm nén K khác 10 Trần Thị Thanh, Nghiên cứu thay đổi sức chống cắt hệ số thấm nước đập đất thân đập Miền Trung sau nhiều năm xây dựng cơng trình 11 Lê Kim Truyền (1998), Công tác thi công đất Bài giảng sau đại học 12 Lê Kim Truyền (1995), Nguyên nhân gây hư hỏng đề nghị thiết kế, thi công lớp gia cố mái thượng lưu đập đất Tạp chí thuỷ lợi số 307 13 Lê Xuân Roanh (2002), Xây dựng đập đất vùng Miền Trung với đất có tính chất lý đặc biệt Luận án tiến sĩ kĩ thuật 14 Nguyễn Uyên (2009), Xử lý đất yếu xây dựng Nhà xuất Nông nghiệp II Tiếng Anh Long P.V., Bergado D.T (1997) Interaction Between soil and geotexlite reinforcement geotechnical special publication Trịnh Công Vấn IHE (1993) An investigation on local sour holes downstream of hydraulic structures Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung ... Tìm giải pháp kết cấu đập công nghệ thi công đập đất điều kiện độ ẩm cao Tìm giới hạn độ ẩm tối đa giải pháp xử lý độ ẩm thi công đập đất theo phương pháp đầm nén III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên. .. 3.5 Những giải pháp giảm độ ẩm khống chế độ ẩm đất thi công 73 3.6 Lựa chọn công nghệ thi công đập đất 79 3.7 Kết luận chương 82 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG ĐẬP TẢ TRẠCH TRONG Đ/K ĐỘ ẨM CAO 4.1 Giới... 98 Nghiên cứu giải pháp & công nghệ xây dựng đập đất ĐK độ ẩm cao Miền Trung Học viên : Trần Văn Hiển 113 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 5.2 Khuyến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO Nghiên cứu giải pháp & công